臭氧对生物活性炭中微生物及出水消毒副产物的影响

为探究饮用水处理过程中臭氧(O_3)对生物活性炭(BAC)中微生物及出水消毒副产物(DBPs)的影响,以饮用水小试装置的O_3-BAC工段开展研究,系统分析在不同O_3浓度下的水质变化,溶解性有机物(DOM)特征,微生物活性和DBPs产生情况.结果表明,O_3对BAC过滤的影响主要表现为提升微生物对DOM的利用效率,但O_3浓度过高会导致出水中蛋白质和微生物代谢产物(SMPs)等有机物增加.当O_3浓度从0 mg·L~(-1)提升到2. 0 mg·L~(-1)时,BAC中微生物存活率从95. 10%降至62. 60%,但O_3将出水中难降解有机物转变为易生物降解物质,使得微生物活性提高了62. 52%,BAC的生物过滤得到强化;当O_3浓度增加到4. 0 mg·L~(-1)时,微生物存活率降至49. 90%,同时微生物产生的蛋白质和SMPs增加,导致含碳消毒副产物(CDBPs)和含氮消毒副产物(N-DBPs)的生成浓度与不通O_3相比分别上升41. 93%和7. 18%,大大增加水体潜在危险.综上,合适O_3浓度有利于O_3-BAC对DOM的去除,O_3浓度过高会导致BAC过滤效果变差并产生新的DBPs前体物.     

醋糟高效厌氧消化体系构建

运用高固态厌氧消化模式,通过提高反应体系均质程度和沼液回流等手段,逐步提升物料负荷,对未经预处理的醋糟进行厌氧消化处理,成功构建了醋糟高效厌氧消化体系.结果表明,在反应体系物料负荷达到6.15 g·(L·d)~(-1)时表现出最佳的厌氧消化性能,单位干物料产沼气量为396 m L·g~(-1),单位干物料产甲烷量为211 m L·g~(-1).该物料负荷下半纤维素降解率达到63.66%,是醋糟厌氧消化性能提高的主要原因.纤维素、木质素的降解率分别为21.46%、24.43%,较低的降解效率主要是由于木质素中的苯环结构难以降解,并阻碍纤维素酶的水解作用,对纤维素降解产生屏蔽效应.     

用于地表水反硝化的纤维素碳源选择研究

为了选取合适的天然有机物作为反硝化细菌碳源用于解决地表水中NO3--N污染问题,以江南大学校内湖水为接种物,选取8种天然纤维素碳源在缺氧状态不同的处理方式下对60 mg/L NO3--N的降解特性进行研究。结果表明,以碱处理作为预处理可明显提高反硝化速率,碳源脱氮率均在96%以上（树皮除外）。2种处理方式中均有NO2--N累积,部分碳源释放NH4＋-N并发生DNRA反应,树叶在2种处理中脱氮效果均较好。结合各碳源脱氮率、耗碳源量以及处理成本,选取基本处理的香樟叶作为最佳纤维素碳源。     

一种新的结构可靠度通用计算方法

根据可靠度指标β的几何定义,运用具有全局优化能力的改进遗传算法,提出一种新的结构可靠度通用计算方法。针对可靠度几何优化模型搜索区域大而可行区域小的特点,在可靠区域和失效区域分别产生初始种群,在两种群之间通过不断迭代的二分法,使二分点不断接近极限状态曲面(线),从而产生可行解。对可行解进行选择、交叉、变异,最后求出全局最优解。该方法不需要使用结构功能函数的偏导数,对于功能函数不能明确表达的可靠度问题尤为适用;对于功能函数可以明确表达但求导复杂的问题,可省去求导过程;可任意设定初始值,且不受结构功能函数凹凸性的限制;通过算例验证,所提方法具有较高的精度和效率。     

影响钝顶螺旋藻固碳的环境因子优化

为了提高钝顶螺旋藻生长过程中的固碳速率,从CO2浓度、温度和光周期3个主要环境因子进行优化。实验结果表明,钝顶螺旋藻在2 L三角瓶中培养时,最佳培养条件为10%CO2,温度30℃,光周期16/8。最佳培养条件下,钝顶螺旋藻对数生长期内比生长速率与固碳速率均达到峰值0.512 d-1和42.506 mg/(L.h)。此外,钝顶螺旋藻的底物消耗表明培养液中的N、P足量,其初始添加量可以满足藻体的生长需要;生长过程中补加10%CO2一方面补充钝顶螺旋藻可吸收碳源,另一方面有利于缓解培养液pH升高对藻生长的影响。     

蛋白酶和EDTA-2Na协同作用对剩余污泥水解的影响

采用投加蛋白酶和螯合剂乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)联合预处理剩余污泥,研究了蛋白酶浓度、温度和EDTA-2Na浓度对污泥酶法水解释碳效果的影响.结果表明,蛋白酶浓度、温度和EDTA-2Na浓度对剩余污泥水解的影响具有协同效应.在最佳蛋白酶浓度20 mg/g TS条件下,剩余污泥释放的SCOD为1 318.82 mg/L.同时,在最佳螯合剂ED-TA-2Na浓度0.20 g/g TS下,SCOD为9 014 mg/L.在20 mg/g TS的蛋白酶和0.20 g/g TS的EDTA-2Na的联合作用下,SCOD达到12 628.98 mg/L.在20 mg/g TS的蛋白酶、0.2 g/g TS的EDTA-2Na和55℃条件联合作用下,SCOD达到最大值16 878 mg/L,多糖浓度达到最大值2 695.3 mg/L,NH4+-N的浓度达到最大值156.73 mg/L.此外,在不同蛋白酶和EDTA-2Na浓度条件下,剩余污泥水解释放的SCOD符合一级动力学.     

温度对复合厌氧折流板膜生物反应器处理生活污水效能的影响简

将新型CAMBR反应器（厌氧折流板反应器（ABR）与膜生物反应器（MBR）优化组合）用于处理生活污水，研究温度对该反应器处理效能的影响。实验水力停留时间7.5 h，混合液回流比设置为200%，pH值为6.5~8.5，溶解氧3 mg/L左右。控制3个温度梯度：高温（32~37℃），中温（20~25℃），低温（5~10℃），每个温度运行35 d。结果表明，在高温条件下，系统出水COD、NH₄⁺-N、TN和TP平均浓度分别为25、0.5、12.5和0.7 mg/L。在中温条件下，系统出水COD、NH₄⁺-N、TN和TP浓度分别30、1.2、12.5和0.4 mg/L。在低温条件下，COD和TP分别经过15 d和20 d调整适应，出水可恢复至35 mg/L和1 mg/L。由于低温（10℃以下）对硝化细菌产生强烈抑制，出水NH₄⁺-N去除率最终稳定在35%，TN去除率为40%。低温条件下，该反应器应用于污水处理中需注意适当保温，以保证出水水质。     

聚苯乙烯微塑料和罗红霉素对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)和大型溞(Daphnia magna)的联合效应研究

近年来,微塑料(Microplastics,MPs)和抗生素成为受到广泛关注的新兴污染物。有关二者对生物体的单一毒性研究已经被广泛报道,然而它们对浮游生物的联合毒性研究还较为缺乏。文章的研究目的是明晰聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)和大环内酯类抗生素罗红霉素(Roxithromycin,ROX)共存条件下,对浮游植物斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)和浮游动物大型溞(Daphnia magna)的生物交互效应。通过水体暴露的方式,分别研究了MPs与ROX对小球藻和大型溞的单一和联合毒理效应。测试了不同暴露组中斜生栅藻的藻细胞密度、叶绿素a含量以及最大光化学量子产量(Fv/Fm)等生理指标,暴露液中ROX的浓度变化,大型溞的牧食率、滤水率以及超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)等抗氧化酶的活性响应。结果表明,PS-MPs和ROX联合暴露对斜生栅藻的生长具有显著的抑制作用,同时对其光合作用效率产生了一定的负面影响。相较于空白组,藻细胞密度、叶绿素a含量以及Fv/Fm分别下降了13.3%、9.5%和9.3%,但是二者联合暴露与单一暴露抑制效果并没有显著性差异;此外,PS-MPs和ROX的联合暴露对大型溞的觅食行为存在显著抑制作用,牧食率和滤水率相较于空白组分别下降31.3%和31.6%,且在二者共存条件下,PS-MPs能够降低ROX对大型溞觅食行为的影响;PS-MPs和ROX的联合暴露显著抑制了大型溞的SOD活性和CAT活性,这可能会导致氧化损伤的发生,且联合暴露会对大型溞SOD活性产生相加作用,对CAT活性产生轻微的协同作用。在今后的研究中,应进一步探索MPs和抗生素对浮游生物的长期交互效应,并对相关作用的机理进行深入研究。     

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.     

污水再生过程中消毒副产物前体物转化规律

采用大孔吸附树脂将污水中的消毒副产物(DBP)前体物分离为亲水性物质(HPI)、强疏水性物质(HPO)和弱疏水性物质(TPI)这3个组分,通过三维荧光光谱、傅里叶红外光谱和核磁共振对再生水处理各沿程前体物进行表征,并测定各沿程出水的消毒副产物生成势(DBPFP).结果表明,生活污水中DBPs前体物主要组分为腐殖质和脂肪烃,以HPI为主.一级处理(沉淀)基于HPO与水互斥的物理性能对疏水性腐殖质有较好的去除效果,腐殖质的去除会导致含碳消毒副产物生成势(CDBPFP)的降低.此外由于DON/DOC的增加,含氮消毒副产物生成势(N-DBPFP)有所增加.二级处理(生物处理)对腐殖质和脂类均有较好的去除效果,但会产生大量疏水性的溶解性微生物产物(SMP),因此生物处理后DBPs前体物主要表现为疏水性.SMP的累积会导致C-DBPFP和N-DBPFP的大幅增加.深度处理(滤布滤池)能截留部分腐殖质和疏水性的SMP,因此前体物HPO占比减少,HPI占比增加.深度处理可以通过对SMP的去除来降低C-DBPFP和N-DBPFP.