膜分离技术去除水中新兴污染物的研究进展

新兴污染物(EPs)排放到水环境中会对自然生态和人类健康造成严重威胁,EPs的去除已成为研究者们在水处理领域重点关注的问题。在众多EPs处理技术中,膜分离技术(MSTs)比传统技术更有效,能够以低成本和低能耗从废水中分离EPs,是实现EPs控制与资源化利用的有效方法。综述了EPs的危害性及五种MSTs的特性,重点介绍了MSTs在EPs去除效能和膜污染方面的研究进展,并根据目前MSTs在处理EPs过程中存在的问题对其未来发展方向进行了展望。

废水中难降解污染物电化学处理技术研究进展

介绍了电化学氧化法、电絮凝法、电沉积法、电浮法与微电解法等五种常见的电化学污染物处理方法及其在废水处理中的研究进展,分析了电化学技术在废水处理过程中存在的一些问题,探讨了电化学技术反应机理研究、电极材料研发、新型反应器研发以及联用技术研发等未来潜在的研究方向。

HN-AD菌群特性及其在水产养殖废水处理中的应用

我国水产养殖业正朝着高密度、集约化的方向发展,而养殖水体中NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N、NO_(3)^(-)-N的积累问题严重影响了水资源循环效率及水产品品质。异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌群可以在较高溶解氧条件下去除养殖水体中的氮素,是净化养殖水质的关键核心。简述了具有HN-AD功能的微生物分类现状,阐述了具有HN-AD功能的微生物群落特征,分析了HN-AD菌在耐盐、降解农药和去除抗生素等方面的拓展效能,同时探究了基于环境因子的HN-AD过程调控效率,最后预测HN-AD技术在未来的发展方向。在可持续发展与“碳达峰”双重目标的驱动下,HN-AD技术正朝着更高效、可持续性和低碳排放的方向发展,助力水产养殖业不断提高水循环利用率和养殖密度。

短程反硝化-厌氧氨氧化耦合脱氮工艺影响因素与调控研究进展

含氮废水大量排放会危害环境安全,影响社会经济发展.短程反硝化-厌氧氨氧化(PD-Anammox,简称PD/A)耦合工艺作为一种新型耦合生物脱氮工艺,与传统脱氮工艺相比,具有能耗低、产泥少、温室气体排放少和节约曝气量等优点,适于处理含氮甚至高含氮废水,是近年来脱氮工艺研究领域的热点,有着广阔的应用前景.但该耦合工艺对环境要求较为严苛,其效能受到基质底物(如有机物和"三氮")、氧化还原性(DO和ORP)、酸碱度、污泥接种和驯化等因素影响,导致其工艺优化运行和工业化应用难度较大.通过对PD/A耦合工艺方面的系列研究和应用进行对比发现,操作条件、污泥种群结构及运行方式等因素之间的差异,是影响工艺效能的重要原因.基于影响特征和机制将常见影响因素归纳为几个类别:底物负荷、氧化还原特性、酸碱度、温度、污泥形态与驯化及其它因素,并总结了每种影响因素的特点、抑制机制和调控范围,给出了其对应的优化运行调控方案,有助于提高该耦合工艺的高效性和稳定性,为其启动和运行调控提供了技术支持,并为该工艺影响因素、代谢机理与调控方法等方面的研究提供了参考.

XDLVO理论在膜污染解析中的应用研究

膜分离过程中存在的膜污染问题严重制约了膜分离技术的大规模应用。扩展的XDLVO(Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek)理论可以为膜污染机理的阐述提供理论支撑,它不仅可以用来解析及预测膜污染,还可为膜污染控制提供理论指导。介绍了XDLVO理论的分析计算方法,综述了XDLVO理论在不同污染物的膜污染行为解析中的应用,讨论了膜面性质及操作条件对膜污染行为的影响以及XDLVO理论对膜污染控制的指导作用,并提出了XDLVO理论在膜污染行为研究中存在的问题以及对未来研究方向的展望。

我国农村污水治理技术与发展模式展望

综述了近20年我国农村污水处理的相关文献,总结了我国农村污水处理现状,介绍了水质水量等的时空变化特征,分析了各类污水的典型处理工艺,比较了各地方最新出台的政策法规,展望了我国农村污水处理的发展趋势,为科学合理制定农村污水治理方案提供依据,为完善污水处理设施的运维机制提供指导,为农村污水处理的法律法规及行业标准的制定提供借鉴。

活性污泥模型(ASMs)研究进展及其发展前景

简述了活性污泥模型(ASMs)的发展历程,并对ASMs在实际中的应用、活性污泥中微生物动力学参数研究、活性污泥模型进水组分研究三个方面进行了综述,总结了活性污泥模型在实际中应用的局限性,最后对活性污泥的应用前景进行了展望。

好氧颗粒污泥膜生物反应器的研究进展

好氧颗粒污泥膜生物反应器(AGMBR)是一种将好氧颗粒污泥与膜技术相结合的复合式膜生物反应器(MBR)工艺,具有高质出水和低膜污染的特点.综述了AGMBR的典型构型和好氧颗粒污泥(AGS)的特性研究、AGMBR对有机物与营养元素的去除效能、膜污染的控制以及运行参数优化等方面的研究进展,并展望了AGMBR的应用前景和面临的挑战.

人工智能在膜污染研究中的应用进展

近年来,随着人工智能(AI)的蓬勃发展,已被广泛应用于诸多领域(医学、金融、机器故障诊断等)来模拟、预测及解决实际问题。膜分离技术作为化工领域中一项重要的分离技术,已被广泛用于废水处理及水资源回用等领域。为促进膜分离技术的大规模实际应用,大量研究致力于基于AI实现膜分离过程的模拟、膜污染特征参数的预测及膜污染的控制。首先介绍了不同AI技术的概念、结构及实现过程,然后分别讨论了人工神经网络(ANNs)、模糊逻辑(FLs)、遗传编程(GPs)及智能算法在膜分离过程的模拟、膜污染特征参数的预测及膜污染的控制等方面中的应用,最后对今后的研究方向进行了展望,以期为后续的研究提供帮助。

人工神经网络及智能算法在膜污染研究中的应用

对膜通量、跨膜压差的变化趋势等膜污染特征的准确预测有利于实现膜分离过程中膜污染自动化控制及膜分离过程的长期稳定运行.人工神经网络(ANNs)和智能算法可以用来准确预测膜污染特征,是模拟膜分离过程及预测与优化膜污染控制条件的有力工具,可为膜污染控制提供重要的指导作用.首先系统地介绍了ANNs的概念、结构及实现过程;然后,综述了不同架构类型的ANNs对于不同膜分离系统的模拟和在膜污染特征预测方面的应用,以及智能算法在ANNs性能优化方面的应用;最后,讨论了ANNs和智能算法在膜分离过程中运行条件优化方面的指导作用,对今后的研究方向进行了展望,以期为后续膜分离过程的调控研究提供帮助.

改性微生物絮凝剂在污水处理过程中的应用及膜污染缓解机制

以聚合氯化铝(PAC)与改性微生物絮凝剂(MMF)为复合絮凝体系,系统考察了预混凝在菌藻颗粒污泥膜生物反应器(ABGMBR)处理污水过程中的应用和膜污染缓解机理.膜过滤试验表明,与其他絮凝体系相比,PAC/MMF预混凝可有效缓解膜污染,并且当MMF用量为20mg/L时具有最佳的絮凝能力和膜污染控制性能.扩展的Derjaguin–Landau–Verwey–Overbeek(XDLVO)理论阐明了PAC/MMF体系具有优越的防污性能.PAC/MMF絮凝体系会极大的抑制污染物在膜上的粘附和积累,从而在膜表面形成了疏松多孔且薄的滤饼层.相关性分析表明,显著的膜污染缓解可主要归因于原污水中悬浮物浓度的下降以及zeta电位的增加.

农业废弃物堆肥碳素动态转化规律及其在柑橘园的施用效果

采用Van Soest分析法对堆肥过程中有机碳组成和数量进行动态分析,结合堆肥化进程及堆肥产品品质指标,分析堆肥化过程中不同的碳素形态对肥料品质的影响机制。结果表明,堆肥高温期持续时间36 d,最终pH 8.11,最终含水率25.17%,所得肥料OM最终含量为52.34%,总养分5.41%,有效活菌数为9.6×10^8 CFU/g,大肠杆菌值为35 CFU/g,蛔虫卵死亡率为98%,发芽指数为93.09%,符合NY 884-2012对生物有机肥的要求。碳素组分中不溶性LIG、HEM和CEL与总养分、OM、C/N呈现显著相关性(相关性系数≥0.875),不溶性大分子物质降解为容易被微生物利用的小分子物质是堆肥品质提升的关键,而TOC的损失会显著降低堆肥产品的品质。该有机肥在柑橘种植园的施用可以提高柑橘品质和产量,施用量为2.0 kg/m^2时,柑橘品质最优且增产量最大。

数据缺陷条件下支持污水处理厂智能管理的数据增强方法

污水处理厂的智能化管理需要高质量、丰富的数据支持。然而,在当前污水处理厂的运维管理中,过度曝气、过量投药及监测问题等导致水厂运维数据的数量和质量存在缺陷,基于此类缺陷数据支持的各种数据驱动模型性能不高。如何提高数据质量和数量对于各类人工智能模型的研究和应用非常关键。提出了一种基于生成对抗网络的污水厂数据增强方法(WP-GAN),以应对数据缺陷问题,并采用一种经典的污水处理厂人工神经网络模型(W-ANN)对所提出的方法进行验证。研究采用的数据集来自某大型城市污水处理厂的厌氧-缺氧-好氧(A2O)工艺,通过数据增强处理将实测数据扩增5倍,以增强前后的数据样本训练W-ANN模型后,模型性能得到显著提升:拟合度从20%提高到65%,最大模拟精度从67.85%提高到75.55%。该方法是一种应对数据缺陷的通用数据增强方法,可为污水厂智能管理的各种数据驱动模型提供更好的数据支持。

生物法减缓MBR膜污染的研究进展

膜生物反应器(MBR)因占地面积小、剩余污泥产量少等诸多优点已被广泛运用到水处理中,但膜污染所带来的频繁膜清洗和膜更换提高了MBR的实际运行成本,是制约其发展的主要因素。因此,大量研究致力于发展MBR膜污染的减缓方法,包括物理法、化学法和生物法等;其中,生物法由于具有成本低、环境友好及可持续性等优点而受到广泛关注。对MBR中减缓膜污染的生物控制方法进行了系统分类,重点介绍了群体感应与淬灭技术、能量解偶联、生物酶法、NO诱导法、D-氨基酸抑制法、裂解与捕食六种生物法在MBR中减缓膜污染的最新应用和进展,并根据目前生物法存在的一些问题对其未来的研究方向进行了展望。