Feasibility and simulation model of a pilot scale membrane bioreactor for wastewater treatment and reuse from Chinese traditional medicine

The lack and pollution of water resource make wastewater reuse necessary. The pilot scale long-term tests for submerged membrane bioreactor were conducted to treat the effluents of anaerobic or aerobic treatment process for the high-strength Chinese traditional medicine wastewater. This article was focused on the feasibility of the wastewater treatment and reuse at shorter hydraulic retention time （HRT） of 5.0, 3.2 and 2.13 h. MLSS growth, membrane flux, vacuum values and chemical cleaning periods were also investigated. The experimental results of treating two-phase anaerobic treatment effluent demonstrated that the CODfilt was less than 100 mg/L when the influent COD was between 500-10000 mg/L at HRT of 5.0 h, which could satisfy the normal discharged standard in China. The experimental results to treat cross flow aerobic reactor effluent demonstrated that the average value of CODfilt was 17.28 mg/L when the average value of influent COD was 192.84 mg/L at HRT of 2.13 h during 106 d, which could completely meet the normal standard for water reuse. The maximum MLSS and MLVSS reached 24000 and 14500 mg/L at HRT of 3.2 h respectively. Membrane flux had maximal resume degrees of 94.7% at vacuum value of 0.02 MPa after cleaning. Chemical cleaning periods of membrane module were 150 d. A simulation model of operational parameters was also established based on the theory of back propagation neural network and linear regression of traditional mathematical model. The simulation model showed that the optimum operational parameters were suggested as follows： HRT was 5.0 h, SRT was 100 d, the range of COD loading rate was between 10.664-20.451 kg/（m3.d）, the range of MLSS was between 7543-13694 mg/L.     

有机改性膨润土对压载水入侵生物的治理研究

采用十六烷基三甲基铵(HDTMA+)改性膨润土为絮凝材料,以赤潮生物塔马亚历山大藻(Alexandrium tamarense)、常见海洋微藻新月菱形藻(Nitzchia closterium),明亮发光杆菌(Photobacterium phosphoreum)为有害生物对象,通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)观察HDTMA+与膨润土的反应机制,探讨了改性膨润土对压载水中有害生物的去除效果。结果表明:HDTMA+通过离子交换和表面吸附作用与膨润土发生了有效结合,改性后的有机膨润土具有较强的去除有害生物的能力。当有机膨润土的用量为0.030 g/L时,24 h内对塔马亚历山大藻的去除率大于85%,用量为0.060 g/L,新月菱形藻的去除率接近80%,并且浓度为0.30 g/L时发光菌已无法显示发光强度,而未经改性处理的原土在相同用量下没有表现出明显的去除作用。反应温度、老化时间、HDTMA+用量以及溶液的盐度、有机膨润土粒径等条件是影响有害生物去除效率的重要因素。     

胶州湾夏季悬浮颗粒物组成特征研究

2005年8月采用FACSCalibur流式细胞仪等方法对胶州湾夏季悬浮颗粒物组成特征及影响因素进行了研究.结果表明,胶州湾夏季悬浮颗粒物浓度范围在12～17.4 mg/L,浓度从湾内到湾口有逐渐减少的趋势;悬浮体中有机颗粒物占总颗粒物数量的58.73%～72.1%,以小于1 μm的颗粒为主,1～2 μm,2～5 μm,大于5 μm的颗粒数量依次递减;活体颗粒含量达到40.05%～61.37%,并且活体颗粒的粒径也比较小,其粒径分布趋势与有机性颗粒分布趋势相似;有机颗粒、活体颗粒分布都具有近岸较高,离岸较低的特点;表层悬浮物有机颗粒、活体颗粒含量分别与温度、pH值和PO3-4-P之间具有较好的相关性.     

膜曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

炭膜作为膜曝气生物膜反应器膜组件处理人工合成废水,在单一反应器内实现了同时去碳脱氮.结果表明,当进水COD和NH^＋₄-N浓度分别为338 mg/L和75 mg/L,HRT为14 h,炭膜腔内压力为13.6 kPa时,COD、NH⁺₄-N和TN的去除效率分别为82.5%、 95.1%和84.2%.但是在反应器运行的后期TN去除效率明显下降,主要是因为高有机负荷导致无纺布上的微生物过度繁殖,严重影响了硝化过程的进行.通过荧光原位杂交和扫描电镜技术观察生物膜微生物结构,得出厌氧或兼氧菌主要分布在生物膜外层的缺氧区,而氨氧化菌主要分布在生物膜内层的好氧区.硝化细菌和反硝化细菌在生物膜内的共存实现了炭膜曝气生物膜反应器的同步硝化反硝化.     

聚酯生产废水生化处理技术研究

采用实验室保藏的施氏假单孢菌P-16和某厂活性污泥两步生化处理模拟聚酯生产废水,总的水力停留时间38h。最终出水COD从3000mg/L降至40mg/L,COD去除率高达98.7%。并在此基础上提出了一条聚酯生产废水生化处理的可行工艺。     

海藻酸钠/蒙脱石联合负载型纳米Fe0对Cu(II)的去除研究

由于蒙脱石负载型纳米Fe~0(Mt-n ZVI)在使用中易随水迁移,造成出水水质混浊和Fe~0流失.因此,本研究制备了海藻酸钠(SA)和蒙脱石(Mt)联合负载型纳米零价铁(SA/Mt-n ZVI),探究其对水中Cu(Ⅱ)的去除效果,并考察了Cu(Ⅱ)初始浓度、pH值对去除率的影响.结果表明:以2%(质量分数)SA和6%(质量分数)Mt-n ZVI条件制备的SA/Mt-n ZVI小球对Cu(Ⅱ)处理效果好,反应24 h后,SA/Mt-n ZVI小球对初始浓度为40 mg·L-1Cu(Ⅱ)的去除率达到92.11%,与游离的Mt-n ZVI颗粒相比,其活性并未降低;Cu(Ⅱ)的去除率随其初始浓度升高而降低;在pH为2~6之间,Cu(Ⅱ)去除率随pH升高而升高.SA/Mt-n ZVI小球可有效净化污水中的Cu(Ⅱ),将其重复使用3次后,对Cu(Ⅱ)的去除率仍维持在59.52%.     

微气泡曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

同步硝化反硝化(SND)是废水处理中的新型生物脱氮工艺,和传统生物脱氮工艺相比具有显著的应用优势.本研究采用微气泡曝气固定床生物膜反应器,研究了SND过程中污染物去除效果并检测了生物膜功能菌群的变化情况.结果表明,在微气泡曝气固定床生物膜反应器内可以实现同步硝化反硝化,通过提高进水COD负荷和C∶N比,降低溶解氧(DO)浓度,同时增加填料床层孔隙率,可以改善SND效果.当进水COD负荷和总氮(TN)负荷为0.86 kg·(m3·d)-1和0.10 kg·(m3·d)-1,且填料床层孔隙率为81%时,COD和TN的去除率分别为97.6%和70.2%,实现了COD和TN的同步高效去除;同时,微气泡曝气对氧传质的强化作用使得氧利用率高达91.8%.此外,生物膜活性和硝化及反硝化功能菌群的变化,与反应器COD、氨氮和TN去除能力的变化基本一致.     

大黑汀水库夏秋季节温室气体赋存及排放特征

以北方典型富营养化水库-大黑汀水库水体为研究对象,在2018年夏季和秋季采用顶空平衡法对其表层35个点位水体溶解的二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）浓度进行测定,并对水库水-气界面扩散通量进行了估算.结果表明夏季和秋季大黑汀水库表层水体的CO₂、CH₄和N₂O整体上均表现为过饱和状态,夏季表层水体CO₂溶存浓度和扩散通量均值分别为（72.75±67.49）μmol/L和（810.62±790.64）μmol/（m²·h）;秋季CO₂溶存浓度和扩散通量均值分别为（394.64±104.13）μmol/L和（4822.81±1250.00）μmol/（m²·h）;夏季CH₄平均浓度和扩散通量分别为（0.19±0.12）μmol/L和（3.04±2.10）μmol/（m²·h）,秋季CH₄平均浓度和扩散通量分别为（0.41±0.26）μmol/L和（5.16±3.23）μmol/（m²·h）;夏季N₂O溶存浓度和扩散通量均值分别为（0.03±0.01）μmol/L和（0.31±0.10）μmol/（m²·h）,秋季N₂O溶存浓度和扩散通量均值分别为（0.03±0.01）μmol/L和（0.25±0.15）μmol/（m²·h）.相关性分析结果表明大黑汀水库夏季表层水体CO₂及N₂O浓度主要受水温、水深和电导率影响,CH₄浓度主要受水深及电导率影响;水库秋季表层水体CO₂溶存浓度主要受水温、水深和TDS影响,CH₄浓度主要受水温、水深和TDS影响,N₂O浓度主要受水深影响.     

流量分配对短程生物脱氮过程中N2O产生的影响

利用SBR反应器,通过在线pH曲线控制好氧-缺氧反应时间,成功实现了短程生物脱氮,并考察了分段进水条件下流量分配对SBR反应器运行性能及N2O产量的影响.结果表明,与原水分2次在不同阶段等量加入反应器的二段进水方式相比,原水分3次等量进入反应器的三段进水方式能够有效降低脱氮过程中外碳源投加量和氧化亚氮产量;氧化亚氮主要产生于硝化过程,反硝化过程能够将硝化阶段积累的N2O还原至N2.2次、3次等量进水条件下,生物短程脱氮过程中乙醇投加量分别为0.8和0.6 mL,N2O释放量分别为8.86和5.05 mg·L-1(以N计).硝化过程中NO-2-N的积累是导致系统N2O产生的主要原因.     

医院空调回风口滤网积尘中抗生素抗性基因污染的比较

为了解医院环境中抗生素抗性基因(ARGs)的污染情况与分布特征,于2018年11月至2021年4月期间分批次采集了武汉市两家医院部分病房空调回风口滤网积尘样本127份,对其进行β-内酰胺类ARGs (mecA、bla_TEM、bla_CTX-M、bla_SHV)和碳青霉烯类ARGs (bla_KPC、bla_NDM-1、bla_IMP、bla_VIM、bla_OXA-51)及一类整合酶基因intI 1的定性与定量检测与评价.结果表明,医院不同科室及ICU空调滤网积尘中可检出以上9种β-内酰胺类,碳青霉烯类ARGs及intI 1,平均检出率分别为55.12%、37.64%和81.89%.ICU的β-内酰胺类与碳青霉烯ARGs的平均检出率显著高于外科与内科(P<0.05);4种β-内酰胺类ARGs中的bla_TEM、mecA检出率及其相对丰度在内科、外科最高(P<0.05);ICU的bla_SHV检出率及其相对丰度高于内科、外科(P<0.05).5种碳青霉烯类ARGs中的bla_NDM-1检出率及其相对丰度在内科、外科显著高于bla_KPC、bla_IMP(P<0.05).intI 1与9种ARGs的相对丰度均呈显著正相关(P<0.05).研究结果表明,两家医院不同科室病房空调滤网积尘中存在β-内酰胺类和碳青霉烯类ARGs以及一类整合酶基因intI 1的污染,内科、外科、ICU均以bla_TEM、mecA、bla_NDM-1为主,由此可认为医院不同科室空气及相关环境中可能存在与此等ARGs相关的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、产ESBLs肠杆菌科细菌、耐碳青霉烯大肠埃希菌与鲍曼不动杆菌等耐药菌的现时与既往污染,并且存在ARGs水平转移的风险;ICU空调滤网积尘中β-内酰胺类与碳青霉烯ARGs的污染较内科、外科严重,其中bla_SHV污染高于内科、外科,由此表明,ICU是ARGs及相关耐药菌污染的高风险科室.