基于微生物库仑量抑制率的水体重金属污染监测方法

为实现对水环境重金属污染的实时原位监测,利用单室微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)传感器搭建了单程连续流装置,并对其预警稳定性进行了探讨。结果表明：以Cr(VI)作为目标污染物,MFC传感器的检出限为0.4 mg·L⁻¹,在0.2~1 mg·L⁻¹的质量浓度区间内,库仑量抑制率与Cr(VI)质量浓度具有较高的共变趋势;设定模拟废水中Cr(VI)的质量浓度为1 mg·L⁻¹,MFC传感器对乙酸钠质量浓度分别为384.62、480.77和576.92 mg·L⁻¹的模拟废水预警的库仑量抑制率为34.71%±1.65%、36.60%±3.82%和36.28%±10.64%;对分别含有谷氨酸、乳酸和蔗糖(质量浓度均为50 mg·L⁻¹)的模拟废水预警的库仑量抑制率为35.22%±6.51%、37.05%±3.74%和24.23%±1.90%,这说明MFC传感器对水样中的可生化降解有机物具有一定的抗干扰能力; MFC传感器连续3次对含有1 mg·L⁻¹ Cr(VI)模拟废水预警的库仑量抑制率为35.37%±3.21%、39.48%±0.95%和41.50%±4.24%,证明MFC传感器的预警信号重现性较好。以上研究结果可为MFC传感器实时原位监测水体重金属污染提供技术参考。     

顶空固相微萃取-气相色谱三重四极杆串联质谱同时测定饮用水中9种嗅味物质

针对新国标背景下饮用水不同异味类型致嗅物的同时检测需求,建立了基于顶空固相微萃取与气相色谱三重四极杆串联质谱联用的内标法同时测定9种关键致嗅物的分析方法。分析了萃取纤维类型、盐浓度、萃取温度、萃取和解析时间等条件对萃取效果的影响,优化后的测试条件为：使用CAR/PDMS-85 μm萃取纤维,氯化钠投加量为3 g,内标浓度为100 ng·L⁻¹,将10 mL水样于65 ℃条件下萃取30 min,250 ℃条件下解析300 s。该方法9种嗅味物质的标准曲线具有良好的线性 (R² >0.995) ,检出限为0.2~1.5 ng·L⁻¹,在超纯水、自来水和水源水中的加标回收率分别为84.0%~115% (10 ng·L⁻¹) 、80.5%~112% (50 ng·L⁻¹) 、88.8%~111% (250 ng·L⁻¹) ,相对标准偏差小于16%,满足样品定量分析要求。采用优化后的方法测定南方某水库水样,二甲基二硫醚 (12.1~41.6 ng·L⁻¹) 、二甲基三硫醚 (9.9~11.6 ng·L⁻¹) 、β-环柠檬醛 (5.8~13.1 ng·L⁻¹) 、2-甲基异莰醇 (11.1~25.3 ng·L⁻¹) 和土臭素 (5.6~8.7 ng·L⁻¹) 均有检出。     

短期有机冲击下船用景观一体化反硝化除磷装置的处理效能

为高效、稳定处理船舶生活污水,研究了船用景观一体化反硝化除磷装置面对短期水质波动的效能变化,采用富集反硝化聚磷菌(DPAOs)的ABR-CSTR连续流组合工艺耦合生态单元处理船舶生活污水,对比了ABR进水容积负荷(VLR)为1.2 kg·(m³·d)⁻¹、COD为350 mg·L⁻¹的基准条件,通过短期内提高进水中有机底物的浓度,来模拟1.5倍和2.0倍进水有机负荷的有机冲击,此外通过控制硝化液回流比及溶解氧获得应对冲击的调控策略。结果表明：在2种短期冲击下,COD去除率分别为94.1%和92.6%,出水BOD和TN可达标,生物单元出水磷平均为0.76 mg·L⁻¹和1.14 mg·L⁻¹,缺氧吸磷量为7.13 mg·L⁻¹和5.82 mg·L⁻¹,生态单元可深度降解氮磷及缓冲波动;在1.5倍VLR下,调整硝化液回流比由200%至300%,反硝化吸磷量由7.10 mg·L⁻¹升至7.41 mg·L⁻¹,在2.0倍冲击下,提高硝化液回流比对系统除磷帮助甚微,将DO从1.5 mg·L⁻¹升至2.0 mg·L⁻¹,吸磷量由5.17 mg·L⁻¹升至6.01 mg·L⁻¹,系统反硝化除磷效果得以提升;污泥特性方面,ABR内MLVSS/MLSS比值和EPS量随有机底物浓度的提高而上升,厌氧段EPS增幅最大,可由154.5 mg·g⁻¹升至164.2 mg·g⁻¹和183.4 mg·g ⁻¹。ABR-CSTR-生态单元一体化装置面对短期有机冲击具有稳定处理效果,研究结果可为船舶生活污水的治理提供参考。     

双室微生物燃料电池型BOD传感器性能

构建了双室微生物燃料电池(MFC),并应用于污水BOD的检测。优化了MFC型BOD传感器的检测条件,分析了传感器进行污水BOD检测的特征。结果表明,以A2/O污水处理工艺中厌氧段污泥进行接种,双室MFC型BOD传感器2周内完成启动,所产电流达到稳定。传感器的最佳检测条件为外接电阻500Ω,添加缓冲溶液并维持待测水样pH为7.0,添加35 mg/L的L-半胱氨酸作为吸氧剂维持阳极室厌氧环境,阴极室富氧水流量为20 mL/min。利用MFC产生的电流峰值准确检测污水水样BOD浓度,传感器检测范围为10~50 mg/L,检测时间小于3 h;利用MFC产生的电荷量准确检测污水水样BOD浓度,检测范围为10~100 mg/L,检测时间小于10 h。利用MFC电流峰值和电荷量检测污水水样BOD浓度,偏差均小于15%,传感器运行稳定,寿命较长。     

污泥回流调控影响因素探究与模型预测

为了解影响污泥回流强化混凝效能的影响因素,以水洞沟水库水为研究对象,通过混凝实验模拟不同工况对沉后水质、有机物去除的影响,同时应用偏最小二乘法建立污泥回流比控制模型。结果表明,相较于未回流污泥的原水而言,混合水浊度控制在500~1 000 NTU时,出水浊度最低约为1.2 NTU,COD_Mn小于1.5 mg·L⁻¹,需要的药剂最少,为30 mg·L⁻¹。混合水浊度继续升高,混凝效果变差。温度升高有利于混凝反应的进行。相对于0~15 ℃而言,15~20 ℃时,出水浊度更低,约为1 NTU。出水COD_Mn小于1.5 mg·L⁻¹,需要的药剂量最低,为20~25 mg·L⁻¹。此外,可调控的适宜混合水浊度范围较广。混凝效果随着SVI、MLSS的增大,呈现先降低后升高的趋势。当SVI为15~19 mL·g⁻¹,混合水浊度控制在500 NTU时,混凝出水水质较好。当MLSS为55~70 g·L⁻¹,混合水浊度控制在500~1 500 NTU时,混凝出水水质较好。根据以上结果建立的回流比控制模型拟合效果较好 (R² =0.778,RMSE=1.28),模型能较好地预测回流比变化趋势。本研究结果可为实际污泥回流工艺运行提供参考。     

电流强度对高盐废水混合生物阴极MFC脱氮及产电的影响

构建了双室混合生物阴极微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)处理高盐榨菜废水,探讨了不同电流强度对混合膜 MFC 脱氮的影响,并分析了产电特性及微生物群落特征。结果表明,高电流通量可缩短双室混合膜MFC的完全脱氮周期,且主要缩短的是稳定期周期。相对于其他3个实验组,电流强度最大的S3实验组硝酸盐平均去除速率((5.72±0.10) mg·(L·d)⁻¹)与硝酸盐最高去除速率((8.45±0.15) mg·(L·d)⁻¹)均最大,且实现总氮100%去除的时间最短(19 d),稳定期硝酸盐去除速率k (6.122 5 mg·(L·d)⁻¹)最大,这说明增大电流强度可促进混合膜MFC 电营养反硝化。电营养反硝化菌可直接利用电子进行反硝化反应,而较大的电子通量给阴极电活性自养脱氮微生物提供了丰富的生命燃料。在产电方面,曝气阶段开路电压(S1、S2、S3、S4分别为750、729、721、699 mV)随外加电阻的增大而增大,最大功率密度相差却并不显著(1.09、0.94、1.04、1.02 W·m⁻³);停止曝气阶段,阴极室电子受体的减少,导致MFC产电性能普遍下降,外电阻最大的S1实验组开路电压(746 mV)与最大功率密度(0.77 W·m⁻³)为最高。高通量测序结果表明,承担电营养反硝化功能的菌群可能为norank_f_Hydrogenophaga,Azoarcus。以上研究结果可为后续双室混合膜 MFC处理高盐废水提供技术参考。     

核桃壳生物炭电极在微生物燃料电池中的产电性能及其对污染物的去除性能

微生物燃料电池(MFC)的电极材料是决定MFC性能的关键。本研究利用核桃壳生物炭制成MFC电极材料,对核桃壳生物炭基电极的制备条件、MFC的产电性能进行了探讨,利用比表面积分析、扫描电镜、拉曼光谱及电极电化学等方法对生物炭电极进行表征。结果表明: 最佳电极制备条件为活化时生物炭:氯化锌质量比5:3,真空煅烧温度600 ℃,生物炭:聚苯胺:热熔胶质量比5:1:4,在进水COD平均值为685 mg·L⁻¹、氨氮平均值为38 mg·L⁻¹、外电阻为1 000 Ω条件下,MFC的稳定输出电压为0.136 V,最大功率密度达到51 mW·m⁻³,内阻为762 Ω,运行7 d后,COD和氨氮的去除率分别可达到85%和88%,以上研究结果为制备有前景的MFC的电极材料提供了参考。     

四室微生物燃料电池同步脱氮除碳及产电性能

微生物燃料电池近年来被证实可以用来同步脱氮,然而微生物燃料电池中阴阳极室通常以不同成分的污水作为底物。为了实现废水脱氮,往往需要进行出水调配或停曝等复杂的操作。为解决上述问题,本研究构建了阴极硝化耦合阳极反硝化的四室微生物燃料电池(four chamber microbial fuel cell,FC-MFC),阳极室与阴极室之间用阳离子交换膜(cation exchange membrane,CEM)与阴离子交换膜(anion exchange membrane,AEM)进行交替分隔。在浓度差作用下离子进行定向迁移,最终实现阳极室有机物和氨氮的同步去除。探讨了阳极COD(即进水碳氮比)对FC-MFC产电及污染物去除效果的影响,并分析FC-MFC的氮去除途径。结果表明：随着阳极室COD的增加,各MFC模块的产电周期、峰值输出电压和最大功率密度随之增加,同时阳极室COD和TN的去除率也呈上升趋势,该系统对高碳氮比污水具有良好的抵抗负荷。当进水COD和NH₄⁺-N质量浓度分别为1 100 mg·L⁻¹和100 mg·L⁻¹时,4个MFC模块的峰值输出电压介于526~619 mV,最大功率密度为103.47~121.00 mW·m⁻²,阳极室COD去除率和TN去除率分别高达94%和96%以上。氮去除途径分析结果表明,阳极室微生物吸附代谢作用、阴极室内源反硝化、阴极室通过AEM迁移至后序位阳极室进行反硝化过程分别贡献了25.96%~25.97%、0.91%~5.18%、68.87%~73.20%。     

氨氮负荷的变化对部分硝化的影响及部分亚硝化的快速启动

部分硝化的稳定运行在一体式部分硝化-厌氧氨氧化工艺(PN/A)中至关重要。探索了在内循环接触氧化型膜生物反应器(ICCOMBR)中改变进水氨氮负荷(ALR)后,反应器中部分硝化过程受到的影响及恢复过程。结果表明：在HRT为24 h,DO为2.0~2.5 mg·L⁻¹时,系统进水ALR降为0.10 kg·(m³·d)⁻¹(氨氮为100 mg·L⁻¹),部分硝化过程迅速破坏;当系统进水ALR升至0.40 kg∙(m³·d)⁻¹(氨氮为400 mg·L⁻¹),部分硝化过程在3 d内迅速恢复;部分硝化恢复稳定后,再提高ALR至0.60 kg·(m³·d)⁻¹(氨氮为400 mg·L⁻¹),并通过调整HRT和DO,最终在HRT为16 h、DO为0.5~1.0 mg·L⁻¹时成功实现部分硝化;通过改变曝气量(AR),在AR为0.9 L·min⁻¹时,控制DO为(0.76±0.11) mg·L⁻¹,系统pH为9.7~8.2,可成功启动部分亚硝化。     

固相萃取-液相色谱-三重四极杆串联质谱测定养殖废水中17种氟喹诺酮类抗生素

采用固相萃取-液相色谱-三重四极杆串联质谱(SPE-LC-MS/MS)技术,建立了养殖废水中17种氟喹诺酮类抗生素(FQs)的测定方法。水样在采用固相萃取法富集前,先用 0.45 μm 的聚四氟乙烯滤膜过滤,而后加入5%甲醇(体积比),用盐酸溶液将水样pH调节至2.0±0.5,经固相萃取柱富集,最后用9 mL 0.1%甲酸甲醇洗脱。以C18柱为分离柱,0.1%甲酸−5 mmol·L⁻¹ 甲酸铵水溶液和甲醇为流动相,采用液相色谱－三重四极杆串联质谱多反应监测离子模式(MRM)对目标化合物进行了检测和分析。在优化实验条件下,17种FQs的线性范围为0.50 -100 μg·L⁻¹时,目标化合物峰面积与内标物质峰面积之比与质量浓度的线性关系良好(R²>0.99),方法检出限为0.08-0.3 ng·L⁻¹。在加标量为0.01 μg·L⁻¹和0.09 μg·L⁻¹时,空白加标的平均回收率为58.6%-104.2% 和65.3%-91.0%,相对标准偏差(RSD)在2.1%-19.3%(n=6)。以养殖废水为基质,17种FQs的加标回收率在47.8%-118.7%,RSD小于20%(n=6)。应用该方法测定了广州某水产养殖场的养殖废水。结果表明,氧氟沙星检出浓度最高(9.36 ng·L⁻¹),达氟沙星次之(5.96 ng·L⁻¹)。该方法快速、准确,可适用于养殖废水中17种FQs的测定。     

超声空化辅助磷酸浸渍一步炭化制备高活性铅检测传感器

开发高活性且低成本的生物质炭电极是构建高性能铅检测传感器的关键。以棉秆生物质为原料,通过超声空化辅助磷酸浸渍一步炭化法制备了系列不同温度 (700、750、800、850 ℃) 的磷改性棉秆炭,并基于这些炭材料构建了铅检测传感器。采用N₂吸脱附、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、循环伏安、电化学阻抗谱和阳极溶出差分脉冲伏安法等现代表征及测试技术,探究了不同温度棉秆炭电极孔径分布、化学结构、高活性磷官能团与电化学传感性能间的构效关系。结果表明,800 ℃制备的棉秆炭 (CS800) 具有更高的比表面积 (1 338.57 m²·g⁻¹) 和优异的微/中孔分级结构以及更丰富的C₃-P-O基团。这些独特优势的结合使CS800电极具有更高的电化学活性、最低的电子转移电阻 (R_ct) 和更强的Pb²⁺富集能力。在1~100和100~1 000 μg·L⁻¹ Pb²⁺浓度下,CS800检测峰电流与Pb²⁺浓度呈现良好的线性关系,线性相关系数R²均高达0.97,检测限灵敏度低至1.38 μg·L⁻¹,并表现出优异的重复性、重现性、稳定性及抗干扰性,表明所制备的棉秆炭电极对Pb²⁺检测具有巨大的应用潜力。本研究结果可为该类生物质炭电极的制备及性能优化提供参考,也可为重金属监测及分析提供技术支持。     

剩余污泥发酵液对黏性膨胀污泥特性的影响

为了解决剩余污泥碱性发酵液作为低碳氮比生活污水外加碳源时引发的黏性污泥膨胀问题,采用序批式反应器(SBR),以剩余污泥碱性发酵液为进水碳源,对黏性膨胀污泥的沉降性能及其影响因素之间的相关性进行了系统研究。结果表明：当进水COD值为300~350 mg·L⁻¹时,随着运行时间的推移,污泥容积指数(SVI)逐渐升高,最终达到540 mL·g⁻¹,此时发生污泥黏性膨胀现象;黏性膨胀污泥表面负电荷由0.62 mV累积到29.49 mV,相对疏水性(RH)从44%下降至19%,污泥容积指数(SVI)与Zeta电位、相对疏水性(RH)呈负相关(R²分别为0.837 71和0.678 54),与污泥粒径不相关;胞外聚合物总量从31 mg·g⁻¹提高至39 mg·g⁻¹,但LB-EPS/TB-EPS的比例从0.92增加至2.92;与TB-EPS相比较,LB-EPS与污泥容积指数(SVI)、Zeta电位、相对疏水性(RH)具有显著相关性(R²分别为0.892 88、0.885 29和0.776 68)。以上结果揭示了以发酵液为碳源引发的黏性膨胀污泥特性的变化规律,可为实际工程中以发酵液为碳源的黏性污泥膨胀问题提供借鉴。     

活性污泥-生物膜一体化反应器对废水中苯酚的降解性能

利用活性污泥-生物膜一体化反应器处理含苯酚废水,考察了反应器对苯酚和COD的处理效果以及反应器运行中生物膜干质量(SS)、挥发性干质量(VSS)、活性生物量、脱氢酶活性(DHA)、胞外聚合物(EPS)的变化,探究了生物膜特性与废水处理效果之间的关系。结果表明：在进水苯酚质量浓度由50 mg·L⁻¹逐步提高到500 mg·L⁻¹的过程中,苯酚和COD去除率均呈先降后升的趋势;当进水苯酚质量浓度为250 mg·L⁻¹时,反应器能适应苯酚冲击,苯酚和COD去除率分别稳定在97%和60%以上;当进水苯酚质量浓度为500 mg·L⁻¹时,苯酚去除率可达到99%,同期SS、VSS、活性生物量及DHA(22.03~57.07 mg·g⁻¹)的变化亦反映出生物膜性能的提升,说明反应器对苯酚质量浓度变化的适应能力较强。此外,EPS质量分数为42.99~310.51 mg·g⁻¹,蛋白质(PN)与多糖(PS)的质量比为0.67~1.39,且当初始苯酚质量浓度为250 mg·L⁻¹时,PN/PS值最高,EPS亲水性低,生物膜可高效降解苯酚。以上研究结果表明,逐渐提高进水苯酚质量浓度能有效提高活性污泥－生物膜一体化反应器对苯酚的适应性和降解率。     

氮氧自掺杂生物质多孔炭修饰阴极的生物电芬顿产电及其对氯霉素的降解性能

以黑豆为前驱体制备出具有多孔形貌的氮氧自掺杂生物炭(NOPC)材料,利用SEM、XPS、XRD、BET等手段对NOPC进行了表征和分析,并将NOPC负载于生物电芬顿体系的阴极碳布上,考察了生物电芬顿的产电性能及其对氯霉素的降解性能。结果表明：负载NOPC的生物电芬顿体系内阻明显降低,最大功率密度有所升高。与纯碳布电极相比,负载NOPC的生物电芬顿体系在24 h内H₂O₂的生成量增加了46.15%,且对50 mg·L⁻¹和1 mg·L⁻¹的氯霉素在24 h的降解率分别为36.38%和100%;而纯碳布的生物电芬顿体系在24 h内的降解率仅有28.45%和56.63%,负载NOPC的生物电芬顿体系对1 mg·L⁻¹氯霉素的降解率提高了43.37%。以上结果表明NOPC不仅可以提高生物电芬顿体系的产电性能,还能提高氯霉素的降解效率,同时也表明生物电芬顿体系更适用于含有低浓度氯霉素水体的处理。     

基于物化生化耦合的污水深度脱氮除磷新工艺

为了解决常规污水处理技术无法进行完整的硝化反硝化过程,污水厂出水中氨氮、总氮、总磷偏高以及运行成本较高的问题,以某污水厂排水为研究对象,通过物化与生化耦合,构建化学催化生物耦合床(CCBF)脱氮系统,研究CCBF系统对污水厂排水中氨氮、总氮、总磷和COD的去除效能。结果表明：当DO为5.5~6.0 mg·L⁻¹、RT为8 h、C/N为1.5∶1时,CCBF可将${\rm{NH}}_4^{+} $-N从48.5 mg·L⁻¹降至4.58 mg·L⁻¹、TN从51.2 mg·L⁻¹降至6.5 mg·L⁻¹、TP从6.6 mg·L⁻¹降至0.48 mg·L⁻¹、COD从78.5 mg·L⁻¹降至33 mg·L⁻¹,去除率分别达到89.5%、85.7%、92.5%和57.9%;污水经处理后,氨氮、总氮、总磷、COD均达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)一级A排放标准。利用Eckenfelder方程对系统脱氮过程进行模拟,求得${n_{{\rm{NH}}_4^ +{\text{-}} {\rm{N}}}} $=0.314 76,n_TN=0.282 21,${K_{{\rm{NH}}_4^ +{\text{-}} {\rm{N}}}} $=0.128 02,K_TN=0.218 59,与水力负荷为0.000 8~0.007 m³·(m²·min)⁻¹的常规生物处理相比,系统内部生物量充足、活性高,物化与生物耦合强化效果明显。     

碳纳米管电极强化电催化臭氧降解西玛津

传统的电催化技术受限于阴极原位电生H₂O₂的效率,且对某些特定结构污染物的降解能力较差。为提升电极对污染物降解性能和稳定性,使用压片法制备了蒽醌修饰碳纳米管(CNT/TBAQ)电极,构建了一种基于浸没电极的电催化臭氧反应器,并鉴定了反应体系内的活性物质及对西玛津的降解性能。结果表明,当气体流量为0.2 L·min⁻¹,电流密度为7.5 mA·cm⁻²时,HO^•生成量为1.024 µmol·L⁻¹。与单独电催化和单独臭氧技术相比,电催化臭氧技术可以在6 min内完全去除初始质量浓度为5 mg·L⁻¹的西玛津。当臭氧质量浓度10 mg·L⁻¹,电流密度7.5 mA·cm⁻²时,电催化臭氧技术的矿化效率最高,120 min后TOC去除率为62.25%,相比于电催化氧化、臭氧氧化能耗分别下降了55%和31%,但电催化臭氧技术没有明显降低西玛津中间产物的毒性。经过10次循环使用后,CNT/TBAQ 阴极仍然保持对污染物的去除能力。以上结果表明,以CNT/TBAQ电极为阴极的电催化臭氧技术可以有效提高污染物降解效率,为微量污染物去除提供了一种有前景的技术。     

低接种量条件下实现厌氧氨氧化快速启动的策略

厌氧氨氧化(Anaerobic ammonia oxidation, anammox)是目前最高效节能的脱氮方式,可以在不加碳源的条件下实现自养高负荷脱氮。然而,厌氧氨氧化菌(Anaerobic ammonia oxidizing bacterial, anAOB)因其生长缓慢,会导致污水处理工艺的启动周期较长。因此,为缩短anammox的启动周期,设置了3种不同污泥接种方式(A：接种500 mg·L⁻¹ anAOB; B：接种500 mg·L⁻¹ anAOB+5 000 mg·L⁻¹反硝化菌;C：接种500 mg·L⁻¹ anAOB+5 000 mg·L⁻¹硝化菌)开展anammox启动实验,分析了底物浓度对脱氮效果的影响以及不同接种条件下微生物群落的差异。结果表明,采用向反应器投加500 mg·L⁻¹ anAOB+5 000 mg·L⁻¹反硝化菌的接种方式,可以实现anammox的快速启动;启动30 d后,总氮去除效率(nitrogen removal rate, NRR)可达1.41 kg·(m³·d)⁻¹以上。微生物群落分析结果表明,反应器中主要存在的anAOB为Candaditue Kuenenia;与单独接种anammox污泥相比,接种反硝化污泥和anammox污泥会使Candaditue Kuenenia的相对丰度提高了40.0%,从而使脱氮效率提高了31.2%。底物浓度对anammox过程的影响结果表明,进水${\rm{NO}}_2^{-} $-N质量浓度达到500 mg·L⁻¹时会导致游离亚硝酸(FNA)浓度升高,而当FNA质量超过0.05 mg·L⁻¹时,会严重影响anAOB活性,导致反应器出水水质波动;通过降低进水${\rm{NO}}_2^{-} $-N浓度,可以使系统恢复。以上研究结果说明,通过接种反硝化菌和anAOB的方式可实现anammox的快速启动,加速实现anammox工艺在污水处理中大规模应用。     

Engelbart SST工艺农村生活污水一体化治理设备的应用效果及运行能耗

针对农村生活污水水质水量波动性大的特点,应用基于Engelbart SST工艺的一体化处理设备对农村生活污水进行了处理,并考察了该设备在水质波动情况下的处理效果与运行能耗。结果表明,在DO为0.3~0.5 mg·L⁻¹、回流比为1 000%~2 000%、HRT为12~15 h、MLSS为5 600~8 800 mg·L⁻¹的工艺条件下,配合化学除磷,设备COD、NH₃-N、TN、TP平均去除率分别可达到95.3%、94.9%、78.9%、92.2%。该设备表现出了良好的抗波动能力,在COD、NH₃-N、TN处理负荷较设计值波动幅度分别为−39.7%~171.0%、−34.8%~96.9%、−45.0%~61.1%的条件下,出水COD≤50 mg·L⁻¹、NH₃-N浓度≤5.0 mg·L⁻¹、TN浓度≤15 mg·L⁻¹。该设备利用曝气自动控制系统在经济DO条件下运行,吨水能耗为0.24~0.33 kWh。本研究结果可为农村污水处理的技术选择和运行提供参考。     

餐厨垃圾与剩余污泥协同发酵提升低C/N污水脱氮效能的中试研究

我国城镇污水处理厂进水碳源普遍偏低,严重影响生物脱氮效能。外加碳源会造成大量化学品消耗及碳排放,与双碳战略背道而驰。考察了餐厨垃圾和剩余污泥联合发酵中试装备 (规模10 t·d⁻¹) 制备挥发性脂肪酸 (VFA) 效能,并将生产的VFA发酵液投加至昆山市某城镇污水处理厂,以减少外源乙酸钠碳源投加量,以期探索城市污水与有机固废的协同、高效、低碳处理技术。结果表明：餐厨垃圾与剩余污泥体积比为7∶3时,VFA质量浓度最高,达到54.3 g·L⁻¹ (以COD计) ,乙酸和丙酸质量分数分别为36.5%和22.8%;在批次发酵中试实验中,VFA最高质量浓度达67.5 g·L⁻¹ (以COD计) ,最低质量浓度为42.4 g·L⁻¹ (以COD计) ,平均质量浓度为55.0 g·L⁻¹ (以COD计) ;对比3类碳源的反硝化实验结果,投加乙酸钠组1.5 h脱氮率为86.5%,投加发酵液组4.5 h脱氮率为81.0%,投加餐厨垃圾组仅为69.8%;根据出水总氮预警阈值 (>8 mg·L⁻¹) 补加发酵液,替代部分乙酸钠,通过实际污水厂运行数据,拟合得到发酵液投量X (m³) 与乙酸钠吨水节约量Y (g·m⁻³) 的线性关系式Y=4.9X+3.5,其中R²=0.91。该研究结果可为联合发酵制备优质碳源提升污水厂脱氮工程应用提供参考。     

多级冷冻工艺对高盐高浓度有机废水的处理效果及去除机理

探索了冷冻结晶工艺去除高盐高浓度模拟有机废水的影响因素,将多级冷冻工艺应用于模拟废水和实际废水。结果表明：在其他因素固定的条件下,结冰率越高,有机物去除率和脱盐率就越低;冷冻温度越低,有机物去除率和脱盐率越低;有机物去除率和脱盐率随初始盐浓度或初始COD的增大而降低;冷冻接触面积越大,有机物去除率和脱盐率越高。初始COD为 8 000.0 mg·L⁻¹,初始盐浓度为8 000.0 mg·L⁻¹的模拟废水在4级冷冻后,COD和含盐量分别降低至240.0 mg·L⁻¹和516.9 mg·L⁻¹,去除率分别为97.0%和93.5%。初始COD为55 690.0 mg·L⁻¹,初始盐浓度为54 648.9 mg·L⁻¹ (以NaCl计)的实际化工废水在经过6级冷冻处理后,COD和含盐量分别降低至491.3 mg·L⁻¹和983.3 mg·L⁻¹,有机物去除率为99.1%,脱盐率为98.2%,可达到市政管网的接管要求。上述研究结果为高盐高浓度有机废水的处理提供了新的解决方案。