泥水预分离MBR膜污染缓减效能研究

通过长期运行实验,进行了泥水预分离膜生物反应器（sludge/water pre-separation membrane bioreactor, S/W-MBR）与传统淹没式膜生物反应器（submerged membrane bioreactor, SMBR）对比研究,考察了污泥浓度、胞外聚合物含量（extracellular polymeric substances, EPS）及过膜阻力（trans-membrane pressure, TMP）随运行时间的变化规律及其对膜污染的缓减作用.结果表明,S/W-MBR与SMBR生物区的污泥浓度基本一致,而S/W-MBR膜区的污泥浓度较SMBR有显著降低.两者生物区的EPS含量均随运行时间的延长而增加,而S/W-MBR膜区的单位质量污泥的EPS含量始终保持在15 mg/g左右的较低水平.S/W-MBR比SMBR具有更好的缓减膜污染能力,在近90d的连续运行过程中,前者的膜组件仅需清洗2次,后者的膜组件清洗了5次.     

A2/O工艺中好氧污泥絮体的分形结构与理化特征分析

采用图像法和沉降柱法分别研究了A²/O工艺中好氧污泥絮体的形貌、粒度分布、低维分形维数和沉降速率、有效密度、空隙率以及质量分形维数,并尝试探讨了上述相关性质与这些污泥宏观操作性质(沉降、压缩、脱水和稳定性)相关的各种理化指标以及胞外高分子物质(EPS)的含量之间的变化关系.结果表明,污泥絮体呈现不规则的形貌,表面具有空隙.其有效密度一般随着其粒径的增加而降低,而空隙率和沉降速率却呈现与有效密度相反的变化趋势,这些均表明了污泥絮体的分形结构的存在.2次所采集的污泥絮体的中位直径分别为248.81、 332.86 μm,有效密度的平均值分别为0.004 0、 0.007 2 g·cm^-3,自由沉降速率的平均值分别为2.67、 4.79　mm·s^-1,空隙率的平均值分别为0.94、 0.89,一维分形维数分别为1.03、 1.19,二维分形维数分别为1.64、 1.84,采用基于Logan经验公式的有效密度-最大直径的双对数关系确定的质量分形维数分别为1.74、 2.29.尽管第2次所采集的污泥絮体较为密实,但其表面粗糙程度却比第1次的低.此外,研究中发现絮凝能力较高或负电荷较高的A²/O好氧污泥絮体具有高的SVI和ZSV值;分形维数较低的污泥具有高的剪切敏感性和低絮体强度,相应的污泥稳定性低;EPS总量高的污泥脱水性能差,EPS中蛋白质含量高的污泥其表面电荷也较高.     

水源水中典型化学品突发污染的应急处理

针对被典型化学品双酚A(BPA)与邻苯二甲酸二乙酯(DEP)污染原水的应急处理工艺进行了研究.结果表明,活性炭吸附可有效去除双酚A和DEP.拟二级动力学模型和Elovich模型较好地描述粉末活性炭对原水中BPA和DEP的吸附过程.中试条件下,50 mg/L的粉末活性炭可分别将原水中浓度约为500 μg/L的双酚A和3.3 mg/L的DEP处理达标.炭砂滤柱对2种化学品的动态吸附表明,BPA和DEP的去除率受它们初始浓度的影响较小,在滤速为5.1～15.3 m/h的范围内BPA和DEP的去除率基本不受滤速的影响.当同时采用粉末活性炭和炭砂滤柱工艺时, PAC的吸附过程是去除污染的主要阶段,炭砂滤柱可以作为粉末活性炭的有效补充保证一定的安全系数.KMnO₄和Cl₂均不能氧化DEP,3 mg/L的KMnO₄和1.5 mg/L的Cl₂可几乎完全氧化水中浓度为850　μg/L的BPA,BPA的氯化产物和KMnO₄的氧化产物及其毒性有待于进一步研究.　1.5 mg/L高锰酸钾和PAC联用对去除DEP无协同作用,对去除BPA有促进作用.     

生活污水中环境雌激素的厌氧消化行为特征及环境风险评价

为了研究生活污水中典型环境雌激素（estrogenic endocrine disruptors, EEDs）在上流式厌氧污泥床（upflow anaerobic sludge blanket, UASB）和厌氧滤池（anaerobic filter, AF）中的行为特征和去除机制,采用固相萃取（SPE）LC/MS/MS分析方法,测定了9种EEDs的浓度和污泥吸附量,利用壬基酚当量（nonylphenol equivalent quantity, NEQ）进行了环境风险评价.结果表明,厌氧污泥对各EEDs的吸附能力与该物质的lgK_ow煤头肿映ざ认喙兀籙ASB对雌二醇（E2）和大豆苷元的去除率分别达83.2%和90.4%,AF对染料木素的去除率达81.6%; 9种EEDs在UASB和AF中的污泥水分配系数（K_p）分别为0.15～23.3和0.05～159.67;综合分析去除率和K_p值数据,揭示了生物降解是大豆苷元、染料木素、双酚A（BPA）和雌三醇（E3）的主要去除途径;出水的NEQ均小于美国EPA的壬基酚水质标准（28　μg·L^－１,小时平均浓度标准）,表明EEDs经厌氧处理后其环境风险有所降低.     

A~2/O工艺中好氧污泥絮体的分形结构与理化特征分析

采用图像法和沉降柱法分别研究了A2/O工艺中好氧污泥絮体的形貌、粒度分布、低维分形维数和沉降速率、有效密度、空隙率以及质量分形维数,并尝试探讨了上述相关性质与这些污泥宏观操作性质(沉降、压缩、脱水和稳定性)相关的各种理化指标以及胞外高分子物质(EPS)的含量之间的变化关系.结果表明,污泥絮体呈现不规则的形貌,表面具有空隙.其有效密度一般随着其粒径的增加而降低,而空隙率和沉降速率却呈现与有效密度相反的变化趋势,这些均表明了污泥絮体的分形结构的存在.2次所采集的污泥絮体的中位直径分别为248.81、332.86μm,有效密度的平均值分别为0.0040、0.0072g·cm-3,自由沉降速率的平均值分别为2.67、4.79mm·s-1,空隙率的平均值分别为0.94、0.89,一维分形维数分别为1.03、1.19,二维分形维数分别为1.64、1.84,采用基于Logan经验公式的有效密度-最大直径的双对数关系确定的质量分形维数分别为1.74、2.29.尽管第2次所采集的污泥絮体较为密实,但其表面粗糙程度却比第1次的低.此外,研究中发现絮凝能力较高或负电荷较高的A2/O好氧污泥絮体具有高的SVI和ZSV值;分形维数较低...     

生物因子控制反冲洗对BEAC滤池优势菌稳定性影响研究

针对用于生物增强活性炭工艺(BEAC)中的6株优势菌,利用生物因子研究反冲洗对优势菌群在活性炭表面稳定性的影响,确定适合的反冲洗方式及强度.中试试验表明,气冲强度对BEAC生物膜的影响作用要比水冲洗大,通过比较反冲洗前后优势菌群生物量,确定BEAC滤池启动期采用单独水反冲洗,稳定期采用气水联合反冲洗,优势菌群在活性炭表面的平均生物损失量为15.47%;利用生物量和生物活性的乘积(生物需氧量,BRP)确定最佳反冲洗气强度为8～10 L/(m~2·s),反冲洗前后的生物量和生物活性变化最小;扫描电镜和PCR-DGGE图片结果表明,启动期采用气水联合反冲洗导致优势菌数量减少,稳定期采用气水联合反冲洗可保持优势菌的稳定性,反冲洗前后优势菌在活性炭表面数量变化较小.     

两种生物沥滤-电动修复联合技术的比较

比较研究了生物沥滤和电动修复不同的结合方式对污泥中重金属处理效果的影响.在先进行生物沥滤4d之后用电动修复技术对污泥进行处理,试验结束之后污泥中的Cu含量为60.5mg·kg-1,Zn含量为170mg·kg-1;而采用同步生物沥滤和电动修复试验时,处理结束后污泥中Cu含量为122.8mg·kg-1,Zn含量为110mg·kg-1.利用2种修复技术处理污泥,污泥中重金属含量均达到我国污泥土地农田利用的标准,但先生物沥滤后电动修复可以减少能耗.     

基于批式呼吸计量法的溶解性COD组分划分

利用批式好氧呼吸计量法结合溶解性慢速水解COD(S_H)水解动力学拟合提出了溶解性COD(SCOD)的组分划分方案.上海2个污水处理厂进水的SCOD组分划分结果表明,A厂沉砂池出水(典型生活污水)的SCOD中含有43.5%～58.6% S_H、 21.8%～35.2%易生物降解COD(S_S)和15.4%～30.9%溶解性惰性COD(S_I); B厂沉砂池出水(长距离输送的合流制污水)SCOD中含有34.5%～45.2% S_H、 29.3%～37.7% S_S和25.6%～31.2% S_I. 9组不同水样的试验拟合结果表明,一级动力学能够很好地描述S_H的水解过程,A厂和B厂进水S_H的水解速率常数分别为28.00～39.77 d^-1和26.48～29.52 d^-1.该组分划分方案能够实现S_S积分区域的理论划分,并消除溶解性微生物产物对S_I测定的影响.     

以FA与FNA为控制因子的短程硝化启动与维持

为了实现污泥消化液旁侧脱氮,降低主处理区进水氮负荷,试验采用A/O工艺研究消化污泥脱水液短程硝化启动与维持,在常温、长SRT、较高DO条件下,逐步提高进水ALR(以N计)从0.23 kg/(m³·d)到0.78　kg/(m³·d),强化FA对NOB的抑制作用,成功启动了短程硝化.针对废水碱度不足的水质特征,利用FA与FNA的联合抑制使短程硝化得到稳定维持,在稳定运行的30　d内NO^-₂-N积累率一直保持在90%以上.在此期间反应器平均DO浓度一直保持在2 mg/L以上,即使平均DO浓度提高到4.8 mg/L左右,也未出现NO^-₂-N积累率降低,说明利用上述手段维持的短程硝化具有抵抗高DO冲击能力.通过降低进水ALR,导致反应器后段FNA浓度增加,强化了FNA的抑制作用,虽然FA的抑制作用降低,短程硝化仍然连续运行达2个月,当反应器后段FNA的抑制作用撤除后,短程硝化在3　d后被彻底破坏,充分证明了FNA对NOB抑制作用及其对维持本系统短程硝化所起的重要作用.     

水热改性污泥的水分布特征与脱水性能研究

采用差示扫描量热法（DSC）考察了水热改性污泥束缚水含量及水热改性影响下的污泥固体颗粒对水的束缚强度,分析了水热改性污泥水分布特征与脱水性能变化的关系.结果表明,水热处理将污泥的束缚水含量由3.6　g/g降低至1.0　g/g以下,随着热处理时间的增加束缚水含量降低,在水热处理条件为170℃/90　min时束缚水含量降低至0.592　g/g.水热处理将污泥中大部分的束缚水转变为可被机械力去除的自由水,污泥中自由水、束缚水及固体含量发生变化.泥饼中自由水的含量基本不变,约为10%.对污泥中的水分进行热力学分析发现,污泥脱水泥饼的水分束缚强度约为65　kJ/kg,机械脱水不能再进行.在170℃下进行水热改性污泥压滤脱水的含水率从80%降低至50%左右.