水处理膜的耐腐蚀性及研究进展

随着工业的不断发展,对工业水处理膜的耐腐蚀稳定性也提出了更高的要求。综述了各类膜材料的耐腐蚀性能,并介绍了当前膜的耐腐蚀改性方法及优缺点、应用效果,分析了改性后膜的性能和需要进一步解决的问题,最后针对目前应用于极端条件下水处理膜的研究现状就未来新型耐腐蚀性膜材料的研究和开发提出了建议。

Fe(Ⅱ)EDTA络合吸收耦合H_(2)-MBfR处理NO效能

构建Fe(Ⅱ)EDTA络合吸收耦合H_(2)-MBfR一体化系统,驯化具有同步反硝化及铁还原能力的混合菌种,在维持反应体系稳定反硝化性能的基础上,探究进水Fe(Ⅱ)EDTA浓度、pH值对NO去除效率的影响,分析微生物群落结构.结果表明,Fe(Ⅱ)EDTA络合吸收耦合H_(2)-MBfR还原一体化系统对NO具有稳定去除效能,最大去除效率为99.50%.提高初始Fe(Ⅱ)EDTA浓度有助于Fe(Ⅱ)EDTA-NO的生成,且体系内的NO平均去除速率随着Fe(Ⅱ)EDTA浓度的提升而提升.在Fe(Ⅱ)EDTA浓度为10mmol/L时,NO最大去除速率达到44.68mg/(m3·h).pH值升高则不利于Fe(Ⅱ)EDTA-NO的生成,控制pH值为6更适合一体化系统运行.微生物群落结构分析发现一体化阶段优势菌门Proteobacteria、Bacteroidetes和Firmicutes,在该反应器中承担着重要的功能和作用,其丰度占比分别为50.35%,16.43%,14.98%.

酸热水解制备蓝藻基植物激励素条件优化及产物特征

以蓝藻作为原材料,对蓝藻进行酸热水解,分析蓝藻酸热水解最优条件,并通过内梅罗指数、地累积指数法、潜在生态指数法和人体暴露健康风险评价验证各条件制备的蓝藻基植物激励素施用于土壤的安全性.结果显示,采用2%草酸进行水解可利用草酸对重金属的络合作用以降低蓝藻基植物激励素的环境风险,同时为保证蓝藻的水解效果,耦合硫酸调节pH值至0.8,水解时间保持24h是最优酸热水解条件.各条件制备的蓝藻基植物激励素内梅罗指数、地累积指数、潜在生态指数分别处于无风险、无污染和低风险水平,对人体致癌风险和非致癌风险均低于安全阈值10^(-6)和1.利用半连续流酸热水解体系可提升蓝藻基植物激励素中有益物质的浓度,发现经过3~4个周期的水解富集,植物激励素中N、P、K等营养物质稳定在3942、290.45和421.7mg/kg.2-(5H)-呋喃酮和吡咯类物质等生物刺激素类物质在植物激励素中不断富集后达到29.5646和11.261mg/kg,均可发挥促进植物生长和抑制病菌的作用.同时,生物碱类、酚类物质等化感物质在水解过程中被破坏,有效减轻了其对植物生长的抑制作用.

脉冲放电等离子体/活性炭协同降解染料废水及过氧化氢的生成

为了提高脉冲放电等离子体（pulsed discharge plasma,PDP）对染料废水的降解率,以酸性橙II（acid orange,AO7）作为目标污染物,建立了多针-板电极形式的PDP与活性炭（activated carbon,AC）相协同的循环脱色体系,即PDP/AC协同体系。研究考察了PDP/AC协同体系中AC的添加、AC粒径、电极间距、溶液p H值、载气种类、载气体积流量等关键参数对AO7降解率的影响,同时考察了相同操作参数条件下以去离子水为介质且放电60 min时间后PDP/AC协同体系中的过氧化氢（hydrogen peroxide,H2O2）生成浓度,以说明各参数变化对系统活性物种浓度的影响。研究结果表明：PDP/AC协同体系降解AO7废水的效果优于PDP单独体系;粒径为1-2 mm的AC添加更有利于AO7降解,降解率可以提高20.4%,但此时AC损耗较大;同时,PDP/AC协同体系的H2O2生成浓度高于PDP单独体系的H2O2生成浓度,且粒径为1-2 mm的AC添加体系中可以产生更多的H2O2;15 mm电极间距比8 mm电极间距更不利于系统中AO7的降解和H2O2的生成;酸性溶液条件下AO7降解率较高且相应的H2O2生成浓度较高;载氧气体积流量为2 L/min时,AO7降解效果最佳,降解率可达到81.5%,该条件下水溶液中的H2O2生成浓度可达0.531 6 mmol/L。

太湖流域城镇污水处理厂进水水质特征分析

针对太湖流域204座城镇污水处理厂,利用实际运行数据系统分析了水质特征以及有机物、氮、磷和悬浮物之间的概率分布和相关关系。结果表明,太湖流域污水处理厂污水中NH3-N和TN浓度分布符合正态分布,COD、BOD5、SS和TP的浓度分布均呈正偏态分布。进水BOD5/COD值在0.4~0.6之间分布的污水处理厂概率为39.2%,说明太湖流域整体进水的生化性较差;进水SS/BOD5分布超过1.5的概率为36.3%,表明太湖流域进水易造成生物系统污泥的活性的降低;BOD5/TN的均值为3.82,表明进水反硝化碳源不足;进水BOD5/TP>20的概率为82.8%,基本满足生物除磷的要求。水质指标中BOD5和COD,SS和BOD5、COD,TN和NH3-N之间存在显著的一元线性相关关系。结合新排放标准和太湖地区进水水质特征,提出适用于太湖流域污水处理厂提标工艺技术路线建议,为新一轮提标改造提供借鉴和参考。

基于XDLVO理论解析膜法水处理过程中膜污染问题的研究

扩展的德亚盖因-兰多-弗韦-奥弗比克理论(The extended Derjaguin-Landau-VerweyOverbeek,XDLVO)可以用于定量解析界面之间的相互作用性质及程度,因而有助于理解膜法水处理过程中复杂的膜污染现象并提供膜污染问题的预防或解决思路.考察了近年来在相关方面理论解析膜与污染物相互作用的界面相互作用能的文献报道和研究进展,利用已有参数基于XDLVO理论进行计算和数据统计分析,总结出了不同膜材料和不同污染物在进行膜法水处理过程中容易发生膜污染的可能顺序,并调查了膜分离过程中溶液条件对膜污染的影响.进一步提出目前研究中存在的问题,并对XDLVO理论在膜污染问题解析方面的研究进行了展望.

低碳氮比进水AAO污水处理厂低碳运行

为探明低碳氮比进水条件下AAO污水处理厂的碳排放特征,提出可行的低碳运行策略,基于排放因子法对7座低碳氮比进水AAO污水处理厂(分为AAO组和AAO-MBR组)运行1a产生的碳排放进行核算与评价,对具有显著低碳表现的污水处理厂开展全流程分析剖析其碳减排途径.结果表明,电耗和N_(2)O排放是主要碳排放来源,分别贡献49.43%和25.75%的碳排放.AAO-MBR组以间接碳排放为主,电耗碳排放占至约60%,而AAO组生物作用导致的直接碳排放占主导.AAO组平均吨水比碳排放显著低于AAO-MBR组(0.47和0.79kgCO_(2eq)/m^(3)),更具低碳运行潜力.7座污水处理厂中,WWTP7各项比碳排放评价指标均为最低,意味着其最具低碳运行能力.充分利用进水碳源,多路径协同脱氮除磷同时精准控制溶解氧浓度避免过曝气是其大幅削减能耗和物耗,实现碳减排的关键路径.

市政污水处理厂反硝化滤池启动及深度脱氮运行效果研究

通过采用全流程分析方法,总结了太湖流域某市政污水处理厂TN指标针对新一轮提标改造的达标难点,研究了反硝化滤池小试实验的启动与碳源投加的最佳C/N比。结果表明,低C/N比进水及内回流不足限制了脱氮效率的进一步提高;通过实际污水处理厂二级出水进行反硝化滤池的小试实验研究,发现反硝化滤池启动4天后挂膜成功,在外加碳源C/N比为2条件下,出水NO_(3)^(-)-浓度可降至3 mg/L以下,且不会导致出水COD浓度升高,所得结果比其他文献报道的碳氮比偏低,为未来高标准TN排放污水处理厂的运行管理提供基础数据。

污水处理中的菌藻关系和污染物去除效能

菌藻共生体系可利用菌藻间的关系实现污染物的高效去除,在污水处理领域具有广阔的应用前景。文章从菌藻关系、微藻选择和菌藻共生系统的发展三方面分析了该技术的研究进展,重点阐释了菌藻关系中信号分子对菌藻系统的影响。群体感应会促进共生菌在微藻表面形成生物膜,加快藻际微环境的形成,促进污染物的去除。化感作用可抑制杂菌和杂藻的过度生长,维持菌藻系统的稳定运行。此外,该文对不同类型的微藻对污染物去除效果作了进一步分析,污水处理中常用的小球藻和衣藻对氮磷污染物去除效率较高,栅藻常被用作水质评价的指示生物。菌藻共生系统形式多样,其中细菌-微藻共生系统和多菌-多藻共生系统应用广,对污染物的去除效果好,而真菌-微藻共生系统多用于污水的深度处理。最后,文章对菌藻共生体系的发展进行前景展望,以期为菌藻共生体系在污水处理领域的工程化应用提供参考。

污水生物处理过程中溶解性有机氮分布和转化特征

为研究太湖流域城镇污水处理厂溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)的污染现状及迁移转化规律,选取数座典型污水处理厂(wastewater treatment plants,WWTPs),通过长期水质监测研究出水DON污染水平及其季节变化,并运用多种方法阐明WX-A工艺沿程中DON的分子质量(molecular weight,MW)、亲疏水及荧光光谱变化等特性.结果表明:出水中97.66%~99.22%的含氮化合物为溶解态,DON/溶解性总氮(soluble total nitrogen,STN)为21.88%~26.15%,DON平均质量浓度范围为2.7~3.4 mg/L.厌氧段DON质量浓度出现明显降低趋势,生物膜法(moving bed biofilm reactor,MBBR)工艺段中,分子质量高于30 ku的DON被降解为低于3 ku的DON.出水中低于1 ku的DON比例约为42%,79%的出水DON为亲水性化合物.荧光谱图显示进水DON以酪氨酸类蛋白质和溶解性微生物代谢产物为主要组分,总荧光响应百分比(P i,n,%)达76.5%,但是进出水中区域Ⅱ(酪氨酸类蛋白质)和区域Ⅳ(溶解性微生物代谢产物)的荧光区域标准体积去除率分别为77.0%和23.7%,进一步表明活性污泥工艺无法实现低分子有机氮的高效去除.

水中锑污染处理方法的研究进展

随着工业中对锑的使用范围及使用量的增加,含锑废水排放所造成的水污染问题日益严重,对人类健康构成了威胁。然而,关于水中锑污染的处理及工程实践方面的研究相对滞后,使得对锑的有效去除成为水环境污染控制方面所面临的问题之一。总结了水中锑的性质及其处理方法的研究进展,并对各类方法的优势和缺点进行了综述。

氮负荷波动对厌氧氨氧化/反硝化协同脱氮效能影响

在厌氧折流板反应器(ABR)中探究厌氧氨氧化菌和异养反硝化菌的分步培养,以及进水氮负荷波动对系统性能的影响。结果表明,维持C/N为0.65,逐步提升总氮负荷(NLR),50 d左右可实现厌氧氨氧化与反硝化协同脱氮,总氮去除率可达95.8%。NLR波动值低于1.04 kg/(m^(3)·d)时,对工艺脱氮性能无显著影响。负荷变化幅度越大,厌氧氨氧化菌活性受抑制越显著,对反硝化菌基本无影响,负荷波动值达到2.10 kg/(m^(3)·d)时厌氧氨氧化对氮的去除贡献(CA)下降至54.8%,反硝化耦合厌氧氨氧化协同脱氮可有效提升系统的稳定性。胞外聚合物(EPS)对系统负荷波动有较好的响应规律,负荷波动越大,EPS提高越多,有利于提高系统性能的稳定性。

无锡锡北污水处理厂运行评估及优化改造方案

以无锡锡北污水处理厂为例,通过全流程测试和活性污泥特性研究,分析存在的问题,并提出改造方案。结果表明,该污水厂的硝化速率(以NH_(3)-N计)为1.2 mg(/gVSS·h),处于较低水平,且曝气生物滤池无实际硝化效果,导致冬季氨氮存在超标风险。此外,由于同步化学除磷的抑制作用,活性污泥的最大厌氧释磷速率(以PO_(4)^(3-)-P计)为0.66 mg(/gVSS·h),处于偏低水平,生物除磷效果较差。为了解决该污水厂存在的问题,同时遵循尽量依托已有构筑物、减少工程投资及运行费用的原则,通过在好氧池设计悬浮填料系统来弥补硝化速率低及水力停留时间较短的不足;将现有曝气生物滤池改造为反硝化滤池,强化系统脱氮效果;此外,新建高效沉淀池,消除同步化学除磷对生物除磷的不利影响。

宏基因组学分析深度处理阶段污水中细菌的赋存特征及其功能

为探究深度处理阶段污水中细菌的赋存特征及其功能,采集了污水深度处理阶段沿程各单元的进出水样品,并基于宏基因组学对污水中细菌的群落结构及功能进行了解析.结果表明,不同深度处理单元出水中细菌的多样性存在差异,臭氧接触池出水中细菌的多样性最低;相比夏季,冬季深度处理阶段污水中细菌的丰富度和多样性较低.不同季节深度处理阶段污水中的细菌群落结构变化较大,反硝化滤池出水中的细菌群落结构与其它样品存在较大差异;变形菌门(41.5%~71.0%)是深度处理阶段污水中的主要优势菌门,其次是拟杆菌门(3.8%~16.2%);反硝化滤池出水中主要菌属有脱氯单胞菌(4.1%~7.4%)、弓形杆菌(3.0%~8.3%)和不动杆菌(2.3%~3.0%).在深度处理阶段各工艺出水中共发现了29种与氮代谢有关的功能基因,并且在各工艺出水中均检测到了与反硝化有关的功能基因,如nosZ、napA、nirK和norB等,表明深度处理阶段污水中的细菌具有持续脱氮的潜力.糖苷转移酶和糖苷水解酶是深度处理阶段主要的碳水化合物活性酶,深度处理阶段污水中的细菌表现出了对多种有机物的降解潜力.

协同调控C/N负荷提升好氧颗粒污泥亚硝化性能

以异养颗粒污泥为接种污泥启动SBR反应器,通过协同调控进水碳、氮负荷比值,成功获得了具备短程亚硝化功能的自养型颗粒污泥。基于对粒径分布、胞外聚合物(EPS)和功能菌动力学活性的分析,系统阐述了影响污泥性状与功能演化的关键因素。结果表明,随着氨氧化菌(AOB)活性(μ_(NH_4-N))的持续增强和对亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性(μ_(NO_3-N))的有效抑制,反应器对亚硝态氮(NO_2^-N)的累积速率可达1.34 kg·(m^3·d)^(-1)。污泥平均粒径由1.4 mm增至2.2 mm,颜色变为红棕色,沉降性能明显改善。得益于EPS的不断累积,颗粒污泥在高选择压条件下(沉淀时间3 min),仍能有效截留、固定AOB。曝气反应期间,游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)对NOB的选择性抑制也是实现稳定亚硝化反应的重要原因。

有机物对ANAMMOX性能及微生物影响的研究进展

厌氧氨氧化工艺(ANAMMOX)是高效低耗的可持续生物脱氮技术,但厌氧氨氧化菌(AnAOB)世代周期长、对环境因子敏感,有机物作为污水中最常见的物质,对ANAMMOX脱氮有较为复杂的影响。综述了有机物类型、有机物浓度对ANAMMOX脱氮性能及对功能微生物的影响并探讨了原因。有机物分子质量越小、结构越简单,对厌氧氨氧化细菌的影响越显著。在低有机物浓度条件下,AnAOB具有利用简单有机物的多样代谢途径。适当的C/N可促进反硝化菌与AnAOB协同共生,在一定程度上促进AnAOB生长。高浓度有机物易导致反硝化菌占优势,与AnAOB竞争基质,甚至会改变AnAOB正常的代谢途径。醇类对AnAOB有较强的不可逆抑制作用,抗生素和酚类的抑制效果往往是可逆的。Candidatus Brocadia和Candidatus Jettenia对有机物具有相对较好的适应性。理解有机物对AnAOB的影响,可为ANAMMOX的工艺设计和工程应用提供重要参考。

单原子催化剂的合成及在环境治理中的研究进展

在污染日趋严重的今天,环境催化技术愈发重要。催化剂催化性能与其活性位点息息相关,传统纳米催化剂因原子间堆叠导致有效活性位点不足。近年来,具有单位点、100%原子利用率及特殊电子结构的单原子催化剂(SACs)受到广泛关注,有望提高反应催化效率。总结了SACs的合成策略,梳理了其近年来在CO_(2)还原、CH_(4)部分氧化及有机物降解等环境领域的应用,并对其未来发展进行展望。

高氮负荷下硫自养反硝化菌群的胞外聚合物和信号分子特征

硫自养反硝化工艺(SADN)受水力停留时间(HRT)和进水NO_(3)^(-)-N浓度的影响.通过逐步缩短HRT,提高进水NO_(3)^(-)-N浓度的方式探究工艺脱氮极限,同时解析在此过程中胞外聚合物(EPS)和信号分子酰基高丝氨酸内酯(AHLs)的变化特征以及微生物群落结构演替过程.在HRT从4.1h缩短至1.0h的过程中,硫自养反硝化菌群可快速适应环境,当HRT=1.0h,进水NO_(3)^(-)-N含量为40mg/L,系统的TN去除率为99.74%,脱氮负荷高达958.53mg/(L·d).在此过程中,EPS含量的增加以TB-PN和TB-PS为主,AHLs含量的增加以C4-HSL为主.较缩短HRT而言,提高进水NO_(3)^(-)-N浓度会促使C4-HSL含量显著增加并导致污泥结构逐渐趋向不稳定状态.C6-HSL是系统内最主要的AHLs,其含量在G4和G7阶段大幅增长是基于系统脱氮能力弱化后微生物所进行的自我调节.微生物群落组成分析表明,系统运行和氮负荷变化会对微生物群落进行驯化选择.在降HRT组中,Proteobacteria的norank_f_Pleomorphomona-daceae作为优势菌属发挥主要作用,为反硝化菌提供底物以维持系统稳定运行.在提高NO_(3)^(-)-N浓度后,UKL 13-1、Simplicispira、Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium、Thermomonas逐渐演变为优势菌属,这些优势菌属均为具备脱氮功能的关键微生物.

聚季铵盐调理污泥深度脱水过程与中试效能

采用聚季铵盐[P(DM-AM)]取代传统化学调理剂聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM),通过分析污泥脱水性能、胞外聚合物含量以及抽滤液水质指标,验证P(DM-AM)作为污泥调理剂的效果。结果表明,P(DM-AM)作为阳离子型高分子絮凝剂能够提高污泥的脱水性能,在最适投加量为0.4%~0.5%(按污泥干固量计算)时,毛细吸水时间(capillary absorption time,CST)和污泥比阻(specific resistance of sludge,SRF)分别下降48%和40%,污泥热值可达2686cal/g(1cal=4.18J)。当P(DM-AM)协同生石灰(CaO)和氯化铁(FeCl3)作为调理剂调理污泥时,处理后的污泥水分去除率可升高55%左右,与污泥紧密结合型胞外聚合物(tightly bound-EPS,TB-EPS)中的多糖含量降低了74%,且污泥中Cl^-1浓度约为92.3mg/gDS,较采用PAM调理的污泥下降约6%,可缓解污泥焚烧对焚烧炉腐蚀的影响。同时,P(DM-AM)调理污泥后,其抽滤液化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)由2120mg/L降低至1941.8mg/L,可有效减轻污水处理厂运行负担。

无锡市典型污泥处理处置全过程碳排放特征研究

无锡市污泥处理处置工程实行碳减排策略迫在眉睫,对无锡市3种主要的污泥处理处置技术路线进行全过程碳排放核算。核算结果表明,当处理1 t干污泥时,深度脱水-干化焚烧-填埋的碳排放量(2 985.34 kgCO_(2)/tDS)最高,其次是生物沥浸-好氧堆肥-土地利用(2 743.06 kgCO_(2)/tDS),碱性热水解-土地利用的总碳排放量最低,为1 080.64 kgCO_(2)/tDS。整体上,污泥碳排放中以电能消耗和药剂消耗为主的间接碳排放占全部碳排放量的82.4%,是污泥处理处置过程产生碳排放的主要因素。