氯代吡啶类污染物吸附与转化技术研究进展及挑战

氯代吡啶类除草剂的大量生产及在农业生产和生活中的广泛应用,使其在废水、饮用水等环境中被不断检出,对生态环境和人类健康造成潜在危害。氯代吡啶类农药残留及其高效去除与转化技术,是水环境污染控制研究的热点和难点。从结构上看,碳氯键断裂是实现氯代吡啶类化合物降解的关键所在。基于国内外研究进展,综述了此类污染物的去除转化技术,从污染物吸附、高级氧化处理、催化氢化及耦合联用技术等角度,系统阐述了污染物去除转化的关键因素、相关工艺作用机制及现存技术挑战。在现有技术中,吸附法仍面临新型吸附材料研发、吸附剂再生等问题;高级氧化技术污染物矿化率高,但氧化效率低、运营成本高;催化氢化法定向选择催化降解污染物,但存在污染物降解不完全的问题;生物处理技术经济有效,但对污染物的去除转化率仍有待提高。研究表明:由于氯代吡啶类污染物的难降解特性及各工艺的局限性,单一的处理技术难以实现污染物矿化,多种处理方法联用是实现污染物高效去除的可行策略。开展环境中氯代吡啶类污染物的转化技术与机制研究,可为实现风险性污染物高效脱毒、降解提供参考。     

潜流湿地处理不同浓度有机污水的差异分析

通过供氧平衡及物质平衡理论分析和实证研究,探讨根系泌氧、水中自带溶解氧、植物吸收营养物在湿地净化中的贡献,并通过落空运行来启动大气复氧.结果表明,当处理Ⅳ类以下地表水时,根系泌氧和水中携氧可使基质内为好氧环境、出水DO>0;植物吸收和介质吸附可使N、P去除稳定.当处理生活污水时,植物供氧不足,基质内为缺氧/厌氧环境、铵氧化细菌和亚硝酸氧化菌数量只有氨化细菌的1/1 000～1/100,出水DO≈0,使基质易堵塞;植物吸收和介质吸附有限,氮去除率≤20%;磷去除率随介质吸附容量的饱和逐渐下降,运行前3个月去除率为54%,运行1a以后降低到5%.潜流湿地处理生活污水时污染负荷远大于植物供氧和吸收营养物的上限,是其存在技术局限的根本原因.启动大气复氧是湿地工艺改进的一个重要方向,预沉-常规湿地对COD、NH₄⁺-N、TN、TP的去除率为79%、34%、36%、34%,预沉-落空湿地则为79%、88%、14%、69%,必须合理利用大气复氧才能实现去除总氮的最终目的.     

磁混凝工艺处理市政废水中的污染物去除特征研究

本研究对2个磁混凝站点进行了水质分析与溶解性有机物（DOM）的系统表征，考察了市政废水在磁混凝过程中的污染物去除效果与DOM去除特征，分析了强化磁混凝过程关键作用.研究发现：磁混凝可显著去除浊度、悬浮态有机物和磷，2个站点TCOD和TP去除率分别为52.53%/76.78%和64.41%/81.59%.市政废水DOM组成复杂，内源性DOM占比较高，两个站点DOM种类相似，但B站点进水有机物含量略少，且芳香类DOM占比较低.磁混凝对DOM具有显著的去除效果，主要去除高腐殖化程度、芳香性、聚合度、疏水性的大分子有机物，络氨酸类蛋白是主要的去除物质.B站点强化药剂的投加显著提升DOM和氨氮的去除效果，TOC和氨氮的去除率可达40.01%和36.08%，同时磷和TCOD的混凝效果也得到一定强化.本研究揭示了磁混凝过程污染物去除特征，促进了磁混凝过程的理解，为磁混凝在水处理中的推广应用提供了有效支撑.     

O_3/Mn-Fe(3∶1)/载体硅胶催化降解硝基苯的动态试验研究

非均相催化臭氧化技术能够快速、有效地去除污水中较高浓度难降解有机污染物,比较适用于处理突发环境污染事故。通过对O3/Mn-Fe(3∶1)/载体硅胶在不同试验条件下处理高浓度硝基苯废水进行了动态试验研究,并考察了连续处理实际有机废水效果。试验结果表明:硝基苯废水为2 L、进水流速为0.2 m/s、催化剂投加量为20 mg/l、引发剂H2O2投加量为20 ml时,连续运行1小时后,硝基苯的去除率达到75.4%;反应器连续运行30天,出水中的硝基苯去除率稳定在65%左右。     

富油微藻-真菌共培养资源化处理模拟畜禽养殖废水的效能研究

为探究富油微藻-真菌共培养处理畜禽养殖废水的可行性,构建小球藻(Chlorella vulgaris)和米曲霉菌(Aspergillus oryzae)的共培养体系,通过调节不同比例的微藻真菌初始接种量,对模拟畜禽养殖废水污染物去除、藻菌结合与采收、生物质干质量与生化组分以及生物柴油生产能力进行系统研究.结果表明：(1)C. vulgaris和A. oryzae在废水处理过程中具有协同效应,与C. vulgaris单独处理相比,共培养更有利于污染物的去除.最优藻菌接种比例为25∶1,TN、NH₄⁺-N、TP、COD和Cu(Ⅱ)的去除率分别达72.51%、71.19%、92.23%、91.47%和90.38%.藻菌共培养对3种磺胺类药物(SAs)也具有显著的生物去除效果,磺胺二甲嘧啶(SMZ)、磺胺甲恶唑(SMX)和磺胺间甲氧嘧啶(SMM)的去除率分别达57.61%、58.31%和50.48%.(2)丝状真菌易于与微藻形成球状体,在菌丝强力支撑作用下,C. vulgaris在废水中呈现悬浮状态,提高污染物的去除率,并实现对微藻的高效采收,最高采...     

混凝沉淀-UF工艺去除二级出水中ARGs效能研究

为了研究混凝沉淀-UF工艺对城市污水处理厂二级出水中ARGs（抗生素抗性基因）去除的影响,以PACl（聚合氯化铝）和PFS（聚合硫酸铁）作为混凝剂,采用qPCR（实时荧光定量聚合酶链式反应）和EEM（三维荧光光谱）等分析混凝沉淀-UF工艺对ARGs的削减及其影响因素.结果表明:① PACl、PFS投加量（分别以Al、Fe计,下同）分别为0.85、0.50 mmol/L时,与直接UF工艺相比,混凝沉淀-UF工艺对水中各类ARGs的去除量高2~3个数量级,其中PACl-UF工艺的效果更好,去除量为2.51~3.52个数量级;对水中DOC（溶解性有机碳）、富里酸类及溶解性微生物代谢产物的去除效果更好,DOC去除率由18%升至36%.②直接UF、PACl-UF、PFS-UF 3种工艺膜进、出水的线性拟合结果显示,ARGs浓度与ρ（DOC）、16S rDNA浓度均呈显著正相关.研究显示,混凝沉淀-UF工艺可以有效去除二级出水中的ARGs,且有机物、16S rDNA的去除有助于ARGs的削减.      

MBR处理腈纶废水的效能及微生物群落结构分析

采用序批式膜生物反应器(SBMBR)处理腈纶聚合废水和丙烯腈废水,考察了不同废水比例和运行条件下反应器的运行效果,并采用PCR-DGGE技术分析了反应器内微生物群落结构的变化.结果表明,SBMBR对腈纶废水具有较好的处理效果,碳源和碱度不足是影响脱氮效果的两个主要因素;在水力停留时间为24 h,90 min缺氧/150 min好氧交替运行的条件下,COD、NH+4-N和TN的平均去除率分别为82.5%、98.7%和74.6%,出水水质可以稳定达到国家污水综合排放标准(GB8978-1996)的一级标准;PCR-DGGE分析结果表明,反应器内微生物多样性与进水水质和运行条件密切相关,微生物群落呈现出较明显的演替过程;通过克隆测序,从9个污泥样品中成功鉴定获得22种微生物的16S r DNA序列,并筛选出7种降解腈纶废水的优势菌种.     

等离子体废水处理装置能量利用效率的评价方法

等离子体废水处理装置类型多样,对不同装置处理废水的性能加以比较有利于促进反应装置的进一步开发与完善. 目前广泛采用的等离子体水处理装置的评价指标为G₅₀(能量利用效率)和E_TOC(去除TOC的能量利用效率),通过对二者的特点及其之间的关系研究发现,现有指标在评价等离子体水处理装置能效方面存在对反应影响因素考虑不全面、反应目标物质不明确、评价参数选择不尽合理等缺陷;并且2种评价指标相关性差(R2＜0.1),无法准确衡量装置效能. 在综合考虑污染物类型、处理时间等条件下,提出了以E_T(标准能量利用效率)作为考查等离子体水处理装置能量利用效率的指标,明确了以TOC(建议以苯酚作为目标污染物)作为基本参数,以TOC降解50%时,单位输入能耗可降解TOC的量表征装置的处理性能,以便在同一标准下对不同的等离子体废水处理装置的性能进行比较.      

采用活性污泥富集与回收废水中碳源的实验研究

以活性污泥为吸附剂,研究了城市污水中的有机物的强化富集与有效回收的方法与参数.在连续运行模式下,活性污泥对废水中的有机物具有较好的富集效果,COD平均吸附率达到63%,且约50%的溶解性碳源分布在细胞外部,在温和条件下就能被解吸;对氮、磷的吸附效果差异较大,磷的吸附量可达76%,对氮的吸附量较小,氨氮吸附率仅13%.同时,实验还研究了常规 (pH=7.5, 20℃)、加热（pH=7.5, 60℃）和碱性加热（pH=11, 60℃）条件下,污泥水解对有机物、氮和磷的释放情况.结果表明,碱性加热条件更有利于碳源的释放,水解24 h后,挥发性悬浮固体（VSS）对COD的释放率达到了320 mg/g;但氮、磷的释放量有限,释放率（水解8 h,稳定）分别为18 mg/g和2 mg/g.利用活性污泥对污染物的吸附与解吸作用,能够实现废水中碳源的回收,且回收碳源中氮、磷浓度低,对回收碳源的再利用效果影响较小.     

混凝/微滤工艺用于青草沙水源水厂的生产废水回用研究

本文通过混凝/微滤工艺对青草沙水源水水厂的生产废水开展了回用处理研究,分析了常规污染物、微量有机物、金属离子的去除规律和消毒副产物生成趋势.结果表明,混凝预处理可以有效减缓膜污染;组合工艺对悬浮态物质如颗粒物、细菌、大肠杆菌等有较好的去除效果,去除率均达85%以上;对溶解性成分,尤其是Al和微量有机物去除效果不佳,去除率均低于20%.生产废水膜过滤后相同的消毒剂浓度时消毒副产物的生成趋势高于砂滤池和炭滤池出水.研究认为,青草沙水源水厂的生产废水净化后回用的最佳回用点是砂滤池前或活性炭生物滤池前.     

构造湿地在污水处理厂二级出水后的深度处理应用研究

中国大部分污水处理厂目前均采用二级处理工艺,主要去除碳源污染物,而消解氮、磷类污染物的效果较差.在传统二级处理工艺基础上,对中水进行三级深度处理,BOD5、SS以及COD类污染物去除效果明显,但运行成本较高,处理量受限.人工构造湿地利用基质-植物-微生物复合生态系统的物理、化学和生物的三重协同作用,通过过滤、吸附与沉淀等作用,以及微生物同化分解和植物吸收转化等途径,可有效去除污水中的氮、磷、SS、有机物及重金属等污染物,且具有低投资、低运转费、低维持成本等特点.     

新兴污染物水环境保护标准及其实用型去除技术

近年来,在国内外的城市污水、地表水、饮用水中,频繁检出一些新兴污染物,严重威胁着生态安全和饮用水水质安全.传统的有机污染物综合指标,如化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)等不能反映该类污染物的污染状况,也不能完全代表水质状况,因此建立控制新兴污染物的水环境保护标准十分必要.另外,从众多研究的去除技术中识别出高效、经济、可行的实用型去除技术对实际污水处理厂去除新兴污染物的意义重大.本文主要分析与介绍国内外有关新兴污染物的水环境保护标准现状,并基于发达国家的实际案例,总结了针对新兴污染物的一些实用型去除技术,以期对相关水环境保护标准的制定起到推动作用,并为后续污水处理厂的升级改造提供技术支持.     

微藻混合培养强化餐厨沼液处理效果及机制

利用微藻混合培养处理餐厨垃圾消化沼液具有高效固碳脱氮的优势,然而存在优选混合培养比和协同强化作用机制不明的问题。对比分析了普通小球藻（Chlorella vulgaris）、斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）和雨生红球藻（Haematococcus pluvislis）在单一和混合培养模式下的微藻生长特性和沼液处理效果,研究了微藻的胞外可溶性聚合物（SAP）对微藻生长的促进效果及竞争协同机制。结果表明:斜生栅藻和雨生红球藻为最佳的微藻组合,最大生物量为0.655 g/L,COD去除率为76.2%,NH₄+-N去除率为60.1%;雨生红球藻和斜生栅藻之间存在hormesis效应,释放的可溶性微藻产物SAP作为异种化感物可被对方利用,且两者对不同污染组分同化能力存在差异性,形成协同竞争作用缓解了高浓度废水及SAP对微藻生长的抑制,可为微藻混合培养提高生物质产量与强化沼液处理效果提供参考。     

小球藻强化餐厨废水处理效果及机理

利用小球藻对混凝出水进行处理,考察小球藻接种量对COD、DTP和TN去除率的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱、比表面积微孔分析仪分析小球藻形貌和组成结构的变化,采用紫外可见光谱和三维荧光光谱研究餐厨废水中有机物成分的变化,探究小球藻降解餐厨废水的机理.结果表明:当小球藻接种量为25%时,COD和TN去除率最高(分别为79.73%和78.28%);当小球藻接种量为35%时,DTP去除率最高(85.55%).反应前的小球藻细胞表面相对光滑,反应后的小球藻细胞表面粗糙,比表面积增大,并粘附大量颗粒态物质;小球藻细胞表面的羧基、氨基和磷酸基团等官能团参与污染物的吸附沉淀;小球藻破坏了腐殖质结构,降低了腐殖质芳香性;小球藻在降解可溶性微生物副产物和类腐殖酸的同时,产生芳香类蛋白物质.     

三维电极耦合臭氧技术处理油田压裂返排液

构建了一种活性炭三维电极耦合臭氧（3D/O₃）的反应体系,研究了其对胜利油田压裂返排液COD的去除效果,探究了3D/O₃体系的反应机制,考察了电流、臭氧浓度等过程参数对COD去除性能的影响.压裂返排液经3小时3D/O₃处理后,COD去除率可达到78%,且在多个多周期运行后保持在60%以上.与之相比,单独三维电极和臭氧氧化仅能去除37%和17%的COD.研究结果表明,3D/O₃体系可有效耦合活性炭吸附、电化学氧化、催化臭氧等多种反应机制,高效产生·OH氧化降解压裂返排液中的有机污染物和原位再生活性炭,有望为油田压裂返排液提供一种有效的处理技术.     

厌氧微网分离反应器（AMSB）系统运行优化研究

对厌氧微网分离反应器进行运行优化研究,AMSB对污染物的去除主要依靠微网对颗粒性污染物的截留实现的,对溶解性污染物的去除并不理想.随着HRT延长,COD去除率略有增加;污泥颗粒化有助于降低膜污染速率;加温并不能显著提高污染物去除效果,但却加重了膜污染;增加搅拌增强了AMSB内部的传质作用,污染物去除率得到提升的同时,膜污染速率显著加快;综合污染物去除、微网抗污染能力和运行维护等方面,最终选择升流式作为推荐的AMSB构型.     

两级气浮--生物接触氧化工艺处理乳化液废水

采用两级所浮及生物接触氧化工艺对高浓度乳 化液含油废水处理工艺进行了研究。试验和运行研究结果表明，采用ＰＦＳ混凝剂有较好的破乳效果，二级气浮出水再经生物接触氧化工艺处理后，ＣＯＤＣｒ和油总去除率分别为９９．５％、９９．９％，各项指标均达到排放标准。     

印染废水处理过程中有机污染物及急性毒性变化规律研究

我国印染废水排放量大,对于印染废水中典型毒害物质的控制日趋严格,且生物毒性控制越来越受到重视.因此,本文以掌握典型印染废水处理中污染物去除特性和毒性转化机制为目标,解析印染废水水质特征及其在典型处理工艺中的变化.结果发现,典型印染废水处理工艺对典型污染物的去除效率较好,出水COD、苯胺浓度、色度分别为46 mg·L~(-1)、0.86 mg·L~(-1)、6倍,去除效率分别为78%、95%、86%;但对急性毒性的控制不足,尤其是有机组分的急性毒性控制不足.典型印染废水处理中,生物曝气处理是控制典型污染物的主要阶段,对COD、色度、苯胺的去除效率分别达60%、23%、50%,对生物毒性的去除率为48%.氯氧化和混凝沉淀是保障印染废水中苯胺类有毒物质和色度达到排放标准的重要深度处理阶段,对色度、苯胺的去除效率分别为86%、95%;然而,深度处理却会引发印染废水急性毒性急剧升高,升高比例达150%.印染废水中的急性毒性组分包括有机组分和无机组分,生物曝气主要去除有机组分毒性;氯化深度处理会增加有机组分毒性和无机组分毒性,其中,无机组分毒性可通过还原脱氯削减,但有机组分毒性控制需综合考虑前处理阶段提质增效或实施氯氧化替代工艺.     

面向工业园区废水臭氧氧化深度处理性能评价的模型污染物选择与评估

臭氧氧化近年来逐渐成为废水深度处理主要工艺之一.在臭氧氧化深度水处理技术创新的过程中,研发人员需要对大量臭氧氧化新技术、新装置和新材料等进行废水深度处理性能评价,然而常为选择何种模型污染物能够预估其深度处理实际废水时化学需氧量(COD)/总有机碳(TOC)削减方面的性能而困扰.现有研究选用的众多模型污染物能够在何种程度上代表实际废水深度处理时COD/TOC削减方面的特性尚不明确.面向废水深度处理的模型污染物选择与评估对臭氧氧化深度水处理技术标准体系的构建具有意义.对19种模型污染物溶液(无缓冲水溶液和碳酸氢盐缓冲溶液)和4种工业园区废水的二级出水进行臭氧氧化处理,对其有机物总量削减的相似性通过聚类分析等方法进行评估.结果表明,模型污染物溶液经过臭氧氧化处理的有机物总量削减率的差异性大于4种实际废水间的差异,从而为筛选模型污染物用于臭氧氧化深度水处理技术性能评价提供了可能.采用酮基布洛芬、 2,4-二氯苯氧乙酸和磺胺二甲基嘧啶的无缓冲水溶液,以及非那西汀、磺胺二甲基嘧啶和三氯蔗糖的碳酸氢盐缓冲溶液预测3种工业园区二沉池出水臭氧处理60 min COD削减率的误差不超过9%以及5%.模型污...     

我国城镇污水处理厂环境绩效评价研究

城镇污水处理厂的运行效果直接影响工业和生活污染源的污染物排放削减控制水平,根据《城镇污水处理厂运营质量评价标准》,从污水处理厂运行、污染物削减、能源消耗和资源利用情况4个方面探讨了全国城镇污水处理厂环境绩效评价方法,并结合第二次全国污染源普查结果,对全国城镇污水处理厂环境绩效进行了评价.结果表明:2017年全国8 550家城镇污水处理厂环境绩效平均得分为60.6分,有45.4%的城镇污水处理厂等级评价为较差,有50.9%在一般和较好等级范围内,仅有3.6%的城镇污水处理厂为良好和优秀等级.采用活性污泥法处理工艺、设计处理规模大以及位于华北、东北地区的城镇污水处理厂的环境绩效总体表现较好.59.3%、60.8%的城镇污水处理厂分别在污水处理厂运行和污染物削减情况的得分高于全国平均值,52.4%、81.6%的城镇污水处理厂在污水处理能耗和资源再生利用情况的得分均低于全国平均值.研究显示,相较于污水处理厂运行情况、污染物削减情况,全国城镇污水处理厂的环境绩效水平受能源消耗和资源利用情况的影响较大,建议从提高化学需氧量的进水浓度、实施工艺升级改造、加强再生水利用等方面入手,以提升城镇污水处理厂的环境绩效.