污水处理工艺中邻苯二甲酸酯的分布特征、去除效率及风险评估

邻苯二甲酸酯(PAEs)是一种具有致癌、致畸、致突变毒性效应的环境内分泌干扰物,其会随污水厂出水进入环境介质,从而影响人体健康.本研究采用气相质谱联用和生态风险评估模型研究了工业和生活污水处理厂中PAEs的分布特征,去除效率及出水中PAEs的健康风险与生态风险.研究结果表明：污水中PAE s的总含量为9.27～34.97μg·L^-1,污泥中PAEs的总含量为10.97～38.16μg·g^-1.工业污水处理厂和生活污水处理厂对PAEs的总去除率分别为52.49%～88.15%和96.2%～96.97%,且PAEs的主要通过生物降解途径被去除.污水厂出水中的PAEs对人体无致癌风险,同时对绿藻和水蚤均无明显风险,但对鱼类具中低等生态风险.本研究为污水厂后续针对PAEs去除进行水处理工艺优化提供了理论基础.     

典型污水处理厂中多溴联苯醚的分布特征、迁移及负荷研究

本研究通过对典型污水处理厂各构筑物进行采样分析,研究多溴联苯醚在污水处理厂中的分布、迁移和转化.结果表明,在污水处理厂所有污泥样品中都有PBDEs检出,PBDEs浓度范围在4226.76~9204.14 ng·g-1之间.其中,BDE-209是主导同系物,所占平均比例为83.16%(范围为75.75%~89.48%).该污水处理厂的进水样品中溶解态PBDEs总浓度为183.11 ng·L-1,而出水样品中溶解态PBDEs浓度则降至7.07 ng·L-1,PBDEs的去除率达到96%以上.所有污水样品中BDE-209都是最主要的同系物,所占比例在75.75%~85.68%之间,BDE-99和BDE-47是仅次于BDE-209的另外2种主要同系物.通过对污水处理流程中PBDEs的溶解态和颗粒态分配系数的研究得出,溶解性颗粒物对疏水性有机物在整个污水处理流程中的迁移、转化有重要的影响.该污水厂的日均PBDEs负荷量为21311.2 mg·d-1,污水经初沉池和二沉池处理之后分别有58.07%和39.91%的PBDEs被去除,即一共有97.98%的PBDEs被去除了,最后在出水中只剩2.02%的PBDEs.该污水厂通过出水的日均排放PBDEs的量为430.8 mg,通过脱水污泥日均排放PBDEs的量高达20880.4 mg.土壤在污泥农用之后PBDEs浓度年增加量为25.4μg·kg-1,污泥农用需要百年以上才能达到欧盟的规定限值.     

倒置A2O污水处理厂PFOS和PFOA的浓度分布特征及其总量分析

为考察全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)在倒置A2O污水处理厂各工艺段的浓度分布规律与去除效率,采用固相萃取(SPE)和高效液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)技术,检测分析了北京市卢沟桥污水处理厂夏季和冬季各工艺段污水和污泥中PFOS和PFOA的浓度.结果显示,PFOS在污水与污泥中的浓度均大于PFOA;进水中PFOS和PFOA的浓度分别为113.9~160.6 ng·L-1和14.7~68.1 ng·L-1,出水中的浓度分别为60.1~232.6 ng·L-1和29.9~71.5 ng·L-1;PFOS和PFOA在倒置A2O工艺没有得到有效去除.同时发现,PFOS在污泥中的浓度随季节变化较大,且其在污泥中的分配比高于PFOA;PFOS的质量流在工艺流程的各阶段变化较大,而PFOA没有明显的变化和差别.进水中PFOS和PFOA的质量流经过污水处理厂处理后反而升高,有可能是由于前驱物质降解产生.     

污水处理厂中有机磷阻燃剂的污染特征

为了研究污水处理厂中有机磷阻燃剂(organophosphorus flame retardants,OPFRs)的污染特征,于2017年采集苏州市8个污水处理厂(7个A2/O工艺与1个氧化沟工艺)的进水、二沉池出水、污水厂出水、生物池污泥以及脱水剩余污泥.采用加速溶剂萃取(ASE)-固相萃取方法测定了污水与污泥中10种OPFRs的浓度,并比较了两种不同工艺各个工艺段OPFRs的去除效果,估算了最终排入环境的日均排放量.结果表明:7种OPFRs在进水、出水、污泥中均有检出,进水和总出水中OPFRs总浓度范围分别为0.74~222.65μg·L~(-1)和0.46~175.41μg·L~(-1),均值分别为65.56μg·L~(-1)和22.99μg·L~(-1);二沉池出水中OPFRs总浓度为0.48~178.14μg·L~(-1),均值为43.14μg·L~(-1);估算污水厂出水中OPFRs日排放量为36.69~2 177.12 g·d~(-1).剩余污泥中OPFRs总含量(以干重计)范围为89.32~596.24μg·g~(-1),均值(以干重计)为249.35μg·g~(-1),剩余污泥中OPFRs的日排放量最小为3.57~7.15 kg·d~(-1),最大为47.70~95.40 kg·d~(-1).氧化沟工艺对OPFRs有较好去除,去除率达到92%;A_2/O工艺则为11%~99%,差异性较大.3种氯代类的OPFRs[分别为磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(1-氯-2-丙基)酯、磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯]是进水与出水中主要成分,主要由于氯代OPFRs的使用量大和传统污水处理技术对其去除率低.     

典型抗生素在中国西南地区某污水处理厂中的行为和归趋

采用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱（SPE-HPLC-MS/MS）法调查研究了10种典型抗生素药物在中国西南地区某污水处理厂中的含量水平、去除特点及其行为特征.结果表明,10种目标抗生素均能在污水中检出,其浓度水平在ng·L-1^μg·L-1之间;在脱水污泥样中同样能检测出目标抗生素的残留,含量范围在（0.92±0.18）^{466.76±77.46}ng·g-1之间,浓度最高的是阿奇霉素（以干重计,466.76 ng·g-1）.目标抗生素在进水和出水中的总质量负荷分别为1.94 mg·（d·person）-1和807.17μg·（d·person）-1.质量平衡分析结果表明,生物转化或降解是其主要去除机制,对于喹诺酮类抗生素和阿奇霉素,污泥吸附也是相关的去除途径之一（污泥吸附占进水负荷的9.35%²6.96%）.     

北京市4种不同污水处理系统中病原菌变化研究

采用定量PCR技术,对北京市4种不同污水处理系统中大肠杆菌、军团菌和沙门氏菌随工艺及四季的数量变化进行了追踪研究,以评估病原菌的去除效果及污水回用的健康风险.结果发现,大肠杆菌在夏季进水和出水中的浓度分别在107~108copies·m L-1和105copies·m L-1左右;G-A/O系统对大肠杆菌的去除率最高,平均去除率达99.88%.军团菌在4个污水处理系统中进水浓度为104~105copies·m L-1,出水浓度约为104copies·m L-1,其在剩余污泥样品中浓度较高,达到105~106copies·m L-1.沙门氏菌进水浓度较低,为102~103copies·m L-1,且其在多个工艺段样品中未检出.季节变化对于病原菌的去除具有较大影响.研究表明,大肠杆菌在各污水处理系统中均可检出,且其分布具有一定的季节性,夏季的进出水中浓度相对较高;而军团菌和沙门氏菌浓度在各工艺中则并未呈现出明显的季节性变化.G-A/O系统对3种细菌的整体去除效果最为稳定,去除率较高.大肠杆菌在污水处理厂的出水及剩余污泥中浓度仍然较高,此外,冬季出水中也能检测到沙门氏菌的存在,因此,污水处理厂的出水和污泥排放仍存在一定的生态和健康风险.     

多环芳烃及其衍生物在SBR/MBBR工艺中的分布与去除

多环芳烃(PAHs)是一类重要的持久性有毒有机污染物,而其衍生物SPAHs的毒性更高。通过对青岛市城阳污水处理厂采样,分析在其SBR/MBBR工艺中16种PAHs及硝基PAHs(NPAHs),甲基PAHs(MPAHs)以及氧基PAHs(OPAHs)的分布与去除。结果表明,16种PAHs及13种SPAHs均有检出,进水中,PAHs与SPAHs的总含量分别为3835.14ng·L-1与6889.46 ng·L-1,其含量远远高于其他地区的污水处理厂。在出水中,PAHs与SPAHs的总含量为1148.18 ng·L-1与1724.57 ng·L-1,去除率分别为70.06%与74.97%,可见SBR/MBBR工艺能有效去除PAHs与SPAHs。水相中PAHs的去除主要是针对低环多环芳烃(LMW-PAHs)的生物降解;而颗粒相中PAHs的去除主要依靠初沉池对LMW-PAHs的吸附沉淀以及生物单元对高环多环芳烃(HMW-PAHs)的生物吸附。对于SPAHs,MPAHs去除效果最好,去除率达89.15%,颗粒吸附以及生物降解是其主要的去除机制;其次是OPAHs,去除率为63.36%,在水相中主要依靠一级处理的颗粒吸附去除,在颗粒相中则主要在二级处理的生物吸附去除;NPAHs的去除率为48.85%,主要在生物池中去除。SPAHs在SBR/MBBR工艺中的去除机制不尽相同,污水处理厂应根据不同处理工段PAHs与SPAHs的分布特征采取相应控制措施,而污泥中富集的PAHs与SPAHs远高于出水的排放量,因此,还应加强污泥中PAHs与SPAHs的管理。     

污泥回流对高密度沉淀池运行效果的影响

利用高效沉淀池,对污水厂二级出水进行了深度处理实验,考察了不同污泥回流比对SS,TP和COD的去除效果及污泥的沉降特性,同时对最优工况进行了运行分析.实验结果表明:不同污泥回流比对污染物的去除和污泥沉降性有影响作用,当回流比为50％时,出水SS,TP,COD质量浓度分别为10,0.48,49 mg/L,出水满足GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,且污泥的沉降性能良好.高密度沉淀池对悬浮颗粒的去除效果明显,可有效去除3μm以上粒径的悬浮物,完全去除12 μm以上粒径的颗粒.实验表明高密度沉淀池对污水中SS,TP,COD有的处理效果,最优工况的实验参数能为市政污水处理厂高密度沉淀池的运行提供借鉴.     

兰州市污水处理厂中典型抗生素的污染特征研究

以9种磺胺类、4种氟喹诺酮类以及1种氯霉素为目标物,调查研究了它们在兰州市两个生活污水处理厂中的含量水平和去除特性,初步评估了其在受纳水体中的环境风险.结果表明:污水处理厂进水和出水中均有抗生素检出,浓度差别较大,进水中抗生素浓度在nd~55.25μg·L~(-1)之间,出水中浓度在nd~9.78μg·L~(-1)之间,脱水污泥中抗生素的平均浓度高于活性污泥;抗生素在整个污水处理工艺中的去除率为15.39%~100%,生物转化或降解作用是二级处理过程中的主要去除机制;污水处理厂排水增加了受纳水体中抗生素的浓度,是受纳水体中抗生素的来源之一,环境中低浓度、多种抗生素长期残留,存在较大的潜在风险.     

污水生物处理中抗生素的去除机制及影响因素

环境中的抗生素污染日益严重,其诱导产生的抗生素抗性成为人类健康的重大威胁.通过对世界多地污水处理厂进、出水中抗生素浓度水平的文献调研汇总,发现当前的污水处理工艺不能实现抗生素的有效去除.吸附和生物降解是污水中抗生素的主要去除途径,因此本文深入地分析了吸附的作用机制和不同种类抗生素吸附程度的差异;从生物降解性能、降解菌和降解产物等方面分析抗生素在污水生物处理过程中的生物降解作用;分析讨论了水力停留时间、污泥停留时间、温度和工艺选型(传统活性污泥法、膜生物反应器和生物脱氮工艺)等污水生物处理工艺的运行条件对吸附和生物降解途径的影响,进而解析对抗生素去除效果的影响.菌群组成、生长基质供应情况和微污染物共存情况等因素对污水生物处理中抗生素迁移转化的影响需要更深入地研究.     

间歇式生物反应器中PHACs的吸附降解性及动力学特性

利用间歇反应器考察了非那西丁(PNT)、吉非罗齐(GFZ)、咖啡因(CAF)、双氯芬酸(DCF)和胆固醇(CH)5种医药类污染物分别在厌氧、缺氧及好氧条件下的吸附与降解特性,并通过动力学拟合深入考察目标物的降解速率及所符合的反应级数.研究表明,PNT在4 h内就能得到100%的降解,GFZ与CH能通过吸附与降解得到部分或全部去除.好氧条件下目标物的泥水分配系数kp值与降解速率均高于缺氧与厌氧条件,好氧条件下CAF的去除率达到99%以上.5种目标物除PNT外都有不同程度的吸附,目标物的污泥吸附能力为CHDCFGFZCAF;动力学拟合结果表明,生物降解动力学一级反应速率PNTCAF,二级反应速率CHGFZ;DCF几乎不能被生物降解,但符合二级吸附动力学模型,其平衡吸附量最高可达总投加量的71%.     

污泥基活性炭催化臭氧氧化降解水中微量布洛芬的效能研究

以城市污水处理厂脱水污泥和玉米芯为原料,氯化锌为活化剂制备污泥基活性炭(SAC),考察其催化臭氧氧化去除水中稳定性药物布洛芬(IBP)的效能.试验中对比考察了单独臭氧氧化、单独SAC吸附、SAC催化臭氧氧化这3种工艺对水中IBP(初始浓度为500μg.L-1)的去除效果,同时研究了臭氧与SAC投加量对催化效果的影响.结果表明,单独臭氧氧化对IBP的去除率随臭氧浓度的增加而增加,当臭氧浓度由0.75 mg.L-1增加至3.0 mg.L-1时,IBP的去除率由44.4%提高到100%;单独SAC对IBP的吸附去除效果较差,即使SAC投加量增至100 mg.L-1,吸附时间为40 min时,IBP的吸附去除率仅为44.56%;SAC催化臭氧氧化工艺中,IBP去除速率大大加快,在反应的初始阶段(0～5 min)SAC催化臭氧氧化对IBP的去除率要远远高于单独臭氧氧化和单独SAC吸附二者作用之和.臭氧与SAC的投加量对IBP的催化氧化去除效果具有较大影响.SAC催化臭氧氧化IBP分为瞬时需氧阶段反应(0～5 min)和慢速反应(5～40 min)两阶段.快速反应阶段以.OH与IBP反应为主,慢速反应阶段残余臭氧浓度很低,此时主要以SAC吸附去除IBP为主.     

疏水性分子筛对焦化废水生物处理尾水的吸附过程解析

采用表面活性剂为模板剂常温一步合成疏水性介孔分子筛(MCM-41-dry)和通过煅烧去除模板剂得到亲水性介孔材料(MCM-41-cal).分别以制备的两种分子筛作为吸附剂吸附焦化废水生物出水中COD和TOC组分,考察吸附剂浓度、pH值等对吸附过程的影响,并对吸附过程进行动力学拟合.结果表明,MCM-41-dry的吸附效果远远强于MCM-41-cal,归因于含有模板剂的材料表面具有较强的疏水性及含有高吸附容量的季铵基团.在25℃、吸附剂浓度为2g·L-1时,MCM-41-dry对焦化废水中COD和TOC的去除率分别达53%和66%,吸附量分别为64mg·g-1和17mg·g-1.拟二级动力学模型能够真实反映整个吸附过程.水样吸附前后的GC/MS数据表明,焦化废水生物出水中残留了长链烷烃、卤代物、多环芳烃等难降解有机物,经MCM-41-dry吸附后,各种物质浓度均得到降低,MCM-41-dry尤其对疏水性烷烃类有较好的吸附效果,表明该吸附剂能够优先吸附疏水性物质.此外,吸附剂对水具有一定的润湿性能,能与废水充分接触,从而利于其吸附水中的污染物,这使其用于实际废水的处理成为可能.     

新型生物岛栅中污染物去除的微生物机制研究

生物岛栅是一种新型的原位水质净化技术.本研究在分析植物生长初期生物岛栅系统(ZLT)对污染物去除效果的基础上,分别利用二喹啉甲酸(BCA)蛋白法和荧光素二乙酸(FDA)酶脂活性法测定微生物量及活性,结合PCR-变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究了系统中微生物的结构特征.结果表明,ZLT系统对污染物的去除率均明显高于传统浮岛系统(ZL)和仅有填料的对比系统(ZT).ZLT系统中各层填料样品的荧光素和蛋白浓度相差不大,其最高浓度分别为277.5μg.g-1和50.8mg.g-1,但根部样品的浓度仅为95.8μg.g-1和18.1 mg.g-1,相差近3倍.另外2个系统的变化趋势与此类似.DGGE图谱多样性指数分析表明,ZLT中随着水深增加微生物的多样性指数从1.66下降到1.23,但这种趋势在ZL样品中并不明显.在植物生长初期,生态浮岛生物膜上的微生物有超过80%属于γ-变形菌或拟杆菌门.     

潘多拉菌LX-1菌株对二氯甲烷的降解特性研究

从某污水处理厂的活性污泥中分离筛选到一株能以二氯甲烷为唯一碳源和能源生长的好氧降解菌LX-1(Pandoraea pnomenusa LX-1).单因素试验表明,适宜菌株LX-1生长的pH和环境温度分别为7.0和35℃,培养基里添加1%的NaCl有助于LX-1的生长及对DCM的降解,二氯甲烷的最大耐受浓度达到了1500mg·L-1.菌株LX-1降解1mg二氯甲烷能产生0.8083mg Cl-和0.3838mg CO2,脱氯率和矿化率分别达到了96.8%和74.15%.培养液中可溶性有机碳含量随降解时间变化呈上升趋势,pH呈下降趋势,结合相关文献报道,推测菌株在代谢二氯甲烷的过程中产生了水溶性小分子酸类(如甲酸)等结构较为简单的有机物,它们最终将被矿化为CO2、H2O和细胞生物量.     

聚合铝铁对A2/O系统 EPS及生物絮凝性能的影响

通过向实验室构建的A2/O模型好氧池末端投加聚合铝铁(PAFC)来强化系统的生物除磷,使得出水总磷达到《城市污水处理厂污染物排放标准GB 18918-2002》中的一级A标准,并重点分析投加的PAFC对A2/O系统中活性污泥胞外聚合物(EPS)和活性污泥生物絮凝性能的影响.结果表明,随着PAFC投药量的增加,A2/O系统活性污泥EPS总量变化不大,但EPS组分中蛋白/多糖含量的比值逐渐降低,由投药前的3.30降低至投药后的2.30;EPS中金属离子含量逐渐增加,在厌氧-缺氧-好氧的运行周期内,各处理单元污泥的EPS中金属铝离子含量增加.投加PAFC后,活性污泥颗粒变大,二沉池出水的Zeta电位明显降低,由投药前-15.83 mV降低至-21.20 mV,污泥产量增加.因此,适量投加PAFC后,生物絮凝性能得到改善,出水中悬浊颗粒减少,出水水质变好.     

表面活性剂对苯并[a]芘在黑炭表面吸附解吸的影响

通过静态吸附实验,研究了3种不同类型的表面活性剂(阳离子∶十六烷基三甲基溴化铵,CTAB;阴离子∶十二烷基苯磺酸钠,SDBS∶非离子,曲拉通100,TX100)对苯并[a]芘(BaP)在黑炭表面吸附解吸的影响.结果表明,3种表面活性剂的存在均会增加BaP在黑炭表面吸附的非线性程度.CTAB的存在可以促进BaP在黑炭表面的吸附同时抑制了BaP的解吸,然而SDBS的存在降低了BaP在黑炭表面的吸附并增加了吸附过程的可逆性.与CTAB和SDBS不同,TX100对BaP在黑炭表面吸附解吸的影响取决于其添加浓度.低浓度的TX100(50 mg.L-1)能够促进BaP在黑炭上的吸附并抑制BaP的解吸,吸附能力参数Kd值(在ce=50μg.L-1下)从188 062 mL.g-1增大到264 179 mL.g-1,解吸滞后指数HI从0.44降低到0.39.随着TX100浓度增加到150 mg.L-1和200 mg.L-1,TX100对BaP的吸附表现出抑制作用并能够促进BaP的解吸,Kd值(在ce=50μg.L-1下)从188 062 mL.g-1分别降低到182 751 mL.g-1和178 730 mL.g-1,解吸滞后指数从0.44分别升高到0.65和0.70.本研究为预测多环芳烃在表面活性剂污染的环境中的分布特征和最终归趋提供了理论依据.     

壳聚糖改性污泥活性炭的脱硫脱硝性能

用壳聚糖改性污泥活性炭,测试分析了改性污泥活性炭的脱硫脱硝性能.同时,用N2吸脱附法、电子扫描电镜、傅立叶变换红外光谱及X衍射等技术对改性污泥活性炭进行了表征,研究了改性条件对污泥活性炭脱硫脱硝性能的影响,探讨壳聚糖改性提高污泥活性炭脱硫脱硝性能的机理.结果表明,壳聚糖颗粒物能够较为均匀地分布于污泥活性炭的表面,壳聚糖与污泥活性炭结合良好,孔径也明显减小.壳聚糖与污泥活性炭是通过化学键结合的.改性时间与改性温度均可改变污泥活性炭的BET比表面积和孔容,但改性温度对BET比表面积和孔容的影响更为显著.具有最优孔结构的样品A3的BET比表面积、总孔容及中孔容分别为168.76m·2g-1、0.084cm·3g-1及0.041cm·3g-1.与污泥活性炭相比,改性污泥活性炭的脱硫脱硝性能优于污泥活性炭,这是由于壳聚糖中含氮与含氧官能团,丰富了污泥活性炭表面脱硫脱硝活性基团的种类与数量,利于SO2与NO的吸附氧化;通过适当控制改性条件,也可显著地增加BET比表面积和中孔容,以提高SO2与NO气体的物理吸附,从而提高其脱硫脱硝性能.     

纳米结构Fe3O4/Y2O3磁性颗粒的制备、表征及磷吸附行为研究

采用共沉淀法制备了一种新型铁钇氧化物(Fe3O4/Y2O3)磁性吸附剂,并对其表面特性及磷吸附行为进行了初步研究.扫描电镜(SEM)与X-射线衍射仪(XRD)表征结果表明,此吸附剂具有纳米结构,初级粒子平均粒径为15.2nm.振动样品磁强计(VSM)测得比饱和磁化强度为38.7emu·g-1,磁性较强,可方便地实现固液分离.吸附剂的等电点为6.8.磷吸附实验表明,25℃时,Langmuir吸附等温线可较好地拟合Fe3O4/Y2O3对溶液中磷的吸附(R2=0.989),最大吸附量(pH=5.0)为60.6mg·g-1(以P计);吸附速率较快,在120min内可完成吸附容量的80%以上,符合准二级动力学模型(R2=0.997);溶液pH对Fe3O4/Y2O3吸附磷的影响较为明显,离子强度则影响不大;共存阴离子对吸附影响的大小顺序为Cl-相似文献   

污水处理厂升级改造中氨氮控制工艺的研究

文章研究"生物膜+活性污泥"复合工艺,将生物膜法与传统的A2/O污水处理脱氮工艺结合起来,形成了"生物膜+A2/O"复合工艺。2种工艺有机地融合于一个反应系统中,既节省用地又延长污泥龄,使脱氮除磷的效果大大提高。用该工艺处理城市污水,其出水水质符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,用作景观用水和一般回用水,可广泛地应用于污水处理厂的升级改造。