BPAC-UF对二级出水中抗生素抗性基因的去除及膜污染缓解机制

采用生物粉末活性炭(BPAC)-超滤(UF)组合工艺去除控制二级出水中抗生素抗性基因(ARGs),并对ARGs的去除和BPAC缓解膜污染机制进行了探讨。结果表明：与直接超滤工艺相比,组合工艺对水中四环素类抗性基因(tetA、tetW)、磺胺类抗性基因(sul Ⅰ、sul Ⅱ)以及溶解性有机碳(DOC)的去除效果均有较大的改善,这主要是由于BPAC对ARGs的吸附降解作用所致;水中16S rDNA、int Ⅰ 1和DOC含量与不同种类ARGs浓度具有显著相关性,强化上述指标的去除可有效促进ARGs的削减;在BPAC投加量较低时,组合工艺的膜比通量较直接UF有所提高,膜污染状况明显改善;直接UF时,膜污染状况与滤饼层过滤模型的拟合度最好,而组合工艺的膜污染状况与标准膜孔堵塞模型和滤饼层过滤模型拟合度均较好。BPAC-UF组合工艺是一种较好的去除ARGs的工艺。     

热电厂双膜法中水深度处理回用系统膜污染机制分析

以某热电厂实际规模的双膜法中水回用系统为考察对象,对膜污染结构、形貌、组成与特征进行了研究。结果表明：污染物以有机-无机-微生物复合形式存在,形成致密的膜污染层,无机物主要以P、S、Ca、Si、Mg为主,存在垂直分布特征;有机污染物以腐殖质类、蛋白质、微生物代谢产物为主,且研究发现RO过程富里酸类物质主要为微生物源。碱性清洗液具有更佳的膜污染清洗效果。通过分析可知：微生物污染是膜污染暴发的关键原因,其以杆菌和球菌为主,且具有显著的垂直分布特征;表层微生物主要是α和β变形菌,底层中γ变形菌丰度显著增加。微生物污染垂直分布的主要原因是杀菌和化学清洗过程的选择作用,γ变形菌是先锋微生物,是形成稳定膜污染层的关键物种。因此,控制微生物的滋生是RO中水深度处理的关键,这个过程主要包括预处理工艺的选择和优化杀菌、阻垢和化学清洗策略等。     

热电厂双膜法中水深度处理系统运行效果与问题分析

中水已成为热电厂的重要水源,其深度处理是影响电厂水处理系统的关键。为评估双膜法在电厂深度处理中的潜力与稳定性,考察了山东某热电厂石灰混凝-超滤(UF)-反渗透(RO)系统不同季节的处理效果及污染物去除特征与各工段贡献率。研究表明：双膜法对浊度、色度、电导、碱度、COD和TOC的去除率分别达95.82%、96.62%、96.73%、98.22%、96.42%和89.13%,在夏季严重膜污堵的条件下,也可保障产水达标,是一种有效的中水深度处理技术。预处理仅去除某些大分子腐殖酸类有机物、硬度类物质、悬浮物,富里酸类有机物、氮等其他溶解性物质主要由RO去除(去除率均60%),因此,存在膜结垢和污堵的风险。不同季节污染物浓度变化不显著,但夏季高温条件下微生物代谢和繁殖速率较高,荧光指数(fluorescence index, FI)大于2,生物指数(biological index, BIX)为1.2左右,这是夏季膜污堵爆发的关键原因。     

络合-陶瓷膜耦合技术资源化处理模拟低浓度含铜废水

以聚丙烯酸(PAA)和壳聚糖(CTS)作为络合剂,耦合孔径200 nm的陶瓷膜处理模拟低浓度含铜废水,采用ICP-MS、TOC、SEM表征与Darcy膜污染模型对处理效果和膜污染情况进行表征;对比研究不同络合剂对Cu²⁺截留效果与资源化回用效率的影响;并探讨对应的膜污染机理。结果表明：溶液pH通过影响聚合物络合活性位点对Cu²⁺截留率起决定性作用;在pH=6、P/M≥5或C/M=10的优化条件下,Cu²⁺截留率接近100%;PAA相对于CTS对Cu²⁺的络合效率更高,而CTS具备更好的抗杂质离子干扰能力;酸解、循环回用的PAA与CTS对Cu²⁺截留率稳定在99%以上。膜污染阻力分布计算和SEM、EDX微观表征表明,滤饼污染为膜污染主要形式,CTS更易造成不可逆的膜孔堵塞污染。     

温度对离子液体支撑膜捕集CO2的影响

传统CO2的捕集方法存在设备投资大、环境污染严重、再生能耗高等缺点,利用新型绿色工质离子液体负载于聚偏氟乙烯上制备离子液体支撑膜可以较好地解决该问题。在压力为0.2 MPa、流量为50 mL·min-1、温度在298~318 K范围内变化时,测定了CO2在1-乙基-3甲基咪唑双三氟磺酰亚胺盐（[Emim][Tf2N]）和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[Emim][AC]）2种离子液体支撑膜中的渗透系数、溶解度和扩散系数,采用Van’t Hoff方程对溶解度数据进行关联、Arrhenius方程对渗透和扩散系数的数据进行关联。实验结果表明,CO2在2种离子液体支撑膜中的渗透和扩散系数随着温度的升高而增大,溶解度随着温度的升高而降低。[Emim][Tf2N]离子液体支撑膜对CO2的捕集性能优于[Emim][AC]支撑膜,CO2在[Emim][Tf2N]支撑膜中的溶解度最大值为0.447,在[Emim][AC]离子液体支撑膜中的最大溶解度为0.253,由此可确定离子液体支撑膜分离CO2的最佳工作温度,为其在工业应用中奠定良好的基础。     

曝气策略对膜面剪切力的影响机制及其优化

曝气冲刷是浸没式MBR工艺不同于常规活性污泥法工艺的关键特征,然而现行规范的曝气系统设计与运行比较粗放,缺乏气泡尺寸模拟优化方法。以可直接观测的工程规模 (500 m³·d⁻¹) 膜生物反应器为研究对象,对穿孔管角度进行了优化研究,并用群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)模型模拟污泥混合液不同粘度下的内部气泡分布情况。结果表明：穿孔管角度垂直向下、60°、45°、30°、垂直向上在膜面产生的平均剪切力分别为1.74、1.46、1.19、1.38、1.67 Pa,这表明曝气角度最优为垂直向下。0.3%、0.5%和0.8%浓度的羧甲基纤维素钠(Carboxymethyl cellulose, CMC)下产生的平均剪切力分别是1.51、1.92、2.24 Pa,气泡直径逐渐增大。且气泡尺寸越大、流速越大,分布越均匀。基于0.3%、0.5% CMC的速度实验结果与 PBM模拟结果基本吻合。该研究结果可为MBR技术的工艺优化和系统控制方法提升提供参考。     

木质膜耦合聚合物膜的重力驱动膜过滤系统增强水源水中重金属的去除及机制

针对聚合物膜的重力驱动膜过滤系统(gravity-driven membrane filtration system,GDM)对水源水中重金属去除效率低的问题,将其与木质膜(wood membrane,WM)耦合,以环保且廉价的方式提高重金属的去除效率。本研究比较了木质膜耦合聚合物微滤(microfiltration,MF)膜的GDM系统(GDM1)和聚合物微滤膜GDM系统(GDM2)对水源水中重金属的去除效能及机制。与GDM2相比,GDM1系统在木质膜的作用下,其微滤膜(GDM1-MF)上的生物膜更薄并呈现出更疏松的网状结构,因此,膜阻力更低,稳定通量更高。稳定运行后,GDM1系统对水中Fe、Mn和Cu的去除率分别达到67%、43%和59%,均高于GDM2(64%、15%和36%)。这是由于GDM1系统生物膜胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)中蛋白含量以及—OH和—COOH基团更多,更有利于截留重金属。此外,GDM1-MF中存在更多的锰氧化细菌、酸杆菌门Acidobacteriota和黄杆菌属Flavobacterium,促进了Mn和Cu的去除。本研究为利用GDM系统去除水中重金属提供了新的思路和方法,对推动利用GDM系统处理重金属污染水源水的应用具有重大意义。     

典型进口再生塑料颗粒中重金属溶出特性及其影响因素

为了解我国进口再生塑料颗粒中重金属溶出特性,以某检测机构的5种再生塑料颗粒PP、PE、PS、PET和ABS为研究对象,研究不同温度、不同接触时间和不同模拟液等条件下,再生塑料颗粒中重金属溶出特性。结果表明,在25、40、70 ℃这3种温度下,PP、PE、PET和ABS再生塑料颗粒中重金属铬、铅、锰、镉、汞和铜的溶出量随着温度的升高而增加,PS中重金属浓度随温度升高变化不大;随着接触时间的增长,样品中的6种重金属Cr、Pb、Mn、Cu、Cd、Hg溶出量增长趋势由快至慢,5种再生塑料颗粒中重金属Cr的溶出浓度最高;PE、PS、PET和ABS再生塑料颗粒在4种模拟液中重金属溶出量大小整体呈现出：50%乙酸>3%乙酸>10%乙醇>95%乙醇,但PP再生塑料颗粒中重金属Cu在3%乙酸中的溶出量比10%乙醇中的多。本研究结果可为建立塑料接触材料及制品中重金属溶出量的标准方法提供依据。     

复合沸石动态膜系统的脱氨效能及其对沸石的同步回收

为同步实现吸附脱氨和微尺寸沸石回收,将沸石与动态膜技术耦合联用,构建了一种复合沸石-动态膜系统,并考察其脱氨和沸石回收效果。在初始氨氮质量浓度为10 mg·L⁻¹条件下,投加10 g·L⁻¹沸石可有效实现氨氮的去除,去除率为67%。吸附动力学和等温模型分析结果表明,该过程符合准二级动力学模型,Langmuir吸附等温模型拟合得到的最大氨氮吸附量为4.12 mg·g ⁻¹。按照1:1的质量比投加沸石与硅藻土,在投加量均为1 g·L⁻¹,流量为40 mL·min⁻¹,支撑膜孔径38 μm下可快速形成动态膜,出水浊度稳定在1 NTU以下,氨氮去除率可达到56%,在脱氨的同时能够实现沸石的有效回收。该研究结果可为复合沸石动态膜系统同步吸附脱氨和吸附材料回收提供参考。     

钻井废泥浆絮凝脱水固化处理研究

以海上油田水基钻井废泥浆为试验对象,采用化学固液分离法,加入不同絮凝剂脱水,并用水泥作为固化剂对脱水后的泥饼进行固化处理制成建筑材料。结果表明:钻井废泥浆经稀释后才能实现固液分离。当钻井废泥浆稀释比为4.00时,加入150 mg/kg阴离子絮凝剂A1920PAM,处理后钻井废泥浆泥饼含水率最低降至35.33%;水泥固化块中钻井废泥浆泥饼最佳加入比为25%,此时既能满足大部分建筑材料强度要求,又能大量固化钻井废泥浆;对水泥固化后的材料用水浸泡测定浸出液中主要污染物,结果显示,浸出液中COD_Cr、重金属等污染物浸出量均低于GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准。