基于生态安全的DAT-IAT城市污水处理工艺改进研究

通过正交试验，得到了DAT-IAT工艺和A/DAT-IAT工艺处理城市污水的常规指标去除和生态毒理指标削减的最优运行条件。结果表明，在正交试验的同一工艺中，COD去除最优运行条件的出水COD值优于生态毒性削减最优运行条件的出水COD值，但前者出水的生态毒性较大。由于厌氧池的水解酸化作用，A/DAT-IAT工艺对COD和生态毒性的处理效果均优于DAT-IAT工艺，并且回流总能耗低于DAT-IAT工艺，但是出水COD仍不达标。为了降低进入工艺的COD的总量，以絮凝沉淀做为预处理工艺，并采用Al残留量最小的絮凝剂投药量以降低出水中残留Al带来的生态风险。结果表明，在COD去除最优运行条件下，具有絮凝预处理的工艺对COD的去除效果优于没有絮凝预处理的工艺。絮凝-A/DAT-IAT工艺在COD去除最优运行条件下出水COD为104.46 mg/L，满足排放标准。在毒性削减最优运行条件下，具有絮凝预处理的工艺的出水生态毒性有所上升，但是污染物的总量得到了大幅削减。絮凝-A/DAT-IAT工艺与DAT-IAT工艺相比，在污染物去除效率得到大幅增加的同时，生态毒性得到有效控制，生态安全得到了有效的保障。     

垃圾填埋场中真细菌群落16S rRNA基因的分析

回灌式垃圾填埋场渗滤液中真细菌群落的多样性同样通过不依赖于微生物培养的分析而获得。利用特异性的引物对,选择性地扩增渗滤液DNA中的真细菌16S rRNA基因片断(16S rDNA),并用于构建16S rDNA克隆文库。文库内真细菌16S rDNA的遗传多样性通过限制片断长度多态性分析(RFLP,限制性内切酶Hin PII和Msp I)而获得。初步的结果表明,随机选出的200个真细菌克隆子被分为147个不同的RFLP型(组),当中丰度最高的两个型均仅含有9个克隆子,两者共占所有被分析克隆子的不到10%;克隆子数≥2的型共有21个(包括以上2个丰度最高的型),它们共代表74个克隆子,占所有被分析克隆子的37%;而剩下的126个型均只含有1个克隆子,它们共占整个基因文库的63%。由此可见,李坑垃圾渗滤液中的真细菌具有非常复杂的群落结构。     

基于流体分离污泥的异质性:微生物活性和群落结构

生物流化床处理系统中的剩余污泥如果能够被识别为老化的污泥和高活性的污泥,并通过某一种物理方法加以原位分离,则有可能提高生物处理的效率.本文以构造流体力场实现基于比重分布不同污泥组分的分离,得到聚结型污泥与离散型污泥,考察了两种污泥在胞外聚合物、微生物活性和微生物群落结构方面的差异,并与降解活性相关联,以证明异质性的存在.研究发现:活性污泥这种异质性的存在归因于离散型污泥中的胞外聚合物含量高,亲水性更强,比重更小;聚结型污泥在基质利用效率、比耗氧速率方面优于离散型污泥;在废水生物处理系统的污泥中,聚结型污泥较离散型污泥具有微生物群落结构分布上的优势,种群丰度更高.研究结果证明了聚结型污泥和离散型污泥内部菌胶团存在着功能上的差异,前者是应该被保留的活性组分,后者应该作为剩余污泥加以分离排出.     

水体BTEX污染对大型溞和霍普水丝蚓的毒性效应及水环境安全评价

以大型溞(daphnia magna)和霍普水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)为受试生物,研究了甲苯、乙苯和二甲苯等苯系物(BTEX)的水生生态毒性效应.结果表明,3种污染物对大型溞和霍普水丝蚓毒性影响呈明显的剂量-效应关系,且毒性作用随暴露时间延长而增加.水体中甲苯、乙苯和二甲苯污染对大型溞的24h EC50分别是172.1、50.1和63.6 mg·L-1,48h EC50分别是136.9、42.9和50.3 mg·L-1;对霍普水丝蚓的24hLC50分别是194.8、71.9和88.0 mg·L-1;48h LC50分别是185.2、46.8和75.6 mg·L-1;96h LC50分别是170.4、38.8和71.9 mg·L-1.根据3种污染物对2种受试生物的毒性试验结果,预测水体中甲苯、乙苯和二甲苯的安全浓度sc分别为13.7、3.9和5.0 mg·L-1,最大允许浓度MPC分别为1.4、0.4和0.5 mg·L-1.     

DAT-IAT工艺处理城市污水的生态风险评估

采用常规水质指标检测和种子发芽及根伸长抑制的陆生生态毒理方法,评价了DAT-IAT工艺处理过程中各工艺阶段污水的生态风险.常规水质指标检测结果显示,COD和SS可以达标排放,而氮的形态由进水时的NH⁺₄-N转变为DAT、出水中的NO^-₃-N,只是形态发生了变化,并没有从污水中去除,虽然达到了设计的NH⁺₄-N去除要求,可以达标排放,但是并未降低受纳水体发生富营养化的生态风险.生态毒理指标检测结果显示,进水、DAT、出水各阶段污水中COD对小麦种子发芽的半数抑制浓度逐渐降低,分别为249.3、 165.3和161.2 mg·L^-1;对小麦根伸长的半数抑制浓度也逐渐降低,分别为257.6、 154.0和142.1 mg·L^-1,表明DAT-IAT工艺处理过程中污水的生态毒性变化趋势为逐渐增大,处理后的出水存在一定的生态风险,有进一步进行生态风险调控的必要性.在相同水质条件下,小麦根伸长抑制率比小麦种子发芽抑制率更显著,可以把小麦根伸长作为评价污水处理生态风险的敏感指标之一.     

氯化消毒对溶解性有机质光化学活性影响研究进展

氯化消毒工艺在水处理中应用广泛,改变了水中溶解性有机质(DOM)的结构组成和光化学活性,进而在排入地表水后显著影响受纳水体中共存有机污染物的光化学降解.本文聚焦DOM消毒后的环境光化学行为,系统地综述了氯化消毒工艺对不同水体DOM分子量、物质组成、官能团结构等特征的影响,分析了光生活性物质的量子产率和稳态浓度的改变趋势,阐述了消毒后DOM对共存有机污染物光化学降解的影响机制,以期为全面了解和评估消毒工艺的生态影响提供科学参考.     

焦化废水厌氧生物降解影响因素的识别

基于一系列焦化废水处理实地工程考察而尚未发现高浓度焦化废水厌氧产甲烷成功案例的实际问题,以广东韶钢焦化废水工程中COD为(4100±200)mg·L~(-1)的原水为研究对象,通过检测COD、TOC和苯酚等关键水质指标浓度变化及气体产量,以浓度梯度稀释的方法考察影响焦化废水厌氧降解的因素及其浓度阈值,主要涉及硫氰化物、苯酚、硫化物和氰化物,同时分析碳源结构改变所带来的厌氧降解特性的变异.结果发现:在pH为(7.0±0.5)、温度为(35.0±0.5)℃的条件下,当焦化废水COD被稀释至1500~1800 mg·L~(-1),接种活性污泥,能够检测到厌氧产甲烷的现象;在COD稀释至1800 mg·L~(-1)左右的焦化废水中分别投加不同浓度的硫氰化物、苯酚、硫化物和氰化物时,发现其单抑制浓度分别处在500~1500、1100~1250、200~250和30~40 mg·L~(-1);向未解除抑制的焦化废水(COD为2100 mg·L~(-1))中投加等COD浓度的乙酸钠、葡萄糖和甲醇3种常用的工业碳源改变原有的碳源结构时,发现乙酸型产甲烷菌的活性被抑制,而氢营养型产甲烷菌的活性并没受到明显抑制.上述研究结果说明,高浓度焦化废水难以厌氧降解,抑制因素的解除可以使厌氧菌激活,其中,氢营养型产甲烷菌较乙酸型产甲烷菌能够耐受更高的毒性物质浓度阈值.     

一种高效提取焦化废水活性污泥总DNA的方法

对焦化废水活性污泥中微生物建立高质量的总DNA提取方法是开展分子生态学研究的重要前提.通过反复冻融-蛋白酶K-SDS、溶菌酶-反复冻融-SDS及溶菌酶-反复冻融-蛋白酶K-SDS这3种综合方法对焦化废水活性污泥总DNA进行提取,以OD260/OD280、OD260/OD230、产率、片段完整性、片段大小5个指标来评价样品总DNA的提取效果.结果表明,溶菌酶-反复冻融-蛋白酶K-SDS法所提取的总DNA的OD260/OD280值约为1.8,产率为1.90～16.30 μg·g-1,片断完整性好,主带清晰,大小约为23 kb,其PCR反应抑制物少,能够直接进行16S rRNA基因的PCR扩增.溶菌酶-反复冻融-蛋白酶K-SDS法能够为焦化废水活性污泥中微生物的分子生态学研究提供高质量的总DNA.