基于高通量测序的OMS-2对序批式反应器系统微生物群落的影响

随着纳米材料的广泛应用,越来越多的纳米材料随着废水进入污水处理厂,纳米材料对污水生物处理系统的潜在影响越来越受到重视。探讨了氧化锰八面体分子筛(manganese oxide octahedral molecular sieve, OMS-2)纳米颗粒对序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)中活性污泥微生物群落结构的影响;以活性艳红X-3B溶液模拟印染废水,将不同浓度的OMS-2混入稳定运行的SBR中,采用Illumina MiSeq高通量测序分析技术,对不同SBR中微生物分布规律进行了研究。结果表明：SBR添加0.25 g·L⁻¹的OMS-2后,其COD去除率和脱色率分别提升了6%和13.6%;Illumina MiSeq高通量测序显示,在混入0.25 g·L⁻¹的OMS-2后,SBR内污泥菌群中拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)的微生物DNA序列操作分类单元(operational taxonomic units,OTU)分别增加了16.8%和96.4%,这2类菌种可能提升了SBR降解有机污染物的能力;不同浓度的OMS-2改变了菌群的多样性和结构,低浓度的OMS-2可以提升微生物菌群的多样性和改变菌群的结构。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,OMS-2在SBR中存在锰(Ⅳ)/锰(Ⅲ)转变为锰(Ⅱ)的氧化还原反应,该过程可能影响了菌群的组成。研究为纳米材料的实际应用和环境风险提供了参考。     

基于CFD模拟改良型厌氧折流板反应器(mABR)水力特性

改良型厌氧折流板反应器(modified anaerobic baffled reactor,mABR)的处理效率受水力特性的影响很大,而反应器升流室的升流速度又是影响反应器内水力特性的重要参数。使用CFD-fluent软件平台进行二维多相流数值模拟,在难降解废水水解酸化(固-液两相流)与高浓度有机废水发酵产气(气-液-固三相流)条件下,针对水流速度与固含率的变化,探究不同升流速度对反应器内流场特性的影响。结果表明:升流速度的增加及反应器厌氧产气有利于抬升泥水界面,促进泥水混合,提高传质效率;但过高的升流速度将导致污泥流失,使生物量的保持能力下降。通过分析可知,当两相流和三相流升流速度分别为2.0～2.5 m·h~(-1)和1.5～2.0 m·h~(-1)时,水力搅动及固含率分布较为显著,有利于泥水混合,使得反应器去除污染物效率最佳。     

OAO和AO工艺处理城镇生活污水的微生物群落特征分析

以模拟城镇生活污水为对象,采用AO和OAO 2种工艺进行处理,通过常规水质检测和高通量测序技术来分析和探究导致2种工艺运行效果不同的微生物层面原因。结果表明:OAO工艺对COD和NH_3-N的平均去除率略高于AO工艺,但OAO工艺对TN和TP的去除效果较为显著,平均去除率分别比AO工艺高6.01%和3.44%;2种工艺的优势菌门均为Proteobacteria和Bacteroidetes,2种工艺的优势菌纲也均为β-Proteobacteria和γ-Proteobacteria;2种工艺间微生物群落差异性较大,OAO工艺的微生物种群丰度和多样性均大于AO工艺;AO工艺优势菌属为Pseudomonas、Thiothrix、Dechloromonas,OAO工艺为Thermomonas、Dechloromonas、Rhodobacter。此外,Nitrosomonas、Nitrospira作为亚硝化和硝化阶段的重要菌属在AO工艺好氧池的相对丰度为0.05%和0.02%,在OAO工艺中则显著提高,为0.47%和0.45%。其原因是OAO工艺的好氧池污泥BOD负荷较AO小,更适合硝化细菌生长。硝化细菌及其他功能菌在OAO工艺中的大量存在是OAO工艺的能够高效脱氮的主要原因。以上结果可为OAO工艺处理城镇生活污水中优势菌种的筛选及培养提供参考。     

煤热解废水典型工艺流程中芳香化合物的降解特性

选取河南某低阶煤热解废水处理典型工艺流程为研究对象,探讨了各单元对芳香化合物的降解特性。通过降解效能对比发现,SBR工艺对酚类(96.13%)和氮杂环类化合物(78.13%)的降解能力最高,故其为芳香化合物降解的核心单元。通过凝胶色谱、紫外-可见光光谱和三维荧光光谱对全流程废水特性的表征,推测出其分子质量在3 kDa左右,荧光峰在Ex/Em=(300～370) nm/(400～450) nm的腐殖酸物质是煤热解废水关键的难生化物质。各单元的统计分析结果表明,废水处理效果不佳的原因在于酸化、气浮、好氧及强氧化单元。在此基础上,根据最新研究结果和成功案例对现有工艺提出了针对性改进方案。以上结果可为类似的废水处理工程提供参考。     

CASS工艺园区污水处理厂提标改造为AAO+三级处理工艺后的运行效果对比分析

为深入落实长江大保护政策,对南京经济技术开发区污水处理厂实施了提标改造。提标工艺为粗细格栅+曝气沉砂池+AAO+高效沉淀池+滤布滤池+消毒。结果表明：在该工艺运行过程中,进水可部分选择性地或全部越过厌氧池进入缺氧池,从而强化反硝化脱氮;在好氧池池末端前置投加除磷药剂,不仅可去除一定的COD和TP,还有强化二沉池污泥压缩、泥水分离的效果;借助碳源投加可提高来水可生化性;增加一套占地面积小、处理效果稳定的高效沉淀池+滤布滤池+消毒三级处理工艺,可控制出水水质,使其持续稳定达标;提标后出水COD、TP、TN、NH₃-N、SS的平均质量浓度分别由37.9、0.323、11.18、1.94、19 mg·L⁻¹降低至22.3、0.029、4.55、0.08、3 mg·L⁻¹,污水直接处理成本由0.47元·t⁻¹增加到0.78元·t⁻¹;提标后出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准,部分指标满足《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅳ类水标准要求。该提标改造项目的实施经济效益可行、社会效益显著,可为同类型污水处理厂提标改造工作提供参考。     

纳米零价铁和零价铁对餐厨垃圾暗发酵制氢过程铁离子和酶活性的影响

通过投加不同浓度的纳米零价铁(NZVI)和零价铁(ZVI),考察了暗发酵制氢过程中铁离子组成和浓度变化、氢化酶和脱氢酶活性,研究了2种添加剂强化餐厨垃圾高温((55±1) ℃)暗发酵制氢的作用机制。结果表明：投加NZVI和ZVI均可提高餐厨垃圾暗发酵制氢性能;当投加100 mg·L⁻¹ ZVI时,产氢效果最佳,最大产氢潜力和最大产氢速率分别为425.72 mL和66.32 mL·h⁻¹,是投加NZVI实验组的1.64倍和1.34倍,代谢途径是以乙醇型发酵为主的混合型发酵;在投加NZVI和ZVI后,暗发酵制氢末端产物的Fe²⁺和Fe³⁺浓度升高,投加300 mg·L⁻¹ NZVI和100 mg·L⁻¹ ZVI实验组Fe²⁺浓度最大,是未投加实验组的2倍和1.87倍;与反应前相比,Fe²⁺显著升高,Fe³⁺由于微生物利用与转化浓度降低,同时可有效提高氢化酶活性。投加100 mg·L⁻¹ ZVI不仅可提高氢化酶活性,还可提高脱氢酶活性。以上结果可为提高餐厨垃圾等复杂有机废物的高效能源化提供参考。     

啤酒行业涉氨环境风险特征、评估及防控对策

为了解和掌握啤酒行业涉氨环境风险状况,分析了啤酒行业液氨在运输、贮存和使用过程中的环境风险单元和特征。以典型啤酒厂为例,对其环境风险进行评估,确定环境风险等级,并利用环境风险评价系统(RiskSystem)模型对其在不同风速条件下发生液氨泄漏的环境风险进行了预测分析,进而提出有针对性的环境风险防控对策。研究结果表明:啤酒行业在液氨贮存和运输环节存在较大的环境风险,阀门、法兰、接口等连接部位腐蚀和操作不当是氨泄漏的主要原因。根据典型案例环境风险评估和模拟预测结果,在受体敏感区域环境风险较大,风速对氨泄漏事故的影响范围有较大作用,需要严格预防和加强风险控制。建议国家和地方尽快出台相应的环境风险防范技术规范;涉氨单位应以预防为主,加强环境风险单元和重点环节的隐患排查力度,严格落实风险防控措施和要求。     

3种喹诺酮类抗生素在骆马湖饮用水源地沉积物上的吸附特征

为探究喹诺酮类抗生素(QNs)在饮用水源地的吸附特征,2019年6月于江苏骆马湖饮用水源地采集沉积物样品,用5种动力学方程拟合沉积物对诺氟沙星(NOR)、环丙沙星(CIP)和氧氟沙星(OFL)的吸附动力学过程,并用Langmuir和Freundlich模型拟合以上3种QNs的吸附热力学过程,分析了pH、水土比和不同Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Al~(3+)浓度对吸附过程的影响。结果表明:骆马湖沉积物对3种QNs的吸附在8h达到平衡,准二级动力学方程和Langmuir模型能更好地描述3种QNs的吸附动力学和热力学过程。酸性条件下,3种QNs的吸附效果更好,且在pH=5时平衡吸附量最大。平衡吸附量随着水土比的上升而下降。Na~+对吸附的抑制作用不明显,Ca~(2+)和Mg~(2+)的抑制作用较强,而Al~(3+)对吸附表现为促进作用。应在枯水期和南水北调时期加强对骆马湖饮用水源地(尤其是东北部)QNs污染的关注。     

某典型化工污染场地土壤修复方案研究

以典型化工污染场地为研究对象,构建适合该场地的修复技术筛选体系,筛选最佳修复方法。根据特征污染筛选结果、场地修复目标及业主需求等因素,通过室内模拟实验、施工现场微调等方法,确定污染场地最优修复方案。结果表明,作为Cd、苯并[a]芘复合污染场地,根据筛选体系结合Topsis法进行评估,确定场地修复技术为异位化学淋洗。运用响应曲面法,采用BoxBehnken设计多因素实验进行室内模拟,确定最佳修复条件。采用0.6mol/L柠檬酸与20g/Lβ-环糊精进行复配的淋洗剂,在pH=3.0、淋洗温度35.00℃、液固比(淋洗剂与土壤的体积质量比)6.00mL/g、搅拌强度320.00r/min下,淋洗4次,每次淋洗3.4h,对某化工污染场地进行修复,修复后土壤中Cd、苯并[a]芘的去除量分别为69.88、39.20mg/kg,去除率分别达80.14%、70.50%,达到预期修复目标。