源分离尿液资源化利用与风险控制技术研究进展

针对源分离尿液中除富含氮、磷、钾等多种营养元素外,还含有部分微量污染物(药物残留与激素)和致病微生物的特点,以"资源节约与环境友好"为主线,首先对尿液中营养物回收技术(浓缩脱水、沉淀结晶、离子交换吸附、吹脱吸收、生物处理及电化学)和能源转化技术(微生物燃料电池回收电能和尿液培养藻类制作生物质燃料)的原理、特点及研究进展进行了阐述。其次,介绍了尿液中微量污染物去除技术(电渗析、纳滤与高级氧化)和致病微生物灭活方法(常温储存6个月以上、升温或碱化),并指出从源头进行风险控制的必要性。最后,提出联合多种技术同步回收尿液中营养物与能源和定量分析所含微量污染物对人体与环境的风险将是未来研究的重要方向。     

横向流超滤膜污染动力学模型

从超滤过程中面滤饼层内对流传输、反向传输和颗粒积累的质量平衡关系出发，建立了描述渗透通量随时间变化关系的横向流超滤膜污染动力学模型，该模型将通常难以确定的滤饼层比阻和反向扩散系数包含在两个经验参数a,b中，通过简单的实验确定参数值后，即可用于横向流超滤过程的数学模拟，模拟计算结果与实验实测数据比较接近，且从理论上说明了横向流超滤从非平衡到最终平衡过渡的原理以及半透膜压，膜面剪切率对渗透通量的影响。     

倒置A2/O与常规A2/O工艺除磷效果对比

通过对西安市某污水处理厂倒置A2/O工艺的沿程监测和工艺解析,分析明确了该工艺生物除磷效果差的影响因素。研究表明,缺氧池反硝化不完全,厌氧池高浓度硝酸盐是抑制聚磷菌释磷的重要因素。当厌氧池内硝酸盐浓度大于4 mg/L时会明显抑制生物除磷效果。硝酸盐的浓度在1~4 mg/L时,随着硝酸盐浓度的升高,释磷效果显著降低。为避免硝酸盐对聚磷菌的影响,需将厌氧池硝酸盐浓度控制在1 mg/L以下。硝酸盐对聚磷菌释磷的影响原因是生物脱氮除磷对碳源的竞争,以乙酸钠和原污水为碳源分析硝氮盐对释磷效果的影响。结果表明,易于生物降解的优质碳源更有利于聚磷菌在厌氧环境下释磷,倒置A2/O的前置式缺氧池首先将大量优质碳源用于反硝化,而造成后续厌氧池聚磷菌释磷效果差。针对这一研究结果,对该污水厂提出将倒置A2/O调整为常规A2/O的改造方案,改造后厌氧池硝酸盐浓度由3.57 mg/L降低至0.89 mg/L,聚磷菌释磷量提高1.8倍,系统除磷效果增强,出水总磷降低至0.66 mg/L,与倒置A2/O相比降低0.21 mg/L。     

初始温度对人粪便好氧堆肥过程的影响

温度是好氧堆肥过程中需要控制的一个重要因素。不同的初始温度直接影响了堆肥过程中微生物活性及有机物的降解。为了研究初始温度对粪便好氧堆肥过程的影响,采用序批式好氧堆肥反应器,以新鲜锯末为载体,控制含水率在55%~60%的范围左右并强制通风的好氧条件下,进行了初始温度分别为25、35、45和55℃,20 d为一个周期好氧堆肥实验,研究了不同初始温度条件下堆肥过程有机物降解、氮的迁移转化及种子发芽指数的变化。结果表明,初始的高温度会抑制堆肥反应的进行,但初始温度越高,水解效果越显著;初始的高温有利于COD的去除,最终COD的去除率分别为88.2%、89.3%、92.0%和89.9%。初始高温对种子发芽率有抑制作用,同时延迟了堆肥的腐熟期。     

臭氧混凝耦合体系中H2O2对溴酸盐生成的抑制效果及相关机理

探究了臭氧混凝耦合体系(hybrid ozonation-coagulation,HOC)中H₂O₂对溴酸盐消毒副产物(BrO₃⁻)的抑制效能,明确了BrO₃⁻的主要生成途径和H₂O₂对BrO₃⁻生成的抑制原理。结果表明,当n(H₂O₂):n(O₃)>0.5时,H₂O₂能有效延缓BrO₃⁻的生成。当臭氧投加量为4.5 mg·L⁻¹、n(H₂O₂):n(O₃)=2时,能有效的将BrO₃⁻生成量控制在0.01 mg·L⁻¹以下。通过对BrO₃⁻生成贡献率和Br⁻消耗动力学的分析,臭氧直接氧化是HOC工艺中BrO₃⁻生成的主要途径,贡献率维持在80%以上。在H₂O₂抑制条件下,•OH间接氧化贡献率有所提高,但臭氧直接氧化仍然是HOC工艺中BrO₃⁻生成的主要途径,贡献率在60%以上。在H₂O₂抑制条件下,Br⁻的消耗反应为先慢速后快速,前期慢速反应阶段Br⁻的氧化过程被抑制,后期快速反应阶段中残余H₂O₂的存在减少了体系中活性氧物质的浓度,进而有效抑制了BrO₃⁻的生成。     

腐植酸臭氧氧化和过氧化氢催化氧化处理特性比较

以TOC和UV254为指标,比较了不同条件下腐植酸的臭氧氧化和过氧化氢催化氧化效果,运用HPLC和热裂解-GC-MS分析考察了氧化前后有机物分子量分布和官能团构造的变化情况．研究结果表明：过氧化氢和臭氧单独作为氧化剂对水中TOC基本上没有去除作用,但均能导致水中UV254浓度的降低;在几种催化剂的作用下,过氧化氢对TOC和UV254的去除效果明显提高,其中以O3作为催化剂的效果最好,Fe^2＋次之,而Mn^2＋和Cu^2＋的催化效果较差;过氧化氢催化氧化和臭氧化均导致有机物分子量分布向小分子的方向转移,氧化后水中以羧酸、醇、胺、酯、醚、烷烃为代表的含氧基团和饱和构造基团明显增多;过氧化氢催化氧化和臭氧氧化均有助于改善混凝处理和活性炭吸附处理的效果．关键词腐植酸,臭氧,过氧化氢,催化氧化．     

宜兴城市内河污染物时空分布及解析

选取宜兴主城区18个典型内河采样点,对NO-3-N、NO-2-N、p H、CODMn、NH+4-N、TN、TP、SS、BOD5、DO、挥发酚、汞、铅及石油类14个主要水质指标进行为期1年的监测,频率为每月1次。采用综合污染指数法、聚类分析及因子分析法,系统解析了宜兴主城区内河水体污染物的时空分布特性。研究结果表明,综合污染指数随季节变化特征较为明显,总体污染程度表现为第三季度第二季度第四季度第一季度;聚类分析结果显示,河道的污染程度从空间上可分为2类(组);对城区内河监测点全年的因子分析提取3个特征因子,分析结果表明,内河河道以氮、磷污染为主导因素。     

宜兴市城市污水处理厂的水污染特征分析

根据对宜兴市污染源分析,结合当地10座污水处理厂的实际调查,在现阶段排放标准下,利用等标污染负荷法评价出污水厂出水的污染特征;同时,对各污水厂进行污染程度排序,筛选出主要污染源区域及其主要污染物。对比分析表明,污水厂出水一级A标准个别指标超过地表水V类水质标准多倍,其出水入河仍对水环境污染负荷有一定影响;就宜兴污水处理厂而言,等标污染负荷分析表明,宜兴清源污水处理厂为主要污染源,出水污染物中TP和COD为其主要污染物。     

小型景观水体中病原微生物的分布特性

为了研究病原微生物在景观水体中的分布特性,采用定量PCR方法,监测了校园景观湖水中指示微生物(粪大肠菌群和大肠杆菌),病原性细菌(沙门氏菌和志贺氏菌)和病毒(肠道病毒、轮状病毒和诺如病毒)等典型肠道微生物的分布及变化情况.结果显示,粪大肠菌群未在景观水体中检出,而其他微生物均可检出,表明该水体未受到来自粪便源的污染,其他病原微生物来源于非粪便来源的面源污染.大肠杆菌、沙门氏菌和肠道病毒的检出率(>50%)比其他病原微生物的高;细菌和病毒的浓度分别分布在10-2~101 copies/mL和100~102 copies/mL.统计学分析结果表明,各病原微生物的浓度均服从对数正态分布,大肠杆菌与沙门氏菌和志贺氏菌无显著相关性.而肠道病毒与轮状病毒和诺如病毒在0.05置信水平上显著相关,相关系数分别为0.744和0.609.进一步分析病原微生物在景观水体中一年的变化,结果表明,随着降雨的汇入病原微生物的浓度明显增大,在高温和日光照射可致使病原微生物检出率和浓度明显降低.     

城市污水超滤再生处理效果及安全性评价

为了考察超滤工艺再生城市污水的可行性 ,对超滤膜处理城市污水的再生效果进行了实验研究 ,研究结果表明 ,虽然超滤对某些指标处理效果明显 ,但是单一的超滤工艺不能完全保证再生回用水的安全性。