白醋废水制备微生物絮凝剂的响应面法优化及其对造纸废水的处理

以选取微生物絮凝剂的廉价培养基为研究目的,从活性污泥中筛选微生物絮凝剂产生菌,选取白醋废水为廉价培养基代替发酵培养基对菌种进行培养,通过单因素培养条件优化,考察了不同体积分数废水、外加碳源、外加氮源、培养时间和pH值对微生物絮凝剂产生菌的絮凝率的影响,通过P-B筛选与响应面分析相结合用于优化白醋培养基培养条件,并对实际造纸废水进行处理研究。实验结果表明,经过预处理灭菌后,单独以白醋废水作为廉价培养基,最适条件为体积分数80%、转速140 r·min-1、培养时间48 h、温度32℃、pH 6.88、磷酸氢二钾4.08 g·L-1、氯化铵2.39 g·L-1,并对造纸废水加以处理,絮凝率达96.77%,COD去除率56.13%,色度去除率95.60%。因此,利用白醋废水作为微生物絮凝剂的替代培养基是完全可行的,并且可以用于实际废水的处理,达到以废治废的目的。     

蒸发浓缩预处理黄姜皂素水解废液

针对黄姜皂素水解废液有机物浓度高、酸度高、可生化性差等特点,采用常压蒸发浓缩法预处理黄姜皂素水解废液,研究了初始pH值和浓缩倍数对废液主要污染物蒸发浓缩效果的影响。结果表明：初始pH值对蒸出液COD、氨氮、VFA浓度变化影响较大。pH-1、1 742 mg·L-1快速降低到980 mg·L-1、82.9 mg·L-1;氨氮浓度在25 mg·L-1处波动;pH>7时,COD浓度在1 000 mg·L-1处波动,乙酸由82.9 mg·L-1缓慢降低到6.4 mg·L-1,氨氮浓度由26.2 mg·L-1快速升高到207 mg·L-1。浓缩倍数对蒸出液污染物浓度影响也很大。浓缩2~10倍,COD、氨氮、乙酸浓度分别由980、26.2、82.9 mg·L-1升高到3 372、141、2 250 mg·L-1,对应占其污染物总量的百分比由0.66%、1.91%、1.46%升高到4.08%、18.5%、71.5%。考虑工艺设备耐腐蚀性、蒸发能耗、耗时和处理效果等因素,选择初始pH=7、浓缩5~7倍比较适宜。蒸出液经过适当处理可做工艺回用水,达到废水处理资源化、减量化的目的。     

SMAD-BBR组合工艺在高浓度洗涤废水处理中的应用

针对当前化工行业洗涤废水COD高、毒性强、表面活性剂多导致难处理难降解的问题,以青岛市某化工厂生产车间的设备清洗废水为对象,在实验室小试的基础上,设计并建立了处理规模为2.0 m³·d⁻¹的SMAD-BBR组合工艺系统用于处理该洗涤废水。经过4个月的现场调试运行,研究了SMAD-BBR组合工艺对洗涤废水的处理效果。结果表明：SMAD-BBR组合工艺能够有效地降解该化工厂的清洗废水,其中COD去除率为99.1%、NH₃-N去除率为95.6%、TP去除率为82.5%;在稳定运行期间水质波动较大时,出水仍能稳定达标,表明组合工艺具有较强的抗冲击负荷能力;通过增加BBR曝气区中的MLSS,从而提高了生物量,使洗涤废水在曝气处理时泡沫严重的情况得到了有效的解决;经计算,SMAD-BBR组合工艺处理洗涤废水,每年可为该化工厂节约140×10⁴元。通过分析可知,SMAD-BBR组合工艺在处理洗涤废水方面有良好的应用前景。     

外加电势强化厌氧氨氧化工艺处理垃圾焚烧渗沥液短程硝化出水

利用外加电势强化厌氧氨氧化处理垃圾焚烧渗沥液短程硝化出水, 研究外加电势对系统脱氮及有机物去除的影响。结果表明, 在外加电势为0.06 V时, TN的去除率由43.2%提升至71.3%, COD的去除率由12.1%提升至24.4%。渗沥液中分子质量大于20 kDa的有机物在外加电势的作用下被部分降解成分子质量相对较小的有机物。外加电势也会刺激微生物产生更多的EPS且能提高其中PN/PS的比值, 这有利于厌氧氨氧化菌在电极表面的生长和富集, 增强微生物的活性。电极生物膜中细胞色素c(Cyt-c)、亚硝酸盐还原酶(Nir)、肼合成酶(HZS)和肼脱氢酶(HDH)4种厌氧氨氧化菌的功能酶的活性也在外加电势的作用下得到了提升。     

聚合铁钛混凝剂对印染废水的处理

采用钛铁矿为主要原料,以硫酸溶出部分铁和钛,并调节Ti/Fe比、碱化度制备高效的新型含钛聚合硫酸铁混凝剂(T-PSF),将其用于分散兰和活性黄2种模拟印染废水的脱色处理并研究其混凝去除机理。实验结果表明,在Ti/Fe为1∶6和碱化度为2.0时,制备出的T-PSF混凝效果最好。T-PSF对分散兰的去除率为94.3%,比FeCl3的去除率提高53.8%;对活性黄的去除率为34.0%,比FeCl3提高12.7%。T-PSF处理分散兰和活性黄的最佳投加量均为0.3 mmol·L-1,最佳水样初始pH分别为6和8。絮体粒径及结构分析结果表明,T-PSF处理分散兰过程中形成的絮体粒径较FeCl3大,处理活性黄过程中所形成的絮体粒径较FeCl3小,但絮体结构均比FeCl3更密实。结合T-PSF的表征、Zeta电位及絮体特性分析表明,在分散染料去除过程中,T-PSF产生的多羟基钛铁聚合物的电中和及吸附架桥起主要作用;对于活性染料的去除,主要机制为T-PSF水解产生的带正电的多羟基钛铁聚合物的吸附络合作用。     

液相色谱-串联质谱法同时测定污水中10种精神活性物质

建立了采用液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)同时测定污水中10种精神活性物质的分析方法。污水样品经甲酸与甲酸铵调节pH后,加入氘代内标混匀,离心并过滤膜后可直接上样分析。研究表明,在1~250 ng/L的线性范围内,10种精神活性物质的线性相关系数均大于0.992,定量限均低于0.5 ng/L。在3个加标水平下,10种精神活性物质的加标回收率为87.2%~114%,相对标准偏差为0.53%~3.60%(n=3)。将该方法应用于某区域10份生活污水样品的检测,在3份水样中检出吗啡、甲基苯丙胺、氯胺酮等精神活性物质,对应的质量浓度范围分别为3.41~9.55、0.90~1.63、1.06~1.78 ng/L。与经固相萃取前处理后的分析方法相比,该方法可在10 min内完成分离和检测的全过程,具有简单、快速、节约的优点,可用于污水样品中10种痕量水平精神活性物质的定量分析。     

基于月排放数据的北京3座区级污水处理厂年碳排放特征

以3座北京市某区代表性区级污水处理厂为研究对象,综合《城镇水务系统碳核算与减排路径技术指南》、《污水处理厂低碳运行评价技术规范》和《IPCC 2006 年国家温室气体清单指南 2019 修订版》碳排放核算方法,采用定量统计、相关性分析及敏感性分析等手段对污水处理厂正常运行状态下碳排放核算和影响因素进行特征分析和规律识别,并提出针对性减排路径建议。结果表明：C厂C-TECH工艺的吨水碳排放强度为三厂最低1.35 kg CO₂eq·m⁻³,处于我国较低水平,接近“双碳”目标要求;而B厂改良SBR工艺的单位污染去除碳排放强度较小,其COD碳排放强度为3.16 t CO₂eq·t⁻¹,TN碳排放强度为36.44 t CO₂eq)·t⁻¹,TP碳排放强度为176.69 t CO₂eq·t⁻¹,处于我国中上水平,从效能角度更接近“双碳”目标要求。不同工艺产生的温室气体、进水水质波动及用电消耗导致三厂碳排放强度上存在差异,但各工艺的主排碳因子均为间接碳排放 (A厂、B厂和C厂中分别占73%、59%和59%) ,间接碳排放的主贡献因子为电力消耗 (A厂、B厂和C厂中分别占33%、40%和40%) 。相关性分析发现,各水厂碳排放强度还与N₂O造成的直接碳排放有较大相关性,3座水厂年排放N₂O 2.48×10⁴ t CO₂eq,A厂、B厂和C厂中相关性系数值分别达到0.68、0.87、0.66。敏感性分析表明,整体碳排放强度对电力消耗、N₂O排放和药耗的变化更为敏感,药耗中葡萄糖溶液和多效高分子除磷剂对碳排放强度影响较大。以上结果表明,北京区级污水处理厂应从优化曝气系统、水泵效能等节电措施和调整水厂加药模式等节药措施上实现减排。     

离子交换树脂吸附黄连素废水中铜离子的研究

以Cu ²⁺-黄连素混合体系的含铜制药废水为研究对象,考察3种离子交换树脂(D152、D113和D401)对含铜废水中Cu ²⁺和黄连素的吸附性能并对树脂进行了筛选,对D401树脂进行了吸附动力学和吸附热力学拟合分析,同时考察该树脂在黄连素竞争吸附影响下对Cu ²⁺的去除效果。最后,在静态试验基础上开展了动态试验,考察D401树脂柱在3种流速〔1、2和5 BV(柱体积)/h〕下,进样量为1~20 BV时出水的Cu ²⁺和黄连素浓度。结果表明:D401树脂的比吸附量随温度升高而增加,随树脂投加量的增加而降低;该树脂在较宽的pH范围内对Cu ²⁺具有很好的选择吸附性,pH为5.0是最佳吸附条件,此时比吸附量可达39.87 mg/g。吸附过程可以通过Langmuir吸附等温线和伪二级动力学模型进行描述。动态试验中,树脂柱在1 BV/h的流速下,对Cu ²⁺有较好的去除效果;在3种流速条件下,对黄连素的吸附率均较低,进一步验证了该型树脂对Cu ²⁺具有很好的选择吸附性。     

MFC-MBR耦合系统运行效果及产电性能

为了解决膜生物反应器（MBR）运行成本高、膜污染的问题,本研究建立了一个微生物燃料电池（MFC）-MBR耦合系统,通过MFC回收污水中的能量,同时控制膜污染。研究结果表明,耦合系统对COD和NH3-N的去除率分别为（94.6±3.0）%和（90.9±6.9）%,出水水质稳定。由于MFC的耦合作用,使MBR的运行周期由18 d延长至36 d,膜污染得到了明显的减缓。耦合系统中MFC产电性能稳定,电流密度稳定在5.7 A/m3,最大功率密度达到了928.0 mW/m3,循环伏安法（CV）表明,阴极附着的微生物具有良好的电化学催化作用。MFC-MBR耦合系统将污水中的化学能转化为电能从而实现了膜污染的减缓及能量的回收,显示出巨大的发展前景。     

紫外光照凝胶固化-纳米颗粒增强LIBS检测强酸性废水中的重金属

强酸性废水组份复杂,且常规方法难以快速准确地检测其中的重金属,为此建立了基于样品固化预处理和激光诱导击穿光谱(LIBS)快速准确检测强酸性废水中重金属的方法。结果表明：在紫外光照条件下,固化剂丙烯酰胺和丙烯酸受光引发剂(2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮)作用聚合形成相互交联的长链聚合物网络结构,可在广泛的酸度下实现对强酸性废水的快速凝胶固化;同时凝胶表面覆上纳米银颗粒能增强激光对样品表面的烧蚀强度,增强了LIBS光谱强度;LIBS激发的Cu(I) 324.75 nm、Ni(I) 218.64 nm 和Zn(II) 206.12 nm光谱强度与无纳米银颗粒相比得到了显著提高。在优化的固化条件和LIBS系统参数下,紫外光照凝胶固化纳米颗粒增强LIBS对强酸性废水中Cu²⁺、Ni²⁺和Zn²⁺ 重金属的检出限分别为1.489、1.512和 4.886 mg∙L⁻¹。对实际强酸性废水中Cu²⁺、Ni ²⁺和Zn²⁺ 的加标回收测定结果表明,该方法对强酸性废水中重金属分析具有良好的准确性和稳定性。紫外光照凝胶固化-纳米颗粒增强LIBS方法可实现强酸性废水中重金属的快速和精准检测,为强酸性废水中重金属的检测提供新的技术支持。