城市污水培养好氧颗粒污泥的中试研究

以城市污水为处理对象,在中试SBR反应器中接种厌氧消化污泥,经过210 d运行,培养出了平均粒径在330μm的好氧颗粒污泥.实验表明,经过前3个月较低的进水有机负荷,反应器对污染物的去除效果逐步提高并达到稳定,活性污泥中与脱氮除磷相关的微生物大量富集.运行周期缩短为6 h,污泥的沉降性能和污染物去除特性保持良好,同时污泥平均粒径开始增大.好氧颗粒污泥完全形成以后,SVI值为30 mL.g-1,污泥浓度MLSS达到8.8 g.L-1,MLVSS/MLSS增至82%,氧利用速率OUR达到5.32 mg.(min.L)-1.颗粒外层以杆状菌为主,内层主要是球菌.单个周期内颗粒污泥对COD和总磷的去除率保持在90%,氨氮几乎完全去除,出水中无硝氮和亚硝氮累积,总氮的去除率达到80%,实现了良好的同步硝化反硝化和同步脱氮除磷效果.     

北江中上游地表水和沉积物中PAHs和PCBs污染特征和风险评估

采用气相色谱-质谱法（GC-MS）测定了北江中上游流域地表水和沉积物样品中多环芳烃（PAHs）和多氯联苯（PCBs）类污染物的含量,分析了PAHs和PCBs的污染水平和空间分布,并评估了污染物的健康风险和生态风险.结果表明,16种PAHs单体在所有水样和沉积物样品中均被检出,检出范围分别为41.82~443.04 ng·L^-1和59.58~635.73 ng·g^-1,北江中上游PAHs的污染水平为中、轻度.水中PAHs以二环芳烃和三环芳烃为主,沉积物中以三环芳烃和四环芳烃为主.在水样中检出了17种PCBs,浓度范围0.81~287.50 ng·L^-1,以六氯联苯和七氯联苯为主;沉积物中检出了8种PCBs,含量范围0.13~3.96 ng·g^-1,以五氯联苯和七氯联苯为主.整个调查区域内地表水中PAHs和PCBs的终生致癌风险指数小于10^-4,处于中、低水平;非致癌风险指数均小于1,不存在非致癌风险.采用风险商值（RQ）法对地表水中污染物进行生态风险评价,研究区域内地表水中PAHs和PCBs生态风险总体处于中低风险水平,个别点位存在重度风险的污染物单体,值得引起重视.采用沉积物质量基准法（SQGs）对沉积物中污染物进行生态风险评估,沉积物中PAHs和PCBs均处于较低的生态风险水平.     

水溶液中壬基酚聚氧乙烯醚的UV/H2O2矿化试验

采用UV/H2O2催化氧化工艺进行水中壬基酚聚氧乙烯醚(NP-10)的降解和矿化试验,考察了H2O2投加量、溶液初始pH值、UV功率和反应温度对NP-10矿化效率的影响,并采用GC-MS对降解过程中间产物进行初步分析。结果表明:UV/H2O2体系能有效降解水溶液中的NP-10,在NP-10初始质量浓度为100.0mg/L、UV功率为45W、H2O2投加量为10.0mmol/L、溶液初始pH值为3.0、反应温度为25℃的条件下,20min时NP-10的去除率可达98.0%以上,240min时TOC去除率可达98.3%;NP-10的矿化过程符合拟一级动力学,矿化速率常数随光强和H2O2投加量的增加而增加,较低的pH值和较高的反应温度有助于NP-10的矿化;降解中间产物主要是酚类化合物;随着反应时间的增加,NP-10及其降解中间产物可以被完全矿化成CO2和H2O。     

疫情背景下长江中游地区典型饮用水源中PPCPs分布特征与风险评估

对新冠疫情（COVID-19）背景下长江中游武汉段的18个集中式饮用水源地共26个采样点进行水体样品采集.采用超高效液相色谱三重四极杆串联质谱（UPLC-MS/MS）对样品中的药品与个人护理品（PPCPs）的31种物质进行检测,分析了PPCPs的污染特征和生态与健康风险.结果表明,在26个采样点中,共检出23种PPCPs,其中有5种物质在所有点位均有检出,ΣPPCPs浓度范围介于102.44~745.78 ng·L^-1,平均值为206.87 ng·L^-1.检出污染物浓度最高的物质为水杨酸和强力霉素,浓度范围介于28.24~534.24 ng·L^-1和28.72~416.60 ng·L^-1.从空间分布来看,汉江抗生素类PPCPs浓度整体高于长江,而其他种类PPCPs,则表现为长江较高于汉江.生态风险评价结果表明,汉江的生态风险高于长江,藻类风险水平高于无脊椎动物和鱼类,其中水杨酸、强力霉素、林可霉素和金霉素对藻类风险水平较高.健康风险评价结果表明,饮水途径对成人及儿童产生的风险范围分别介于1.14×10^-4~1.36×10^-1和1.04×10^-4~8.21×10^-1,风险水平总体较低,但儿童健康风险高于成人,需要引起重视.通过与近年来长江和汉江流域PPCPs的检出情况对比,疫情背景下长江武汉段PPCPs的污染水平属于中等水平,汉江武汉段的PPCPs污染水平较高.     

Fenton氧化和絮凝作用对干法腈纶聚合废水中有机物的去除

采用Fenton法预处理干法腈纶聚合废水,考察H2O2投加量、Fe2+投加量及pH对Fenton反应过程中氧化和絮凝作用去除废水有机物的影响。结果表明,在H2O2投加量为90 mmolL,Fe2+投加量为30 mmolL,初始pH为3.0的条件下,反应120 min后调节pH至6.0进行絮凝,废水中TOC总去除率可达55.6%,Fenton氧化和絮凝作用可实现较好的有机物去除效果。Fenton氧化后将pH调至8.0,有利于絮体的沉降,在实际应用中更加合理。三维荧光光谱(EEM)和荧光区域积分(FRI)发现,Fenton反应能够去除废水中大部分类蛋白易降解有机物,氧化作用对废水中类富里酸有机物的去除作用较小,该类物质主要通过絮凝作用去除。     

堆肥腐殖酸形成及其电化学活性

为探究堆肥腐殖酸形成过程及腐殖酸的氧化还原性能,以城市生活垃圾不同堆肥阶段提取的腐殖酸样品为研究对象,运用现代色谱学技术、光谱学方法和电化学分析,研究了堆肥过程不同形态氮和碳官能团形成腐殖酸的特征,探究了堆肥腐殖酸的氧化还原性能及影响因素. 结果表明:堆肥腐殖酸中50%~75%的氮为氨基酸态氮,检出的15种氨基酸中酸性氨基酸(Asp和Glu)含量(高于100 mg/g)最高、丝氨酸(Ser)含量(3.78 mg/g)最低. 与堆肥腐殖酸中其他组分和官能团相比,氨基酸易被生物降解和利用,其含量随着发酵的进行呈下降趋势,后期氨基酸态氮占比逐渐降低. 腐殖酸中碳有多种形态,包括苯环、羧基、脂肪族等多种官能团,随着堆肥发酵的进行,木质纤维素降解形成腐殖酸,脂肪族官能团亦被氧化降解;与之相反的是,腐殖酸中羧酸类、醛、酮及苯环等官能团不断增加,导致腐殖酸氧化还原性能增强. 氧化和还原过程中,腐殖酸得失电子均会造成部分官能团结构破坏,大分子腐殖酸被降解和转化为小分子有机物. 研究显示,堆肥腐殖酸活性较高,可利用腐殖酸修复环境过程,但需要适当补充活性腐殖酸,防止腐殖酸因修复氧化还原过程导致降解后只能作为碳源.      

北江中上游流域阻燃剂污染特征和风险评估

为探究北江中上游流域的阻燃剂污染状况和风险水平,采用气相色谱-串联质谱(GC-MS/MS)法测定了34个地表水样品和8个沉积物样品中31种阻燃剂的浓度,包括多溴联苯醚(PBDEs)、六溴环十二烷(HBCD)、四溴双酚A (TBBPA)这3种溴代阻燃剂和28种有机磷阻燃剂(OPFRs).采用风险熵法评估了水体中阻燃剂的生态风险,并结合日饮用剂量评估了健康风险.结果表明：(1)地表水中PBDEs和HBCD浓度范围分别为4.78～625.52、225.43～2 209.18 ng/L,未检出TBBPA;沉积物中PBDEs、HBCD和TBPPA含量范围分别为ND～11.82、121.13～395.86和ND～3.30 ng/g.(2)地表水中OPFRs浓度范围为85.80～992.82 ng/L,浓度最高的3种单体分别为TCEP、TPhP和TDCIPP;沉积物中OPFRs含量范围为102.19～748.17 ng/g,含量最高的3种单体分别为TEHP、EHDPP和TCPP.(3)对于地表水中已知毒性参数和健康数据的阻燃剂污染物,其生态风险总体处于中低水平,但BDE-100呈现出高风险,TTP呈...     

武汉典型饮用水水源中典型POPs污染特征与健康风险评估

为了揭示武汉典型饮用水水源中典型持久性有机污染物(POPs)的污染特征与风险水平,采用固相萃取-气相色谱-质谱定性定量分析法,对武汉长江及其支流上18个典型集中式饮用水水源地,共26个采样点水体中多环芳烃(PAHs)、有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs)浓度进行了检测,分析了 POPs的污染水平,并开展健康风险评估.结果表明,26个采样点均有PAHs检出,除苯并[k]荧蒽检出率为88.46％外,其他15种单体检出率均为100.00％,多环芳烃累积ρ(∑PAHs)检出范围为57.04～475.79 ng·L-1,平均值为173.86 ng·L-1.PAHs污染程度总体较低,PAHs主要以中低环芳烃为主,来源于以石油源为主的混合源.共有8种OCPs被检出,(∑OCPs)范围为ND-4.57 ng.L-1,平均值为0.78 ng·L-1,OCPs浓度水平相对较低.共有24种PCBs被检出,ρ(∑PCBs)范围为ND-77.49 ng·L-1,平均值为9.88 ng·L-1,PCBs主要以不易降解的高氯联苯为主,部分点位PCBs浓度超过我国地表水环境质量标准限值,HeptaCBs-180物质需要引起持续关注.健康风险评估结果显示,研究区域内PAHs和PCBs的致癌风险指数均处于10-6～10-4,对人体可能产生潜在的致癌风险;OCPs和PCBs的非致癌风险指数均小于1,不会对人体产生非致癌风险.     

新冠疫情下武汉典型饮用水水源中DBPs污染特征与风险评估

为了揭示新冠肺炎疫情下武汉典型饮用水水源中消毒副产物（DBPs）的污染特征与风险水平,选取武汉典型饮用水源地26个采样点位,采用N,N-二乙基-1,4-苯二胺分光光度法和气相色谱仪-微池电子捕获检测器（GC-μECD）法分别对水体中残余氯消毒剂和DBPs进行了检测,并开展健康与生态风险评估.结果表明,26个点位中有16个检出了游离氯或总余氯,检出最大浓度为0.04 mg·L^-1,部分点位游离氯超过了国家地表水标准,靠近城市污水厂排水口的点位浓度相对较高.对10个代表性点位进行了34种DBPs的检测,有24种物质被检出,检出率为10.00%～100.00%;ρ（总DBPs）浓度范围为0.11～104.73μg·L^-1,平均值为7.26μg·L^-1.三氯甲烷检出浓度最高,浓度范围为9.98～11.15μg·L^-1,平均值为10.47μg·L^-1;一溴一碘乙酰胺检出浓度最低,浓度范围为ND～0.11μg·L^-1,平均值为0.01μg·L^-1...     

利用大型蚤和斑马鱼评价腈纶废水好氧-厌氧处理过程的急性毒性和遗传毒性变化

腈纶废水毒性较强且难以去除,对腈纶废水毒性及污水处理过程毒性削减能力进行评价,可为开发该类废水毒性减排技术提供科学依据。利用大型蚤及斑马鱼评价某腈纶废水的急性毒性和遗传毒性,及厌氧-好氧工艺对该废水毒性的削减能力。采用大型蚤活动抑制率和斑马鱼致死率表征废水急性毒性,采用斑马鱼肝细胞彗星尾矩表征废水遗传毒性。腈纶废水处理前对大型蚤和斑马鱼的急性毒性单位(TU)分别为1.2和2.9,经厌氧-好氧工艺处理后分别降至0.4和0.5。遗传毒性结果表明腈纶废水对斑马鱼肝细胞造成DNA损伤作用,经处理后遗传毒性仍显著高于阴性对照组。理化指标与毒性指标相关性分析表明,该废水氨氮与毒性显著相关,推测氨氮可能是该废水中的重要致毒因子之一。研究结果表明该腈纶废水采用现有厌氧-好氧工艺无法有效削减毒性,对受纳水体水生态环境造成潜在危害。