膜界面探测器在有机污染场地调查中的应用研究进展

膜界面探测器(membrane interface probe,MIP)是一种有机污染物的高分辨检测器,已广泛用于污染场地土壤和地下水中挥发性有机污染物污染特征与空间分布的实时原位调查检测. 当前,我国在污染场地土壤的高精度快速筛查技术和装备方面存在较大的需求,但在该领域的自主研发与应用还处于起步阶段. 本文在系统梳理MIP在国内外有机污染场地应用案例的基础上,从文献计量学的角度分析了该领域的研究现状与未来发展态势. 结果表明:自1996年首次有文献报道MIP的应用以来,该领域的发文数量呈逐年增加趋势. 当前,国际上对MIP的研究和应用较多的国家主要为美国和中国. 从已有应用案例来看,MIP主要应用于污染场地中苯系物、卤代烃、石油烃等多种污染物的原位实时检测. MIP的发展主要经历了3个阶段,分别为挥发性有机污染物传感器的研发、场地土壤及含水层污染物的测定,以及探头的联合应用. 其中,MIP与其他多功能探头的有机耦合技术及装备的研发将成为该领域未来研发的重要方向. 基于MIP在场地有机污染物检测中的局限性,并结合我国场地土壤调查的现实需求与关键科学问题,分别从阐明污染物界面传质与扩散机制、设计高性能半透膜材料、研发高精度钻测一体化装备,以及建立相关标准与技术指南等四方面,对我国污染场地土层钻进探测一体化技术与装备的研发需求与发展方向提出了展望.      

IFAS工艺处理南方低碳源污水的泥膜微生物互作规律分析

针对低碳源条件下污水处理问题,开展了活性污泥和生物膜共生系统（IFAS）的实验研究,讨论了低碳源下泥膜两相微生物的赋存特征和互作规律,明确其生态位和对处理效能的影响,通过实际水厂的中试实验,分析生物膜挂膜特性、泥膜活性和菌群的演替规律,对比在不同活性污泥泥龄调控下的泥膜两相中微生物结构和相互作用.结果表明,在变SRT下,反应器内污泥浓度随着SRT的增大而增加;由于SRT-H中微生物浓度远大于SRT-L,因此SRT-H中泥膜之间的竞争关系较SRT-L更激烈,SRT-H中污染物去除效能较SRT-L更低.低碳源进水条件下,IFAS工艺中污泥活性随SRT增大而降低,当低SRT （5 d）条件下,活性污泥硝化、反硝化、聚磷和吸磷速率较高SRT （25 d）分别增加了122%、88%、34%和44%;而SRT对生物膜活性的影响较小,两种SRT下生物膜硝化活性、反硝化活性相差不大.微生物测序分析表明,IFAS工艺功能菌在泥膜两相间会随着SRT的变化而发生富集转移;SRT-L中,因"播种（seeding）"效应而在泥膜两相间发生富集转移的功能菌主要为unclassified_g__Enterobacteriaceae,SRT-H中则主要是Acinetobacter.同时,通过分析优势功能菌分布,发现活性污泥中脱氮菌和聚磷菌之间也存在一定竞争;在进水有机基质匮乏的条件下,脱氮菌的相对丰度明显高于聚磷菌的相对丰度,表明脱氮菌更能适应低碳源条件,所以能在竞争中占据优势地位,这种优势主要体现为好氧反硝化菌相对丰度的增加;此外,泥相的SRT变化会反作用于膜相,使得生物膜的停留时间相应发生改变,从而改变菌群结构,筛选出不同优势菌属,进一步加大差异.     

基于常规处理的微污染水源水处理工艺改进措施

我国大部分给水处理厂主要采用混凝-沉淀-过滤-消毒的常规处理工艺,该工艺对有机物、氨氮等去除效果有限,同时存在消毒副产物残留等问题。根据我国经济发展现状,分析了常规处理工艺的改进措施,包括对常规工艺进行强化,在常规处理工艺之前增加预吸附和预氧化,在常规处理工艺之后增加臭氧-生物活性炭吸附、膜处理等。这些措施在保留原处理工艺的基础上,通过调整操作条件或增加处理设施来改善出水水质,具有投资少、见效快的特点。     

兼氧膜生物反应器处理养殖废水技术

由江西金达莱环保股份有限公司开发的兼氧膜生物反应器处理养殖废水技术,适用于畜禽养殖废水、生活污水和各类工业有机废水处理。     

养殖废水新型处理技术中试

针对畜禽养殖污染废水传统处理方法效率不高、噪声较大等缺点进行改进,采用"水解酸化池-塔式膜生物反应器-悬浮澄清池"工艺进行处理,结果表明:COD、氨氮去除率分别为97.5%和91%,出水水质可达GB 18596—2001《畜禽养殖污染物排放标准》。     

厌氧微网反应器处理生活污水膜污染物研究

采用涤纶网加工的微网膜组件与厌氧反应器结合构成厌氧微网生物反应器用于处理城市生活污水。在不同反应器形式和水力停留时间条件下反应器稳定运行了144 d。研究结果表明完全搅拌反应器在膜通量12 L/(m2.h)条件下跨膜压差变化较小,整体出水水质高于无搅拌式反应器。通过膜面SS含量测定、粒径和三维荧光光谱分析等方法对膜面污染物进行了系统分析。无搅拌式AnFBR随着停留时间的延长,膜面污染物的SS减少,粒径减小;完全搅拌式AnFBR膜面污染物的SS最少,粒径最小。三位荧光分析表明SMP主要有2个类蛋白质荧光峰A和B,中心位置(Ex/Em)分别位于230~235/335~350 nm及280~290/330~355 nm,EPS样品中除了峰A和峰B外还有2个峰,峰C位置(Ex/Em)在340~350/435~445 nm,与类富里酸物质有关,峰D位于420~440/465~515 nm,与类腐殖酸物质有关。     

生物滴滤塔处理制革恶臭气体微生物特性研究

在生物滴滤塔处理制革恶臭气体中,采用SBR法对活性污泥进行驯化,考查生物滴滤塔处理制革恶臭气体中微生物的特性。研究了微生物对氨氮和硫化物的去除效率以及驯化过程中污泥容积指数(SVI)的变化,并对挂膜后填料表面的微生物相进行扫描电镜观察。结果表明:经过19 d的驯化,微生物对氨氮和硫化物的去除率分别可以达到98.29%和94.16%,驯化期间污泥容积指数均保持在正常的范围之中。挂膜14 d的扫描电镜显示,填料表面有均匀的生物膜分布,说明微生物在填料上已经挂膜成功,驯化的微生物可以达到去除制革恶臭气体的要求。     

大肠杆菌IscA膜表面表达菌株在吸附水体重金属中的应用

为构建一种能够高效、同时吸附水中多种重金属离子的大肠杆菌,利用融合蛋白表达技术,首先将大肠杆菌前脂蛋白信号肽Lpp、膜蛋白OmpA的N端部分氨基酸和铁硫簇组装蛋白IscA的编码基因序列进行融合,构建pET-Lpp-OmpA-IscA表达载体,将此载体导入大肠杆菌BL21菌株.在IPTG诱导下,IscA蛋白可表达于细胞膜表面.然后对IscA膜表面表达菌株对重金属的吸附能力进行评估,包括测定最大吸附容量、绘制吸附浓度依赖曲线和时间依赖曲线,以及对菌株清除工业污水中重金属的性能进行初步探索.研究结果表明,与本底对照菌株相比,IscA蛋白在细胞膜表面表达能够使菌株对水中的Cu~(2+)、Ni~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)、As~(3+)、Co~(2+)、Hg~(2+)这7种重金属的吸附能力提高2～5倍不等,并且在pH为6～8范围内保持其吸附能力基本不变.此菌株能够在30 min内将各种重金属溶液中超标5倍的金属含量降低至最大允许排放浓度以下,并且对吸附的重金属具有不同程度的回收能力和菌株再生能力.此外,该菌株能够同时吸附工业污水中的多种重金属,有效降低各种重金属含量.因此,利用膜表面表达技术对大肠杆菌进行改造,成功提高了大肠杆菌对多种重金属的吸附能力,为利用微生物治理环境重金属污染提供了良好的应用前景.     

Fe-NaA分子筛膜的制备及催化湿式H2O2氧化甲基橙溶液

采用湿法造纸、二次生长和湿法浸渍法合成了一种新型微纤复合Fe-NaA分子筛膜催化剂,并将其用于催化湿式H_2O_2氧化甲基橙溶液.首先通过湿法造纸和烧结工艺制备纸状烧结不锈钢微纤(PSSF)载体,然后采用二次生长法在PSSF上合成NaA分子筛膜,最后以九水硝酸铁(Fe(NO_3)_3·9H_2O)和微纤复合NaA分子筛膜为原料,利用湿法浸渍法制备微纤复合Fe-NaA分子筛膜催化剂.考察了连续固定床反应器中温度、床层高度、进料液流量和甲基橙入口浓度对甲基橙降解性能的影响,并测定了催化剂重复使用3次后的稳定性.结果表明,随温度及床层高度增加,甲基橙转化率先增加然后趋于稳定;随进料液流量增加,甲基橙转化率均大于95%,但COD脱除率略有降低,当流量分别为2、3和4 mL·min~(-1),固定床连续运转5 h时COD脱除率分别为81.9%、76.4%和69.8%;随甲基橙入口浓度增加,其转化率变化幅度很小.在pH=2、催化剂床层高度2.0 cm、温度70℃、进料液流量4 mL·min~(-1)、甲基橙浓度50～200 mg·L~(-1)、固定床连续运转5 h的条件下,甲基橙转化率超过96%,COD转化率大于67%,铁浸出浓度低于4 mg·L~(-1).催化剂被重复使用3次后,甲基橙转化率基本保持不变.     

长江原水臭氧-生物活性炭挂膜中试研究

为了探究面向长江水源的臭氧-生物活性炭深度处理工艺的挂膜技术,进行了长江原水常州段的臭氧-生物活性炭挂膜中试研究.结果表明,在挂膜前期,由于炭柱的物理吸附作用逐渐饱和,炭柱对DOC(溶解性有机碳)、UV_(254)和COD_(Mn)(高锰酸盐指数)的去除率逐渐降低,对氨氮几乎没有去除,在挂膜中后期,由于活性炭上生物膜逐渐成熟,生物降解起主导作用,有机物和氨氮去除率升高并趋于稳定.90 d后,炭柱对DOC、UV_(254)和COD_(Mn)这3个有机物指标的去除率分别稳定在30.64%、57.50%和30.00%以上,氨氮去除率稳定在88.93%左右,认为挂膜成功.扫描电镜图显示活性炭表面出现丰富的菌胶团,同时高通量测序也验证了活性炭中丰富多样的微生物群落结构.