含油污泥及其污染水体中多环芳烃及其急性生物毒性测定

为了更好地控制含油污泥的环境污染,通过实验分析了五种不同来源的含油污泥中多环芳烃(PAHs)的含量、来源以及总毒性当量浓度(TEQ),测定了不同有机溶剂浸提液的急性生物毒性,并对油泥污染水样的PAHs和急性生物毒性进行了分析。研究发现,不同含油污泥中PAHs含量为496.10~4 233.25μg·g~(-1),PAHs总毒性当量(TEQ)为8.41~231.56μg·g~(-1),炼化厂含油污泥中的PAHs主要来源于石油及其精炼产品的热转化,其他含油污泥中的PAHs主要来源于原油本身。正己烷是3种受试有机溶剂中最适合测量含油污泥急性生物毒性的溶剂。被污染水样中PAHs含量为9.68~385.16 ng·mL~(-1),除被清罐油泥污染的水样外,其他油泥污染水样中苯并(a)芘(BaP)未超标,但所有测试水样都具有较高的急性生物毒性,相对发光抑制率最高达到87.46%,大大超过了毒性参照物100 mg·L~(-1)的Zn~(2+)的抑制率。     

福州市蔬菜基地土壤重金属和多环芳烃的含量及其与土壤磁性指标的关系

蔬菜基地土壤污染状况与人类健康有着密切的关系。本研究对福州市蔬菜基地土壤中6种重金属和15种美国环境保护总署(US EPA)优控的多环芳烃(PAHs)污染状况进行了调查,并分析了污染物含量与土壤磁性指标间的关系。结果表明,土壤中重金属平均含量为Zn 147.0 mg·kg~(-1)、Pb 55.0 mg·kg~(-1)、Cu 45.5 mg·kg~(-1)、Cr 21.3 mg·kg~(-1)、As 16.0mg·kg~(-1)、Cd 0.6 mg·kg~(-1);PAHs的总量范围为324.3~1 838.6μg·kg~(-1)。Cu含量和PAHs总量与土壤磁化率χ都具有显著的相关性(p0.05)。PAHs特征比值和频率磁化率χfd的结果分析表明,土壤中PAHs主要来源于石油泄漏和生物质的燃烧;重金属来源复杂,为混合来源,包括人类活动排放和成土母质固有含量。污染评价结果表明,土壤中Cr和As的含量都未超标,Cu、Zn和Cd的含量均超标;参考荷兰土壤修复标准中的目标值,PAHs含量超标的土壤为11.1%,而参照我国土壤污染状况评价技术规定,PAHs含量超标的土壤为22.2%。     

低碳排放的生物絮凝中试系统污染物去除特性及污泥EPS变化

用中试规模生物絮凝工艺处理含化学絮凝剂的生活污水,分别研究了HRT和进水SS对生物絮凝系统污染物去除特性、剩余污泥产量、污泥特性和温室气体排放的影响。结果表明:生物絮凝系统对COD、TN和TP有较好的去除效果,且污染物去除效果受进水SS影响较大;生物絮凝系统平均污泥产量和平均有机物产量最高可达53.63 kg·d~(-1)和21.14 kg·d~(-1);污泥胞外聚合物EPS浓度和PN/PS均与有机负荷呈反比;化学絮凝剂通过影响PN/PS和EPS浓度,可间接影响污泥的沉降性能;生物絮凝系统与AAO工艺相结合,可降低50.12 g·m~(-3)温室气体的排放。因此,生物絮凝工艺可为污水处理厂节能降耗运行奠定基础,有望得到广泛应用。     

利用成组生物测试评估某城市典型污水处理工艺

设计了一组基于生物标记物的生物测试方法,并用于评价某城市4个典型污水处理工艺对水中痕量有毒有机物的去除效果.测试方法包括检测芳烃(Ah)受体效应物质生物毒性的EROD(7-乙氧基-3-异吩噁唑酮-脱乙基酶)试验、类雌激素效应物质的重组基因酵母生物毒性试验和遗传毒性物质的SOS/umu试验.结果表明,4个典型的城市污水处理工艺对Ah受体效应物质、类雌激素效应物质和遗传毒性物质都有一定的去除效果,其中A2/O处理工艺对3类物质的去除效果最明显;空气曝气活性污泥工艺对直接遗传毒性物质的去除效果较好,但对Ah受体效应物质的去除效果一般,倒置A2/O处理工艺和氧化沟处理工艺也能够较好地去除这3类物质,两种处理工艺效果相当.采用成组生物标记物方法可以对城市污水中的痕量有毒有机物进行毒性筛选或测试,适用于水处理工艺的风险评价.     

燕山地球关键带多环境介质中多环芳烃分布特征

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)作为环境中常见的持久性有机污染物,因其致癌、致突变、致畸和难降解的特性备受关注。地球关键带是维系地球生态系统功能和人类生存的关键区域,选取燕山地球关键带的雁栖湖站点,对地表水、表层土壤(0～10 cm)和地下水3种环境介质进行调查研究,旨在探索16种PAHs的分布情况。结果表明：1)地表水、土壤、地下水中的16种PAHs含量范围分别为9.78～2 221.3 ng·L^-1、76.21～285.03μg·kg^-1、21.45～1 521.13 ng·L^-1,均值分别为548.42 ng·L^-1、195.77μg·kg^-1、492.54 ng·L^-1,地表水中的平均浓度高于地下水;2) 3种环境介质中PAHs分子质量分布呈现大体相似特征,具体表现为单体PAH中萘(Nap)占主导地位,2～3环低分子量PAHs占比大于4环,5～6环最低;3)地表水和地下水的PAHs质量分数占比基...     

Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐改善污泥脱水性能

针对污水处理厂剩余污泥脱水困难的问题,采用Fe~(2+)活化过硫酸钾高级氧化法提高剩余污泥脱水性能,使用污泥含水率和污泥比阻对调理前后污泥脱水效果进行分析;研究了过硫酸钾投加量、Fe~(2+)投加量、pH和反应时间对污泥调理效果的影响;探究了过硫酸盐调理污泥过程中溶解性有机物质和胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)的变化特性。结果表明:过硫酸钾调理的最佳反应条件为pH=7.5,反应时间为20 min,过硫酸钾和Fe~(2+)的最佳投加量分别为15 mmol·L~(-1)和18 mmol·L~(-1),在此条件下,污泥含水率和污泥比阻值分别可达78.89%和0.3×10~(12) m·kg~(-1);污泥含水率和比阻的变化可能与污泥调理后絮体结构形态变化有关;调理污泥后,上清液中溶解性有机物质含量与过硫酸钾投加量呈显著正相关关系,而EPS不同组分中蛋白质和多糖含量在Fe~(2+)投加后均减少,表明Fe~(2+)的投加可以破坏污泥絮体,分解胞内物质;利用Fe~(2+)激活过硫酸钾所生成的硫酸根自由基可极大改善污泥的脱水性能。     

新型菌株法检测典型环境雌激素类物质

相对于化学检测方法,生物法检测环境雌激素类污染物具有简便快捷等优点。利用本实验室已建立的环境雌激素类污染物的基因工程菌检测技术,对17-β-雌二醇(17-β-(o)estradiol)的雌激素活性进行了检测,绘制了标准曲线,确定其检测限为ng/L。并且利用该菌株法分别对艹屈(chrysene)、芘(pyrene)和苯并(a)蒽(benz(a)anthracene)3种不同结构的多环芳烃的雌激素活性进行了检测。结果显示,3种物质的雌激素活性差异明显,具有不同的检测限。此外,对污水和污泥样品中的麝香含量进行了检测,结果显示其活性变化趋势与化学法检测结果基本一致。因此,利用该基因工程菌检测技术可对环境样品中一定的雌激素活性进行快速有效地筛选;进一步对比17-β-雌二醇的标准曲线,可实现对雌激素类物质的初步定量。     

半集中式分质供排水和资源化系统的集成应用

针对传统生活污水处理的再生水难以有效回用的问题,采用源分离式半集中式分质供排水和资源化体系处理生活污水,并对实际工程案例的进行了长期监测,探讨了其在污染物去除、污水再生利用以及污泥资源化等方面的效果。结果表明:即使灰水和黑水管道存在一定混接现象,但是灰水和黑水处理模块的COD去除率均超过90%,出水COD分别为10～30 mg·L~(-1)和10～40 mg·L~(-1);灰水处理模块的TN去除率达到95%,最低小于5 mg·L~(-1);黑水的TN去除率保持70%～90%,出水水质均可满足回用要求并已用于周边区域;厌氧消化系统1 m~3生污泥的产气量达到7.27～10.91 m~3,甲烷含量达到70%,有机物的降解率30%～50%;投加糖蜜后,单位产气量提高了1倍,有机物的降解率平均提高10%。消化污泥经过脱水后除总汞指标略高外,各主要指标均满足污泥农用中A级污泥标准。基于生活污水源分离的半集中式处理系统,可以对污水、污泥进行有效处理,并就近利用再生水、污泥和沼气。     

高效液相色谱-二极管紫外阵列/荧光串联测定雌激素的方法及污水处理厂对雌激素的去除特性

建立了高效液相色谱-二极管紫外阵列(PDA)/荧光(FLD)串联法测定雌酮(E1)、雌二醇(E2)、乙炔雌二醇(EE2)、雌三醇(E3)和双酚A(BPA)5种典型雌激素的方法,并利用该方法测定了某城市污水处理厂5种雌激素的分布情况及去除特性。研究结果表明,二极管紫外阵列/荧光检测器对5种雌激素的检出限在4.30~9.54μg·L~(-1)之间,定量限在12.90~28.62μg·L~(-1)之间。5种雌激素日内精密度的相对标准偏差小于6.86%,日间精密度相对标准偏差小于9.47%;对100、500和1 000 ng·L~(-1)3个浓度的5种雌激素经富集浓缩后测定的加标回收率在62.8%~96.0%之间,方法符合痕量分析要求。利用该方法对城市某污水处理厂雌激素的含量进行测定,结果表明污水处理厂进水中5种雌激素的总浓度为3 073.1 ng·L~(-1),其中雌三醇(E3)的浓度最大,占5种雌激素总量的40.1%。出水中5种雌激素的总浓度为124.7 ng·L~(-1),5种雌激素的总去除率为95.9%。不同处理单元对雌激素的去除效率存在明显差异,生物处理单元对5种雌激素的去除效果最好,5种雌激素的去除率在73.6%~96.6%之间;一级处理工艺和消毒工艺对雌激素的去除效果较差。     

观赏植物与驯化污泥联合修复垃圾渗滤液污染土壤

垃圾填埋场渗滤液污染土壤具有重金属-有机物复合污染的特性。研究了观赏植物广东万年青、白掌、孔雀竹芋和经垃圾渗滤液驯化的污泥对该污染土壤的修复效果,结果表明:采用单一植物修复时,广东万年青较白掌和孔雀竹芋对土壤污染物具有更强耐性,能在污染土壤中生长良好,对重金属Cd和Pb的富集能力也更强;驯化污泥能明显提高污染土壤中有机污染物的降解率,并使重金属Cd和Pb稳定态比例分别提高了34.7%和36.6%,降低了重金属的生物有效性。当采用广东万年青和驯化污泥联合修复时,污泥能促进植物的生长,且当污泥添加量为480 mg·kg~(-1)时,联合修复对土壤中Cd、Pb及有机污染物的去除率分别较不加污泥的对照提高了51.7%、25.5%和40.2%。     

火电厂协同资源化处理城市污泥二次污染控制

控制循环流化床锅炉掺烧城市污泥二次污染物的排放,实现污泥的减量化、无害化处置和资源化利用。方法:利用循环流化床锅炉烟气余热干燥污泥,干化污泥与燃煤掺配燃烧,污泥干燥系统与锅炉DCS控制系统对接,依据机组负荷自动化控制锅炉耗煤量、床温和污泥给入量等运行参数,有效抑制二恶英的形成。结果表明,污泥自动化掺烧系统投运后,烟气中二恶英的排放浓度小时均值不高于0.011 0 ng TEQ·(Nm)-3,飞灰中二恶英含量不高于2.802 2 ng TEQ·kg-1、底渣中二恶英含量不高于0.659 6 ng TEQ·kg-1,符合国家污染控制标准要求。火电厂协同资源化处理城市污泥过程中,污泥自动化掺烧系统投运能够有效控制二次污染物的排放,实现了城市污泥的减量化、无害化处置和资源化利用。     

城市污水石灰法深度处理工艺中有毒物质的变化规律

分别采用7-乙氧基异酚恶唑酮-脱乙基酶(EROD)活性测定法,重组人激素受体基因的酵母测试和Q67发光菌试验方法,对北京市某生活污水处理厂的进水、二沉出水以及经过石灰法深度处理后的出水中的类二恶英物质、类雌激素物质和急性毒性物质进行了分析.进水中的三类生物毒性效应物质中的急性毒性物质,可通过活性污泥法基本去除,而对类雌激素物质和类二恶英物质的去除率分别为76%和52%.经过石灰沉淀法的深度处理后,可使上述两类物质的总去除率达到95%和68%.出水中的雌激素当量水平与欧洲国家污水处理厂出水水平相当,而类二恶英物质的总浓度低于美国EPA饮用水中二恶英的最大允许浓度.展示了生物毒性测试方法在排水生态风险和工艺评价方面的应用潜力.     

污水处理厂各工艺阶段多环芳烃变化规律研究

采用固相萃取-气相色谱/氢火焰离子化检测器联用技术(SPE-GC/FID),对西安市某污水处理厂不同工艺段水体中的16种多环芳烃(PAHs)含量进行了长期监测。结果表明,原水中有13种PAHs检出,按浓度从大到小排序分别为:萘、菲、芴、芘、艹屈、二氢苊、苊、蒽、苯并(a)蒽、荧蒽、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘;原水中PAHs的总量在477.1~3 067.7 ng/L之间,平均值为1 833.1 ng/L,同国内外报道的结果相比,可认为西安市生活污水中PAHs的含量处于中等水平;二级处理工艺对PAHs有较好的去除效果,平均去除率为79%,其中,生物处理单元的贡献最大,去除率达到68%。     

活性污泥吸附联合发酵产酸资源化回收污水碳源

利用活性污泥源头吸附回收污水中的有机碳源,然后进行厌氧发酵产酸,可以改变污水碳源在传统工艺中的迁移与转化途径。研究结果表明,本工艺大大提高了有机碳源的利用率,降低了后续水解释碳成本。在30 min内,活性污泥对污水COD、氨氮和总磷的吸附去除率分别达到69%、57%和58.2%。热碱水解(t=90℃,p H=11)能够实现吸附碳源污泥(富碳污泥)中有机物的快速释放,水解污泥上清液中COD、溶解性蛋白质和溶解性多糖含量分别达到8 173.8、1 508.8和1 936.0 mg·L~(-1)。将获得的有机物进行厌氧发酵产酸,挥发性有机酸总量达到6 025.4 mg·L~(-1),与普通活性污泥相比,提高了27.7%;但是有机酸的组成和发酵所需时间变化不大。本研究结果为污水处理厂节能降耗以及污泥资源化处理处置提供参考。     

小尺度水平上植被格局对城市绿地土壤污染物累积的影响

小尺度水平上土壤污染物累积特征不仅与人们的生活直接相关,与社区环境管理和园林规划也有密切联系。选择北京市五环内具有不同植被格局(围绕式、行列式、混合式和群点式)的典型居民区为研究对象,通过小区内绿地的多点布点,调查分析表层土壤中的7种重金属元素(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Mn)和16种优先控制多环芳烃(PAHs)的浓度;探究小尺度水平上,植被格局对绿地土壤重金属及多环芳烃累积的影响。结果表明:Cu、Zn、Cd和Pb为主要的重金属污染物;居民区土壤中,16种多环芳烃总量(Σ16PAHs)的浓度为88.1～2 844μg·kg~(-1),其主要来源于煤炭燃烧而非石油及其产物燃烧;行列式植被格局的绿地土壤中,主要重金属和PAHs污染物的浓度分布较为分散,高浓度污染物也往往出现在该类植被格局的土壤中;而群点式植被格局土壤中,主要重金属污染物以及本地指示性多环芳烃Ant、BaA和BaP的浓度中位值都较其他3种植被格局低。对行列式植被格局的小区进行土壤质量调查时,需要采集较多的样品数量才能获得代表性污染物浓度;同时,行列式植被格局有利于对污染物的截获,使绿地土壤起到吸纳污染物的作用,而群点式植被格局的绿地土壤环境质量较好,但是不利于发挥吸纳污染物的生态功能。     

微气泡臭氧强化污泥碳源的释放过程

臭氧处理污泥后释放的碳物质可作为低碳市政污水生物处理的重要碳源补充。为突破传统臭氧处理效率低等问题,研究采用微气泡臭氧技术以强化污泥碳源释放效果。结果表明,在臭氧投加量为200 mg O_3·(g SS)~(-1)时,污泥SCOD增长了1 964 mg·L~(-1),为传统臭氧处理的2.1倍,DDCOD由18.1%上升至41.5%,污泥碳源释放效果显著提高。同时确定了微气泡臭氧处理在臭氧浓度为100.0 mg·L~(-1),污泥浓度为5 g·L~(-1),污泥初始p H为9的条件下,污泥碳源矿化损失较小且污泥碳源释放效果较好,在臭氧投加量为160 mg O_3·(gSS)~(-1)时污泥SCOD增长了1 923 mg·L~(-1),DDCOD达到41.2%。与传统臭氧处理相比,微气泡臭氧处理能提高臭氧传质效率与间接反应强度,更有利于污泥碳源的释放。     

兰炭粉末调理城市污泥及机理

城市污水处理过程中产生大量的剩余污泥,污泥处理处置问题已经成为制约整个污水处理行业健康发展的瓶颈问题。实验以城市污泥为研究对象,采用兰炭粉末对城市污泥进行调理研究其过滤脱水性能的改善并通过Zeta电位、扫描电镜分析探讨了兰炭粉末调理污泥的机理。实验结果表明:当兰炭粉末的投加量为250%时,污泥过滤比阻由原泥的1.47×l0~(13)m·kg~(-1)显著下降到1.82×lO~(11)m·kg~(-1)滤饼含水率从87.81%降到了61.33%,兰炭粉末能够显著改善污泥的过滤脱水性能;当投加150%兰炭粉末时,上清液的浊度由原泥的14.11 NTU迅速降到了4.76 NTU,随着投加量的继续增加,上清液浊度基本上维持在3.00·1.50 NTU之间,兰炭对污泥絮体颗粒具有一定的吸附、絮凝作用;兰炭粉末调理污泥的机理是依靠构建骨架在污泥中形成大量渠道和空隙的刚性框架结构,在压滤过程中阻止泥饼压缩和保持泥饼的高通透性,能够很好地改善污泥脱水性能。兰炭粉末作为煤系固体废物,既可以调理城市污泥有效改善其脱水性能,又可以有效地将干污泥的低位热值从12.91 MJ·kg~(-1)明显提高到22.47 MJ·kg~(-1)(投加兰炭粉末250%调理),为污泥的热值回收提供条件,带来良好的环境、经济和社会效益。     

城市污水石灰法深度处理工艺中有毒物质的变化规律

分别采用7-乙氧基异酚恶唑酮．脱乙基酶（EROD）活性测定法，重组人激素受体基因的酵母测试和Q67发光菌试验方法，对北京市某生活污水处理厂的进水、二沉出水以及经过石灰法深度处理后的出水中的类二恶英物质、类雌激素物质和急性毒性物质进行了分析。进水中的三类生物毒性效应物质中的急性毒性物质，可通过活性污泥法基本去除，而对类雌激素物质和类二恶英物质的去除率分别为76％和52％。经过石灰沉淀法的深度处理后，可使上述两类物质的总去除率达到95％和68％。出水中的雌激素当量水平与欧洲国家污水处理厂出水水平相当，而类二恶英物质的总浓度低于美国EPA饮用水中二恶英的最大允许浓度。展示了生物毒性测试方法在排水生态风险和工艺评价方面的应用潜力。     

暂存库填埋调质污泥的压缩与固结特性

污泥暂存库区面临减量增容的严峻问题。由于暂存库中的污泥已经发生了较大程度的降解,其固结性质与新鲜污泥相比已发生了较大的变化,可直接影响到原位处理效果,故选用FeCl_3和芬顿试剂对上海某污泥暂存库区的长期填埋污泥进行了调质改性,并对调质后污泥的固结压缩特性进行了研究。结果表明:经药剂调质后污泥的排水固结时间大大缩短,在初始低固结应力水平时压缩量较大,在后期高固结应力水平下沉降量较小;在初始低固结应力水平下,调质污泥的固结系数在10~(-3) cm~2·s~(-1)数量级范围内变化;添加FeCl_3的实验组对应的C_(v,max)=2.91×10~3 cm~2·s~(-1),芬顿调质实验组对应的C_(v,max)=9.88×10~(-3) cm~2·s~(-1)。渗透系数受固结应力影响较大,当FeCl_3的掺量为40%时,初级固结应力下样品的渗透系数k=4.439×10~(-6) cm·s~(-1);在400 kPa固结应力作用下,渗透系数减小为3.796×10~(-8) cm·s~(-1);经芬顿试剂调质的污泥在初级固结应力下,渗透系数k=6.48×10~(-6) cm·s~(-1);在400 kPa下,渗透系数k=9.94×10~(-8) cm·s~(-1)。以上结果对现场污泥真空固结法处理有一定的指导意义。     

生物淋滤技术对城市污泥中高浓度重金属的去除

实验以单质硫粉作为能源基质,考查了生物淋滤技术针对城市污泥中高浓度重金属的去除效果,探讨了生物淋滤处置前后污泥中重金属的形态变化规律。结果表明,生物淋滤技术能够有效去除污泥中的高浓度重金属。在硫粉投加量为4 g·L~(-1)、HRT为5 d、污泥回流比为50%、污泥浓度为4%、温度为30℃的条件下,生物淋滤系统pH值可降低至1.5左右,污泥中残留重金属Zn、Cu、Cr、Ni分别可降低至400、400、900和200 mg·kg~(-1)左右,达到了《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》(CJ/T 362~(-2)011)标准重金属限值。生物淋滤处置后,污泥中残留重金属Zn、Cu、Cr、Ni均主要以稳定形态存在,环境风险较低,为进行土地利用奠定了物质基础。