91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

論文導(dǎo)讀:：城市污水是目前污水處理的主要對象。考慮到懸浮物和膠體組分中礦質(zhì)成分的復(fù)雜性。維熒光光譜（3DEEM）分析方法。
論文關(guān)鍵詞：城市污水，懸浮組分，膠體組分，溶解組分，三維熒光光譜

　　1 前言
　　城市污水是目前污水處理的主要對象。城市污水的來源主要有生活污水、部分工業(yè)廢水及少量徑流污水[1]。其中生活污水主要來自家庭、機(jī)關(guān)、商業(yè)和城市公用設(shè)施，主要是糞便和洗滌污水；而工業(yè)廢水在城市污水中的比重因城市工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和水平而不同，其中往往含有有毒、有害及難以生物降解的污染物。
　　近些年來有關(guān)城市污水特性方面的研究逐漸受到重視，特別是對污水中可生物降解物質(zhì)及有毒有害污染物的調(diào)查研究[2]。最近一些研究表明，如果根據(jù)污水中不同的污染物的存在形式和分布特征再進(jìn)行工藝的選擇及組合，則對污水的高效處理有積極的作用[3,4]。此外由于目前城市污水處理工藝基本還是以活性污泥法為主，各個處理單元所處理的對象及處理效率會因污水中污染物的類型及濃度差別而變化，而目前活性污泥法所依據(jù)的理論及工藝的優(yōu)化基本都建立在污泥負(fù)荷、污泥齡及分解速率等參數(shù)組合上[5]膠體組分，而從城市污水中污染物分布特性和分布規(guī)律入手而進(jìn)深入研究污染物的去除機(jī)理及去除規(guī)律還少有進(jìn)行。所以系統(tǒng)地研究分析污水中各種污染物的存在形態(tài)和分布規(guī)律對于城市污水的處理性評價(jià)和相應(yīng)的處理工藝優(yōu)化顯得很必要。
　　北京市位于華北平原北部，城市人口1800萬（2007年），氣候?qū)儆跍貛Т箨懶詺夂�，�?jīng)濟(jì)發(fā)展較快，城市污水量大成分復(fù)雜，在北方城市污水中具有一定代表性。因此，選擇北京市四家污水處理廠的入廠原污水為對象，系統(tǒng)地研究分析了污水中主要污染物（COD、TN、TP）的分布特性和分布規(guī)律，以便從污染物分布特性及分布規(guī)律方面為城市污水的處理性評價(jià)和相應(yīng)的處理工藝優(yōu)化提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。
　　2 材料與方法
　　2.1 材料
　　2.1.1污水樣品采集
　　試驗(yàn)用原污水取自北京市四家污水處理廠（清河、酒仙橋、北小河、黃村），以細(xì)格柵后污水為調(diào)查對象，水樣采集時(shí)間為2009年9-12月及2010年的2-7月中國論文下載中心。水樣采集后置于2L聚乙烯樣品瓶中在2小時(shí)內(nèi)4℃冷藏送至中科院生態(tài)環(huán)境中心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。污水樣品采集后不經(jīng)過曝氣及其他處理，所有實(shí)驗(yàn)均在室溫下完成。
　　2.1.3實(shí)驗(yàn)儀器
　　SFH2004型全溫通風(fēng)櫥，SUNLAB；DHG-9140A型臺式干燥箱；AR2140型上皿式電子天平，OHAUS；ALPHA1-2型臺式冷凍干燥機(jī)，BMH；BCD-2278型冰箱，中國海爾；Mastersizer 2000型激光粒度儀，英國Malvem；F-4500熒光分光光度計(jì)膠體組分，日本HITACHI；
　　UV1700紫外-可見分光光度計(jì)，日本SHIMADZU；PB10型 pH計(jì)，SARTORIUS；PHOENIX型X射線能譜分析儀（EDX），美國EDAX；S-3000N型掃描電鏡，日本Hitachi；PANalytical PR3040/60 X'PertPro型XRD分析儀，荷蘭Philiphs；UV-Vis 共振拉曼光譜儀（λ=532 nm, 325 nm），中國大連。
　　2.2 實(shí)驗(yàn)方法
　　2.2.1污水水質(zhì)分析方法
　　主要對污水的SS，COD，TN，TP等指標(biāo)進(jìn)行連續(xù)取樣監(jiān)測。污水中各種污染物的分析方法見下表1。
　　表1 水質(zhì)分析方法
　　Tab.1 water quality analysing methods
　　

2.2.2污水中不同顆粒大小組分的劃分
　　根據(jù)污水中污染物顆粒大小及其溶解能力，可將其分為懸浮性、膠體性和溶解性組分[6]。本實(shí)驗(yàn)研究中為了便于實(shí)際操作和敘述，統(tǒng)一將污水中的各組分按表2劃分[7]。以后本文中出現(xiàn)相同名稱皆按此表劃分。
　　表2 污水中不同粒徑大小組分的劃分
　　Tab.2 Particle size-based classification of the componentin municipal sewage
　　

由此，污水中主要污染物組分存在以下關(guān)系：
　　CODtotal= CODs +CODc+ CODp;TNtotal= TNs +TNc+ TNp;TPtotal=TPs +TPc+ TPp
　　(注：s=soluble, c=colloidal, p=particulate)
　　取污水溶解性組分和膠體性組分液體樣品進(jìn)行三維熒光光譜（3DEEM）分析；取部分溶解性組分樣品用三種截留不同分子量的Milipore濾膜（5×104，1×104，1×103）抽濾后，對濾膜截留后不同分子量區(qū)間的組分冷凍干燥后進(jìn)行拉曼光譜分析；取部分污水將其中懸浮物和膠體物質(zhì)截留、冷凍干燥后對其中的有機(jī)物/無機(jī)物的比例、主要組成元素和礦物組成進(jìn)行分析。污水樣品中不同組分及離心及過膜截分后所制固體樣品在4℃冰箱中冷藏保存。
　　2.2.3污水中懸浮物粒度分析方法
　　污水中污染物懸浮粒度采用激光粒度儀（Malvem,UK）進(jìn)行測量。測量時(shí)激光強(qiáng)度>70%，激光粒度儀的粒度讀數(shù)用球體直徑當(dāng)量D[4,3]來表示。
　　2.2.4三維熒光光譜（3DEEM）分析方法
　　三維熒光光譜圖的測定在F-4500熒光分光光度計(jì)(HITACHI,Japan)上完成,污水樣品經(jīng)離心和過0.22μm濾膜后分別對污水中的膠體組分和溶解組分經(jīng)過稀釋后進(jìn)行三維熒光掃描。F-4500熒光光度計(jì)使用150W氙弧燈為激發(fā)光源;激發(fā)波長λEx=200~450nm,發(fā)射掃描波長λEm=250~600nm;激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度為5 nm;激發(fā)波長掃描間隔為10 nm;掃描速度為2400 nm·min-1;掃描光譜進(jìn)行儀器自動校正;響應(yīng)時(shí)間為0.05S。樣品裝入1cm石英熒光樣品池中膠體組分，采集數(shù)據(jù)采用日立公司FL Solutions Ver2.0軟件進(jìn)行3DEEM圖譜繪制。
　　2.2.5拉曼光譜(Raman spectra)分析方法
　　拉曼光譜實(shí)驗(yàn)采用UV-Vis 共振激光拉曼光譜儀(大連化物所研制)進(jìn)行測試，儀器配有全息階式濾波器以及CCD檢測器。先前實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)污水中的懸浮性組分和膠體性組分成分復(fù)雜且用拉曼光譜進(jìn)行表征時(shí)產(chǎn)生很高的熒光峰，會嚴(yán)重遮蓋拉曼信號峰，只有溶解性組分的拉曼信號峰較好。所以溶解性組分（通過0.22μm濾膜過濾后濾液部分）經(jīng)過三種截留不同分子量的濾膜（5×104，1×104，1×103）過濾后截分為四部分，再將四部分液體樣品分別冷凍干燥，將制好的樣品置于激光拉曼光譜儀檢測。固體樣品放入特制不銹鋼樣品杯中壓緊抹平后，采用波長為325nm的氬離子激光源激發(fā)，為了避免激光產(chǎn)生的熱效應(yīng)，選擇40mw的低功率，曝光時(shí)間為20s。由于幾乎所有重要的拉曼位移都集中在100-2000cm-1之中，實(shí)驗(yàn)主要對這個范圍內(nèi)的拉曼光譜進(jìn)行研究中國論文下載中心。
　　2.2.6 X射線衍射（XRD）分析方法
　　城市污水中的懸浮物和膠體物是由無機(jī)組分和有機(jī)組分組成的復(fù)雜的異質(zhì)組合體，其中無機(jī)懸浮物和無機(jī)膠體可能組分是礦物母質(zhì)及次生礦物等，而這些無機(jī)礦物成分還可以吸附、絡(luò)合有機(jī)物及金屬離子成為無機(jī)-有機(jī)復(fù)合懸浮物和復(fù)合膠體。為確定城市污水中懸浮物和膠體物的礦物的組成，分別將截留的懸浮物和膠體成分加3%稀鹽酸和雙氧水除去碳酸鹽、有機(jī)質(zhì)和鐵氧化物，再將樣品冷凍干燥后對其中的主要礦物組成進(jìn)行分析[8]。
　　將冷凍干燥的樣品過80目篩后進(jìn)行測量分析。將樣品經(jīng)過噴金處理后進(jìn)行SEM-EDX聯(lián)用分析。其中SEM-EDX聯(lián)用分析采用掃描電鏡（S-3000N膠體組分，Hitachi,Japan）結(jié)合X射線能譜分析儀（PHOENIX EDX）進(jìn)行測量礦物主要元素組成分析。污水中懸浮物和膠體物的礦物組成分析采用XRD（PANalytical）進(jìn)行，配置Cu靶及石墨單色器。其中發(fā)散狹縫(divergence listfixed)為1/8”，防散射狹縫(anti-scatter)為1/4”，步長為0.05°，掃描角度為5°-80°，掃描速度為5°/min。樣品采用粗面背裝法裝樣，擇優(yōu)取向的影響<2%。采集數(shù)據(jù)采用X'Pert HighScore Plus軟件（Version 2.2 d）進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
　　 　　3試驗(yàn)結(jié)果與討論
　　3. 1城市污水水質(zhì)的分析
　　經(jīng)多次采樣分析,北京市城市污水中主要污染物濃度分布見表3。
　　表3 城市污水主要水質(zhì)指標(biāo)
　　Tab.3 The water character of municipal sewage
　　

根據(jù)表3的數(shù)據(jù)分析，北京市城市污水顯中性，主要污染物中SS濃度平均值在210mg/L左右，而COD濃度平均值在572mg/L左右，TN和TP濃度平均為58和6.25mg/L，顯示北京市城市污水中污染物濃度總體上比典型生活污水的中等濃度水質(zhì)稍高，其中COD高20％，總氮高45％，氨氮高50％。北京市城市污水中污染物濃度基本處于中等濃度～高濃度之間。
　　3. 2城市污水中污染物組分分布規(guī)律分析
　　3. 2.1污水中不同粒徑大小組分的分布規(guī)律
　　圖1是12次采樣分析后得出的污水中主要污染物不同組分的分布圖。由圖1所示, 在總COD組成中，CODp所占比例最高（55.4%），其次是CODc（31.2%）膠體組分，CODs所占比例最�。�13.4%）；而在TN組成中，TNs含量最高（62%），其次是TNc（24%）和TNp（14%）；在TP的組成中，TPs含量最高（56%），其次是TPc（23%）與TPp（21%）。
　　 根據(jù)圖1所示結(jié)果可知，城市污水中的COD大部分以懸浮性和膠體性組分存在，二者之和約占總COD的84%；但對于污水中的營養(yǎng)物質(zhì)（磷和氮）來說，其分布主要以溶解性組分存在。由于COD、TN、TP都是常規(guī)處理和深度處理的去除對象，所以可以根據(jù)污染物在污水中各自的分布形態(tài)選擇相應(yīng)的分析以選擇相應(yīng)的處理工藝。
　　
　　圖1城市污水中主要污染物不同粒徑大小組分的分布
　　Fig.1 Distribution of main contamination in municipal sewage classified by particle size
　　3. 2.2城市污水中氮元素的分布規(guī)律
　　城市污水中所測定的總氮包括有機(jī)氮和無機(jī)氮，而后者則包括氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮。污水中含氮污染物有機(jī)及無機(jī)組分的分布由圖2所示。根據(jù)圖2可以得出城市污水中氮元素的主要存在形式為無機(jī)氮。但在懸浮性組分中，有機(jī)氮比例（88%）則遠(yuǎn)高于無機(jī)氮比例（12%），這可能是由于城市污水中的懸浮性組分中含有大量的食物碎屑和有機(jī)體殘?jiān)�，它們含有較高比例的有機(jī)氮元素，同時(shí)這些有機(jī)物懸浮和部分無機(jī)物懸浮也能吸附一部分有機(jī)氮導(dǎo)致其中含有一定比例的無機(jī)氮元素[9,10]；而在膠體性和溶解性組分中，無機(jī)氮比例都高于有機(jī)氮比例，同時(shí)由圖1也可看出城市污水中氮元素的主要分布這兩部分組分中，無機(jī)氮占城市污水中總氮含量的69%左右膠體組分，有機(jī)氮占城市污水中總氮含量的31.0%左右中國論文下載中心。
　　
　　圖2城市污水中有機(jī)及無機(jī)含氮污染物組分的分布
　　Fig.2 Distribution of organic nitrogen and inorganic nitrogencontamination in municipal sewage
　　同時(shí)根據(jù)表3所測定分析的結(jié)果，原污水中含有微量的硝酸鹽氮（0.21-1.24mg/L），而亞硝酸鹽氮比例幾乎為零，所以可以推論出污水在從各個管網(wǎng)匯入污水廠的過程中，中間可能發(fā)生了部分硝化反應(yīng)將少量的氨氮氧化為硝酸鹽氮，或者可以推測亞硝酸鹽氮在氮元素的轉(zhuǎn)化過程中是很不穩(wěn)定的，其存在時(shí)間非常短暫，但具體轉(zhuǎn)化原理還需要實(shí)驗(yàn)探明。
　　3. 2.3城市污水中磷元素的分布規(guī)律
　　城市污水中所測定的總磷包括無機(jī)磷和有機(jī)磷，而前者主要以正磷酸鹽形式存在。污水中含磷污染物有機(jī)及無機(jī)組分的分布由圖3所示。根據(jù)圖3可以得出城市污水中磷元素的存在形式中無機(jī)磷（71%）要多于有機(jī)磷（29%）。其中在膠體性組分中，無機(jī)磷所占比例（63%）要高于有機(jī)磷所占比例（37%）；在溶解性組分中，無機(jī)磷所占比例（88%）也遠(yuǎn)高于有機(jī)磷比例（12%）；而在懸浮性組分中則是有機(jī)磷比例（59%）高于無機(jī)磷比例（41%）。一般來說，城市污水中磷元素的來源主要有含磷的洗滌劑、糞便以及動植物殘?jiān)黐11，12]。根據(jù)前人所做的研究，溶解狀的無機(jī)磷酸鹽化合物主要是來自洗滌劑的正磷酸鹽和稠環(huán)磷酸鹽，小部分有機(jī)磷及非溶解狀態(tài)的有機(jī)磷化合物可能來自化妝品、藥品及部分工業(yè)廢水[13]。
　　結(jié)合圖2和圖1可看出城市污水中磷元素的分布與氮元素的分布類似，主要分布在溶解性和膠體性組分中，這兩種組分中磷元素的總和在總磷中的比例接近80%。
　　
　　圖3污水中含磷污染物有機(jī)及無機(jī)組分的分布
　　Fig.3 Distribution of organic phosphorus and inorganic phosphoruscontamination in municipal sewage
　　3. 3城市污水中污染物粒徑分布規(guī)律分析
　　圖4為典型城市污水中不同污染物粒徑分布體積比例圖。由圖4可以看出在城市污水中污染物粒徑分布中大體存在著20μm和0.14μm兩處對稱中心。大部分污染物的粒徑在1μm以上膠體組分，另有少部分位于0.05至1.0μm之間。根據(jù)懸浮物質(zhì)在水中性質(zhì)，粒徑在0.1μm-1.0μm為膠體范圍，而如果懸浮物粒徑在1.0μm-100.0μm之間時(shí)，雖然超過了傳統(tǒng)定義的膠體范圍，但仍舊表現(xiàn)出膠體的某些性質(zhì)，被稱為超膠體[14]。根據(jù)Levine所做的分類[15]（見圖5），可以看出在膠體和超膠體范圍中包含了污水中大部分的污染物形態(tài)，而在溶解性組分中，主要是一些小分子量的氨基酸、脂肪酸及無機(jī)鹽類。
　　根據(jù)圖4所示，城市污水中大部分污染物的粒徑在1.0μm以上，即大部分污染物屬于超膠體范圍，在本文中將其歸屬為懸浮物組分，同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)粒徑在100.0μm以上的組分是很少的，這部分組分具有可沉降性，大部分屬于有機(jī)物殘骸。另根據(jù)Audrey所做的統(tǒng)計(jì)[16]，污水中粒徑小于0.001μm的部分所占比例在12-50%之間，0.001-1μm的部分所占比例在9-16%之間；1-100μm的部分所占比例在10-31%之間；大于100μm的部分所占比例在15-42%之間。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論與Audrey的結(jié)論類似。
　　
　　圖4 城市污水中污染物物粒徑分布(清河污水廠水樣)
　　Fig. 4 Example of particle size distribution in municipalsewage（Sewage from Qinghe）
　　
　　圖5城市污水中污染物的分布（引自文獻(xiàn)[6]）
　　Fig. 5 Size distribution of contaminants in municipal sewage (adapted from [6]).
　　3.4城市污水中懸浮物和膠體組分中礦質(zhì)成分分析
　　礦質(zhì)成分是城市污水中懸浮物和膠體的重要組成部分。目前對這方面的研究還少有進(jìn)行。考慮到懸浮物和膠體組分中礦質(zhì)成分的復(fù)雜性膠體組分，我們對冷凍干燥后的懸浮物和膠體組分用X射線衍射技術(shù)（XRD）進(jìn)行了分析，分析圖譜見圖7。根據(jù)所測定圖譜利用X'Pert HighScore Plus軟件進(jìn)行匹配運(yùn)算，運(yùn)算的元素構(gòu)成來自于EDX分析結(jié)果（圖6）中國論文下載中心。結(jié)果表明懸浮物和膠體組分中礦質(zhì)成分主要有石英、伊利石、高嶺石、綠泥石、白云母、鈉長石、鈣長石、微斜長石、坡縷石、正長石等。表4列出了6種占主要成分的礦質(zhì)成分的比例。從結(jié)果可以看出城市污水懸浮物和膠體組分中礦質(zhì)成分中石英占有較大的比例，其次是次生礦物伊利石、高嶺石、綠泥石等。此外長石類礦物（鈉長石、鈣長石、正長石、微斜長石等）含量也相對較多。
　　石英和長石屬于原生礦物，是砂粒和粉砂粒的主要組成部分。而次生礦物是在原生礦物風(fēng)化過程中形成的，其成分是鋁硅酸鹽，具有片狀晶體構(gòu)造[17]。由于次生礦物微粒表面存在未飽和的氧原子和羥基，晶層之間吸附有可交換的陽離子及水分子，微粒的半徑一般小于10 μm，呈現(xiàn)高度分散性，因此在水體中具有明顯的膠體特性[18]。在城市人類的活動中，礦物成分可能通過洗滌、建筑等人類生產(chǎn)生活活動進(jìn)入污水中。
　　
　　圖6 膠體性與懸浮性礦物X射線能譜分析元素組成圖譜（左：膠體性；右：懸浮性）
　　Fig.6 EDX’s element spectra of mineral fractionin the colloidal and particulate component
　　(left : colloidal; right : particulate)
　　
　　圖7城市污水中膠體性與懸浮性礦物XRD圖譜（上：膠體性；下：懸浮性）
　　Fig.7 XRD spectra of mineral fraction in the colloidaland particulate component of municipal sewage
　　(up : colloidal; down : particulate)
　　表4膠體性與懸浮性礦物XRD半定量分析結(jié)果
　　Tab.4 XRD semi-quantificational analyse ofmajor minerals contents in colloidal and particulate component
　　

3.5城市污水中溶解性污染物成分分析
　　3.5.1城市污水中膠體性污染物的光譜解析
　　三維熒光光譜(Three-Dimensional Excitation Emission Matrix Fluorescence Spectrum， 3DEEM)是將熒光強(qiáng)度表示為激發(fā)波長—發(fā)射波長兩個變量的函數(shù)，它能夠表示激發(fā)波長(λEX)和發(fā)射波長(λEM)同時(shí)變化時(shí)的熒光強(qiáng)度信息，具有較高的靈敏度。目前應(yīng)用三維熒光光譜已經(jīng)成功用于分析污水中不同來源的有機(jī)污染物的分類及其含量以及監(jiān)測污水和水源水的水質(zhì)[19]。圖6是城市污水中膠體性污染物的三維熒光圖譜，根據(jù)圖中信息，城市污水膠體性污染物分別在EX/EM：350/440nm膠體組分，280/350 nm，230/350 nm，230/300 nm，270/305 nm，240/420 nm，280/370 nm左右具有明顯的熒光峰，根據(jù)PARAFAC模型可以判斷出主要成分，結(jié)果見表4。
　　
　　 　　圖8城市污水中膠體性性污染物的三維熒光光譜
　　Fig.8 3DEEM of colloidal contamination in municipalsewage
　　表4　根據(jù) PARAFAC模型確認(rèn)的熒光基團(tuán)（膠體組分）
　　Tab. 4 　Identification offluorescence maxima of components by PARAFAC model（colloidal component）
　　

根據(jù)表4的鑒定結(jié)果，可以判斷出在城市污水中膠體成分非常復(fù)雜多樣，組成膠體的成分包含了色氨酸類蛋白質(zhì)、酪氨酸類蛋白質(zhì)、紫外區(qū)類腐殖質(zhì)、浮游植物降解產(chǎn)物及可見區(qū)類腐殖質(zhì)。此外由圖中可知，在EX/EM：280/350nm及230/350nm處具有2個明顯的色氨酸熒光峰，且這兩個熒光峰強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他峰的強(qiáng)度；而在EX/EM：230/300nm、270/305nm的酪氨酸熒光峰稍弱，強(qiáng)度最弱的熒光分別出現(xiàn)在EX/EM：350/440nm、240/420nm和280/370nm，這表明在城市污水中膠體成分中，腐殖質(zhì)成分和浮游植物降解產(chǎn)物成分的含量較蛋白質(zhì)成分低得多。污水中的類腐殖質(zhì)成分可能是部分微生物在污水中合成產(chǎn)生也可能是外界土壤環(huán)境中攜入的。在3DEEM圖中左上方和右下方各有一條顏色較深的譜帶，這是由水的倍頻峰產(chǎn)生的。在靠近左上方水的倍頻峰的下側(cè)，即在EX/EM：300/330-380/430處有一條狹長的熒光峰帶膠體組分，這一條帶熒光強(qiáng)度相對較弱，沒有明顯的熒光中心，目前研究者尚未對此帶進(jìn)行歸屬。
　　3.5.1城市污水中溶解性污染物的光譜解析
　　圖7是城市污水中不同分子量范圍中溶解性污染物的三維熒光光譜。根據(jù)圖中信息，城市污水溶解性污染物分別在EX/EM：325/410nm、225/350nm、230/300nm、230/410nm、255/440 nm左右具有明顯的熒光峰，各個熒光峰歸屬結(jié)果見表5。由表5可知城市污水中溶解性污染物包含了色氨酸類蛋白質(zhì)、酪氨酸類蛋白質(zhì)、紫外區(qū)類腐殖質(zhì)、浮游植物降解產(chǎn)物及可見區(qū)類腐殖質(zhì)。其中在EX/EM：325/410nm處類腐殖質(zhì)熒光峰較強(qiáng)且在四種分子量區(qū)間中都有存在，說明在污水溶解性組分中含有較高濃度的類腐殖質(zhì)中國論文下載中心。而其余各熒光峰的強(qiáng)度都相對較弱。
　　
　　a: 分子量＜1000 b:分子量1000-10000
　　
　　c: 分子量10000-50000d:分子量＞50000
　　圖9 城市污水中不同分子量范圍中溶解性污染物的三維熒光光譜（溶解性組分）
　　Fig.9 3DEEM of soluble contamination in municipalsewage
　　classified by molecular weight-based membrane（soluble component）
　�。╱p left a: ＜1000; up rightb: 1000-10000; down left c: 10000-50000; down right d:＞50000）
　　表5　根據(jù) PARAFAC模型確認(rèn)的熒光基團(tuán)（溶解性組分）
　　Tab. 5　Identification offluorescence maxima of components by PARAFAC model（soluble component）
　　

此外溶解性鹽類在溶解性組分也占一部分，這部分通過拉曼光譜可以部分解析其存在形式[23]。圖8 是城市污水中不同分子量范圍中溶解性組分的拉曼譜圖。根據(jù)圖中信息，城市污水溶解性污染物分別在波數(shù)為843cm-1、997 cm-1、1091 cm-1、1376 cm-1和1610 cm-1處有較強(qiáng)振動。其中843cm-1為NO3-面外彎曲振動，997 cm-1為SO42-對稱伸縮振動，1091 cm-1處振動模式為PO43-中的反對稱伸縮振動以及NO3對稱伸縮振動。1610 cm-1可能為氨基酸COO反對稱伸縮振動或芳香環(huán)C=C伸縮振動。化學(xué)定量分析表明在溶解性組分中溶解性鹽類的濃度分別為：磷酸鹽（PO43-）：6.45±0.06mg/L；硝酸鹽（NO3—）：1.14±0.05mg/L.
　　
　　圖10 城市污水中不同分子量范圍中溶解性污染物的拉曼光譜
　　Fig.10　Raman spectra of solublecontamination in municipal sewage
　　classified by molecular weight-based membrane
　　4 結(jié)論與討論
　　以北京市四家污水廠的城市污水為研究對象，通過長期取樣和試驗(yàn)分析，對污水水質(zhì)和污水中以COD為代表的有機(jī)物和以總氮和總磷為代表的營養(yǎng)物的存在形態(tài)和分布規(guī)律進(jìn)行了考察。結(jié)果表明，城市污水顯中性，COD和SS濃度較高。城市污水中的總COD組成中，CODp平均含量為53.4%，CODc為30.6%，CODs為17.4%；而在TN組成中膠體組分，TNp平均含量為14%；TNc占24%，TNs占62%；在TP的組成中，TPp平均含量占23%，TPc占51%；TPs占56%。城市污水中的COD大部分以懸浮性和膠體性組分存在，溶解性COD組分只占20%左右。而城市污水中氮元素和磷元素主要分布在溶解性組分中，城市污水中無機(jī)磷一般占總磷含量的71%左右，無機(jī)氮占城市污水中總氮含量的69%左右。在懸浮性組分中，有機(jī)氮和有機(jī)磷比例要高于無機(jī)氮與無機(jī)磷比例。
　　礦質(zhì)成分是城市污水中懸浮性和膠體性組分中重要組成部分。通過X射線衍射分析了城市污水中懸浮性和膠體性組分中礦質(zhì)成分組成，結(jié)果表明礦質(zhì)成分主要由石英、伊利石、高嶺石、綠泥石、長石等組成。在所有礦物組成中石英比例都較高（＞30%），而在次生礦物組成中，以2：1型礦物（伊利石）為主，長石類也具有較大的組成比例。這些礦質(zhì)成分如黏土礦物表面上有較多的吸附位點(diǎn)，在污水中可以吸附結(jié)合污水中的有機(jī)物和水合金屬氧化物，成為各微粒間的架橋物質(zhì)，形成有機(jī)-無機(jī)復(fù)合膠體或懸浮物[24,25]。有研究顯示，污水中的懸浮物和膠體組分對微量污染物有強(qiáng)烈的吸附作用，所以它們對污染物的遷移轉(zhuǎn)化起著重要作用。
　　通過三維熒光光譜以及拉曼光譜分析了城市污水中膠體性和溶解性組分的組成形式。城市污水中膠體性組分和溶解性組分中都含有較多的類蛋白成分和類腐殖質(zhì)成分。但二者在分布的濃度有一定的差異中國論文下載中心。具體來說膠體組分，在膠體性組分中含有較高濃度的蛋白成分，主要為色氨酸類蛋白質(zhì)，其實(shí)是酪氨酸類蛋白質(zhì)，類腐殖質(zhì)含量較少；而在溶解性污染物中類腐殖質(zhì)含量則最多，其次是色氨酸類蛋白質(zhì)和酪氨酸類蛋白質(zhì)。此外拉曼光譜還確定了在溶解性污染物中含有一定濃度的鹽類（硝酸鹽、磷酸鹽等）。
　　污水中的腐殖質(zhì)除能與金屬離子螯合以外，還能與水中的水合氧化物、黏土礦物等無機(jī)膠體物質(zhì)結(jié)合成為有機(jī)-無機(jī)膠體復(fù)合物[26]。城市污水中大部分污染物的粒徑在0.1μm以上，屬于膠體和懸浮物的范圍。由絮凝動力學(xué)可知如果能引入與污染物帶電性質(zhì)不同或有吸附作用等使膠體脫穩(wěn)的介質(zhì)，則能促進(jìn)它們相互作用使其結(jié)合為某種聚集體，即通過絮凝作用而去除[27,28]。這樣即可通過絮凝/吸附作用將污水中的懸浮物和膠體組分去除以大大降低后續(xù)處理工藝的負(fù)荷。而其它溶解性污染物則應(yīng)當(dāng)是二級生物處理或更高級處理的去除對象。
　　需要指出的是，在本實(shí)驗(yàn)中取樣分析污水來自北京市污水廠的原污水。而隨著地區(qū)的變換，由于城市規(guī)模、城市生活特點(diǎn)或城市污水管網(wǎng)的不同會造成城市污水水質(zhì)特征的差異，所以本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論不一定能普遍代表城市污水的水質(zhì)特征。目前隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大和污水處理設(shè)施的建設(shè)，越來越多的城市污水會得到處理。所以了解城市污水的水質(zhì)特征以評價(jià)及預(yù)測污染物的可處理性是非常必要的。本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對于中國北方部分城市污水的特征有一定代表性，具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)
[1]國家環(huán)境保護(hù)局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法[M]. 北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2002年第四版.
[2]Castiglioni, S., Bagnati,R., Fanelli, R., et al. Removal of pharmaceuticals in sewage treatment plantsin Italy[J]. Environ. Sci. Technol. 2006,40:357–363.
[3]E. Dulekgurgen, S. Dogruel,K. Ozlem,et al. Size distribution of wastewater COD fractions as an index forbiodegradability[J]. Wat Res.,2006, 40 (2):273–282.
[4]Sophonsiri, C., Morgenroth,E. Chemical composition associated with different particle size fractions inmunicipal,industrial, and agricultural wastewaters[J]. Chemosphere2004,55:691–703.
[5]Eckenfelder, W.W., Grau,P.Activated sludge process design and control: theory and practice[M].technomic publishing company, Lancaster, USA,, 1992.
[6]N. Azema, M.F. Pouet, C.Berho,et al. Wastewatersuspended solids study by optical methods[J]. Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects, 2002,204 :131–140
[7]A. Guellil, F. Thomas, J. C.Block, et al. Transfer of organic matter between wastewater and activatedsludge flocs[J]. Wat. Res.,2001,35(1) :143-150
[8]張乃嫻,李幼琴,趙惠敏,等.粘土礦物研究方法[M].北京:科學(xué)出版社,1990年第一版
[9]Y J LIN, LAIRD D A, BARAKP. Release and fixation of ammonium and potassium under long-term fertilitymanagement [J]. Soil Sci Soc Am J, 1997, 61: 310-314.
[10]ZHANG Y S, SCHERER H W. Investigationon the mechanism of ammonium fixation by clay minerals in different layers oftwo paddy soils after flooding [J]. Biol Fertil Soils, 1999, 28: 206-211.
[11]葉春燕,谷晉川,張君.生活污水除磷工藝的研究[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,28（6）:47-50
[12]Masaaki Takahashi,Susumu Kato,HirohisaShima,et a1. Technology for recovering phosphorus from incinerated wastewatertreatment sludge [J].Chemosphere,2001,44: 23—29.
[13]Omoike A I,Vanloon G W.Remova1 o phosphomsand organic matter remova1 by a1um during wastewater treatment[J].WatRes.,l999,33(17):3617—3627.
[14]蘇忠.膠體與表面化學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2002年第2版
[15]A.D. Levine, G. Tchobanoglous, T.Asano, Size distributions of particulate contaminants in wastewater and theirimpact on treatability[J].Wat Res.,1991,25 (8):911–922.
[16]王小波,王艷,盧樹昌,等.四種黏土礦物對水體中氮、磷去除效果的研究[J].非金屬礦,2009,32(1):70-72
[17]蔡進(jìn)功.泥質(zhì)沉積物和泥巖中有機(jī)黏土復(fù)合體[M].北京:科學(xué)出版社,2004年第一版
[18]趙杏?jì)?張有瑜.粘土礦物與粘土礦物分析[M].北京:中國海洋出版社,1990年第一版
[19]Wu F C, Tanoue E.Isolation and PartialCharacterization of Dissolved Copper-Complexing Ligands in Stream waters [J].Environ. Sci. Technol.,2001,35(18):3646—3652
[20]Baker A.Fluorescence Properties of SomeFarm Wasters: Implications for Water Quality Monitoring [J].Wat Res., 2002,36 (1):189—195
[21]Leenheer J A, Crou J P.CharacterizingAquatic Dissolved Organic Matter [J]. Environ. Sci. Technol., 2003,37 (1):19—26
[22]Coble P G. Characterization of marineand terrestrial DOM in seawater using excitation-emission matrix spectroscopy[J].Marin. Chemi., 1996,51:325~346.
[23]翁詩甫,傅里葉變換紅外光譜儀[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005年第一版
[24]Geckeis H., Rabung T., Ngo Manh, et al.Humic colloid-borne natural polyvalent metal ions: dissociation experiment[J].Environ. Sci. Technol., 2002,36 (13),2946–2952.
[25]Lead J.R., Davison W., Hamilton-TaylorJ.,et al. Characterizing colloidal material in natural waters[J].J. Aquat.Geochem, 1997,3 (3): 213–232.
[26]Buf?e J., Van Leeuwen H.P.EnvironmentalParticles[M]. Lewis Publishers, London.1993.
[27]胡筱敏.混凝理論與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2007年第一版
[28]Muhammad H, A1-Malack, G.K. Anderson.Coagulation-crossflow microfiltration of domestic wastewater[J]. Journal ofMembrane Science,1996,121: 59-70
br>