城市污水再生处理中微量有机污染物控制的关键难题与解决思路

城市污水中的一些微量有机污染物（TOrCs）具有浓度低、风险高和去除难等特点,是污水再生处理研究的热点,但其控制面临"四难"问题.首先,TOrCs浓度低,其化学检测面临结构定性难和浓度定量误差大等问题;其次,TOrCs的风险评价结果受评价物种、毒性终点等影响,优先控制TOrCs种类及浓度限值确定难;再次,TOrCs占总有机碳比例小于0.01%,其处理过程面临选择性弱和效率低难题;此外,城市污水中污染物组分复杂变化大,TOrCs处理工艺运行面临调控难及时、处理效率评价和管理困难等问题.针对以上难题,本文提出利用TOrCs非靶向筛查和"指纹图谱"克服TOrCs浓度检测和处理效率评价难题的新思路,发展去除能力标准、处理技术标准和替代性指标体系支撑TOrCs处理技术开发和工艺运行管理的新体系,指导TOrCs风险控制.     

城市污水再生处理反渗透产水的水质特征与超高标准处理技术

系统总结了城市污水再生处理反渗透产水的有机物浓度水平、组成特征和污染来源,分析了其利用途径和风险,探讨了反渗透产水超高标准处理技术的现状和发展趋势.与常规水源相比,再生水反渗透产水中有机物的浓度升高(可高达500~1000μg-C/L)、种类增加(超过百种).产水中药物和个人护理品、工业化合物、内分泌干扰物和氧化副产物等多有检出(10^-3~2.5μg/L),应关注其长期暴露的健康风险.反渗透产水中占有机碳比例70%的有机物组分及其特征尚未完全掌握,亟需开展系统研究.新兴自由基氧化技术、新型光源利用技术等是反渗透产水超高标准处理技术的重要发展方向.     

0~#柴油和流花原油对斑节对虾(Penaeus monodon)幼体的急性毒性效应

溢油污染导致的原油和燃料油入海,会对海洋生物的生长发育过程产生影响。为研究溢油污染对海洋虾类的毒性效应,以斑节对虾(Penaeus monodon)为研究对象,比较了不同浓度0#柴油和南海流花原油(LH原油)乳化液对斑节对虾不同发育阶段幼体的急性毒性效应。结果表明,3.59 mg·L~(-1)0#柴油和0.77 mg·L~(-1)LH原油乳化液可以显著降低斑节对虾无节幼体变态率(P0.05),且对无节幼体变态具有延迟效应。较之0#柴油,LH原油乳化液对斑节对虾无节幼体发育的影响更为明显。0#柴油对斑节对虾无节幼体、蚤状幼体、糠虾和仔虾的48或96小时半致死浓度(48 h/96 h-LC50)分别为0.55 mg·L~(-1)、0.42 mg·L~(-1)、0.95 mg·L~(-1)和1.09 mg·L~(-1),其对应的安全浓度分别为0.05 mg·L~(-1)、0.04 mg·L~(-1)、0.10 mg·L~(-1)和0.11 mg·L~(-1);LH原油对上述幼体的48 h/96 h-LC50则依次为0.62 mg·L~(-1)、0.51 mg·L~(-1)、1.05 mg·L~(-1)和1.42 mg·L~(-1),对应的安全浓度分别为0.06 mg·L~(-1)、0.05mg·L~(-1)、0.11 mg·L~(-1)和0.14 mg·L~(-1)。斑节对虾不同发育阶段幼体对0#柴油和LH原油的耐受力依次为:仔虾糠虾无节幼体蚤状幼体,0#柴油和LH原油乳化液对斑节对虾的毒性大小为0#柴油LH原油。上述结果为深入研究石油类污染对海洋生物的毒性效应提供了基础数据和理论依据。     

高温堆肥过程对猪粪来源抗生素抗性基因的影响

为研究大规模好氧高温堆肥过程对猪粪来源抗生素抗性基因的影响,采用荧光定量PCR法检测了4个大环内酯类抗性基因(erythromycin resistance methylase,erm A、erm B、erm C和erm F)、3个β-内酰胺抗性基因(beta-lactamase,bla TEM、bla CTX和bla SHV)和2个喹诺酮类抗性基因(quinolone resistance,qnr A和qnr S)在堆肥过程中的变化趋势.结果表明,堆肥初期大环内酯类抗性基因含量显著高于β-内酰胺类和喹诺酮类抗性基因(P0.01),其中erm B基因丰度最高为9.88×10~8copies·g~(-1),其次是erm F为9.40×10~8copies·g~(-1).在高温堆肥结束时β-内酰胺抗性基因和喹诺酮类抗性基因丰度维持在较低水平,而大环内酯类抗性基因在堆肥结束后仍然具有较高含量.其中,erm F基因与堆肥初期相比甚至出现了增加的情况,这表明高温堆肥过程不能有效去除所有抗生素抗性基因.对于某些抗生素抗性基因,堆肥可能还是良好的生物反应器而导致抗性基因的增殖,农田中堆肥产品的施用有可能会造成抗生素抗性基因的传递.     

城市污水中新兴微量有机污染物控制目标与再生处理技术

城市污水再生利用是缓解城市缺水问题和改善城市水环境质量的重要方法,其前提是水质安全保障.城市污水中近年来不断检出新兴微量有机污染物（trace organic contaminants,TOrCs）,如抗生素、全氟化合物、雌激素等,是再生水水质安全的重要威胁.针对城市污水再生深度处理需明确新兴TOrCs控制目标和处理技术的需求,系统比较了欧盟、美国、澳大利亚等再生水利用先行国家和地区在TOrCs控制目标、指南、规范、技术与工艺管理等方面的研究和实践进展.结果表明,由于TOrCs浓度低且种类多,TOrCs被分为高风险TOrCs和指示性TOrCs.美国加州地区和澳大利亚根据风险水平和检出水平分别提出了高风险TOrCs和指示性TOrCs种类清单和浓度限值,然而该清单中的TOrCs种类和浓度限值尚未列入强制标准或规范.针对再生水TOrCs风险控制需求,瑞士、美国加州等提出了多级屏障再生水处理工艺.瑞士提出,城市污水深度处理对卡马西平等药品类TOrCs去除率应大于80%,美国加州规定补充饮用水源的再生水深度处理应去除69%以上的1,4-二恶烷.此外,TOrCs控制高度依赖重源头控污（工业废水阻断）、单元协同、在线监控反馈与实时优化等全流程安全保障措施.随着我国再生水用量持续增加,用途不断拓展,亟需制定针对性强、现实可行的TOrCs控制指南和规范,包括明确高风险和指示性TOrCs,推动多级屏障再生水深度处理工艺,以TOrCs去除率为深度处理目标.