基于PMA-定量PCR选择性检测技术的病原菌消毒特性研究

建立了一种核酸染料propidium monoazide(PMA)与定量PCR技术联合选择性检测活性病原菌的技术(PMA-qPCR),以大肠杆菌作为模式菌,研究了氯和一氯胺消毒对病原菌的灭活特性.结果表明,PMA染料能够分别去除99.94%和99.99%的来自非活性大肠杆菌和沙门氏菌的DNA,PMA-qPCR技术能够有效区分活性菌与非活性菌;PMA-qPCR技术得到的氯和一氯胺消毒对大肠杆菌的灭活曲线符合一级动力学方程,灭活速率常数分别为 2.24 L·(mg·min)^-1和0.0175 L·(mg·min)^-1,低于平板培养法得到的灭活速率常数;当大肠杆菌的去除率达到99%时,采用PMA-qPCR技术检测需要的ct值相比于平板培养法从0.6 mg·L^-1·min上升到0.9 mg·L^-1·min(氯消毒)和从20 mg·L^-1·min上升到超过100 mg·L^-1·min(一氯胺消毒);随着ct值的升高,常规qPCR的检测结果基本不变,因此常规qPCR不能够反映氯和一氯胺消毒对病原菌的灭活效果.作为一种新的表征消毒特性的检测技术,PMA-qPCR技术有助于更为准确地评价氯和一氯胺消毒对病原菌的灭活效果.     

混合营养方式下Cr（Ⅵ）胁迫对微藻生长和养分去除的影响

由于传统畜禽养殖废水处理方式存在不足,基于微藻的水污染控制技术受到越来越多的关注.以斜生栅藻为研究对象,探究了在混合 营养方式下,六价铬（Cr₂O₇^2-,0~4.0 mg·L^-1）胁迫对微藻生长及有机物（COD）、氨氮（NH₄⁺-N）和总磷（TP）去除的影响.结果表明：Cr（Ⅵ）对斜生栅藻的半数抑制浓度（EC50）为1.7 mg·L^-1 ,当Cr（Ⅵ）浓度较低（0.5 mg·L^-1）、暴露时间较短（≤36 h）时,斜生栅藻的生长和养分去除几乎不受 影响;此外,Cr（Ⅵ）胁迫对斜生栅藻生物量和氮、磷的去除影响较大,对COD的去除影响较小.当Cr（Ⅵ）浓度为4.0 mg·L^-1时,微藻生物质产率降低了82.5%,叶绿素含量降低了62.5%,COD、NH₄⁺-N和TP的去除率分别降低了27.3%、48.0%和38.6%;斜生栅藻细胞表面的羟基、氨基和 羧基有利于缓解Cr（VI）对藻细胞的毒害作用,0~4.0 mg·L^-1 Cr（Ⅵ）作用下,96 h藻细胞内的铬积累量为0.9~3.8 mg·g^-1.     

电凝聚臭氧化耦合工艺的二级出水处理特性与机理研究

构建电凝聚臭氧化耦合工艺对城市污水处理厂二级出水进行深度处理,研究了不同初始pH值、臭氧投加量和电流密度对二级出水处理效果的影响.结果表明,当初始pH值为5、臭氧投加量为1.5 mg·mg^-1、电流密度为15 mA·cm^-2时,该工艺处理效果达到最佳,二级出水中溶解性有机物的去除率可达到58.6%.与单独电絮凝和臭氧氧化工艺相比,耦合工艺对有机物有更好的去除效果.由于金属盐水解产物可以作为臭氧化的催化剂,为了甄别其活性点位,将磷酸盐引入体系中,结果表明磷酸盐占据了混凝剂水解产物表面的羟基,从而阻碍了臭氧与水解铝盐混凝剂之间的反应,使得有机物的去除率降低,傅立叶红外（FT-IR）分析的结果进一步证明表面羟基是产生的铝盐混凝剂催化臭氧化的活性点位.为了进一步明确该耦合工艺去除溶解性有机物的机理,选择对氯苯甲酸（pCBA）探针法间接证明和电子顺磁共振（EPR）实验直接证明体系中羟基自由基（·OH）的存在,结果表明,电凝聚臭氧化耦合工艺较单独臭氧氧化工艺产生了更多的·OH,说明电絮凝产生的铝盐混凝剂水解产物可以作为催化剂催化臭氧产生·OH,提升体系对有机物的去除效率.     

广州垃圾填埋渗滤液中有机污染物的去除效果

采用同时好氧厌氧生物反应器处理广州市大田山垃圾填埋渗滤液,平均出水浓度COD_Cr为131mg·L^-1,氨氮为7mg·L^-1,达到了同类废水的国家二级排放标准.同时选择GC-MS联用仪对垃圾渗滤液中的有机物进行测定,测得有机污染物87种,其中16种有机污染物被列入美国EPA环境优先控制污染物,31种有机物被完全去除,14种有机物去除率可达80%以上,25种有机物去除率达50%以上.     

焦化废水后物化处理的臭氧-混凝-吸附原理选择与协同机制

以焦化废水生物出水为研究对象,对比了活性炭吸附、混凝沉淀、臭氧氧化原理及其协同的工艺技术处理效果,考察处理前后废水的分子量分布、紫外可见光谱、三维荧光光谱（EEM）和GC/MS等表征的溶液性质变化.结果表明,废水生物工艺出水的后物化深度处理的最佳组合原理序列为臭氧-混凝-吸附,响应曲面模型预测的最优反应条件为：臭氧反应时间62.56 min,聚合硫酸铁（PFS）投加量为0.87 g·L^-1,以及活性炭投加量为1.10 g·L^-1.实验过程的总有机碳（TOC）去除率达到98.29%,与模拟值98.74%相对偏差为0.45%.活性炭吸附、混凝沉淀和臭氧氧化3种技术原理对焦化废水生物出水中污染物具有选择性分离与转化的作用,组合工艺能够实现废水中残余组分有机物、UV₂₅₄吸光物质、荧光物质等的有效去除,存在废水溶液性质与工艺技术原理有效性协同增强的操作空间.     

臭氧氧化印染工业园废水的效能与机理研究

本研究开展了印染废水臭氧氧化影响因素、降解动力学和淬灭实验,测定了自由基物种、降解产物和琥珀酸脱氢酶活性.结果表明,苯胺去除效率随着pH值、臭氧投加量和臭氧投加速率的增加分别逐渐减小、增加和减小,且臭氧浓度为24 mg·L^-1时苯胺去除效率最高.臭氧氧化苯胺的适宜条件为：臭氧浓度为24 mg·L^-1、臭氧投加量为200 mg·L^-1和臭氧投加速率为4 mg·min^-1,此时苯胺的去除效率为47.2%.臭氧氧化苯胺是直接氧化为主结合羟基自由基反应的作用过程.苯胺脱氨基和裂解苯环后生成戊二酸或L-焦谷氨酸直至矿化.大肠杆菌在原水和臭氧氧化后废水中的酶抑制率分别为83.4%和24.7%.臭氧氧化前处理后,混凝去除色度、SS、COD、总氮、总磷、硫化物和苯胺的效能分别提高了0.72%、0.46%、31.40%、9.40%、22.80%、31.40%和63.30%.研究结果为臭氧氧化印染工业园废水前处理的应用提供了基础依据.     

O3/TiO2催化氧化工艺对饮用水中AOC的影响

以陶粒、硅胶和沸石为载体,分别负载二氧化钛（TiO₂）进行臭氧催化氧化去除硝基苯的实验,并对饮用水中生物可同化有机碳（AOC）所代表的小分子有机物(酮、醛、醇和羧酸类物质)的生成情况进行了研究.发现臭氧催化氧化比单纯的臭氧氧化能更彻底地将部分大分子有机物氧化成小分子中间产物,陶粒、硅胶和沸石负载TiO₂ 3种催化剂分别将AOC从大约300　μg·L^-1增加到 674.1　μg·L^-1、847.2　μg·L^-1和882.1　μg·L^-1,并且分别使AOC/TOC从原水的4.68%升高到30.5%、33.21%和46.04%,大大地提高了水中有机物的可生物降解性.如果增加臭氧投量,催化氧化可使小分子有机物部分被氧化,致使水样AOC又略有回降.在这一过程中,AOC-NOX所代表的羧酸类物质急剧增加,达到总AOC的90％以上,取代AOC-P17成为了AOC的主体组成部分.     

松花江及哈尔滨市饮用水雌激素活性的调查与分析

利用固相萃取/酵母双杂交法调查了哈尔滨市饮用水及周边松花江水的雌激素活性.结果表明,松花江哈尔滨段江水在夏秋两季的雌激素活性［以雌二醇当量（EEQs）计］为528～965 pg·L^-1,其中上游水源地水雌激素活性水平较高.自来水厂对雌激素活性的去除率为34.6%～50.5%,整个水处理工艺并不能有效去除源水中的雌激素类物质,致使出厂水仍具有298～718 pg·L^-1的雌激素活性;自来水厂所采用的3种净水工艺中以混凝沉淀工艺对雌激素活性的去除最为稳定,去除率为11.4%～26.1%,占总去除的32.9%～69.0%,而砂滤与氯消毒工艺出水不稳定,雌激素活性有时较进水有升高现象发生.此外,由于管网配送过程中产生了二次污染,致使管网水雌激素活性较出厂水最高可升高44.9%.7次取样测得哈尔滨市管网水的雌激素活性为347～1 362 pg·L^-1,均值为738 pg·L^-1.     

风浪作用下太湖改性沉积物对藻体絮凝去除效果研究

以壳聚糖改性的太湖原位沉积物为分散介质,应用Y-型再悬浮发生装置,通过定量模拟太湖常见的中等级别风情,研究再悬浮作用下,改性沉积物对蓝藻水华的絮凝去除作用.结果表明,在黏土加入量为0.2　g·L^-1,壳聚糖分别为0.100和0.150　g·L^-1,其蓝藻的去除率分别为93.55%和99.19%;在静止30 min后,壳聚糖加入量为0.15 　g·L^-1时,水体的浊度去除率达到78.60%;静止8 h后,水体的浊度去除率达到93.88%.同时,短期内壳聚糖的加入对水体中PO^3-₄-P有一定的去除作用.初步结果表明,在中风风情下,壳聚糖的加入量为0.15　g·L^-1时,能更有效地去除蓝藻.表明利用壳聚糖改性沉积物来絮凝沉降太湖水华藻体,具有较好的应用前景.对比研究表明,引入水动力强度和水柱高度定量模拟方法,在确定壳聚糖投加量絮凝除藻中,具有明显的方法优势.     

固液共存氧化型聚硅酸铁(PSF-Ⅰ)混凝剂的分析

对自制的聚硅酸铁(PSF)进行改性,加入高锰酸钾和稳定剂M,制备出固液共存氧化型聚硅酸铁(PSF-Ⅰ)混凝剂,用滤纸将PSF-Ⅰ过滤,并对PSF-Ⅰ、PSF-Ⅰ滤液及PSF进行紫外吸收(UVA)全波长扫描及前两者的混凝实验,然后将PSF-Ⅰ与PSF、聚合硫酸铁(PFS)进行混凝对比研究,最后对PSF-Ⅰ的混凝性能随储存时间的稳定性进行探讨.结果表明,高锰酸钾的加入改变了PSF的微观结构,使PSF的形态尺寸增大,导致PSF-Ⅰ中Fe³⁺离子的UVA特征峰比PSF高,并且保存了独立的高锰酸钾特征吸收峰(530nm).PSF-Ⅰ中的固相起到初级核子作用,有利于絮体成长.PSF-Ⅰ的最佳投药量为9 mg·L^-1,而PSF-Ⅰ滤液的最佳投药量为12 mg·L^-1.PSF-Ⅰ是通过混凝吸附和催化氧化功能共同实现对有机物的去除,而PSF和PFS仅是通过常规的混凝吸附去除部分有机物,去除机理有本质的区别.     

城市景观水体混凝除藻过程对氮元素协同去除特性初探

以城市景观水体净化为目标,考察混凝除藻同时去除氮元素的特性和影响因素. 结果发现,水体内较高的DOC(溶解性有机质)含量会阻碍藻浊度的去除. 聚合氯化铝(PACl)以及PACl与硫酸铝(Alum)的复合剂(PACl+Alum)对藻浊度的去除效果均相对单独使用PACl或Alum较好,其中PACl+Alum对其他物质(如氮、DOC等)的去除效果也相对单独使用PACl或Alum更佳;在同样的最佳投药量时,低pH条件能获得更好的藻浊度去除率;对氮元素去除的进一步研究发现,DON(溶解性有机氮)的去除特征和过程与TN(总氮)非常一致,表明该水体TN的去除主体上是通过DON的去除实现的;低pH条件同样有利于氮和DOC的去除;但DOC与DON去除的不同步性,说明DOC中的DON成分和性质是非均一性的,是未来可进一步深入研究的重要方向.      

高铁酸盐对2种水源水中藻类的去除效果

研究了高铁酸盐对深圳2种原水水中藻类的去除效能.实验结果表明,在处理以小球藻为主的东湖水时,单纯PAC混凝就可有效地去除水中的藻类,藻类去除率均在95%左右.在处理含藻量多,以颤藻为主的铁岗原水时,单纯PAC混凝除藻效果不理想,投加少量高铁酸盐进行预氧化,再投加PAC混凝,可使水中藻的去除率提高10%～20%,去除率高达97.85%.而且用高铁预氧化除藻法明显优于传统预氯化方法.     

碱化度对聚合氯化铁除藻性能的影响

通过聚合氯化铁(PFC)对实验室纯培养的铜绿微囊藻的混凝实验,考察了碱化度(B)、浊度以及腐殖酸浓度对PFC除藻性能的影响,确定PFC除藻的最佳碱化度,同时探讨了PFC的混凝除藻机理.     

混凝法在滇池蓝藻暴发期净水除藻的可行性研究

采用精制硫酸铝为混凝剂,L93^4正交法安排滇池蓝藻暴发期混凝沉降除藻除净水工艺实验。结果表明,混凝剂种类、水样pH值对蓝藻去除率有很大影响。研究确定了混凝剂除藻最佳操作条件,为混凝法去除蓝藻的工业化提供了理论和实际操作依据。     

电活化过硫酸盐去除铜绿微囊藻的效果及机理研究

为了开发微藻及藻类有机物的高效去除技术,采用电活化过硫酸盐(EC/PS)体系处理含铜绿微囊藻的水样. 通过藻细胞密度和叶绿素a含量测定以及扫描电镜观察,研究了EC/PS体系的除藻特性及影响因素;采用荧光区域积分法定量分析了除藻过程中胞内有机物(IOM)和胞外有机物(EOM)的变化特征;利用电子顺磁共振波谱仪测定了EC/PS体系中的自由基类别,并分析了EC/PS体系的除藻机理. 结果表明:①在初始藻细胞密度为1.24×107~1.30×107 cells/mL,电压为7 V,初始pH为6,初始PS浓度为4 mmol/L的条件下,当EC/PS体系处理60 min时,藻细胞和叶绿素a的去除率分别达90.80%和98.41%,明显优于单独EC体系和单独PS体系;当EC/PS体系处理10 min时,IOM的总荧光响应值降低了77.39%. 在处理过程中,以腐殖酸类物质为主的胞内有机物会大量释放. ②EC/PS体系中电化学作用对除藻的平均贡献率为54.63%;同时,除藻过程可产生大量的SO₄?·和·OH,且其随处理时间的增加而增加. 研究显示,EC/PS体系能有效去除铜绿微囊藻及藻类有机物,反应体系中的SO₄?·和·OH发挥了重要作用.      

缓释铜离子法去除海洋原甲藻赤潮生物的研究

赤潮灾害日趋严重 ,用硫酸铜去除赤潮是国际上仍在使用的最有效方法 .但直接使用硫酸铜易对渔业造成危害 .在研究高岭土、蒙脱土、硫酸铜和可溶玻璃粉去除赤潮藻的基础上 ,提出并研究了可溶玻璃载体缓释 Cu²⁺的方法去除赤潮藻 ,并对其凝聚和 Cu²⁺除藻模型进行了初步研究 .结果表明 ,可溶玻璃为载体的含铜除藻剂 TB对海洋原甲藻 (Prorocentrum micans)有明显的去除效果 ,可以极大地减少除藻剂的用量 .含铜越高 ,除藻能力越大 .当含 CuSO₄15%的 TB用量为 3.5mg/L时 ,藻细胞去除率在 12h内可达到 96.2%.由于其缓释 Cu²⁺的作用 ,能维持 7d时间藻细胞数目没有明显增加 .TB较硫酸铜减轻了投药过程中易造成局部 Cu²⁺浓度过高而伤害鱼类的缺点 .     

二氧化氯预氧化对藻类絮体形态的影响

针对高含藻高含盐杨埕水库原水藻类特征,采用聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝(AS)、聚合硫酸铁(PFS)和氯化铁(FC)4种混凝剂进行混凝除藻试验,用图像法对藻类絮体的分形维数进行测定,分析混凝剂种类及投量、二氧化氯投加量等因素对混凝除藻效果及藻类絮体形态的影响。结果表明,杨埕水库夏季藻类种属相对较为单一,以小型色球藻、微小平裂藻、不整齐蓝纤维藻为优势藻类;4种混凝剂的除藻性能优劣依次为:AS>PAC>PFS>AC。在AS最佳投加量(以Al2SO4计)70 mg/L下,藻类的去除率为85.3%。此时,杨埕水库夏季藻类以藻类絮体分形维数值为1.54,形成的絮体密实且沉降性好。以AS为混凝剂,投加量为70 mg/L下,二氧化氯投加量为0.8 mg/L时助凝效果最好,藻类的去除率比单独投加AS时提高了6.3%,藻类絮体分形维数值为1.71,形成的藻类絮体更加密实。二氧化氯过量投加无益于藻类去除。     

人工介质对水源水中藻类去除特性研究

采用人工介质富集微生物净化太湖梅梁湾水源地水体中的藻类.中试结果表明：随着介质密度和水力停留时间的增加,对藻类的去除率有所提高,增加水流速度并未降低对藻类的去除效果.当介质密度为26.8%、水力停留时间为5 d时,人工介质对藻类密度、生物量和叶绿素a的去除率分别为96.3%、88.7%、86.1%,表明人工介质对富营养化水体中藻类有较好地去除效果,同时对透明度和水下光照度也有明显的改善效果.     

不同氮源和曝气方式对淡水藻类生长的影响

利用水族箱微宇宙研究了2种氮源水体中不同曝气条件对藻类生长的影响.试验使用铵态氮(NH₄⁺-N)和硝态氮(NO₃^--N)作为氮源,每种氮源水体分别设置不曝气、连续曝气、昼间曝气和夜间曝气4个处理.结果显示:试验初期以NH₄⁺-N为主要氮源的水体中藻类生长明显好于以NO₃^--N为主要氮源的水体.试验后期则以NO₃^--N为主要氮源的藻类生长情况更好.连续曝气对于2种氮源水体中藻类生长有着不同的影响;昼间曝气对2种氮源的藻类生长影响不大;而夜间曝气对藻类生长有明显的抑制作用.NH₄⁺-N含量较高的水体中蓝藻容易成为优势种,而NO₃^--N含量高的水体中则以绿藻为主.不同曝气条件下藻类优势种没有明显差别.     

净化水产养殖废水的藻种筛选

利用藻类净化水产养殖废水具有一定的实际意义,研究在室内模拟水产养殖环境获取水产养殖废水,选择蛋白核小球藻、斜生栅藻、月牙藻和螺旋鱼腥藻为实验藻种,接种于水产养殖废水,考察其对水体中氮、磷污染物的去除率,从而比较其净化水产养殖废水的能力,为水产养殖废水生物处理工艺藻种的筛选提供参考。结果表明:所选藻种均可去除无机氮和溶解性磷,最大去除率分别为51.9%、60.9%、43.3%、30.2%和22.7%、76.1%、54.6%、49.5%。但所选藻种对不同形态氮的吸收和去除效果各不相同,斜生栅藻去除硝态氮效果最好,最大去除率为64.8%,月牙藻去除氨氮效果最好,最大去除率为15.4%,螺旋鱼腥藻最容易去除亚硝酸盐氮,去除率最大达98.3%。不同藻类搭配用于水产养殖水质净化有很好的应用前景。