城市污水中的生物毒性及其臭氧削减效果研究

分别利用酵母双杂交和umu试验对5个城市9个污水处理厂进出水中生物遗传毒性和视黄酸受体(BAR)结合活性进行了调查.并考察了臭氧氧化对这两种生物效应的去除效果.结果表明,城市污水中存在不同程度的生物遗传毒性和视黄酸受体(RAR)结合活性,通过生物处理可以大幅削减污水中的RAR结合活性和生物遗传毒性,但污水厂出水中仍然普遍具有遗传毒性,部分残留RAR结合活性.5～10mg·L-1的臭氧可以有效削减二级出水中残留的BAR结合活性和遗传毒性,是一种有效的提高水质安全性的污水深度处理技术.     

城市污水厂二级处理出水深度处理组合工艺研究

为了研究臭氧-曝气生物滤池二级处理出水深度处理组合工艺的处理效果，采用臭氧-曝气生物滤池(biological aerated filter， BAF)组合工艺对城市污水处理厂二级生化处理出水进行深度处理。结果表明，组合工艺对造成水中色度的主要物质腐植酸和富里酸类有机物和嗅味物质中的二甲基三硫和二甲基异莰醇(MIB)能够进行有效去除。臭氧氧化能够显著提高后续BAF单元对COD_Mn的去除。在进水COD_Mn6~8 mg/L、色度为25~30度、浊度约为8 NTU的条件下，当臭氧投加量为5~6 mg/L、BAF的水力停留时间为1~1.5 h时，出水COD_Mn< 5 mg/L、色度<5度、浊度<1 NTU，出水水质可满足生产工艺对回用水的水质要求。     

Fenton法氧化处理水中土霉素的研究

为了评价Fenton法预处理抗生素生产废水中残留的高浓度土霉素的可行性,对Fenton试剂(Fe2 -H2O2)法催化氧化降解水溶液中的土霉素进行了研究.探讨了H2O2与Fe2 投加比例、投加量以及起始pH值对降解效果的影响,同时考察了土霉素废水中大量共存的草酸根离子对氧化过程的影响.结果表明,当H2O2与Fe2 按照5:1的比例投加时降解效率最高,最佳初始pH值在3.0-4.0之间.在最佳投加比例下,H2O2投加量为0.9 mmol/L,100 mg/L的土霉素可在10 min内得到完全降解.最佳反应条件下经过处理后土霉素水溶液TOC的去除率达40%左右,可生化性(BOD5/COD)也得到明显的改善.水中共存的草酸根离子对氧化效率具有明显的影响,但通过增加亚铁离子的量可以消除草酸的影响.     

再生水构建水环境中沉水植物附着细菌群落特征

沉水植物茎、叶附着生物膜对再生水构建水环境的水质改善具有重要作用.为探究再生水水质及沉水植物种类对附着生物膜细菌群落特征的影响,选取再生水构建的水环境中不同种类沉水植物为研究对象,采用16S rRNA高通量测序技术对其附着生物膜及周围环境样本的细菌群落结构和功能基因进行分析.结果表明,再生水水体中氮磷营养物质在水环境中得到了20%~35%的吸收利用,下游水体中COD、浊度和色度呈现升高趋势.沉水植物附着生物膜中细菌群落与周围环境（土壤、底泥和水体）及再生水处理厂活性污泥的细菌群落存在差异：在群落多样性上,其丰富度和多样性显著低于土壤和底泥中细菌但高于水中浮游细菌;在群落结构上,其优势菌属及对应相对丰度与其它样本不同,主要优势菌属有鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、气单胞菌属（Aeromonas）、假单胞菌属（Pseudomonas）和不动杆菌属（Acinetobacter）,分别占比7%~40%.沉水植物种类和再生水水质（BOD₅、TN、NH₄⁺-N和TP）均会影响植物附着细菌群落,但水质对附着细菌群落的影响大于植物种类,且水质也会影响沉水植物附着细菌群落功能基因相对丰度,氮磷浓度较高区域氮循环与磷循环功能基因相对丰度较高.研究结果为揭示沉水植物附着细菌群落特征和优选沉水植物种植种类提供科学依据.     

碳源对反硝化生物滤池运行及微生物种群的影响

以某城市污水厂二级出水为原水,以甲醇、乙酸钠为碳源,研究了不同碳源对反硝化生物滤池运行的影响,并借助16S rDNA测序技术对滤池生物膜的微生物群落组成和结构进行了解析。结果表明,采用逐渐增加滤速的方式进行挂膜,乙酸钠滤池在启动7 d后出水水质稳定,NO_3~--N去除率在96%以上,NO_2~--N积累消失;甲醇滤池则需要9 d。稳定运行期,甲醇和乙酸钠滤池达到最大反硝化效率所需碳氮比均为4.5~5.5,出水TN1.0 mg·L~(-1)。乙酸钠滤池沿过滤方向硝酸盐氮降解较快。与甲醇相比,乙酸钠微生物产量高、运行周期短、反冲洗时间长,且药剂投加量高。从滤池脱氮效率、运行稳定性和成本等方面综合考虑,甲醇可作为最佳碳源。微生物在属水平进行聚类分析结果表明,以甲醇、乙酸钠为碳源的反硝化生物滤池中的微生物种群存在差异。甲醇滤池中与反硝化有关的属占36.68%,其中优势菌属Methylophilus,属于嗜甲基型菌属。乙酸钠滤池中与反硝化有关的菌属占58.38%。其优势菌属为Arobacter,可利用有机酸还原硝酸盐。     

北京市城镇污水再生利用现状与潜力分析

北京市水资源严重匮乏,污水再生利用是支撑城市可持续发展和生态文明建设的重要途径和必然选择。近年来,北京市总用水量逐年递增,其中生态用水量增幅最大,截至2018年已达到13.4亿m3,占全市用水总量的34.1%。同年,北京市城镇污水处理能力达到19.1亿m3,污水处理率达到93.4%,污水处理量达到16.7亿m3,90%以上处理出水的COD、氨氮、总磷指标均已达到GB/T 18921—2019《城市污水再生利用景观环境用水水质》（湖、库）。目前,北京市的污水再生利用率约为56.3%。如将以色列82%的污水再生利用率作为发展目标,未来仍然有4.9亿m3的增长空间（以2018年北京市污水处理量为计算依据）,相当于2018年南水北调供水量的53%、全市生态用水量的37%。北京市农业、工业、生活和生态用水均存在再生水利用潜力。但污水再生水利用不同于常规水资源利用,目前利用体系仍有需要完善的部分,需要政策、科研、宣传教育等多方面提供支持。污水再生利用是解决北京市水资源短缺问题的重要途径,未来发展潜力巨大。     

邻苯二甲酸二甲酯的好氧生物降解及生化途径

从红树林底泥中驯化富集培养分离得到的苯二甲酸酯类化合物的降解菌。对此菌株进行了16S rDNA分子生物学的鉴定,并研究了该菌对邻苯二甲酸二甲酯的生物降解特性以及生物降解途径。实验得出该菌能够在邻苯二甲酸甲酯作为唯一碳源和能源的培养基中生长。邻苯二甲酸二甲酯能够在好氧条件下被快速降解,浓度为50 mg/L的邻苯二甲酸二甲酯在5d内可以完全被降解。用高效液相色谱检测降解过程,主要的中间产物为邻苯二甲酸一甲酯(MMP)和邻苯二甲酸(PA)。试验结果表明,邻苯二甲酸二甲酯能够被红树林环境中的微生物降解,而且分离得到的菌株Rhodococcus rubber1k对邻苯二甲酸二甲酯具有高效的降解作用。     

热水解污泥酸化液碳氮磷对PHA合成的影响

基于热水解污泥酸化液定向驯化得到了稳定的PHA合成混合菌体系,分析了菌群特征与结构,研究了限制氮、磷、非挥发性脂肪酸(non-VFAs)物质和补料方式对PHA合成率以及相关组分对菌群活性的影响.结果表明,利用热水解污泥酸化液合成PHA的特有混合菌体系中优势菌属短枝单胞菌属(Brachymonas)占45%.限制酸化液中NH₄⁺-N浓度PHA合成率从22wt%提高至25wt%,限制non-VFAs不仅PHA合成率可提升27%同时合成速率也提升了25%.酸化液中的NH₄⁺-N、PC₄^3--P和non-VFAs未对PHA合成菌群活性造成显著影响,但是高浓度挥发性脂肪酸(VFAs)会对菌群活性造成抑制.为降低高浓度VFAs的抑制采取分批补料策略可提高PHA合成率,分批补料(5次)PHA最大合成率较一次补料的28wt%提升至34wt%.因此,通过提高酸化液中VFAs占比及优化补料方式均可提升PHA合成率,热水解污泥酸化液生物合成PHA在未来工业化生产时具有很大发展前...     

再生水系统的可靠性:内涵及其保障措施

面对日益增长的社会经济可持续发展需求,污水再生利用已成为缓解水资源短缺和改善水环境质量问题的有效措施。随着集中式再生水系统应用规模的不断扩大和再生水利用途径的逐渐拓展,保障再生水系统的可靠性,即安全稳定高效运行显得越来越重要。目前,针对再生水系统可靠性的研究十分有限,尚未形成统一的认识和评价方法。面对再生水系统水质保障的复杂性和现有评价指标的局限性,提出了再生水系统可靠性的概念,并从冗余度、鲁棒性、弹韧性等多个维度详细阐释了再生水系统可靠性内涵、评价指标体系和保障措施。今后,需进一步深入探讨再生水系统可靠性评价方法,为构建安全可靠经济的再生水系统提供技术支撑。     

系统工程视野下的再生水饮用回用安全保障体系构建

再生水是就地可取、稳定可靠的城市第二水源.再生水饮用回用（补充水源）技术经济性可行,是解决城市缺水问题的重要途径和构建可持续水循环系统的重要组成部分.作为具有复杂系统特征的非传统供水工程,再生水饮用回用的关键是保障水质安全稳定和系统可靠高效运行,因此需要构建包括水质安全管理、健康风险评价和多重屏障工程措施在内的安全保障体系.水质安全管理方面需建设包括制订科学的饮用回用水质标准和再生水处理工艺要求,建立针对再生水处理工艺和饮用回用全系统的危害分析关键控制点管理（HACCP）体系,并加强水质安全监管和认证.健康风险评价方面需开展全方位、统筹性和持续性的化学污染物和微生物风险评价方法.工程措施方面需建设包括源头控制、再生水厂净化、环境缓冲和饮用水厂净化在内的多重屏障系统,以确保水质安全.在多重屏障系统中,再生水厂是保障饮用回用水质安全的核心环节,“反渗透-高级氧化”和“臭氧-生物活性炭”是再生水处理的可行工艺.今后需深入、持续开展新兴高风险污染物控制技术、再生水环境储存和饮用回用模式等方面的研究.