轻质填料在人工湿地中的研究现状与应用展望

基质作为人工湿地的重要组成部分，在净化污水过程中发挥着核心作用，而轻质填料作为一种新兴的人工湿地基质，因其具备成本低、吸附容量大等优势，受到广泛关注。该文深入分析了当前人工湿地中轻质填料的研究现状，阐释了轻质填料强化人工湿地性能的作用机制。并综合考虑填料的功能特性和性能价值，基于湿地填料优选原则构建了轻质填料在人工湿地中应用的指标体系与量化评价方法，发现相比较于其他轻质填料而言，明矾污泥、炉渣等工业废弃物具有突出的应用优势。同时，该文还对轻质填料未来的发展方向进行了探讨，以期为轻质填料在人工湿地领域的推广应用提供理论依据和实践指导。     

完全混合式曝气系统运行特性及微生物群落结构解析

利用某污水处理厂完全混合式曝气系统处理生活污水,探讨了系统同步硝化反硝化脱氮过程,解析了系统中污泥微生物群落结构.中试试验结果表明,系统运行稳定,且在无外加碳源的条件下,COD、氨氮和总氮平均去除率分别为93.2%、96.9%和75.2%,出水COD、氨氮和总氮均优于一级A排放标准.系统污泥具有较强的反硝化能力,其脱氮速率是污水处理厂污泥的2.86倍以上.通过对系统污泥周质硝酸盐还原酶聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增和高通量测序结果,发现系统中存在好氧反硝化菌,污泥中优势菌为动胶菌属(Zoogloea)、陶厄氏菌属(Thauera)和Dechloromonas菌属.     

污水处理厂出水有机磷污染特征及强化去除

针对污水处理厂(wastewater treatment plant,WWTP)有机磷(organic phosphorus,OP)污染现状,采用多种方法表征出水OP污染特性,并开展强化去除研究.结果表明,TP、PO_4~(3-)-P、聚磷酸盐(Poly-P)和OP的出水平均浓度分别为:0. 62、0. 22、0. 03和0. 37 mg·L~(-1),OP占比达59. 7%.工艺全流程分析结果表明,PO_4~(3-)-P、Poly-P和OP在进、出水中的占比依次是54. 4%、6. 3%、39. 3%和16. 9%、14. 5%、68. 6%. OP和溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)存在正相关性,相关系数为0. 65;亲水性和疏水性OP的平均浓度分别是0. 12 mg·L~(-1)和0. 31 mg·L~(-1),疏水性OP的C/P比亲水性低,说明疏水性OP生物利用度(bioavailability,BA)更高,结果表明OP的BA约为20. 0%,OP以难生物利用组分为主.强化去除研究表明活性焦最佳投加量为20 g·L~(-1),去除率为32. 6%; O_3最佳投加量为30 mg·L~(-1),去除率高达79. 1%,高级氧化技术较物理吸附更适合作为深度处理方式.     

基于三维成像技术的污泥菌群中抗生素抗性基因转移动态特征研究

应用活细胞三维成像技术,实时和原位观测了活性污泥菌群中抗生素抗性基因转移动态特征.微流控芯片是一种细菌生长的良好载体,活细胞成像系统低光毒性不损伤细菌活性,两者结合能有效实现基因转移的长时间原位观测,能够区分抗性基因的水平转移和垂直转移.结果表明:垂直转移是污泥菌群中抗性基因的主要转移方式,菌群纵向转移速率与其厚度有关,菌群内部转移率较高,基因转移速率为0.24～0.29 h~(-1).     

广东揭东土壤硒的分布特征及影响因素研究

以揭东区为调查研究对象,采集211个表层土壤样品(0～20 cm)和52个深层土壤样品(>150 cm),测定了区域土壤全硒含量,结合相关性分析、回归分析、地统计分析研究土壤硒的分布特征及其影响因素。结果表明,揭东区土壤全硒含量变化于0.112～1.315 mg/kg,平均值为0.496 mg/kg,总体上处于中硒及高硒水平,不存在缺硒和硒过剩土壤。区域富集面积达63%,强富集区域主要分布在以花岗岩为母质的侏罗系和白垩系地层区。不同成土母质中,硒富集区域主要分布在以花岗岩为母质的侏罗系和白垩系地层区;不同土壤类型中,花岗岩风化形成的黄壤硒含量最高,平均值为0.729 mg/kg,以花岗岩为母质发育的赤红壤硒含量次之,平均值达0.563 mg/kg;第四系沉积物发育形成的水稻土硒含量最低,平均值为0.408 mg/kg。回归分析表明,土壤全硒含量与铁铝含量、pH具有极显著正相关。影响揭东土壤硒含量的主要因素是成土母质,土壤p H、铁铝含量、土地利用方式及海拔高度对土壤全硒含量分布与富集也有一定的影响。     

低碳氮比进水AAO污水处理厂低碳运行

为探明低碳氮比进水条件下AAO污水处理厂的碳排放特征,提出可行的低碳运行策略,基于排放因子法对7座低碳氮比进水AAO污水处理厂(分为AAO组和AAO-MBR组)运行1a产生的碳排放进行核算与评价,对具有显著低碳表现的污水处理厂开展全流程分析剖析其碳减排途径。结果表明,电耗和N₂O排放是主要碳排放来源,分别贡献49.43%和25.75%的碳排放。AAO-MBR组以间接碳排放为主,电耗碳排放占至约60%,而AAO组生物作用导致的直接碳排放占主导。AAO组平均吨水比碳排放显著低于AAO-MBR组(0.47和0.79kgCO_2eq/m³),更具低碳运行潜力。7座污水处理厂中,WWTP7各项比碳排放评价指标均为最低,意味着其最具低碳运行能力。充分利用进水碳源,多路径协同脱氮除磷同时精准控制溶解氧浓度避免过曝气是其大幅削减能耗和物耗,实现碳减排的关键路径。     

某钢铁厂土壤重金属砷空间分布特征分析

采用网格布点法,分析某钢铁厂主厂区土壤样品(0～5 m)每层重金属砷的含量变化及迁移过程,综合运用GIS空间分析与统计方法研究土壤中砷的统计特征、空间分布等。结果表明,厂区各层土壤砷浓度均值低于《场地土壤环境风险评价筛选值:DB11/T811—2011》中居住用地20 mg/kg的筛选值,总体上污染程度不高;从深度上,第一层、第二层属中度污染水平,第三层、第四层、第五层属轻度污染水平,自表土向下,土壤中重金属砷的含量逐渐下降;采用Kriging(克里格)空间插值和地统计分析,中部及南部地区污染较重,深度上由大块状转变成零星状,东部及北部地区基本无污染。使用美国RBCA Version2.5模型进行统计分析,对重金属砷进行致癌风险计算,其风险水平均超过10~(-6),危害商超过1,因此,需要对土壤进行修复治理。不同暴露途径的致癌风险中以经口摄入为主。     

新型组合工艺深度去除DOM及其对低温运行的响应特征

我国城镇污水处理厂进水具有碳氮比低、可生化性差等特性,显著增加了污水处理厂稳定达标运行的难度.为应对我国特殊进水水质,本文研发了基于生物吸附-两级AO-活性焦吸附的高效污水处理组合工艺,分析了各工艺段溶解性有机物（Dissolved Organic Matter,DOM）和氮磷的去除特性,并对低温条件下组合工艺的响应特征进行解析,为该工艺的工程应用提供理论依据和技术支撑.结果表明,组合工艺经过60 d的连续运行,出水TN和TP平均浓度分别为8.5和0.25 mg·L^-1,平均去除率分别高达80.5%和95.5%.此外,活性焦对于污水中大分子芳香族类和环烷烃类DOM的去除效果较好,两级AO出水中芳香族类、环烷烃类和卤代烃类DOM的比例由50.23%降至10.24%.生物吸附工艺段菌群多样性较高,具有快速富集有机物能力的Acidobacteria菌门相对丰度达到10.23%.两级AO工艺菌群丰度和多样性略低,其中相对丰度较高的微生物为具有脱氮除磷功能的Proteobacteria菌门（79.39%）和Nitrospirae菌门（6.5%）.在5℃低温条件下,组合工艺出水TN、TP和COD等主要水质指标未出现显著波动,表明组合工艺具有良好的抗低温影响能力.对比常温运行中的菌群分析结果,低温环境下两级AO工艺段的Proteobacteria菌门相对丰度由66.22%降至54.27%,但具有抗低温等不利条件的Gemmatimonadetes菌门相对丰度由0.72%升高至9.67%,且生物吸附工艺段仍存活大量具备降解有机物功能的Acidobacteria菌门,有效缓冲了后段工艺处理负荷,使组合工艺具有良好的抗外界干扰能力.     

基于泥质的污泥脱水策略与数学模型构建研究

本研究以无锡市A~2O-MBR(Anaeroxic Anoxic Oxic-Membrane Bio-Reactor,A~2O-MBR)工艺、CAST(Cyclic Activated Sludge System,CAST)工艺和氧化沟工艺3种不同工艺的污泥泥质为对象,通过试验测定7种污泥泥质参数,分析不同污泥泥质参数间相关性.并通过主成分分析发现含固率、胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)蛋白质和多糖是影响污泥脱水性能的主要因素.通过均匀设计实验探究不同药剂投配比对污泥毛细吸水时间及有机物含量的影响,并采用统计分析软件(Statistical Product and Service Solutions,SPSS)构建污泥脱水药剂线性回归模型,得到线性方程:含固率=2.5049-0.0261X_1-2.28×10~(-3)X_2;有机物=40.5728-0.1894X_1+0.2264X_2.通过验证试验发现,此线性方程残差低于3.0,可用于指导实际工程中药剂投配比.