养猪废水和污泥中11种兽用抗生素的同时分析技术及其在生物降解过程的应用

优化了固相萃取与高效液相色谱串联质谱联用的分析条件,使之适用于检测长三角地区养猪废水和污泥中常见的11种兽用抗生素(包括4种四环素类、2种磺胺类、3种喹诺酮类和2种大环内酯类).该分析方法对养猪废水的平均加标回收率(n=3)为73.0%~105.2%,相对标准偏差为3.1%~10.2%;对污泥的平均加标回收率(n=3)为57.4%~104.6%,相对标准偏差为1.9%~10.9%.研究膜生物反应器中抗生素的浓度变化,发现废水中抗生素以四环素类和磺胺类为主,而污泥中以四环素类为主.反应器对废水中四环素类抗生素的去除率为85.2%,其中最主要的去除途径是生物分解(51.9%),其次是污泥吸附(33.2%);而磺胺类抗生素去除率为95.8%,几乎全部是依靠生物分解,污泥吸附很少.摇瓶实验结果显示,污泥中积累的抗生素未对活性污泥的有机物降解活性和硝化活性产生明显影响.     

Optimized production of a novel bioflocculant M-C11 by Klebsiella sp. and its application in sludge dewatering

The optimized production of a novel bioflocculant M-C11 produced by Klebsiella sp. and its application in sludge dewatering were investigated. The optimal medium carbon source,nitrogen source, metal ion, initial pH and culture temperature for the bioflocculant production were glucose, NaNO3, MgSO4, and pH 7.0 and 25°C, respectively. A compositional analysis indicated that the purified M-C11 consisted of 91.2% sugar, 4.6% protein and 3.9% nucleic acids（m/m）. A Fourier transform infrared spectrum confirmed the presence of carboxyl, hydroxyl,methoxyl and amino groups. The microbial flocculant exhibited excellent pH and thermal stability in a kaolin suspension over a pH range of 4.0 to 8.0 and a temperature range of 20 to 60°C.The optimum bioflocculating activity was observed as 92.37% for 2.56 mL M-C11 and 0.37 g/L CaCl2 dosages using response surface methodology. The sludge resistance in filtration（SRF）decreased from 11.6 × 1012 to 4.7 × 1012m/kg, which indicated that the sludge dewaterability was remarkably enhanced by the bioflocculant conditioning. The sludge dewatering performance conditioned by M-C11 was more efficient than that of inorganic flocculating reagents,such as aluminum sulfate and polymeric aluminum chloride. The bioflocculant has advantages over traditional sludge conditioners due to its lower cost, benign biodegradability and negligible secondary pollution. In addition, the bioflocculant was favorably adapted to the specific sludge pH and salinity.     

胞外聚合物对活性污泥吸附去除全氟辛烷磺酸（PFOS）的影响

采用活性污泥和去除胞外聚合物(EPS)污泥作为吸附剂,探讨污泥吸附PFOS的机制和EPS在吸附过程中的作用.结果表明,活性污泥和去除EPS污泥吸附PFOS均符合准二级动力学方程,平衡吸附量(q_e)分别为0.46 mg·g~(-1)和0.38 mg·g~(-1),化学吸附占主要作用.吸附等温线可以用Freundlich、Langmuir及Temkin方程拟合.Ca~(2+)和Cu~(2+)通过离子架桥作用促进PFOS在污泥上的吸附.活性污泥吸附去除PFOS的效果明显优于去除EPS后的污泥.傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电发射光谱(XPS)分析吸附前后的污泥官能团变化,发现去除了EPS的污泥中羟基、羧基和氨基活性基团减少,而这些基团是PFOS吸附过程中参与反应的主要成分.由此可见污泥EPS中蛋白质含有的羧基和氨基活性基团为PFOS提供了吸附反应位点,EPS在吸附过程中起到至关重要的作用.     

废旧Zn-C电池-活性污泥炭的制备及对SO_2的吸附

以污水厂二次污泥为主要原料,掺杂不同量的废旧Zn-C电池电极材料,采用Zn Cl2活化法制备出废旧Zn-C电池-活性污泥炭,表征分析污泥炭样品的碘吸附值、BET、FT-IR、SEM-EDS和XRD,并进行了低浓度SO2气体动态吸附试验.试验结果表明,污泥与电池粉末质量比为3∶1时,污泥炭的碘吸附值和比表面积分别达到750.6 mg·g-1和708.5 m2·g-1,优于纯污泥炭;回归分析表明,污泥炭吸附低浓度SO2的速率可用班厄姆公式描述,吸附平衡表达式可用Freundlih方程、Langmuir等温方程式表达,而Freundlih方程拟和效果更好.     

改性污泥活性炭吸附废水中Cr(Ⅵ)的性能研究

以污水处理厂剩余污泥为原料,1.0 mol/L KOH做活化改性剂,制备污泥活性炭,探讨不同条件下其对废水中Cr(VI)的吸附性能.结果表明,污泥活性炭对Cr(VI)吸附的最佳条件为:pH为2,温度为25℃,污泥活性炭投加量为5 g/L,吸附时间为40 min.此条件下,废水中Cr(VI)的去除率可达99%以上.动力学分析表明,污泥活性炭对Cr(VI)废水的吸附符合准二级动力学方程与Langmuir等温式.     

活性污泥对病毒的生物吸附特性

针对污水处理过程中可能存在的病原微生物对人体健康的风险,以f2噬菌体为模型病毒,采用静态吸附方法,研究病毒在活性污泥上的生物吸附特性及其影响因素,以期了解病毒在活性污泥处理系统中固液两相体系的分配规律.结果表明,活性污泥对病毒的吸附速率快,吸附量大,在120 min时即能达到吸附平衡,平衡吸附率高达96%以上,对病毒的去除效果较为理想;该吸附符合Freundlich吸附等温式,且吸附率随着病毒浓度的增加而呈现出下降趋势;另外,pH值、金属阳离子浓度及有机物浓度均可显著影响病毒在活性污泥上的吸附.     

好氧活性污泥对水相中Hg~(2+)的吸附特性

通过好氧活性污泥对Hg2+的静态吸附实验,及连续运行条件下,改变进水Hg2+浓度的吸附实验,研究了好氧活性污泥对污水中Hg2+的吸附特性,结果表明:好氧活性污泥对Hg2+的静态吸附集中在前8小时;好氧活性污泥对Hg2+的饱和吸附容量为0.35 mg/g;随着运行时间的增加,不同Hg2+浓度对比组中的活性污泥对Hg2+的去除率均有不同程度的下降;逐步提高进水Hg2+浓度,可以提高活性污泥对Hg2+的吸附能力:连续运行条件下,存在明显的生物吸附作用;在连续运行的过程中,5.73 mg/L的Hg2+对好氧活性污泥去除COD和氨氮的抑制作用不明显,但57.30 mg/L时对COD和氨氮的去除的影响较明显。     

Rapid detection of multiple class pharmaceuticals in both municipal wastewater and sludge with ultra high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry

This work described the development, optimization and validation of an analytical method for rapid detection of multiple-class pharmaceuticals in both municipal wastewater and sludge samples based on ultrasonic solvent extraction, solid-phase extraction, and ultra high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry quantification. The results indicated that the developed method could effectively extract all the target pharmaceuticals （25） in a single process and analyze them within 24 min. The recoveries of the target pharmaceuticals were in the range of 69%-131% for wastewater and 54%-130% for sludge at different spiked concentration levels. The method quantification limits in wastewater and sludge ranged from 0.02 to 0.73 ng/L and from 0.02 to 1.00μg/kg, respectively. Subsequently, this method was validated and applied for residual pharma- ceutical analysis in a wastewater treatment plant located in Beijing, China. All the target pharmaceuticals were detected in the influent samples with concentrations varying from 0.09 ng/L （tiamulin） to 15.24 μg/L （caffeine）; meanwhile, up to 23 pharmaceuticals were detected in sludge samples with concentrations varying from 60 ng/kg （sulfamethizole） to 8.55 mg/kg （ofloxacin）. The developed method demonstrated its selectivity, sensitivity, and reliability for detecting multiple-class pharmaceuticals in complex matrices such as municipal wastewater and sludge.     

超声辐照-活性污泥联合处理焦化废水

选取昆明焦化制气厂的实际焦化废水为处理对象,用水质模型对超声辐照-活性污泥法处理焦化废水中有机物的降解进行了研究.实验结果表明,焦化废水初始浓度、曝气方式和声能密度对焦化废水中COD_Cr的降解效果影响显著.对初始浓度为807mg/L的实际焦化废水,选择空气作为曝气气体,向废水中曝气而不超声时,废水中COD_Cr降解率仅为4.5%;在声能强度为119.4kW/m²条件下,超声时其降解率可达65%;采用超声辐照-活性污泥法联合处理焦化废水COD_Cr,与单独采用活性污泥法相比,废水的COD_Cr降解率可由单独采用活性污泥法的45%提高至81%;经超声波预处理后的废水,加活性污泥后,其耗氧速率有明显的降低,说明经超声波预处理后的焦化废水对生物无毒性.     

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.     

城市污水处理厂污泥对水中硫化物的吸附特性

为研究城市污水厂污泥对水中硫化物的吸附特性,从3座城市污水处理厂采集回流污泥,考察了硫化物浓度、温度、pH值和其他离子对污泥吸附硫化物的影响.结果表明,污水厂回流污泥对硫化物的吸附等温线可以用Langmuir方程很好地描述,其最大硫化物吸附量为15~27mg/g-干污泥.在温度为5~35℃条件下,吸附量随温度上升而增加,表明该吸附为吸热过程.pH值在2~7范围内,pH值对污泥吸附硫化物的影响不大,当pH值低于2时,污泥对硫化物的吸附量随pH降低显著减小.硫化物可能以离子形式被污泥吸附,该过程为化学吸附过程.水中存在0~25mg/L Cl-或0~12mg/L SO2- 4不影响污泥对硫化物的吸附量.     

细胞自动机模拟活性污泥法污水处理过程

从活性污泥法污水处理过程的微观机理出发,建立了污水处理过程的二维细胞自动机模型,并进行仿真实验.结果表明：建立的细胞自动机模型能够实现污水处理过程的动态可视化,复现出了污水中有机物被吸附、降解及微生物生长、繁殖和衰亡的过程;仿真中还讨论了污泥颗粒粒径、有机物分子半径、温度和污泥浓度等因素对模拟结果的影响,因素灵敏度分析...     

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%.     

污泥活性炭深度处理焦化废水的试验研究

以污水处理厂剩余污泥为原料、氯化锌为活化剂,制备得到污泥活性炭AC-Z。借助比表面积测定和红外光谱分析表征污泥活性炭的物理化学性质。采用瓶点法静态吸附实验和动态柱吸附实验研究AC-Z对焦化废水生化尾水中COD和色度的去除效果。瓶点法静态试验表明:AC-Z对COD和色度的去除率随着pH的增大而减小,随投加量的增加而增大;AC-Z对COD和色度的吸附为吸热过程,COD的吸附数据符合Langmuir吸附等温方程,303 K时单层最大吸附量为117.65 mg/g;准二级动力学方程可以很好的描述303 K时AC-Z对COD的动力学吸附行为,吸附速率常数为2.55×10-3g(/mg.min)。动态试验表明:吸附流速10 BV/h,污泥吸附剂对COD和色度的去除效果较好,可以达到国家污水综合排放标准一级标准;选择质量分数5%NaOH为脱附剂时,脱附流速为5 BV/h,COD和色度的脱附率分别可以达到94.1%和91.1%以上。     

Ciprofloxacin adsorption from aqueous solution onto chemically prepared carbon from date palm leaflets

A chemically prepared carbon was synthesized from date palm leaflets via sulphuric acid carbonization at 160℃. Adsorption of ciprofloxacin (CIP) from aqueous solution was investigated in terms of time, pH, concentration, temperature and adsorbent status (wet and dry). The equilibrium time was found to be 48 hr. The adsorption rate was enhanced by raising the temperature for both adsorbents, with adsorption data fitting a pseudo second-order model well. The activation energy, E_a, was found to be 17 kJ/mol, indicating a diffusion-controlled, physical adsorption process. The maximum adsorption was found at initial pH 6. The wet adsorbent showed faster removal with higher uptake than the dry adsorbent, with increased performance as temperature increased (25-45℃). The equilibrium data were found to fit the Langmuir model better than the Freundlich model. The thermodynamic parameters showed that the adsorption process is spontaneous and endothermic. The adsorption mechanism is mainly related to cation exchange and hydrogen bonding.     

PACT工艺系统中的吸附和生物降解性能研究

通过对比研究生物活性炭法(PACT)中各作用相对实际废水和模拟废水中污染物的吸附和生物降解性能,以及活性炭用量和污泥量对PACT降解污染物动力学的影响,探讨了PACT系统对废水处理的特征和作用机理. 结果表明:PACT工艺对污染物的去除效果要优于纯活性炭吸附和活性污泥法,且对污染物具有更好的持续去除效果. 活性炭用量越大,PACT工艺的处理效果越好,最佳污泥量〔以ρ(MLSS)计〕在1 500 mg/L以上. 动力学曲线拟合结果表明,伪二级动力学方程可以精确拟合PACT工艺降解有机物的过程,表明PACT工艺中吸附过程并非系统的控制步骤,生物降解性能至关重要. PACT系统污泥中活性炭的扫描电镜照片证明了活性炭作为微生物载体进行生物作用的事实,固定化载体作用是PACT系统主要的强化作用机理.      

吸附-降解组合生物系统处理含铜离子城市污水

采用Pseudomonas putida 5-x细胞为吸附剂的生物吸附过程组合SBR生物降解系统处理含铜离子城市废水.研究了生物吸附剂Pseudomonas putida 5-x细胞的最佳制备条件以及组合系统的运行过程.实验结果表明,在优化的条件下,Pseudomonas putida 5-x细胞对铜离子的吸附容量可达87.3mg·g^-1,经生物吸附处理后,污水中Cu²⁺的含量显著降低,尽管残留的Cu²⁺对活性污泥吸附COD的能力尚有一定影响,但已不影响SBR系统对废水中COD的去除效果.研究表明,在活性污泥法处理含铜离子废水前,采用生物吸附技术降低废水中Cu²⁺含量,有利于提高后续活性污泥过程对COD的去除能力.     

污泥活性炭的制备及对甲苯吸附性能研究

以城市污水厂脱水污泥为原料,采用ZnCl2化学活化法,通过添加适量锯末(SAC-W)或椰壳(SAC-C)制备出不同污泥活性炭,其比表面积分别为450.3 m2/g和539.4 m2/g,比纯污泥活性炭的比表面积增加了31.63%和57.67%。将污泥活性炭和选用的煤质活性炭(CAC)用于甲苯动态吸附实验,研究不同活性炭的吸附性能。结果表明,在相同的甲苯初始浓度下,平衡吸附量大小顺序为SAC-C>CAC>SAC-W,污泥活性炭表现较好的吸附性能。对污泥活性炭进行理化性能分析,发现中孔和化学吸附作用对吸附量增加有一定贡献。污泥活性炭的吸附平衡与Langmuir方程拟合较好,相关系数R2为0.995。     

臭氧氧化-活性污泥法处理含PVA工业废水的试验研究

含聚乙烯醇(PVA)工业废水可生化性较差,处理难度大,为了寻找经济合理、切实可行的处理技术,研究了臭氧氧化-活性污泥法对不同浓度含PVA实际工业废水的处理效果,并与传统活性污泥法进行了比较.结果表明,臭氧氧化-活性污泥法对COD<500 mg·L-1,PVA在10～30 mg·L-1范围的PVA废水处理效果与传统活性污泥法相比,相差不大,臭氧预处理效果不明显;对于COD在500～800 mg·L-1,PVA为15～60 mg·L-1的PVA废水处理效果明显,COD和PVA的平均去除率分别为92.8%和57.4%,比传统活性污泥法提高了4.1%和15.2%,出水COD在30～60 mg·L-1之间;对于COD为1 000～1 200mg·L-1,PVA在20～70 mg·L-1范围的PVA废水,臭氧氧化-活性污泥法处理效果显著,COD和PVA的平均去除率分别为90.9%和45.3%,比传统活性污泥法对COD和PVA的去除率分别提高了12.8%和12.1%,但是出水需要进一步处理才能达标排放.与传统活性污泥法相比,臭氧氧化-活性污泥法处理效率高,运行稳定,能有效地处理含PVA的工业废水.     

吸附-共代谢再生污泥法降解五氯苯酚的研究

根据五氯苯酚(PCP)在活性污泥中吸附和共代谢降解的规律设计出吸附-共代谢再生活性污泥法去除污水中五氯苯酚的新工艺。小试发现:新工艺对污水中的PCP具有较好的去除效果,采用该工艺处理含2mg/LPCP的生活污水,如果在再生段添加50mg/L的谷氨酸作共代谢诱导基质,在稳定运行期间出水PCP的浓度可以达到低于0.2mg/L的水平。