BPAC-UF对二级出水中抗生素抗性基因去除效能研究

该文采用生物粉末活性炭(BPAC)-超滤(UF)组合工艺去除某污水厂二级出水中抗生素抗性基因(ARGs)和可溶性有机碳(DOC),并研究了ARGs在不同分子量区间的分布以及存在形态。结果表明:较直接UF工艺,BPAC-UF组合工艺对二级出水中ARGs和DOC的去除效果更优,组合工艺对tet A、tet C、tet X和sulⅠ的去除量为101.02～102.19,对DOC去除率为36.5%;组合工艺对不同类型有机物的去除效果更好,其对酪氨酸类蛋白质有机物去除率为21.7%,对其他类型有机物去除率均在60%以上;组合工艺膜出水中ARGs主要集中在大于30 kDa分子量区间,并且游离态ARGs浓度高于细胞态ARGs浓度;较直接UF,BPAC-UF组合工艺对细胞态和游离态ARGs的去除效果更好,去除率均在90%以上。     

混凝沉淀-UF工艺去除二级出水中ARGs效能研究

为了研究混凝沉淀-UF工艺对城市污水处理厂二级出水中ARGs（抗生素抗性基因）去除的影响,以PACl（聚合氯化铝）和PFS（聚合硫酸铁）作为混凝剂,采用qPCR（实时荧光定量聚合酶链式反应）和EEM（三维荧光光谱）等分析混凝沉淀-UF工艺对ARGs的削减及其影响因素.结果表明:① PACl、PFS投加量（分别以Al、Fe计,下同）分别为0.85、0.50 mmol/L时,与直接UF工艺相比,混凝沉淀-UF工艺对水中各类ARGs的去除量高2~3个数量级,其中PACl-UF工艺的效果更好,去除量为2.51~3.52个数量级;对水中DOC（溶解性有机碳）、富里酸类及溶解性微生物代谢产物的去除效果更好,DOC去除率由18%升至36%.②直接UF、PACl-UF、PFS-UF 3种工艺膜进、出水的线性拟合结果显示,ARGs浓度与ρ（DOC）、16S rDNA浓度均呈显著正相关.研究显示,混凝沉淀-UF工艺可以有效去除二级出水中的ARGs,且有机物、16S rDNA的去除有助于ARGs的削减.      

升级A/O工艺污水处理系统中抗生素抗性基因的分布与去除研究

针对北方某采用升级A/O工艺的生活污水处理厂,使用实时荧光定量PCR技术,探究污水厂中ARGs的分布及各处理工艺段对ARGs的去除效果.结果表明:四环素抗性基因(tetA、tetC和tetM)、磺胺抗性基因(sul1和sul2)、大环内酯抗性基因(ermA和ermF)和喹诺酮抗性基因(parC和gyrA)在污水和污泥中均被检出.污水厂进水中ARGs的绝对丰度为2.65×10³～1.01×10⁶ copies·mL^-1,升级A/O工艺未能有效削减ARGs,出水中ARGs的绝对丰度为9.22×10³～1.15×10⁶ copies·mL^-1,污泥中ARGs的绝对丰度为8.07×10⁷～2.65×10¹¹ copies·g^-1.深度处理工艺对ARGs的去除效率对比结果显示,生物活性炭工艺对ARGs的削减效果优于紫外消毒.     

生物膜慢滤对二级出水中条件致病菌和有机物去除效能

城市污水处理厂的二级出水中含有大量条件致病菌,对人体健康构成了潜在威胁。以污水厂二级出水为处理对象,探究慢滤工艺在不同运行条件下(进水碳氮比、钙离子浓度、酸碱性)对水中条件致病菌(铜绿假单胞菌、军团菌和鸟分支杆菌)和溶解性有机碳(dissolved organic carbon, DOC)的去除效能,并对条件致病菌的含量与DOC和大肠杆菌的浓度分别进行相关性分析。结果表明：在滤速5 cm/h条件下,改变进水水质条件,生物膜慢滤对条件致病菌和DOC的去除效果均优于无生物膜慢滤,当C/N为10,ρ(Ca²⁺)为60 mg/L,pH值为7时,生物膜慢滤对条件致病菌的去除效果最佳;在最佳运行条件下,生物膜慢滤出水中条件致病菌含量与DOC浓度呈正相关;除ρ(Ca²⁺)外,在其他最佳运行条件(C/N为10,pH值为7)下,生物膜慢滤出水中条件致病菌的含量与大肠杆菌浓度均呈正相关。综上,生物膜慢滤工艺可以有效去除二级出水中的条件致病菌和有机物,可作为二级出水深度处理的有效方式,并为再生水回用过程中的水风险提供安全保障。     

土壤铵氮在热活化过硫酸盐氧化过程中的转化

采用来自江苏和河北, 具有不同土壤有机质含量和NH₄⁺浓度的土壤样本, 系统地研究了NH₄⁺在热活化过硫酸盐(PS)氧化过程中的转化和归趋, 考察了反应时间、PS浓度和外加NH₄⁺对硝基副产物生成的影响.结果表明, 土壤中的NH₄⁺能够转化成3-硝基酚、4-硝基酚、2-羟基-5-硝基苯甲酸、4-羟基-3-硝基苯甲酸、2, 4-二硝基酚等副产物, 它们的生成量随着反应的进行先增加后降低.增大PS浓度可促进硝基副产物的生成.当PS浓度为30mmol/kg, 反应12h后一硝基酚和一硝基羟基苯甲酸的生成量达到最大.然而随着PS浓度进一步增大, 硝基副产物发生降解.硫酸根自由基(SO₄·^-)在硝化过程中起到了关键作用, 它能将NH₄⁺氧化生成氨基自由基(·NH₂), 随后经过一系列自由基链式反应生成二氧化氮自由基(NO₂·).同时, SO₄·^-进攻土壤有机质中的酚结构单元, 使其氧化生成苯氧自由基, 苯氧自由基进一步与NO₂·结合生成硝基副产物.天然有机质(NOM)在环境中无处不在, NH₄⁺在环境中也普遍存在, PS用于土壤和地下水污染修复时生成硝基副产物很可能是一个普遍现象.     

零价纳米铁吸附去除水中六价铬的研究

利用液相还原法制备的零价纳米铁(nZVI)进行了去除水中Cr(Ⅵ)的实验研究.结果表明,nZVI对Cr的去除效果明显优于还原铁粉和粉末活性碳;pH值越小、初始Cr浓度越低、nZVI放置时间越短及投加量越大均有利于水中Cr(Ⅵ)的去除,最佳去除率近100%;反应动力学拟合结果表明,nZVI去除六价铬符合准二级动力学模型;反应后nZVI颗粒的扫描电镜及电子能谱结果显示Cr占12.02%(wt),结合对反应溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)分析,说明吸附、还原与共沉淀可能是nZVI去除水中六价铬的主要机理.     

盐酸羟胺强化Fe(Ⅲ)-EDDS/过硫酸盐处理水溶液中TCE

采用盐酸羟胺（HAH）强化Fe（Ⅲ）-EDDS（乙二胺二琥珀酸）活化过硫酸盐（PS）体系降解水溶液中的三氯乙烯（TCE）.结果表明,Fe（Ⅲ）-EDDS/PS体系中加入HAH能够强化TCE去除效率,TCE降解效率随PS或HAH初始浓度增大而增强,但实验条件下存在最佳投加量.当溶液初始pH值为3~7时,Fe（Ⅲ）-EDDS/PS/HAH降解TCE基本没有影响,但碱性条件会抑制TCE去除,HAH强化工艺能够有效缓解Cl^-（1~100mmol/L）和低浓度HCO₃^-（1~10mmol/L）对TCE降解的抑制作用.与Fe（Ⅲ）-EDDS/PS相似,加入HAH后反应体系中存在SO₄^·-、^·OH和O₂^·-,但降解TCE的主导自由基由^·OH转变为SO₄^·-.     

nZVI强化UV/PDS体系去除垃圾渗滤液的效能与机理

为探究纳米零价铁(nZVI)对紫外(UV)活化过硫酸盐(PDS)体系去除垃圾渗滤液膜生物反应器(MBR)出水中难降解有机物的影响，该文通过分析常规水质指标和光谱指标变化，研究了MBR中难降解有机物在不同体系(UV、PDS、UV/PDS和nZVI/UV/PDS)中的去除规律；此外，通过XRD、SEM、EDS和XPS分析，揭示了nZVI反应前后的物相变化和活化机理。结果表明，UV/PDS体系对MBR出水中难降解有机物有一定去除效果，增加PDS投量可提高UV/PDS体系对MBR出水的处理效率，并降低MBR出水中难降解有机物的腐质化程度。nZVI/UV/PDS体系对MBR出水中难降解有机物的去除效果相比UV/PDS体系有大幅提升。在nZVI投量为40 mmol/L、UV功率为14 W、PDS投量为40 mmol/L、反应时间为10 min时，nZVI/UV/PDS体系对MBR出水的UV254去除率和去除速率常数分别为51.52%和0.072 4 min^-1，相比具有相同反应条件的UV/PDS体系提升了32.80%和0.059 0 min^-1。nZVI...     

两座污水处理系统中细胞态和游离态抗生素抗性基因的丰度特征

为探究污水处理系统中抗生素抗性基因(ARGs)、特别是胞外游离态ARGs的赋存特征,本研究选取生活污水处理系统和工业废水处理系统各一座,采用荧光定量PCR对细胞态及游离态ARGs丰度变化开展研究.在生活污水处理系统M中,进水sulⅡ、tet C、bla PSE-1和erm B这4种ARGs细胞态的绝对丰度均大幅高于游离态的绝对丰度,生物处理未对抗生素抗性菌(ARBs)产生富集效应;MBR的超滤膜有效削减了水中细胞态和游离态DNA,最终ARGs的总去除率为2.54~4.95 logs.在焦化废水处理系统C中,生物处理对携带sulⅡ的ARBs产生了富集效应,但游离态sulⅡ的相对丰度和绝对丰度均有所降低;其后混凝-砂滤工艺使水中细胞态和游离态sulⅡ的绝对丰度分别出现了下降和上升,游离态sulⅡ在总sulⅡ中的比例从生物处理出水中的0.05%,上升到混凝-砂滤出水中的1.33%,并在25℃恒温避光静置5d后进一步上升至9.31%.ARBs深度去除及残留细胞裂解,使污水处理系统出水中游离ARGs在总ARGs中的比例有所上升.游离态ARGs介导ARGs在污水处理系统出水受纳环境中的传播扩散风险有待后续研究进行深入评估.     

混凝沉淀-超滤处理二级出水中抗性基因膜污染机制研究

该研究采用2种混凝剂-聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铁(PFS),研究混凝沉淀-超滤(UF)组合工艺对污水厂二级出水中抗生素抗性基因(ARGs)和有机物的去除效能,探究组合工艺对膜污染机制的影响。结果显示,2种组合工艺较直接UF均可有效强化对二级出水中ARGs和DOC的去除效果,且混凝(PAC)沉淀-UF的效果优于混凝(PFS)沉淀-UF;较直接UF,不同组合工艺的膜比通量下降减缓,膜污染阻力和膜污染指数均下降;混凝(PAC)沉淀-UF经反冲洗后的膜表面性能恢复程度更高,膜污染程度更低。     

浸渍热解法制备铁改性生物炭活化过硫酸盐去除2,4-二硝基甲苯

为探究并优化浸渍热解法制备铁改性生物炭（MBC）活化过硫酸盐（PS）对有机污染物去除的试验条件及影响因素,以2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）为目标污染物,考察了热解参数（热解温度、升温速率和停留时间）、FeCl₃浸渍浓度及初始pH值对2,4-DNT去除的影响,并采用电子自旋共振波谱技术及自由基猝灭试验鉴定了PS/MBC体系中生成的自由基。结果表明:1）热解温度对MBC活化PS去除2,4-DNT的影响最显著,其次为升温速率和停留时间;当热解温度、停留时间和升温速率分别为300℃、3 h和10℃/min时,热解制备的MBC对活化PS去除2,4-DNT的效果最佳;2）FeCl₃浸渍浓度是影响MBC活化性能的重要因素,随着FeCl₃浸渍浓度的升高,2,4-DNT的去除率先增后减,当FeCl₃的浸渍浓度为100 mmol/L时,5 h内2,4-DNT的去除率可达到100%,2,4-DNT去除的准一级动力学常数（k_obs）为1.373 min-1;3）当初始pH值为5.0~9.0时,2,4-DNT均具有较好的去除效果,其去除率为94.5%~83.6%,k_obs为0.606~0.345 min-1;4）PS/MBC体系中生成的·OH是2,4-DNT去除的主要原因,其强度随MBC的热解温度和FeCl₃浸渍浓度的不同差异较大。研究结果表明,浸渍热解法制备的MBC可有效活化PS实现污染物的高效去除,为PS化学氧化处理有机污染水体提供了新思路。     

硅藻土负载MnFe2O4纳米颗粒活化PMS降解金橙Ⅱ

采用溶胶-凝胶法制备硅藻土/MnFe₂O₄复合型催化剂（DMF）,以金橙Ⅱ为目标污染物,分析DMF活化过一硫酸盐（PMS）的性能和作用机制。结果表明:1） MnFe₂O₄颗粒均匀负载于硅藻土上,使DMF具有更好的分散性和活化性;2） DMF对PMS的活化能力优于单一MnFe₂O₄,DMF （1:1）/PMS体系降解金橙Ⅱ符合准一级动力学模型,且降解速率是MnFe₂O₄/PMS体系的2.16倍,0.5 g/L DMF和0.5 mmol/L PMS在40 min内对50 mg/L金橙Ⅱ降解率达到93.1%;3）反应体系中存在·OH、SO₄-·、1O₂、·O₂- 4种活性物种,其中·OH和SO₄-·起主导作用;4） DMF复合材料具有更好的结构稳定性,金属离子溶出量远低于MnFe₂O₄。研究结果可为新型高效PMS催化剂在处理工业废水的实际应用提供参考。     

膨胀石墨负载氧化铜活化过硫酸盐用于降解盐酸四环素

通过浸渍加焙烧制备出膨胀石墨（EG）负载CuO复合材料（CuO/EG）,并通过X射线衍射和扫描电镜对催化剂的晶体结构和表面形貌进行表征分析。将复合材料用于活化过硫酸盐（过氧单磺酸钾,PMS）降解盐酸四环素（TC）,在焙烧温度为500℃,负载量为1:4,催化剂投加量为0.2 g/L,PMS投加量为0.2 g/L的条件下,CuO/EG/PMS体系在20 min内即可将TC完全降解。同时,研究发现该复合催化体系在较广pH范围（3~9）内,以及无机阴离子共存的条件下均保持高效的催化性能。催化剂循环使用5次后,仍具有较高的催化活性。捕获实验表明,催化降解体系中起主要作用的是SO₄-·。此外,CuO/EG/PMS体系对于染料罗丹明B和酸性红G同样具有优异的降解效果,表明催化剂具有较好的普遍适用性。     

常温条件下O2和NO2对Ca(OH)2吸附SO2产物的影响

在100℃的无水蒸气条件下研究以Ca(OH)₂为吸收剂同时脱硫脱硝过程中SO₂的固定和氧化过程,以及O₂和NO₂的作用。分别用原位漫反射傅里叶红外光谱和固定床反应器,研究过程中Ca(OH)₂表面和气相的成分变化。结果表明:SO₂吸附在Ca(OH)₂表面形成的CaSO₃不易被O₂氧化,但可以被NO₂氧化。同时脱除过程中,NO₂对CaSO₃的氧化具有选择性:930～936 cm^-1位置的红外吸收峰在反应过程中先升高后降低,980～995 cm^-1位置的红外吸收峰只升高不降低。无O₂条件下,参与反应的NO₂以接近1∶1的比例转化为NO,而有O₂条件下Ca(OH)₂同时脱除NO₂和S...     

水泥熟料对模拟烟气中SO2和HCl的脱除特性

干法水泥窑协同处置城市生活垃圾,因其具有反应温度高、改造成本低、综合处理效果好、无二次污染等优势,得到世界各国普遍重视。利用固定床吸附实验装置,在700~1000℃温度下研究了水泥熟料对模拟烟气SO₂和HCl脱除特性影响,结合吸附剂及其吸附产物的理化特性初步分析了SO₂和HCl脱除机制。结果表明:1)在700~1000℃下,SO₂和HCl单独存在时,水泥熟料对SO₂脱除效率随着温度升高迅速提高,其最大SO₂单位吸附量可达到4.9 mg/g,与此相反,水泥熟料对HCl脱除效率则随着温度的升高而不断降低,当温度由700℃升高到1000℃时,HCl单位吸附量由8.40 mg/g降低至4.8 mg/g; SO₂或HCl的初始吸附速率由其组分浓度决定,熟料对HCl的吸附速率显著高于其对SO₂吸附速率。2)SO₂和HCl同时存在时,在相同吸附温度下,水泥熟料脱除HCl性能稍有降低,但总体影响不大;与此同时,HCl能够显著增强水泥熟料对SO₂的脱除能力和吸附反应速率,700,1000℃下,SO₂单位吸附量由1.8,4.9 mg/g分别提高到4.5,7.8 mg/g。水泥熟料及反应产物中Cl-迁移性是造成上述结果的主要原因。该研究结果为利用干法水泥熟料吸附城市生活垃圾焚烧烟气新协同处置工艺的工业应用提供了参考。     

Fe3O4活化过硫酸盐体系同步去除诺氟沙星和铅

采用Fe₃O₄活化过硫酸盐（PS）同步去除水中的NOR （诺氟沙星）和Pb （II）.探讨了Fe₃O₄投加量、PS浓度、初始pH值和Pb （II）浓度对NOR降解的影响.结果表明,NOR的降解符合伪一级反应动力学,在温度为30℃、NOR初始浓度为5.0mg/L、Pb （II）浓度为1.0mg/L、Fe₃O₄投加量为2.0g/L、PS浓度为1.5mmol/L、初始pH值为7.0的条件下,反应120min后,NOR降解率达90.2%,Pb （II）去除率为99.5%.自由基淬灭实验证实,硫酸根自由基（SO₄^-·）是NOR降解的主要自由基.通过LC-MS分析结果推测了NOR可能的降解路径和中间产物.Fe₃O₄活化PS高级氧化工艺可作为一种同步去除有机污染物和重金属的工艺.     

SO32-/HSO5-体系去除印染生化尾水溶解性有机污染物

印染废水常规生化处理尾水中仍残余一定浓度的溶解性有机污染物（DOM）和新标准严格管控的苯胺.采用亚硫酸钠活化过硫酸氢钾复合盐（SO₃^2-/HSO₅^-）产硫酸根自由基（SO₄^-·）高级氧化体系对尾水进行深度处理,并基于响应面法优化初始pH值、反应温度、SO₃^2-/HSO₅^-物质的量比和HSO₅^-投加量对COD和苯胺去除效果的单独及交互影响.结果表明该体系对苯胺具有非常显著的去除效果,同时对COD亦有一定的降解能力.影响因子对COD和苯胺降解效果贡献排序分别为：温度>n（SO₃^2-）/n（HSO₅^-）>n（HSO₅^-）>初始pH值和n（HSO₅^-）>n（SO₃^2-）/n（HSO₅^-）/初始pH值>温度.在实验优化后得到的最佳条件下（pH=6.8,温度为53℃,SO₃^2-/HSO₅^-物质的量比为1.6,HSO₅^-投加量为37.1mmol/L）反应10min,出水的COD和苯胺去除率分别达到33%和90%.进一步分析了印染生化尾水处理前后DOM的荧光和分子特性,三维荧光光谱（3DEEMs）发现芳香族蛋白质和溶解性微生物代谢产物是原尾水中DOM的主要组分,经不同氧化条件下出水中DOM的荧光强度明显降低且性质发生改变,荧光区域标准体积削减了42.03%~77.67%;同时观察到氧化出水中类色氨酸（Ex/Em=230~225nm/340~330nm）峰值发生了5~10nm的蓝移,推测尾水中稠环芳烃分解为小分子,共轭基团和芳香环数量减少;凝胶渗透色谱（GPC）结果表明DOM中大分子（0.45 μm~100kDa）物质比例为41%,中等分子（12~100kDa）物质的比例为48.9%,峰值分子量（Mp）为56.324kDa,Mw/Mn=2.168,处理后的出水Mp主要分布在12.28~17.56kDa范围内,小分子物质数量增多,结构和种类发生变化;气相色谱质谱（GC-MS）进一步揭示氧化出水中的烷烃类物质含量明显降低,主要副产物为一些酯类、醇类和脂肪酸物质,为后续进一步生化处理创造了条件.