Characterization of changes in extracellular polymeric substances and heavy metal speciation of waste activated sludge during typical oxidation solubilization processes

Biopolymer solubilization is considered to be the rate-limiting stage of anaerobic digestion of waste activated sludge(WAS). Oxidation processes have been proven to be effective in disrupting sludge flocs and causing solubilization of the solid biopolymers. In this study,WAS was treated by NaNO2 or H2 O2 oxidation at p H of 2. The changes in extracellular polymeric substances properties and the speciation of heavy metals were investigated. The results revealed that both NaNO2 and H2 O2 treatments were effective in solubilizing organics in WAS, while the conversion of biopolymers in the two treatment processes was different. Free nitrous acid destroyed the gel network structure of EPS, and organic materials were released from the solid phase to the supernatant. Indigenous peroxidase catalyzed H2 O2 to produce hydroxyl radicals which caused significant solubilization of biopolymers, and the protein-like substances were further degraded into micro-molecule polypeptides or amino acids at high dosages of H2 O2. During the oxidation processes, Zn, Cd and Cu, with excellent mobility, tended to migrate to the supernatant, and thus were easy to remove through the liquid–solid separation process. Ni and As showed moderate migration ability, of which the residual fraction tended to transform into reducible and soluble fractions. With poor mobility, Cr and Pb mainly existed in the forms of residual and oxidizable fractions, which were difficult to dissolve and remove from WAS. Both NaNO2 and H2 O2 treatment resulted in the enhancement of sludge solubilization efficiency and heavy metal mobility in WAS, but different heavy metals showed distinct migration and transformation behaviors.     

蓝藻胞外聚合物对供水管网水质的影响

针对游离态蓝藻胞外聚合物（EPS）在常规水处理工艺中不易去除、残留蓝藻EPS极易进入供水管网的特性,研究了蓝藻EPS对供水管网水质变化及生物稳定性的影响.针对管道使用时限分析了不同管道内部产生附膜条件下,蓝藻EPS对供水管网中余氯、浑浊度、生物稳定性、有机组分等主要水质指标变化规律的影响.结果表明,蓝藻EPS加快了管网余氯衰减速度,导致管网水质浑浊度在12~24h后即超出生活饮用水卫生标准上限,并使管网水质生物稳定性降低,BDOC在72h内增加37.2~39.5%,AOC增加365~393%,总活菌数升高18~20倍.阐明了蓝藻水华爆发时期净水厂出厂水残留蓝藻EPS在管网余氯存在前提下,仍然能够作为微生物营养基质和代谢能量,而促进管道内细菌生长繁殖,增加微生物代谢活性,刺激微生物胞外有机组分分泌释放,导致管网水质二次污染.     

岷江流域全氟化合物的污染特征及排放通量

采用超高效液相色谱串联质谱分析了四川省岷江流域水体中13种全氟化合物（PFASs）的浓度水平.结果表明,岷江流域水相中PFASs的浓度为1.54~30.2ng/L,平均值为（11.2±8.0）ng/L,浓度最高点出现在乐山下游（30.2ng/L）.其中,岷江流域水相中最主要的PFASs为全氟丁烷羧酸（PFBA）,浓度为0.16~28.4ng/L,占总全氟化合物的54.0%~94.1%（都江堰除外）.岷江流域沉积物中PFASs浓度最高点在宜宾三江（岷江、金沙江和长江）汇合处（47.5ng/g dw）,最低值在都江堰（0.334ng/g dw）.其中,主要的PFASs是全氟己烷羧酸（PFHxA）（4.44%~66.9%）和全氟辛烷羧酸（PFOA）（1.52%~77.5%）.岷江流域PFASs的年排放通量为1.443t/a,排放通量最高的为PFBA（1.037t/a）,占总排放通量的71.9%.     

阳极位置对新型ABR-BEF系统处理性能及微生物群落的影响

研究了阳极所处位置对新型厌氧折流板-生物电Fenton（ABR-BEF）系统处理中药废水效能与产电能力的影响,并对各格室污泥的疏松胞外聚合物（LB-EPS）及紧密胞外聚合物（TB-EPS）组分情况进行了分析,继而通过高通量测序技术对系统中微生物群落演替进行了探讨.结果表明,当将阳极电极位置由系统的第4格室调整到第3、第2格室后,由于阳极与阴极距离的增大,COD平均去除率由原来的90%分别下降到70%和65%;输出电压由149.8mV降至95.3mV、50.0mV左右,同时最大功率密度由76.78mW/m³减少到55.57mW/m³和52.87mW/m³;但阴极室对邻苯二酚的降解率仍保持在95%左右.改变阳极位置后LB-EPS、TB-EPS中蛋白质含量均下降,TB-EPS尤为明显;而对于多糖而言,阳极在第3号格室时,各组分多糖含量最高.阳极位置由第4格室改为第2格室后,第1到第4格室甲烷丝状菌属（Methanothrix）所占比例分别增大到71.09%、72.47%、58.03%和76.79%;在总细菌纲水平上产电菌所属的d变形菌纲（Deltaproteobacteria）在第1到第4格室中分别减少了2.54%、6.06%、4.40%和4.87%,阳极与阴极距离的增大使得产电菌数量减少,这成为该系统产电能力下降的重要原因.     

石家庄道路灰尘中全氟/多氟化合物及其新型替代品的污染特征及健康风险评估

为探究石家庄市道路灰尘中全氟/多氟化合物(PFASs)的污染特征,利用高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)分析主干和次干道路灰尘样品(部分采集于污水处理厂和消防站附近)中包括两类新型替代品在内的22种PFASs.结果表明,PFASs在石家庄道路灰尘中普遍存在,特别是新型替代品——六氟环氧丙烷二聚酸(HFPO-DA)的检出属国内首次.∑PFASs含量范围为2.62～137.65 ng·g^-1,全氟辛酸(PFOA)为主要组分,其次为全氟丁酸(PFBA)、 HFPO-DA和全氟辛基磺酸(PFOS).空间分布上,西北方向PFASs含量水平最高,东南方向最低.污水处理厂和消防站附近道路灰尘中PFASs组成存在明显不同,特别是新型替代品的检出类型.健康风险评估结果显示,道路灰尘摄入对于人体暴露PFASs和其新型替代品的风险相对较低.经口、呼吸道和皮肤接触3种途径中,经口摄入是目标化合物进入人体的主要途径.在同一暴露途径下,儿童的暴露量高于成人.     

全氟和多氟烷基化合物微生物降解与转化研究进展

全氟和多氟烷基化合物(PFASs)因其持久性、长距离迁移性、生物积累性和生物毒性而受到广泛关注.目前世界上对环境中PFASs的监测和管控主要针对全氟烷基酸(PFAAs).而大部分多氟烷基化合物在环境中能够被微生物降解为PFAAs,也被称为前体物.因此,探究前体物在环境中的微生物转化行为有助于综合评价PFASs的环境风险,以及制定相关的管控和修复措施.虽然PFAAs一直被认为是环境中的“永久化合物”,但近年来,PFAAs的厌氧微生物还原脱氟作为一项极具潜力且充满挑战的修复技术,成为研究的一个前沿热点.系统总结了前体物(氟调化合物和全氟辛烷磺胺衍生物)、 PFAAs和新型PFASs在微生物作用下的降解规律和转化路径,并讨论了PFASs微生物降解的影响因素,最后提出未来的研究方向.     

低溶解氧胁迫下生物膜-颗粒污泥anammox工艺生物富集特性及脱氮功能菌群和基因的演变研究

为探究低溶解氧(DO<0.5 mg·L^-1)条件对厌氧氨氧化（anammox）工艺脱氮性能、生物膜及颗粒污泥特性、菌群结构及其功能基因的影响,试验构建了试验室规模的上流式载体生物膜-颗粒污泥 anammox系统 .结果表明,反应器在长达 175 d的运行过程中脱氮性能良好且运行十分稳定,系统平均 NH₄⁺-N、NO₂^--N 和 TN 去除率分别为 95.0%±2.1%、99.0%±1.0% 和 87.0%±2.1%. 在紧密结合型 EPS（TB-EPS）中,颗粒污泥与载体生物膜的蛋白（PN）/多糖（PS）值分别为 0.094 和 0.048,有利于颗粒污泥和生物膜的形成 . 粒径大于 0.5 mm 的 anammox 颗粒污泥占比达到72.0%,有利于系统持留脱氮菌群 .菌群结构分析中发现,生物膜的优势菌门分别为变形菌门（29.6%）、浮霉菌门（10.7%）和绿弯菌门（10.7%）,颗粒污泥具有相似的优势菌门,对应相对丰度（RA）分别为 25.6%、24.3% 和 7.6...     

离子交换树脂在污泥处理中的应用及展望

离子交换树脂(IER)因其不溶性以及可循环利用性被广泛用于废水处理,但目前仍缺乏其对污泥应用研究的综述。本文汇总了污泥中常见IER类型(阳离子交换树脂、阴离子交换树脂以及螯合树脂),并介绍了树脂的基本特性以及适用的污泥方向,其中阳离子交换树脂,尤其是强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂,适用范围最广。IER在污泥中的应用归为4类,分别为去除/回收重金属、回收磷、胞外聚合物提取以及调理污泥,并阐述了基本应用机理以及优缺点。针对IER在污泥中应用的不足,提出未来的研究方向,包括改性或开发新型IER去除/回收污泥中的重金属,优化IER直接回收污泥中磷的方法,改进IER调理污泥的方式以及开发新型分离IER与污泥的手段。本文有助于研究人员更好的了解IER在污水厂污泥中的应用现状,优化IER处理污泥的应用方式以及开发应用于污泥处理的新型IER。     

植物对PFAS的富集机制研究进展

本文通过文献梳理,分析了全(多)氟烷基化合物(PFAS)对植物的暴露途径;统计了已发表文献中36种植物对19种PFAS的转运、富集特征;系统地阐释了PFAS从环境介质到植物组织内的迁移、积累机制;讨论了PFAS分子结构(如全氟碳链长度、头部官能团)、植物生理特性、环境因素对该富集过程的影响,并提出了未来有关植物富集PFAS可关注的重点和方向,以期能深入认识PFAS在环境介质-植物根际-植物组织内的赋存与迁移转化特征,更好地管控评估PFAS污染场地并制定植物修复方案,为开展生态与健康风险评价提供参考。     

Release of Pb adsorbed on graphene oxide surfaces under conditions of Shewanella putrefaciens metabolism

In this study, Pb(II) was used as a target heavy metal pollutant, and the metabolism of Shewanella putrefaciens (S. putrefaciens) was applied to achieve reducing conditions to study the effect of microbial reduction on lead that was preadsorbed on graphene oxide (GO) surfaces. The results showed that GO was transformed to its reduced form (r-GO) by bacteria, and this process induced the release of Pb(II) adsorbed on the GO surfaces. After 72 hr of exposure in an S. putrefaciens system, 5.76% of the total adsorbed Pb(II) was stably dispersed in solution in the form of a Pb(II)-extracellular polymer substance (EPS) complex, while another portion of Pb(II) released from GO-Pb(II) was observed as lead phosphate hydroxide (Pb₁₀(PO₄)₆(OH)₂) precipitates or adsorbed species on the surface of the cell. Additionally, increasing pH induced the stripping of oxidative debris (OD) and elevated the content of dispersible Pb(II) in aqueous solution under the conditions of S. putrefaciens metabolism. These research results provide valuable information regarding the migration of heavy metals adsorbed on GO under reducing conditions due to microbial metabolism.