基于A2/O处理工艺的生活污水的成组生物毒性评价

为了更加准确评估城市生活污水的综合生物毒性以及处理工艺对污水毒性的削减状况,本研究通过发光菌急性毒性、遗传毒性、雌激素活性检测方法对A~2/O工艺处理前后污水的毒性进行评价,同时通过斑马鱼暴露实验分析污水和回用水对水生生物内分泌干扰效应的作用模式.结果表明,污水厂进水具有较强的急性毒性、遗传毒性以及雌激素活性,水质较差.经二级生物处理后,上述毒性显著性降低,污水厂出水水质提高.但污水出水雌二醇当量为1.89 ng·L-1,仍可能会对受纳水体的水生生物产生潜在危害.浓缩2.5倍的水样导致雄性斑马鱼肝脏的卵黄原蛋白基因(vtg1)和雌激素受体基因(esr1)的表达水平显著上升,由此可以得出污水可通过干扰目的基因的表达来调控水生生物的内分泌活动.而esr1基因在肝脏的表达被抑制说明污水可能具有抗雌激素作用,同时反映进行生物毒性效应分析时应从多个组织或器官考虑,以获得比较全面的信息.     

臭氧-混凝耦合工艺污水深度处理特性及其机制

针对传统混凝工艺对溶解性有机物去除效果有限的问题,本文利用臭氧-混凝耦合工艺对污水处理厂二级出水进行深度处理.与相同混凝剂投量下的预臭氧-混凝工艺和传统混凝工艺相比,该耦合工艺处理效果明显优于预臭氧-混凝工艺和传统混凝工艺的处理效果.在两种pH条件下耦合工艺对溶解性有机污染物的去除率最大,分别为37.96%和39.66%.为了进一步明确该耦合工艺去除溶解性有机物的机制,测定了两种pH和有无混凝剂Al Cl3·6H2O存在时对臭氧衰减的影响,结果表明较高的pH和有混凝剂存在时都能够加快臭氧的分解速度.同时,选择羟基自由基(·OH)的指示剂对氯苯甲酸(p-CBA)间接计算了·OH的暴露量,结果表明耦合工艺中存在涉及·OH产生的高级氧化机制,而混凝剂可以提高臭氧化工艺中·OH的产量.当混凝剂与臭氧接触后,铝系混凝剂及其水解产物将作为催化剂促进臭氧分解为氧化能力更强的·OH,强化臭氧化效果,提高溶解性有机物的去除效率.     

典型生活污水处理工艺对雌激素效应的去除

针对水环境中内分泌干扰物低浓度、高风险的特点,采用酵母菌法和酶联免疫法对3个污水处理工艺流程中污水的雌激素活性和雌二醇(E2)水平进行评价.结果表明,污水厂进水的雌二醇当量(EEQ)和E2的水平分别为4.35~7.58 ng·L~(-1)和36.95~83.43 ng·L~(-1).雌激素活性和E2的去除主要发生在生物处理阶段,如氧化沟、A~2/O和A~2/O+MBR工艺,且经以上工艺处理之后,雌激素活性和E2分别降低71.10%~75.54%和75.88%~80.72%.污泥对雌激素效应具有一定的去除作用,通过吸附作用污泥的EEQ和E2的含量分别为1.84~2.43 ng·g~(-1)和8.45~12.84 ng·g~(-1).但污水厂出水仍具有较高的雌激素活性,其EEQ为1.06~2.19 ng·L~(-1),对受纳水体的水生生物具有潜在的危害.酶联免疫法与酵母菌法具有很好的一致性,并为水环境雌激素的快速筛选和评价提供了一个新方法.     

紫外线和次氯酸钠对Escherichia coli和Poliovirus的消毒作用

本研究选用大肠杆菌(Escherichia coli)和脊髓灰质炎病毒(poliovirus)分别作为典型的细菌和病毒,利用培养和定量PCR的检测技术,对比研究紫外线消毒和次氯酸钠消毒对细菌和病毒的作用特点.结果表明:脊髓灰质炎病毒比大肠杆菌更难被灭活,达到1-log所需的氯剂量分别为19.2 mg·L~(-1)·min和10.14 mg·L~(-1)·min;所需的紫外线剂量分别为6.37 m J·cm~(-2)和1.81 m J·cm~(-2).定量PCR方法检测大肠杆菌和脊髓灰质炎病毒达到1-log的核酸损伤所需的紫外线剂量和氯剂量要比培养法高出1~2数量级,紫外线消毒对脊髓灰质炎病毒的RNA损伤量明显大于对大肠杆菌的DNA损伤,病毒的单链RNA对紫外线的敏感性更强,该结果与培养法正好相反.达到1-log核酸损伤脊髓灰质炎病毒所需的紫外线剂量为135 m J·cm~(-2),大肠杆菌所需的剂量为270.3 m J·cm~(-2),核酸损伤需要更多的消毒剂量,可能由于消毒过程微生物进入活性但处于非可培养状态(VBNC),以及灭活对微生物其他分子的损伤和微生物死后核酸的持续性.     

基于新型反应器的好氧颗粒污泥的稳定性控制

为避免好氧颗粒污泥随着粒径和密度的变化屡次出现其稳定性失去控制,导致好氧颗粒污泥系统运行失败的状况发生,开发了一种新型反应器能够很好地控制好氧颗粒污泥的粒径和密度.新反应器结合旋流器的使用提供了2种排泥方式,其一是短的沉淀时间,将大粒径和高密度的颗粒污泥存留在反应器中;其二是一种专有的污泥排除工艺,选择出反应器内潜在的可能存在进一步粒径增长和密度扩大从而破坏反应器运行稳定的大粒径和高密度的颗粒,并将其排除.以上2种方式保证了反应器内颗粒污泥的粒径长期维持在300～1 000μm,进而维持整个系统的稳定性.对新型反应器生成的颗粒污泥进行动力学参数的测定,该工艺所形成颗粒的能量维持系数为0.08～0.10,就新陈代谢活动的代谢途径而言,相比传统颗粒污泥系统发生较大改变,维持新陈代谢活动所消耗COD较传统工艺偏高.另外,出水水质COD的降解率平均达到92%,氨氮降解率平均达到60%.     

复合式膜生物反应器的膜污染控制机理

采用常规膜生物反应器(CMBR)和复合式膜生物反应器(HMBR)处理城市生活污水,对HMBR的膜污染控制机理进行了研究。试验结果表明,HMBR能够有效去除胞外多聚物(EPS),反应器内溶解性EPS(S-EPS)、松散附着性EPS(LB-EPS)和紧密附着性EPS(TB-EPS)的含量比CMBR分别降低了42.8%、41.5%和2.1%。附着性EPS(B-EPS)特别是LB-EPS与活性污泥的物理性能密切相关,随着其含量的降低,HMBR中活性污泥的絮凝性能和沉淀性能比CMBR分别提高了24.4%和34.8%。由于滤饼层污泥主要来源于活性污泥,因此随着活性污泥絮凝性能和沉淀性能的提高,HMBR中的滤饼层比阻比CMBR降低了31.1%。作为结果,当跨膜压差(TMP)到达20 kPa时,HMBR运行了143 d,而CMBR仅运行了57 d。     

某污水处理厂倒置A2/O工艺中制药类污染物的去除规律分析

针对西安市某污水处理厂的倒置A2/O工艺,通过对主要构筑物的布点检测,分析了污水中4种制药类污染物非那西汀、咖啡因、吉非罗齐和胆固醇的浓度变化及其去除规律.结果表明,污水厂进水中非那西汀、咖啡因、吉非罗齐和胆固醇的浓度分别为8.22、127.31、12.93和5.61μg·L-1,整个污水处理工艺中,非那西汀、吉非罗齐和胆固醇主要是被格栅、曝气沉砂池和初沉池去除,咖啡因则以生物降解为主.A2/O生物反应池中,吉非罗齐和胆固醇以厌氧生物降解为主,非那西汀和咖啡因则以好氧生物降解为主.脱水污泥中非那西汀、咖啡因、吉非罗齐和胆固醇的含量分别为0.09、2.62、12.24和0.91μg·g-1,污泥对吉非罗齐的吸附效果最为显著.污水厂出水中制药类污染物的浓度为0.17～1.98μg·L-1,出水中咖啡因的浓度偏高因而需要做进一步的三级处理.     

城市地表水中肠道病原微生物与粪便污染指示菌的关系研究

本研究选择肠道病毒、伤寒沙门氏菌、志贺氏菌、大肠埃希氏菌作为城市水体中典型的肠道病原微生物,分别建立起相应的实时荧光定量PCR检测方法.对水源水、景观娱乐用水以及城市河流样品进行长期监测,考察典型肠道病原微生物的分布特征和变化规律.肠道病毒在各地表水体中都有检出,浓度大都在103copy·L-1以下.大肠埃希氏菌的含量在保护良好的水体和接纳城市污水的水体中有明显差别,而伤寒沙门氏菌和志贺氏菌通常出现在受粪便污染较重的水体中.统计学的分析结果显示各种水体中的肠道病原微生物检出浓度均符合对数正态分布规律.粪便污染指示菌与肠道病毒之间不存在显著的相关性,但却能在一定程度上反映典型肠道病原菌的存在情况.在大肠菌群或粪大肠菌群浓度为104CFU·L-1以上的样品中,伤寒沙门氏菌、志贺氏菌具有较高的阳性率.     

城市雨水和土壤中持久性有机污染物分析

为分析城市环境中持久性有机污染物状况,以西安市城区为研究对象,按照城市布局设置10个代表性采样点,分别采集初期雨水和地表土壤样品,采用气相色谱法(GC)测定样品中有机氯农药和多氯联苯两大类持久性有机污染物的含量.结果表明:西安城区雨水、土壤中均含有持久性有机污染物,雨水中以pp'-DDT、α-六六六、pp'-DDD、PCB169、PCB189、PCB126居多,土壤中以op'-DDT、α-六六六、pp'-DDT、PCB169、PCB189、PCB77居多;无论雨水还是土壤中,都是有机氯农药含量高于多氯联苯含量;雨水中pp'-DDT、多氯联苯PCB169平均质量浓度分别超过GB 3838-2002《地表水环境质量标准》限值的12倍、100倍,土壤中的六六六和DDT质量比尚未超过GB 15618-1995《土壤环境质量标准》一级标准.有机氯农药和多氯联苯的逸度商(fa/fa)均远小于1,西安城区POPs的迁移总趋势是由雨水向土壤表层聚集,降雨会将大气中的POPs通过淋洗等作用带到土壤表层,大气为污染物的源,土壤为其最终的汇集地.     

新型堆肥生物反应器人粪便堆肥功效的评价

利用以锯末为载体的Bio-Lux S15型生态卫生设备，对人粪便进行了连续性堆肥实验，考察了BOD₅、粪大肠菌和蛔虫卵的灭活以及最终产品N、P和K等肥料成分的含量。实验结果表明，最初30 d，BOD₅的累积去除率由27％快速增加到50％，之后的30 d维持在50％左右，随后下降至40％左右。生态卫生设备中维持50～60℃的温度是杀灭粪便病原微生物的适宜条件，可保证粪便投入后在24 h内，粪大肠菌的灭活率达到99.99％，蛔虫卵的灭活率在2 h内达100%。对反应周期内载体的N、P和K等肥料成分的分析结果表明，反应过程中3种肥分都持续积累，在反应末期，按TN、P₂O₅和K₂O计算的3种肥分最终分别达到25.1、123.4和2.0 g/kg，基本上达到了农用肥料的国家标准，表明以锯末为载体的反应器具有良好的堆肥效果。