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。     

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.     

银川紫外辐射特征及TUV模式适用性研究

利用2013—2019年银川紫外观测数据,分析了银川紫外辐射变化特征,基于TUV模式,结合云光学厚度、云顶高度、气溶胶光学厚度、单次散射反照比、波长指数、臭氧柱浓度和NO₂柱浓度等遥感资料,研究了TUV模式在银川紫外辐射模拟中的适用性.结果表明,银川多年年平均紫外辐照度为8.7 W·m^-2,7月最高为17.7 W·m^-2,1月最低为3.1 W·m^-2,13：00前后达到日最大值;不同参数输入方案下TUV对银川紫外辐照度随时间变化趋势的把握能力均较好,但平均值和标准差都普遍存在高估现象,2—5月TUV模拟效果最差,1月和6—10月模拟效果较好,11和12月模拟效果最好;模拟层数的增加不能有效提高模拟精度,改善TUV模拟效果;TUV模式模拟误差随着云光学厚度、相对湿度的减小及臭氧柱浓度、云顶高度的增加而增大;TUV对日照时数小于10 h时的紫外辐照度的模拟效果较日照时数大于10 h时好;PM₁₀浓度为0~50 μg·m^-3时TUV模拟均方根误差最小.     

郑州市夏季大气VOCs污染特征及来源解析

采用GC5000在线气相色谱仪,于2019年和2020年夏季6~8月分别对郑州市城区中大气环境挥发性有机化合物（VOCs）进行监测,探究了VOCs的污染特征,并重点利用比值分析,PMF受体模型和条件概率函数（CPF）模型对比研究了其来源贡献.结果表明,2019年和2020年夏季ρ（VOCs）平均值分别为65.7 μg·m^-3和71.0μg·m^-3.2019年烷烃占比逐月变化幅度不大,占比在55%左右,芳香烃整体呈上升趋势,烯烃呈下降趋势;前10物种占总VOCs的65.5%,主要物种依次为异戊烷、乙烷、丙烷、甲苯、正丁烷和间/对-二甲苯等.2020年烷烃和烯烃占比呈逐月升高趋势,芳香烃呈逐月降低趋势;前10物种占总VOCs的71.1%,主要物种依次为乙烷、乙烯、丙烷、异戊烷、正丁烷、甲苯和间/对-二甲苯等.2019年夏季OFP平均值为224.9 μg·m^-3,其中芳香烃对OFP贡献率逐月升高,烯烃逐月降低;对OFP贡献的物种主要为间/对-二甲苯、异戊二烯、反式-2-丁烯、甲苯和乙烯等.2020年夏季OFP平均值为243.6 μg·m^-3,其中芳香烃对OFP贡献逐月降低,烯烃逐月升高;对OFP贡献的物种主要为乙烯、间/对-二甲苯、异戊二烯、甲苯和间-乙基甲苯等.PMF和CPF模型解析表明,2019年对VOCs贡献较大的是溶剂使用源和油气挥发源,贡献率分别为36.7%和25.1%,其对OFP贡献也较大,分别为39.9%和23.3%,需重点关注西南部区域.2020年对VOCs贡献较大的仍为溶剂使用源和油气挥发源,贡献率分别为24.9%和22.5%;对OFP贡献较大的为溶剂使用源和机动车尾气排放源,贡献率分别为33.6%和22.9%,需重点关注北部和南部区域.因此,今后应重点关注溶剂使用、机动车尾气排放和油气挥发源的排放,尤其监测点位的西南部、北部和东南部区域污染源.     

Plackett-Burman实验设计优化餐厨垃圾发酵产燃料酒精的研究

针对餐厨垃圾中营养元素含量丰富的特点,利用运动发酵单胞菌对餐厨垃圾发酵生产燃料酒精,采用Plackett-Burman实验设计分析多种酶制剂和营养物质对发酵过程的影响. 结果表明,糖化酶和蛋白酶对于酒精发酵影响显著,其他酶和营养物的添加对发酵均无显著影响,说明餐厨垃圾自身所含的丰富营养即可以满足细菌生长的需要. 进一步的单因素试验分析表明糖化酶的最佳添加量为100 U/g. 当同时添加100U/g 蛋白酶和100 U/g 糖化酶时,酒精产量达到最大值53g/L, 比单纯添加糖化酶时产量高10%,其酒精转化率为44%. 经酒精发酵后,餐厨垃圾粗蛋白增加了1.5倍且纤维素含量较低,可作为饲料使用. 利用餐厨垃圾产酒精不仅处理了污染严重的废物,同时也为酒精生产提供了廉价的原料,具有较高的环境效益和经济效益.     

微生物絮凝剂产生菌的筛选和优化以及在水处理中的应用

从土壤中筛到1株絮凝剂产生菌BY-28,该菌产生的絮凝剂对高岭土悬浊液的絮凝活性较高且稳定,鉴定为多粘类芽孢杆菌Paenibacillus polymyxa BY-28.菌BY-28产絮凝剂的最佳培养基和培养条件为:葡萄糖2％,KH2PO40.4％,黄豆饼粉0.1％,MgSO4·7H2O 0.05％,CaCl2 0.05％,pH 7.0,30℃,180 r/min摇床培养2-3 d,产生具有高絮凝活性的絮凝剂.该絮凝剂对水中无机悬浮物和有机染料具有较高的去除率,尤其是能够有效地去除肌苷发酵液和肌苷生产废水中的菌体及悬浮物.图3表4参16     

广州市1990-2005年植被覆盖度的时空变化特征

植被是生态系统的最重要组成部分,以植被覆盖度为指标研究区域植被的时空动态特征,是生态系统健康评价的前提和必要基础。以1990、1995、2000和2005年4个时相的TM遥感影像为数据源,对其进行大气辐射校正以及进行空间图像运算,生成广州市不同时序的植被覆盖度图,以此分析广州市植被覆盖度的时空变化特征。结果表明,广州市过去15a植被覆盖度变化很大,从58.75%下降到46.06%,特别是中心城区和番禺区内的植被覆盖度变化更显著。植被覆盖度下降最多的时间段是1990—1995年,恢复阶段是2000—2005年间。但是,从空间分布上看,植被恢复的区域主要是从化市,市区仍然处于继续下降状态,值得各方面关注,因为市区是人口密度和经济高度集中的区域,也是生态元素最缺乏的区域。