厌氧-膜生物反应器处理垃圾渗滤液中多环芳烃的研究

采用固相萃取前处理和气相色谱／质谱联用的方法,分析厌氧．膜生物反应器处理垃圾渗滤液中多环芳烃的去除效果．结果表明,对多环芳烃的总去除效率超过80％;大部分三环、四环和五环的芳烃可在处理过程中被厌氧降解．多环芳烃的主要降解反应发生在厌氧滤池工艺段,然而SCOD(溶解性化学耗氧量),BOD和TOC的主要去除工艺段则是膜生物反应器．     

膜生物反应器脱氮除磷工艺的研究进展

膜生物反应器是近年新发展起来的高效污水处理工艺，文章重点介绍了膜生物反应器的脱氮除磷工艺；单一反应器间歇曝气膜生物反应器工艺和A/O形式的膜生物反应器工艺。总结了国内外研究的工艺特点、技术参数和处理效果。分析了技术参数，运行方式对处理效果的影响，提出了今后研究方向和应用前景。     

焦化废水处理试验系统出水的生物毒性变化

焦化废水是一种典型的难降解工业废水,组分复杂,生物毒性高,大多采用生物处理联合物化深度处理的工艺,以满足炼焦化学工业的污染排放标准,但其排水安全性仍然令人担忧。为研究工艺排水安全性,选择发光细菌青海弧菌Q67、稀有鮈鲫(Gobiocypris rasus)血红细胞、活性污泥微生物群落为测试生物,研究了焦化废水及各处理阶段出水的急性毒性和遗传毒性变化,进而识别影响生物毒性的水质因子。焦化废水经过序批式生物膜反应器处理后,出水急性毒性比进水下降71%,遗传毒性下降为90%以上的轻度以下损伤,显示生物强化处理对焦化废水生物毒性有良好的去除作用。生物处理出水再经过深度处理后,则表现出不同的毒性变化:活性炭吸附法对生物急性毒性的消除最佳,但遗传毒性较生物处理出水有所升高;臭氧氧化法不仅水质改善效率差,且最终出水的生物急性毒性与遗传毒性均升高;臭氧催化氧化法对水中残留有机物去除效率较高,但也造成出水急性毒性与遗传毒性的升高。各水样对青海弧菌Q67的急性毒性与有机物、氮等水质指标表现出较强相关性,而遗传毒性与水质指标之间的相关性不显著。研究结果可为评价和改进处理工艺、保障水体生态安全提供参考。     

Optimization of fermentation process for saccharide-based fuel ethanol production by Saccharomyces cerevisiae北大核心CSCD

低成本、高产量的发酵工艺是实现工业燃料乙醇经济和环境可持续性发展的关键,而不需要重大基础设施改变或投资.为获得酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)利用甘蔗汁生产燃料乙醇的最优发酵工艺,首先对发酵体系的氮源条件进行优化;其次,在单因素试验基础上,以乙醇发酵效率为响应值,通过响应面法优化了燃料乙醇生产的发酵工艺,并通过补料分批发酵技术在5 L发酵罐中进一步扩大发酵.结果表明,以1.0 g/L (NH)SO和1.0 g/L酵母提取物作为发酵氮源,乙醇发酵效率和得率比对照可分别提高4.80%、9.52%.响应面设计获得的最优发酵工艺条件为在总糖浓度150.0 g/L、酵母提取物浓度2.0 g/L、发酵时间24.5 h、pH5.0、外加(NH)SO浓度1.0 g/L时,最高乙醇发酵效率可达到91.10%.在5 L发酵罐中采用补料分批发酵获得的最终乙醇浓度达到98.92 g/L,发酵效率维持在90%左右,乙醇生产力最高达到3.81 g Lh.本研究获得了一种高效生产糖质燃料乙醇的发酵工艺,可在较短时间内获得高浓度乙醇且消耗较少氮源,结果可为进一步利用糖质原料进行高效生物炼制及高浓度乙醇工业化生产提供参考.(图6表6参30)     

稳定塘处理污水的机理研究及应用研究进展

稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物、无需污泥处理等优点,近年来越来越受到人们的重视,其净化过程与自然水体的自净过程相似。本文总结了稳定塘中有机物、氮和磷的去除机理,有机物的去除一般包括沉淀和絮凝、厌氧微生物的作用、好氧微生物的作用、浮游生物的作用和水生植物的作用,氮在稳定塘内的去除,主要是通过生物同化吸收转化为自身有机氮、氨氮的吹脱作用、形成生物沉淀以及硝化/反硝化等几种途径,磷元素去除涉及有机磷在微生物作用下分解氧化,菌藻及其他生物吸收无机磷合成新细胞,以及可溶性磷与不可溶性磷之间的转化等多种机制的共同作用。针对传统稳定塘中存在的缺陷,人们不断地对稳定塘进行改良,出现了许多新型塘,其中包括高效藻类塘、水生植物塘和养殖塘、高效复合厌氧塘、超深厌氧塘、生物滤塘等塘型。为了提高污水的处理效率,研究人员还开发了许多组合塘的工艺,与传统生物法组合的UNITANK工艺+生物稳定塘、水解酸化+稳定塘工艺和折流式曝气生物滤池+稳定塘工艺等,各类塘型组合的多级串联塘系统、生态综合塘系统、高级综合塘系统(AIPS)等。目前稳定塘处污水理系统还依然存在占地面积大、水力停留时间较长、效率低下、散发臭味、处理效果受气候条件影响大等缺陷。今后应该在稳定塘系统的研究中,以菌、藻的活动为主体,以主要营养元素C、N、P的迁移为线索,建立系统内各种生物、化学反应之间的联系,通过减小塘深、机械搅拌、跌水坡等方法改善供氧条件,对天然塘型进行精确修整、分隔组合,使之更加符合高效反应器的构造,从而提高稳定塘设计的合理性。加入人造载体提高塘内微生物浓度,从而大大提高有机负荷,有效减少占地面积,组合沉淀池、间歇砂滤、砾石滤墙、微滤、气浮、土地处理、人工湿地系统、加入化学药剂等处理工艺或方法,以去除出水中的藻类,改善环境卫生条件,满足不同出水水质的要求,从而为国内稳定塘技术的进一步改进提供科学依据。     

生物除磷工艺技术发展

在阅读大量国内外有关文献和从事多年生物除磷研究的基础上，综述了生物除磷工艺的特点及降磷工艺的进展和现状，探讨了可控非稳态条件下周期循环生物除磷工艺的发展状况。     

生物燃气生物脱硫技术研究进展

生物燃气具有清洁、高效、安全和可再生四大特征,在替代和补充天然气方面具有巨大潜力,正成为我国新能源战略的拓展方向之一.生物燃气的高值利用是推进产业化应用的重点,脱硫环节直接影响设备运行、产品品质和工程质量.与传统的脱硫工艺相比,生物脱硫具有效率高、无二次污染、处理成本低等优点,是新的研发热点和产业化应用方向之一.本文综述了生物燃气生物脱硫的基本原理、主要菌种、工艺过程、工程案例等最新研究与应用情况.重点对化能营养型硫细菌的生理生化特性及其脱硫性能进行了综合比较分析,并对它们基于生物洗涤塔原理的两段式沼气脱硫工艺的应用案例进行剖析.最后,对我国发展生物脱硫技术和工程应用提出了深入研发高效工艺、实现生物燃气产业化的建议.     

混凝-超滤处理径流雨水效果——以华南地区为例

采用超滤膜(UF)为核心,以混凝作为预处理措施,对混凝-超滤工艺处理径流雨水的特性和膜通量变化与污染现象进行了研究,并对聚合硫酸铁(PFS)单独混凝、UF、PFS-UF组合工艺进行了对比;在优化混凝基础上,考察了混凝-UF对常规水质指标及总磷、生物可同化有机碳(AOC)、可生物降解溶解性有机碳(BDOC)等生物稳定性指标的去除效果.结果表明,混凝可有效去除TOC、UV254和总磷,混凝剂投加量与污染物去除近似呈线性关系.各混凝剂除浊效能均良好.综合考虑混凝处理效率与经济性,实验采用混凝方案为10 mg·L-1的PFS.PFS、UF、PFS-UF工艺除浊率均在95%以上,PFS和UF对TOC和UV254的去除较为接近,采用PFS-UF可提高去除率13%—15%;PFS-UF处理后雨水的AOC、BDOC分别降低至61.8μg·L-1、0.19 mg·L-1,残余总磷可降至3.8μg·L-1,雨水生物稳定性明显提高.PFS、UF和PFS-UF对颗粒物的去除率分别达80.5%、99.6%和99.9%.膜通量的变化和SEM图分析表明,混凝在一定程度上减轻了UF膜污染;形成的凝胶层具有一定整体强度,水力清洗时易于清除,膜通量恢复较好;但同时凝胶层的产生也增大了透膜阻力,PFS-UF工艺的周期内膜通量衰减有增加的趋势.     

层状双氢氧化物负载生物炭对磷酸盐的吸附性能研究进展

层状双氢氧化物负载生物炭（layered double hydroxides functionalized biochar, LDHs@BC）对水体中磷酸盐具有优异的吸附性能,近年来受到了广泛关注.本文详细介绍了LDHs@BC的制备方法以及制备条件对其理化性质的影响,探讨了LDHs@BC对水体中磷酸盐的吸附性能及机制,并且阐述了生物炭和层状双氢氧化物对磷酸盐吸附的协同作用及其机制,以期通过优化制备工艺参数定向调控LDHs@BC性能,显著提升LDHs@BC对磷酸盐的吸附效率.本文展望了LDHs@BC的应用前景,以期进一步推动LDHs@BC在水体修复中的应用和推广.     

不同秸秆材料与制备工艺下生物炭性质及对土壤重金属的钝化效应

以芦苇、玉米秸秆为原材料,采用正交实验设计方法制备不同处理生物炭,并将其应用到重金属污染土壤修复中,以寻求最佳的生物炭制备工艺并探讨其对土壤中Cd和Pb的钝化效果。结果表明,对生物炭制备影响最大的因素是炭化温度,温度升高会使炭产率下降,pH和灰分含量增加,比表面积在一定范围内也会大幅增加;其他因素如原料含水率、升温速率和炭化时间对生物炭制备的影响均低于炭化温度;所制备的芦苇秸秆生物炭(LWC)和玉米秸秆生物炭(YMC)产率相近,YMC的pH和灰分含量高于LWC,而LWC比表面积高于YMC。综合考虑因素最佳水平并兼顾效率,得出LWC和YMC最适宜制备条件均为含水率25%,升温速率20℃·min~(-1),炭化温度600℃,炭化时间0.5 h。与对照相比,添加LWC和YMC的土壤pH值均有所升高;随着培养时间延长,生物炭对土壤中Cd和Pb的钝化效率也逐渐提高,35 d时有效态Cd和Pb含量最高降低51.7%和44.9%,并且LWC的效果好于YMC。研究结果可为工程化制备生物炭提供一定的技术参考,并且为重金属污染土壤修复提供理论依据。     

废水生物强化处理技术研究进展

生物强化技术具有高效去除目标污染物、加速系统启动、提高系统抗水力及有机负荷能力以及优化系统菌群结构和增强功能稳定性等功能,在废水生物处理实际应用中潜力巨大.总结了国内外废水生物强化处理技术研究进展,在功能微生物选育方面,通过传统选育手段与基因工程手段并举来实现;在功能菌应用与生物强化处理工艺方面,主要通过所投加的功能菌直接作用或是利用基因水平转移(HGT)来实现生物强化;在分子检测技术方面,随着分子生物学的发展,一些技术如变性梯度凝胶电泳(DGGE)、核糖体间隔基因分析方法(RISA)及荧光原位杂交(FISH)等在与微生物生态学研究中得到了广泛应用.分析认为,应用分子生物学等先进技术手段,探讨废水生物强化处理工程应用过程中的微生物生态学机制,并以此为指导研发高性能菌剂,将是本领域的研究重点与方向之一.     

Integrated energy view of wastewater treatment: A potential of electrochemical biodegradation

• Energy is needed to accelerate the biological wastewater treatment. • Electrical energy input in traditional technology is indirect and inefficient. • Direct injection of electricity can be a game changer to maximize energy efficiency. • Microbial electrochemical unit for decentralized wastewater treatment is proposed. It has been more than one century since the activated sludge process was invented. Despite its proven stability and reliability, the energy (especially the electrical energy) use in wastewater treatment should evolve to meet the increasingly urgent demand of energy efficiency. This paper discusses how the energy utilized in conventional biological wastewater treatment can be altered by switching the indirect energy input to a direct electricity injection, which is achieved by the electrode integration providing extra thermodynamic driving force to biodegradation. By using electrodes instead of oxygen as terminal electron acceptors, the electrical energy can be utilized more efficiently, and the key of direct use of electrical energy in biodegradation is the development of highly active electroactive biofilm and the increase of electron transfer between microbes and the electrode. Furthermore, the synergy of different microbial electrochemical units has additional benefit in energy and resource recovery, making wastewater treatment more sustainable.     

Applying chemical sedimentation process in drinking water treatment plant to address the emergent arsenic spills in water sources

Arsenic (As) spills occurred more frequently and sometimes polluted water sources in recent years in China. It is as urgent need to develop emergency treatment technologies to address the arsenic threat for large-scale water treatment plants. In response, we developed a chemical sedimentation technology to remove arsenic contaminants for water treatment plants. Bench-scale experiments were conducted to investigate the efficiency of arsenic removal and the influencing factors of the chemical sedimentation treatment process. The influencing factors included the choice and dosage of coagulants, the valence of arsenic and pH value of solution. The As(V) contaminants can be almost completely removed by ferric or alum coagulants. The As(III) contaminants are more recalcitrant to chemical sedimentation, 75% for ferric coagulant and 40% for alum coagulant. The quantitative results of arsenic removal load by different ferric or alum coagulants were presented to help determine the parameters for arsenic treatment technology. The dominant mechanism for arsenic removal is static combination, or adsorption of negative arsenic species onto positive ferric hydroxide or alum hydroxide flocs. The efficiency of this treatment technology has also been demonstrated by a real production test in one water treatment plant with arsenic-rich source water and one emergency response. This technology was verified to be quick to set-up, easy to operate and highly efficient even for high concentration of arsenic.     

Remediation of Kraft E1 and black liquor effluents by biological and chemical processes

We sutdied the application of the bacteria Azotobacter vinellandi on the treatment of effluents from pulp and paper industry. Two types of treatment employing this microorganism were studied: biological treatment isolated and combined with stages of pre- or post-treatment using ozonation or photocatalysis processes. In the biological treatment, the siderophores production by A. vinellandi had a major effect on the efficiency of effluents degradation. Among the different combined treatments, the best results were obtained with the photocatalytic pre-treatment.     

Toward separation at source: Evolution of Municipal Solid Waste management in China

Municipal Solid Waste (MSW) management in China has been transitioning from a mixed collection and treatment system to a separated collection and treatment system. The continuous rise of MSW treatment capacity and the optimization of technology structure provided basic facility support for China to promote MSW separation at source. China preferred a four-type separation system. Regulated recycling should be enhanced to improve the efficiency and sustainability of recycling industry. As food waste is the main composition of MSW in China, 20%–30% of the food waste diversion and land application could maximize the comprehensive environmental performance. Incineration is to be the pillar technology in MSW separated treatment system in China.     

农田土壤重金属污染状况及修复技术研究

重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物,动物和人体内累积,对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用,农田土壤重金属污染越来越严重,研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况,农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展,并针对各种修复方法,阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点,重点论述了植物修复的机理和应用,提出了草本与木本联合修复可有效提高农田土壤重金属复合污染的修复效率,为农田土壤土壤重金属复合污染修复提出了新的途径。最后在对已有研究分析的基础上,提出了联合修复技术（如生物联合技术、物理化学联合技术和物理化学-生物联合技术）可以在一定程度上克服使用单一修复手段存在的缺点,可提高复合污染的修复效率、降低修复成本,未来应深入探索联合修复技术间的相互作用机理,以期为农田土壤重金属综合治理与污染修复提供科学依据。     

多孔柔性载体在非流化状态下处理污水的效能

对自行研制的多孔柔性载体在非流化状态下,处理低浓度有机污水的效能及生物活性进行了试验,结果表明：污水经处理后,检测指标ＣＯＤＣｒ去除率８０％以上,ＢＯＤ５去除率９０％以上;多孔柔性载体表面附着生物活性较高,可作为良好的生物载体。     

Using respirometer in biodegradation phenomenon of natural organic matters

This study conducted in monitoring respirometer oxygen consumption of aerobic microorganism during biodegradation processes of ozonated organic matters, which can estimate both biodegraded efficiency and coefficient of natural organic matters (NOMs) in water source. It can be proposed that different ozone dosage might change biodegradation characteristics of organic matters. The result reveals that higher ozone dosage may cause higher biomass yield coefficient of microorganism, and cultured microorganism may easily utilize biodegradation organic matters (BOMs) produced by ozonation, finally increasing overall removal efficiency. Therefore, using respirometer to evaluate the production of BOMs by ozonation before the biological treatment is effective for controling ozone dosage and enhancement of NOMs removal by biological processes.     

高级催化氧化法去除水中邻苯二甲酸酯的研究进展

普遍认为,邻苯二甲酸酯类物质（Phthalic Acid Esters,PAEs）是内分泌干扰物质（Endocrine Disrupting Chemicals,EDCs）,被广泛应用于增塑剂、化妆品中,具有致畸性,致癌性,致突变性以及拟/抗雌激素活性、拟/抗甲状腺激素活性等内分泌干扰特性。邻苯二甲酸酯类物质很容易扩散到环境中,在土壤、大气、水环境中均有检出,是环境中常见污染物,严重威胁人体健康和生态环境,已经引起国内外的广泛关注。在综述邻苯二甲酸酯类物质的物理化学性质、毒性影响、国内外天然水体、地下水和生活污水中的污染现状的基础上,讨论消除水环境中PAEs污染的强化混凝、吸附、膜处理、生物处理和高级氧化技术。高级氧化技术因其能够快速有效地去除饮用水和污水中不同种类的有机污染物而备受关注,且发展迅速。重点介绍了高级催化氧化法对水环境中PAEs的去除,包括催化湿式过氧化物氧化过程,催化臭氧氧化过程,光催化氧化过程,超声波、微波辅助催化氧化过程以及高级纳米催化氧化过程。其中,Fenton催化氧化技术在氧化过程中通过使用催化剂或协同紫外光等方式产生高度反应性羟基自由基,可无选择性地将PAEs完全降解为无毒无害的小分子物质,对PAEs的氧化去除效果最好。虽然在高级氧化过程中应用催化剂可大大提高氧化效率和降解程度,但催化氧化法耗能较大、催化剂消耗量大、受水体pH值的影响,且研究大多限于实验室阶段,未能大量投入工业应用,需要进一步发展创新。因此,开发新型高效催化剂、提高催化剂选择性、优化催化氧化反应条件、优化设计催化反应器、与其他技术耦合是水体中PAEs类环境激素污染控制技术的发展方向。     

生物法脱氮除磷技术及其研究进展

污水脱氮除磷技术在近些年来一直是水处理领域所关注的热点和难点，文章对污水生物法脱氮除磷机理做了简要分析，介绍了几种高效、经济、实用的生物脱氮除磷工艺，并评述了近年来脱氮除磷技术的研究进展。