制浆废水混凝-生物-混凝组合工艺有机物去除途径研究

以某造纸厂制浆废水处理工程(3万m3/d)为研究对象,利用红外光谱、三维荧光光谱、相对分子质量切割等方法,探究制浆废水混凝-生物-混凝组合处理工艺有机物的去除机理。结果表明:组合处理工艺COD、色度总去除率分别为94.4%、95.5%;一级混凝、生物处理、二级混凝工艺单元对COD去除的分担率分别为44.2%、37.5%、12.7%,对色度去除的分担率分别为21.6%、31.4%、42.5%。一级混凝单元主要去除MW30 k Da的大分子有机物,以类富里酸、部分芳环及芳香族化合物等难降解有机物为主;生物处理单元主要降解MW10 k Da的有机物,主要有芳香酸酯、类蛋白质物,其中部分有机物转化为MW1 k Da的小分子有机物;二级混凝进一步去除MW30 k Da的大分子有机物,主要是类黑精物、木质素及其衍生物、芳香族化合物等。     

不同材质及不同截留分子量超滤膜对二级出水中污染物的去除研究

为探究不同超滤膜对城市二级出水的处理性能,研究了不同材质(PES、PVDF)及不同截留分子量(50 k,100 k)4种超滤膜对二级出水中抗生素抗性基因和溶解性有机污染物去除及其对膜比通量的影响。结果表明,不同特性超滤膜直接过滤城市二级出水,能在一定程度上对污染物进行去除。对于抗性基因的去除,相同截留分子量的PES超滤膜处理效果明显优于PVDF超滤膜,而相同材质的超滤膜50 k的处理效果比100 k的处理效果好。对可溶性有机物的去除,50 k的超滤膜比100 k的去除效率高10.0%(PES),13.6%(PVDF),50 k的两种材质超滤膜无明显差异性。二级出水经超滤后,50 k的超滤膜可以有效去除腐殖酸类物质,而100 k无法去除,说明原水中腐殖酸类物质大小在50~100 k范围内。相同材质超滤膜,随着截留分子量减小,膜的固有阻力增大,膜通量下降迅速,反冲洗后其膜比通量恢复程度较大,可逆膜污染占比较高;相同截留分子量的超滤膜,PVDF比PES的膜比通量损失快,反冲洗后膜比通量恢复程度较小,不可逆膜污染严重。在实际应用中,应根据不同水质特点及要求选择合适的材质和截留分子量。     

城市污水处理厂二级出水中抗生素抗性基因分布特性及相关性分析

采用相对分子质量分级试验,对城市污水处理厂二级出水中的抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)和溶解性有机物(DOC)相对分子质量分布、ARGs与16S rRNA、Ⅰ类整合子(intⅠ1)和DOC相关性进行研究。结果表明,二级出水中试验所选的5种ARGs和转移原件Ⅰ类整合子intⅠ1均被检出,tet X和sulⅠ含量最高,分别为1. 28×10~7copies/L和5. 01×10~7copies/L;另外各ARGs的相对分子质量主要分布在大于100 kDa范围,且100 kDa、3 kDa膜片上的截留ARGs浓度明显高于30 kDa和10 kDa膜片;二级出水中游离态各类ARGs均多于细胞态的ARGs;通过相关性分析方法发现,除tet X的其他ARGs均与16S rRNA、intⅠ1和DOC有很高的相关性,可为考察水中ARGs的存在状况及更有效地去除ARGs提供基本理论支撑。     

微波无极灯辅助芬顿法深度处理垃圾渗滤液

采用一种新型的微波无极灯(MDEL)-芬顿法处理垃圾渗滤液生物反应出水中的难降解有机物,并与传统芬顿法和紫外光-芬顿法的处理效果进行对比。MDEL-芬顿工艺对难降解有机物有着更优异的去除效果:COD去除率更高,出水COD质量浓度低于100 mg/L;大多数有机物被转化为分子量小于1 000Da的小分子物质;在渗滤液生化处理出水中检测到的多环芳烃化合物,大部分可以被去除。MDEL-Fenton法可为渗滤液生化处理出水提供便捷的处理方法,使出水中难降解有机物浓度满足严格的排放标准。     

PAC/BPAC-UF对二级出水中有机物去除及膜污染情况对比

目前对溶解性污染物去除效能较低和膜污染严重的问题是超滤(Ultrafiltration,UF)技术的瓶颈,为了改善城市污水处理厂二级出水水质和UF技术的运行稳定性,利用粉末活性炭(Powdered Activated Carbon,PAC)-UF和生物粉末活性炭(Biological Powdered Activated Carbon,BPAC)-UF 2种组合工艺对污水处理厂二级出水进行深度处理。通过DOC、三维荧光、膜通量变化、膜阻力分布及微生物群落结构分布的分析方法,对比研究2种组合工艺对有机物的去除效果,考察不同投加量下PAC和BPAC对膜污染的缓解程度。结果表明,在最佳投加量下2种组合工艺对有机物的去除效果均优于直接UF,膜污染得到有效缓解。具体而言,PAC-UF和BPAC-UF对溶解性有机物的去除效果相差不大,PAC-UF略优于BPAC-UF;对于蛋白质类、腐殖酸类和微生物副产物类有机物,BPAC-UF较PAC-UF的处理效果更优; BPAC-UF较PAC-UF对缓解膜比通量下降和膜污染阻力增长有更好的效能。由于BPAC上微生物的吸附和生物降解作用,BPAC-UF工艺经济适用性较好,BPAC-UF可以作为一种有效的再生水深度处理方法。     

灞河溶解性有机质三维荧光光谱特征及相对分子质量分布研究

为了研究溶解有机质(DOM)与水质的相关性,联合应用三维荧光光谱(3D-EEMs)和液相-有机碳-有机氮检测(LC-OCD-OND)技术,在河流上游源区、中游城镇与下游城市河段设置16个采样点,结合人类活动及河流地貌特征对灞河流域的影响,研究了西安市灞河水体DOM。结果表明,河水DOM主要由生物大分子、腐殖质类物质、腐殖质降解产物和低分子中性物质组成,平均质量浓度分别为0. 157 mg/L、1. 746 mg/L、0. 478 mg/L、0. 361 mg/L。类腐殖荧光物质(紫外光区富里酸和类腐殖酸)主要集中在相对分子质量为1 000～20 000的腐殖质类物质中,占DOM总量的46. 5%;类蛋白荧光物质(可见光区色氨酸和酪氨酸)主要分布在相对分子质量大于20 000的生物大分子和相对分子质量小于350的低分子中性物质中,约占DOM总量的15. 1%。从源头到入灞河口,河水DOM含量水平由高到低的顺序为城市河段、城镇河段、源区河段。灞河水体总体腐殖化程度较弱,陆生源DOM贡献较小,下游城市河段DOM中自生源指数(BIX)相对较高,微生物及藻类代谢活动旺盛,新生自生源较多。下游污水处理厂出水对灞河下游水体中DOM组成及水质的变化具有关键作用,影响河水营养状态的潜在因子包括TN、EC、DO、生物大分子、腐殖质类物质和低分子中性物质。因此,3D-EEMs及LC-OCD-OND联用技术可以用来表征河流水质的空间异质性,并对污染物组分进行定量化判别和来源解析。     

污水处理厂碳源回收潜力与活性初沉系统构建及应用

针对城市污水处理厂初沉池中颗粒态物质沉降导致碳源流失、严重制约脱氮除磷效率的问题,对初沉池中流失碳源情况进行了分析。结果表明,初沉池对污水中SS、TCOD的去除率分别为56.7%±7.73%、43.71%±5.42%,该部分颗粒物质的沉降是碳源流失的主要因素。为探明污水中碳源的回收潜力,对颗粒态物质的生物降解性进行了检测。结果表明,污水中易生物降解有机物质量浓度较低,仅占进水COD的13.1%,而慢速生物降解有机物占51.4%。由此可知,加速慢速生物降解有机物向易生物降解有机物的转化可充分挖掘碳源的回收潜力。因此,构建了一种新型活性初沉池系统,组合搅拌淘洗和污泥发酵工艺,并应用于西安市第四污水处理厂。结果表明,初沉池出水中SCOD和VFA质量浓度分别提升了25%~35%、55%~65%,显著增强了脱氮除磷效果。     

UV-PAC-UF对二级出水中抗生素抗性基因的去除效能及影响因素

针对污水处理厂二级出水中的抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes, ARGs)进行深入研究。采用紫外线(Ultraviolet, UV)结合粉末活性炭(Powdered Activated Carbon, PAC)与超滤(Ultrafiltration, UF)组合工艺对二级出水中的ARGs和有机物进行去除，评价其去除效能并对其影响因素进行分析。结果表明，ARGs经过UV氧化失活后，经过PAC吸附与UF膜的过滤能够得到更为有效的去除；在UV最佳紫外线剂量(40 mJ/cm²)条件下，组合工艺对二级出水中不同类型ARGs(tetA、tetC、tetG、sulI、sulII)的去除量为102.72～103.08 copies/mL,对ARGs去除效果明显增强；浊度和pH值的降低能够使组合工艺更有效的去除二级出水中的ARGs;且组合工艺对各类有机物去除率更高，从而加强对ARGs的去除效果。     

壳聚糖絮凝作用延缓膜污染的效果研究

以天然高分子材料壳聚糖为絮凝剂,通过絮凝试验和MBR处理人工废水试验,考察了壳聚糖絮凝作用延缓膜污染的效果.壳聚糖絮凝处理MBR中污泥混合液的试验结果表明,壳聚糖投加质量浓度分别为10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L、40 mg/L、50 mg/L时,能明显降低污泥混合液SUV254的质量浓度,对污泥脱氢酶活性(DHA)的影响也较小;壳聚糖投加质量浓度为10 ～ 20 mg/L时,能有效降低污泥混合液的EPS质量浓度和黏度;当壳聚糖投加质量浓度大于20 mg/L时,污泥混合液的EPS质量浓度和黏度随着投加量的增加呈现增大的趋势,说明壳聚糖投加质量浓度低于20 mg/L时,能有效降低污泥混合液中的主要膜污染物质EPS及疏水性物质的质量浓度.壳聚糖投加质量浓度为10 mg/L时,MBR反应器的跨膜压力增大的同时,处理系统的膜通量也稳定增大.膜通量衰减速度低于对照组,说明壳聚糖对延缓和控制膜污染有积极的作用.MBR反应器中活性污泥质量浓度( MLSS)和出水CODcr的变化表明,投加壳聚糖在提高反应器中微生物量的同时也增加了处理水中有机物的质量浓度.     

饮用水中二级胺的气相色谱快速检测方法研究

以二甲胺、二乙胺、甲乙胺、吗啉和N-甲基苄胺5种二级胺代表物质为例,分别使用气相色谱-氢火焰(GC-FID)技术和气相色谱-质谱(GC-MS)技术检测饮用水中二级胺质量浓度。结果表明,使用优化的预处理方法处理后进样分析,5种代表物质的线性范围在20~2 000μg/L,相对标准偏差(RSD)≤0.46%,最低检出限在3.18~24.19μg/L。FID比MSD具有较强优势。该方法对于直链脂肪类和杂环类的二级胺都有良好的检测效果,可用于对饮用水二级胺类物质的检测。     

膜生物反应器处理酱油废水的试验研究

采用一体式膜生物反应器工艺处理酱油生产废水,探讨了进水COD、溶解氧、色度等工艺参数对系统处理效果的影响,并分析了膜污染问题.结果表明,系统具有较好的处理效果,当进水COD为505～1 209 mg/L、色度为180～200、浊度为251～471 NTU时,出水水质稳定,COD去除率平均达到90%,而色度、浊度的平均去除率也分别达到了79%和98%.在系统正常运行的2个月内,膜污染发展缓慢.     

混凝/平板膜光催化联合反应器工艺处理高速公路桥面雨水径流研究

运用混凝/平板膜光催化联合反应器工艺对穿越自然保护区的高速公路桥面雨水径流进行处理。首先,利用混凝沉淀将雨水中的悬浮物(SS)和CODCr进行去除。以SS、CODCr为去除对象,通过试验对聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铝(PAS)两种混凝剂进行性能测定和比选,考察混凝剂的处理效果,以确定合适的混凝剂。结果显示,混凝剂PAS对雨水的处理效果好。经药剂混凝之后的水再用平板膜光催化反应器进行处理,其中膜技术可以将小分子及剩余SS去除,光催化技术可以将难降解物质去除,同时光催化技术中紫外灯可将出水中的细菌消灭,达到光催化降解污染物和消毒的双重功效。在最佳工艺运行条件即100 mg/L混凝剂聚合硫酸铝(PAS)投量下,经曝气量250L/(m2·h)、停留时间20 min的光催化平板膜反应器处理后,出水SS、CODCr去除率分别为100%和94.5%,可达到地表水环境质量标准(GB 3838—2002)Ⅱ类水的水质要求。     

进水方式对序批式深床人工湿地硝化效能的影响

针对现有人工湿地硝化效能低、占地面积大的问题,研究污水处理厂尾水人工湿地高效硝化深度处理技术,采用序批式深床人工湿地反应器(DSCW),考察进水方式及其运行工况对硝化效能的影响。结果表明,进水方式、进水时间和闲置时间对湿地硝化效能影响显著。进水方式采用"连续进水-间歇出水"较连续进出水运行工况NH_4~+-N去除率高39.69%。连续进水时间为5.5 h、7.5 h、11.5 h时,NH_4~+-N去除率分别为81.82%、88.12%、89.91%;闲置时间为0、2 h、4 h时,NH_4~+-N去除率分别为88.12%、94.46%、92.60%。反应器在水温(20±3)℃、负荷35.56 g NH_4~+-N/(m2·d)、连续进水7.5 h-间歇出水0.5 h-排空闲置2 h运行工况下,出水NH_4~+-N为0.91 mg/L,去除率为94.46%,系统NH_4~+-N去除效能大幅提高。     

纳米氢氧化镁改性PVDF超滤膜的制备与表征

通过相转化法制备了纳米PVDF/Mg(OH)_2共混超滤膜,研究了负载Mg(OH)_2对PVDF膜结构和性能的影响。以牛血清蛋白(BSA)为模拟污染物进行超滤试验,测试膜的纯水通量和截留率;测定膜表面和水之间的接触角,进而定量分析比较膜表面的亲水性;利用微机电子控制万能试验机测试膜的机械性能;通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)等方法表征膜表面特征。结果表明,添加纳米Mg(OH)_2的改性膜保持了原有膜的晶型结构,证明纳米Mg(OH)_2与PVDF材料有很好的相容效果。当纳米Mg(OH)_2添加量为0.8%(质量分数)时,改性效果达到最优。此时,接触角从73.1°降至59.6°,纯水通量为333.37 L/(m~2·h),较未改性前提高了126.3%,膜的拉伸最大力为6.8 N,断裂伸长率为16.2%,较未改性膜的机械性能有明显提高,膜的抗污染性也显著提高。     

臭氧氧化去除二级出水中PPCPs的研究

药品及个人护理用品(PPCPs)是一类痕量、顽固的新兴有机污染物,采用传统水处理工艺不易去除,需深度处理。采用批量试验方法,研究了臭氧氧化二级出水中添加的19种PPCPs的去除效果,考察了臭氧投加量、p H值、自由基抑制剂对去除效率的影响,并根据氧化产物推断可能的反应途径。结果表明,在原水水样p H=7.1条件下,臭氧质量浓度为1.2 mg/L时,能有效去除大多数PPCPs。其中,抗生素类PPCPs和个人防护类PPCPs的去除率分别达到了68%和70%,而雷尼替汀和噻苯咪唑去除效果不明显,仅为17.73%和12.3%。增加臭氧投加量或提高反应p H值会显著提高除雷尼替汀和噻苯咪唑外的PPCPs去除率。加入的自由基抑制剂对臭氧氧化PPCPs有明显抑制作用。PPCPs的氧化降解产物有机酸会降低反应p H值,进而影响PPCPs的去除效果。     

预涂动态膜-生物反应器处理人工废水的试验研究

以公称孔径为1 μm的聚丙烯无纺布(NWF)为基膜,分别以粉末状活性炭、粉末状活性炭及聚合氯化铝为预涂剂,制作预涂动态膜膜组件,组成预涂动态膜-生物反应器处理人工废水.结果表明,预涂动态膜-生物反应器出水COD值低且稳定,粉末状活性炭预涂膜-生物反应器出水COD平均值为49 mg/L,粉末状活性炭及聚合氯化铝预涂膜-生物反应器出水COD平均值为29 mg/L,而NWF-膜生物反应器出水COD为54 mg/L.膜生物反应器对污染物质的去除虽然主要依靠活性污泥混合液,但附着在基膜上的动态膜的吸附、混凝作用也能去除部分污染物质.预涂膜能减少及防止污染物质向膜材料表面和内部扩散,减轻膜污染,使预涂动膜-生物反应器显示出一定的耐污染性能.但粉末状活性炭粒径过小,影响粉末状活性炭预涂动态膜-生物反应器的出水浊度(平均值为3.3 NTU);而粉末状活性炭与聚合氯化铝形成的预涂动态膜,在提高COD去除效率的同时,能减少活性炭对出水浊度(平均值为2.3 NTU)的影响,保证出水水质.     

新型单级自养脱氮与反硝化除磷耦合工艺

反硝化除磷菌(Denitrifying Polyphosphate Accumulating Organisms,DPAOs)在缺氧段需要硝氮(NO-3-N)作为电子受体进行吸磷,而氨氧化细菌(Ammonia-Oxidizing Bacteria,AOB)和厌氧氨氧化细菌(Anaerobic ammonium oxidation,Anammox)恰好能够产生NO-3-N,基于此原理,将反硝化除磷菌与氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌进行联合培养,建立单级自养脱氮与反硝化除磷耦合工艺。该耦合工艺通过3个阶段的培养,在低碳氮磷比的条件下实现COD(Chemical Oxygen Demand)、氨氮及磷酸盐的同步高效去除(90%)。同时探讨了反硝化除磷细菌在不同碳源的条件下,各个化学指标(如挥发性脂肪酸、聚羟基脂肪酸等)的变化趋势及微生物群落多样性的变化情况。     

以硝酸盐为主要氮源的反硝化除磷细菌驯化

以活性污泥为种泥,通过序批式反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR),在厌氧-缺氧-好氧交替的条件下驯化培养以硝酸盐为主要氮源的反硝化除磷细菌(Denitrifying Phosphorus-Accumulating Organisms,DPAO)。在330 d的培养时间内监测磷酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐等常规指标,并研究驯化不同阶段的一个周期内各指标的变化及进行相应的动力学分析。结果表明,随着驯化的进行,厌氧阶段释磷速率逐渐增加,释磷量也相应增大,出水磷质量浓度最终维持在0.8mg/L,去除率达到91.8%,硝氮全部去除。通过对16S r RNA测序结果的比对,得到聚磷菌占总菌的76.93%,反硝化除磷菌占聚磷菌的一半以上。而聚糖菌仅占5.13%,聚磷菌成为优势菌种。此外,在整个驯化过程中,水质和环境条件的变化使出水中磷质量浓度出现波动,而出水硝氮的变化不大。研究表明,以硝酸盐作为主要氮源培养反硝化除磷细菌的方式是可行的,并有利于聚磷菌对聚糖菌的竞争,使聚磷菌成为优势菌种。     

序批式深床人工湿地冬季处理效能

针对连续流人工湿地脱氮效果差、占地面积大、冬季效能低的问题,以提高人工湿地冬季低温运行效能、减小人工湿地占地面积为目标,在前期序批式深床人工湿地研究基础上,重点考察其冬季低温条件下的处理效能。结果表明,温度对序批式深床人工湿地效能影响显著,8~10℃下城镇污水进水COD、NH_4~+-N和TN质量浓度为261mg/L、60 mg/L和70 mg/L时,各自平均去除率分别为72.6%、36.7%和40.2%,较20~25℃时分别下降9.8%、15.4%和10.6%;水温8-10℃时,2级序批式深床人工湿地系统COD、NH_4~+-N和TN去除率分别为95.1%、74.7%和78.7%,较单级系统的72.0%、38.9%和41.1%分别提高了23.1%、35.8%和37.6%。     

鸡粪除臭菌的筛选、培养条件优化及其应用

为了筛选出具有高效除臭能力的菌株,采用驯化富集、平板划线的方法从鸡粪中筛选除臭微生物,采用初筛、复筛相结合的方法检测所筛选微生物的除臭效果。初筛采用嗅阈值法,复筛以氨气和硫化氢的去除率为检测指标,最终获得除臭效果最好的菌株CCJZ022。经过形态学观察、生理生化鉴定和16S rRNA基因序列分析,确定菌株CCJZ022为红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)。对其初始pH值、培养温度及接种量进行优化,发现该菌株在初始pH值为7.0、培养温度为30℃、接种量为12%时除臭效果最好,对氨气和硫化氢的去除率分别可达66.73%和54.51%。利用该菌株进行鸡粪除臭的小试也取得了很好的效果,表明该菌株可以应用于鸡粪除臭。