光学相干层析成像技术在膜污染研究中的应用

简述了光学相干层析成像技术(Optical coherence tomography,OCT)的成像原理和监测优势;由于可快速生成高分辨率的污染层二维和三维图像,可用于表征污染层形成过程､定量分析污染层､表征膜内部污染与润湿､耦合深度学习模型预测膜污染,促进对膜污染形成过程和机制的理解;总结了OCT在膜污染分析中的主要问题,并对未来的研究进行了展望。

鄱阳湖流域南昌湖区农业面源污染现状及控制策略

农业面源污染治理是我国“十四五”重点流域水环境综合治理中的重要组成部分,为了解析鄱阳湖流域农业面源污染特征与时空分布情况,推进区域内农业面源污染治理工作的落实开展,以鄱阳湖流域南昌湖区为研究对象,通过资料收集、实地考察以及数据分析等方法,系统地统计了2020年度鄱阳湖流域南昌湖区五大国控断面汇水区域内的农村生活污水、农业种植、畜禽养殖、水产养殖四大农业面源污染产生的入湖污染负荷,分析了南昌湖区不同农业面源类型污染特征以及入湖污染物的空间分布情况。结果表明:农村生活污水污染主要集中在青岚湖、金溪咀刘家和伍湖分场3个国控断面汇水区域,农业种植面源污染主要集中于青岚湖国控断面汇水区域,畜禽养殖污染绝大部分集中在青岚湖、金溪咀刘家国控断面汇水区域,水产养殖污染主要集中在金溪咀刘家、南矶山国控断面汇水区域;其中青岚湖和金溪咀刘家区域内的农业面源污染是南昌湖区亟需治理的重点,COD、NH_(4)^(+)-N、TN、TP产生量分别占据5个国控断面农业面源污染总量的78.6%、66.7%、70.9%和69.0%。

污水处理填料堵塞的形成机理及控制措施

污水处理填料能够提高污水处理效果,但其堵塞问题会降低处理能力、恶化运行工况,亟待解决。为提高污水处理填料的抗堵塞能力,综述了污水处理填料堵塞的相关研究,从填料特性、应用场景、物质分类、堵塞特点、发展机制和影响因素等方面总结了污水处理填料堵塞的形成机理,从事前、事中、事后三个方面讨论了针对污水处理填料堵塞问题的7项常用控制措施,并根据研究现状提出了堵塞形成机理、堵塞控制措施、填料设计优化等方面的研究建议,以期为污水处理填料及配套工艺的后续研究和技术开发提供支撑,提高污水处理填料的应用效益。

面向空气取水的金属有机框架(MOFs)材料研究进展

空气取水技术可为干旱地区获取淡水资源提供一种新途径,其中吸附式空气取水技术是当前研究的热点之一.作为一种具有高比表面积、高孔隙率和功能可控的新型多孔材料,金属有机框架(metalorganic frameworks,MOFs)材料在吸附式空气取水技术的研究中受到广泛关注.因此,该文总结了空气取水技术的基本原理和方法,从材料的适用性能和应用尝试两方面阐述面向空气取水MOFs材料的主要研究进展,并对其未来发展进行了展望.

强化共建高质量“一带一路”环境治理走深走实

绿色是高质量共建“一带一路”和共筑清洁美丽世界的鲜明底色。自习近平总书记2017年首次提出共建绿色“一带一路”倡议以来,绿色“一带一路”从中国倡议走向国际实践,既为合作伙伴国家绿色转型传递了中国力量,也为破解全球性生态环境问题、促进实现联合国2030年可持续发展目标贡献了中国智慧。2023年习近平总书记宣布的高质量共建“一带一路”八项行动为扎实推进绿色“一带一路”环境治理走深走实提供了指引。

合流制管道溢流污染的特征与控制研究进展

综述了国内外合流制管道溢流污染特征与控制的研究进展,总结了合流制管道溢流废水的污染物来源、水质水量关系和水环境影响特征,分析了影响合流制管道溢流污染特征的影响因素、常用合流制管道溢流污染控制措施,以及旋流分离、沉淀等末端控制技术的研究进展;指出管道沉积物的沉积、冲刷、污染释放监测与管道、截流井和排口净化技术的工艺组合,是控制我国合流制管道溢流污染的关键技术节点。

畜禽粪污处理处置中危险生物因子赋存与控制研究进展

畜禽养殖行业是动物疫情发生的重点行业,防控动物疫情是我国生物安全法的重要内容之一。畜禽粪污是导致生物安全问题的危险生物因子(Dangerousbiologicalagents,DBAs)的重要源和汇。本文结合我国生物安全法,从畜禽粪污处理处置的角度,综述典型DBAs(抗生素抗性基因和病毒)在畜禽粪污处理处置过程中的赋存特征及环境行为的研究进展,并提出目前研究存在的不足和建议的研究方向,为保障畜禽养殖行业的生物安全、防范动物疫情、防控畜禽养殖源DBAs向环境扩散提供参考。本文主要建议如下:通过DBAs的分子生物学组成,全面解析核酸(如抗生素抗性基因)→核酸+蛋白(如病毒)→细胞结构(如耐药菌)在畜禽粪污处理处置中的赋存与环境归趋特征;开发畜禽粪污中新兴DBAs的识别、鉴定和快速检测方法;结合碳达峰/碳中和需求,在强化资源化利用的前提下,加强生物处理过程中DBAs控制的靶向技术研发;加强畜禽粪污有机污染、无机污染和生物污染的协同控制技术研究。

深度脱水污泥好氧堆肥中多环芳烃的含量与风险削减研究

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是影响污泥安全资源化的重要因素.以无机药剂调理的深度脱水污泥有利于污泥的好氧堆肥处置,但对于该处置过程中深度脱水污泥PAHs的降解和风险削减尚缺乏认识.主要以复合铝镁盐调理的深度脱水污泥为对象,分析不同好氧堆肥条件下污泥中PAHs的含量、来源和风险,以明确好氧堆肥工艺过程对风险有机物的削减效果及潜在影响因素.通过气相色谱-质谱仪、特征比值法和风险熵法分析污泥中美国EPA优先控制的16种PAHs的含量、来源和风险,重点考察了深度脱水污泥在好氧堆肥前后PAHs含量和风险变化.结果表明:①16种PAHs在6组污泥中均有检出,其总量范围为777.78~1878.38 ng/g,组成以中高环芳烃为主,主要来源为石油污染和燃烧的混合源.②堆肥28 d后6组污泥中PAHs的去除率分别为37.66%、54.29%、12.38%、15.40%、56.78%和34.25%,表明添加颗粒大的返混料或辅料更有利于PAHs的降解.③污泥中的PAHs整体处于中低风险,好氧堆肥后除组1的苯并[a]芘和组2的芴由低风险上升为中风险外,其余组中PAHs的风险均保持不变或者下降.研究显示,深度脱水污泥好氧堆肥应注重堆体的通气性,添加颗粒大的返混料或辅料能有效改善好氧堆肥过程的通气性,从而促进PAHs的降解和风险削减.此外,堆肥过程及堆肥产品中PAHs应作为一项重要指标进行监测,以避免因长期暴露引发累积性生态风险.

磁混凝去除黑臭水体的污染物特征与机理研究

采用磁混凝处理黑臭水体。结果表明,聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)和磁种的优化投加量分别为70、1.5、1.5 mg/L,浊度、NH_(4)^(+)-N、TN、TP与COD的去除率分别为89.77%、9.02%、17.02%、50.45%与35.77%,COD的去除率比传统混凝提高了69.5%。废水中溶解性有机物(DOM)主要为蛋白质类、腐殖质类及微生物代谢产物(SMP),PAC水解产物的吸附和螯合作用是DOM去除的主要机理,且芳香性和共轭双键有机物去除效果较好。磁种投加显著提升SMP和腐殖质类DOM的去除,其关键作用是成为絮体形成的核心,提高絮体密实度、沉降性能、强度和再稳性能,显著强化混凝效果。

改性骨架材料应用于污泥深度脱水的研究进展

本文在原始骨架材料应用于污泥脱水局限性的基础上,重点综述了改性骨架材料的类别､改性方法及其强化污泥脱水性能的作用机理,并对其未来应用于污泥深度脱水的前景和存在问题进行了展望.结果表明,改性后赋予了骨架材料更多的物化性质,在与污泥絮体接触和挤压过程中可发挥骨架支撑､电中和､胞外聚合物破解､物理吸附和催化作用等,以促进污泥深度脱水.针对目前研究现状,建议未来应以工程实践需要为导向开发更高效经济的改性方法,实现污泥的有效减量与资源化.

膜蒸馏处理环控生保系统中尿液的研究

尿液的处理与水回收是目前环控生保系统(ECLSS)研究的难点和重点.本文采用膜蒸馏(MD)进行尿液处理,考察膜材料、进料液温度及不同预处理方式对尿液MD处理过程效能的影响.研究发现PTFE膜具有较好的MD性能,温差从15℃提升到45℃时,通量由3.35提高到16.54 kg/(m^(2)·h).尿液处理过程中溶解性有机物(DOM)主要包括酪氨酸类蛋白(C1)、色氨酸类蛋白(C2)及富里酸类物质(C3),C1占比60%以上,C/N比较低.MD过程出现了微生物污染,进一步提升了C2的占比,降低了DOM腐殖化程度.陶瓷膜预处理可截留大分子物质以减缓膜污染;酸化可稳定尿液性质,显著减缓有机-无机-微生物污染,初始通量提高10%,长期稳定性显著提高.本研究为尿液处理与回收提供了一种有效的方案,可支撑ECLSS废水的处理与回用.

猪场废水高剂量次氯酸钠消毒下消毒副产物的赋存特征研究

为了明晰猪场废水高剂量NaClO消毒产生消毒副产物(DBPs)的赋存特征,本研究采集了典型猪场废水厌氧消化+改良A^(2)O工艺的不同工艺段出水,采用全二维气相色谱-质谱联用(GC×GC-qMS)结合三维荧光(3D-EEM)分析,研究了猪场废水厌氧消化+改良A^(2)O工艺处理过程有机物变化对DBPs的影响。猪场原水、厌氧消化池出水、改良A^(2)O池出水经100 mg·L^(-1) NaClO消毒后共检测到10类38种DBPs。猪场原水消毒后检测到大量氯酚类和氯杂环类DBPs,厌氧消化+改良A^(2)O工艺对这部分DBPs前体物有很好的去除效果,经厌氧消化处理后氯酚类和氯杂环类DBPs分别减少了88.50%、77.64%。但厌氧消化会增加酯类和烃类,使氯酯类和氯烃类DBPs产生量分别增加了392.18%、68.37%,改良A^(2)O工艺可以去除部分氯酯类和氯烃类DBPs前体物。改良A^(2)O工艺出水有机物C/N升高、H/C降低,HIX增大,腐殖化程度与稳定程度升高、芳香度升高,可能是出水消毒后氯烃类DBPs增加的原因。厌氧消化+改良A^(2)O工艺难以去除氯酯类和氯烃类DBPs前体物,猪场废水处理系统需要加强对这部分前体物的去除能力。

针对西北村镇生活灰水的多介质庭院生态处理技术

我国西北地区干旱缺水,作为非传统水源的生活灰水资源化利用率普遍偏低。针对我国西北村镇居民生活灰水的收集排放情况和水质特点,结合土壤和多介质滤料对水中污染物的去除效果,设计多介质庭院生态处理技术,将处理后居民生活灰水作为农田灌溉水进行利用。设计实验装置以内蒙古呼和浩特市某村居民生活灰水为进水,连续运行28 d,对处理效率进行研究。结果表明,装置对COD_(Cr)的去除率维持在65%左右,阴离子表面活性剂去除率维持在60%左右,SS去除率达到50%以上,并且灰水中的氮元素得到了保留,用于灌溉可为农作物增添肥效,论证了该技术在处理西北农村灰水方面的可行性。

游离氨预处理污泥促进有机物释放过程研究

针对污泥厌氧消化水解阶段有机物释放受限、影响产甲烷的问题,通过优化游离氨预处理的剂量,考察了不同游离氨预处理浓度、持续时间下,污泥水解阶段的有机物释放效果。结果表明,与控制组相比,优化剂量的游离氨处理后TCOD、SCOD质量浓度分别提高了134.64%~250.34%、154.70%~274.55%,表明优化的游离氨水平有效强化了污泥的预处理效果。组分分析结果表明,溶解性蛋白质、多糖浓度分别提高111.70%、412.37%,VS水解率增加16.60%~80.38%。三维荧光光谱(3D-EEM)的PARAFAC分析表明,游离氨预处理后提高了生物可降解有机物占比,主要以溶解性微生物副产物(41.18%)、类酪氨酸(29.32%)为主;同时促进难降解有机物的转化。不同于高能耗预处理的强力溶胞破壁,以温和调节的游离氨预处理方式强化水解,可提高液相中溶解性有机物质量浓度,进而改善污泥中有机物释放效果。

污泥热水解厌氧消化滤液处理工程溶解性有机物

以典型的污泥热水解厌氧消化滤液处理工程为对象进行现场调查.结果表明,滤液中氨氮和COD的浓度分别高达(2034±465),(4128±276) mg/L,滤液中溶解性有机物(DOM)主要是大分子难降解有机物,大于1000Da的DOM占80.6%.现有“生物预处理+两级AO-MBR”滤液处理工艺总体上可实现高效脱氮(TN去除率94.9%)和部分COD去除(69.9%).脱氮主要依赖生物预处理单元(去除贡献率为79.9%),而DOM去除主要依赖MBR工艺的膜过滤(去除贡献率为184.7%).膜过滤截留的DOM依次为高分子聚合物>腐植酸类物质>低分子有机酸和中性物质,出水DOM主要以腐植酸和富里酸类物质为主,且腐殖化程度增高.现有的水洗、酸洗和碱洗对膜的有机污染均有一定的清洗效果,但清洗液中DOM类型差异明显.

猪场污水高氨氮负荷处理过程中温室气体的排放特征

为探讨畜禽养殖污水高氨氮负荷处理过程中的温室气体排放,本试验对缺氧/好氧(A/O)中试工程处理猪场沼液过程进行采样,对温室气体特性及影响因素进行了监测分析。结果表明:A/O工艺CH_(4)平均排放通量为1454.76 mg·m^(-2)·h^(-1),平均排放因子为0.85%,缺氧池排放占比最高,占总排放量的56.0%;N_(2)O平均排放通量为101.25 mg·m^(-2)·h^(-1),平均排放因子为0.64%,好氧池排放占比最高,占总排放量的87.1%。NO_(2)^(-)-N的积累会促使N2O排放,但对CH4排放有抑制作用。硝化细菌和反硝化细菌的反硝化反应可能是猪场污水处理过程中N_(2)O的主要排放途径。

鄱阳湖南昌湖区典型断面总磷超标成因

以南矶山国家控制断面及其汇入区域为研究对象,通过水环境因子和沉积物现场调查,分析水体TP超标现象,探究其影响因素.结果表明,研究区域表层水TP超标现象主要发生在枯水期和退水期,超标倍数分别为3.06倍和2.78倍;且TP与溶解性有机物(DOM)、浊度显著相关.三维荧光光谱(3D-EEM)区域积分法和平行因子分析(PARAFAC)结果发现,该区域水体DOM为3个组分,其中以富里酸等类腐殖质物质(组分C1和C2、分区Ⅲ)为主,主要来源为湿地植物枯落物降解,在枯水期占比最高(55.47%).涨水期受汇入支流及周边碟形湖等外源输入影响,类蛋白质物质(组分C3和分区I)占比升高至35%以上;TP与腐殖质类有机物呈显著正相关(P<0.05),与蛋白质类有机物呈显著负相关(P<0.05),表明TP与腐殖质类有机物具有共源性.TP与浊度呈显著正相关(P<0.05),枯水期水体浊度最高(均值为320.83NTU),该时期南矶山断面汇入支流及碟形湖来水均断流;调研发现表层沉积物底质为粉砂质,以细组分为主,中值粒径DX(50)属于细粉砂质(2~16μm);分选系数范围为2.11~2.75,分选性差;沉积物样品多位于底边悬浮和均匀悬浮搬运区,搬运能力弱;沉积水动力弱,再悬浮后颗粒物不易沉积,造成浊度较高.0~5cm表层沉积物TP平均含量较高(527.89mg/Kg),泥-水界面P向上覆水释放,其中断面的P释放通量最大(0.21mg/(m2·d));表层沉积物是断面水体TP浓度的重要影响因素之一.

西北地区农村生活污水排放标准对比及分析

西北地区农村生活污水整体治理率低于全国平均水平,为有效提升区域农村污水治理率,提高当地村落水环境管理水平,西北各省(自治区)政府陆续颁布农村生活污水处理污染物排放标准。通过剖析山西省、陕西省、甘肃省、青海省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区和内蒙古自治区七省(自治区)农村生活污水排放标准与《城镇污水处理厂污染物排放标准》和《农田灌溉水质标准》,发现西北七省(自治区)标准分级主要基于地表水环境质量标准和处理设施规模两方面进行划分,且各地标准在控制指标选取上与城镇污水处理厂污染物排放标准基本一致,但标准限值相对宽松。同时,西北七省(自治区)三级标准均可满足西北地区农田灌溉水质要求,其中内蒙古、甘肃和新疆更是作出了明确规定。此外,通过深入总结分析西北地区农村生活污水排放标准,可引导地方农村生活污水治理从执着于《城镇污水处理厂污染物排放标准》到优先考虑适宜区域的地方标准,更可为西北地区优选农村生活污水处理适用技术与治理模式提供思路,进而有助于提升地方政府的农村水环境治理相关政策决策水平。

猪粪中21种常见抗生素的同步提取检测方法研究及应用

为实现猪粪中抗生素的有效削减及控制,迫切需要开发快速、同步兽用抗生素的检测分析方法,明确猪粪中多种类抗生素赋存特征.本研究建立并优化了猪粪中21种常见抗生素的同步分析方法.该方法采用甲醇和Na_(2)EDTA-McIlvaine缓冲溶液(1∶1,V/V)提取,提取液经固相萃取净化后高效液相色谱串联质谱检测.猪粪样品中5种四环素类、2种β-内酰胺类、6种大环内酯类、4种磺胺类和4种喹诺酮类抗生素的内标定量回收率29.53%—116.36%,检出限0.90—26μg·kg^(-1)DS,定量限2.91—85.20μg·kg^(-1)DS,相关系数R2均大于0.997.采用该方法对单个猪场不同畜舍样品加标回收率的单因素方差分析发现,除了四环素-D6(TC-D6)有显著性影响之外,其它内标回收率在不同样品中无显著性影响.分别采集不同地区2个猪场的猪粪样品进行验证分析,发现猪粪样品中单个抗生素含量范围在ND—99.37 mg·kg^(-1)DS.结果表明,该方法可用于猪粪中多种类抗生素的同步检测.

船舶污水处理技术研究与应用进展

海运、河运增长迅速,船舶污水处理日益受到广泛关注。本文以海洋船舶为主要研究对象,综述了海洋船舶污水的类型、水质特征、处理技术研究和应用进展,并展望了海洋船舶污水处理的膜生物反应器研究与应用方向。海洋船舶污水主要指压舱水以外的船舶污水,主要包括船舶生活污水和含油污水。海洋船舶生活污水的水质、水量随乘员变化较大,呈现污染物浓度高、变化大等特征,其中黑水污染物浓度BOD5991~5840 mg/L,SS 1180~4980 mg/L;含油污水成分复杂,乳化程度高,舱底水中含油量可达50000 mg/L。虽然海洋船舶污水排放标准随海域变化较大,但日益严格,这导致船舶污水处理对空间、运行维护的要求高,因此,膜生物反应器成为海洋船舶生活污水处理研究与应用的主流技术。