城市污水处理中抗生素类污染物的去除研究

以常州市某城市污水处理厂中克拉霉素、磺胺甲恶唑、土霉素和头孢他啶为研究对象,在现场调查的基础上搭建模拟装置研究SBR工艺对抗生素类污染物的去除效果,并考察了污泥龄、水力停留时间、p H值、曝气等因素对去除效果的影响。研究发现,城市污水处理系统对克拉霉素、磺胺甲恶唑、土霉素和头孢他啶的去除率分别为91%、20%、96%和74%,SRT、HRT、p H值和曝气量对抗生素类污染物的去除有一定影响,同种抗生素污染物去除效果因不同影响因素而异,同一个因素的影响程度也因抗生素种类而异。     

海绵-浸没式MBR去除城市污水中磺胺类抗生素

为提高城市污水中磺胺类抗生素(SAs)污染物的去除率,构建了海绵-浸没式膜生物反应器系统(SSMBR),并与传统的浸没式膜生物反应器(CSMBR)进行了对比,研究了两种工艺对SAs的去除性能和机制。结果表明,SSMBR对磺胺嘧啶(SDZ)和磺胺甲口恶唑(SMZ)的去除性能(去除率分别为92%、83%)优于CSMBR(去除率分别为76%、71%)。SAs的物料质量平衡计算结果表明,生物降解是去除SDZ和SMZ的最主要机制。此外,在SAs的压力下,胞外聚合物(EPS)中的多糖(PS)和蛋白质(PN)被富集,CSMBR中EPS含量高于SSMBR。16S rRNA高通量测序表明,SAs存在及降解会使菌群丰度和多样性明显降低,与此同时,海绵生物载体能促进与去除SAs相关的缓慢生长菌群的富集。     

氨基改性磁性介孔硅对磺胺类抗生素的吸附研究

为了提高介孔硅材料的吸附性能,通过分析磺胺类抗生素（SAs）理化特性对介孔硅材料的有机功能化改性进行指导,制备了氨基改性磁性介孔硅（AMS）,并系统研究了AMS对磺胺类抗生素的吸附效能。与常见吸附材料相比,AMS对磺胺类抗生素具有更高的吸附容量和吸附效率,其对磺胺嘧啶（SDZ）、磺胺对甲氧嘧啶（SMD）和磺胺甲恶唑（SMZ）的最大吸附容量分别为272.39、228.44和300.14 mg/g,吸附过程遵循伪二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,10 min内对上述3种抗生素的去除率均可以达到90%以上。当pH为8时,AMS能达到最大吸附容量,且该吸附容量与溶液的离子强度呈负相关关系。回收的AMS稳定性较好,且易于从溶液中分离出来。AMS对SDZ、SMD和SMZ的吸附主要通过静电作用和氢键。     

铁炭微电解法去除磺胺类抗生素的研究

近年来,由于抗生素的过量使用和不适当排放引起水体污染问题,使人们对抗生素有效降解方法的探索也日益增多。选取了三种常见磺胺类抗生素,并以其中一种磺胺甲基嘧啶作为主要研究对象,考察了铁炭微电解法对磺胺类抗生素的去除效果及反应过程。首先,通过单因素试验得到了最佳反应条件,即初始pH值为2、铁炭填料填装量为1 g/m L、温度为25℃和曝气量为60 L/h,在该条件下反应8 h,对磺胺甲基嘧啶的去除率可达82.9%,对TOC的去除率达45.2%。其次,通过测定反应中TOC、TN、NO_3~-、SO_4~(2-)、Fe~(2+)、Fe~(3+)的浓度变化趋势,揭示了铁炭微电解法降解磺胺类抗生素的反应途径,即抗生素中的S—N键断裂释放出S、N原子,再经过一系列的氧化还原作用得到进一步去除。     

臭氧微纳米气泡技术在含抗生素废水处理中的应用

采用臭氧氧化技术处理含有抗生素的模拟养殖塘水体,对比普通曝气盘与微纳米曝气的运行效果表明,微气泡发生装置能够大幅提高对臭氧的利用率,降低臭氧逸失率。普通曝气盘与微纳米曝气对UV254有较好的去除率,但普通曝气对CODMn的去除效果有限。臭氧微纳米气泡曝气对水中CODMn、微量甲氧嘧啶和磺胺嘧啶的去除率分别为26. 1%,63. 95%和79. 52%。     

紫外/真空紫外反应器对磺胺类抗生素的去除研究

分别采用无臭氧与产臭氧的低压汞灯作为紫外光源构建紫外反应器,对比紫外(UV)和紫外/真空紫外(UV/VUV)两种处理方式对七种磺胺类抗生素混合溶液的处理效果,并考察了磺胺初始浓度、天然有机物和处理流量对UV/VUV去除效果的影响。结果表明,当每种磺胺初始浓度为20μg/L、处理流量为0.18 m~3/h、灯管输入功率为120 W时,单独UV仅对三种抗生素(磺胺噻唑、磺胺甲二唑和磺胺甲恶唑)的去除率70%,而由于额外的羟基自由基的氧化作用,UV/VUV对七种磺胺类抗生素的去除率均接近100%。初始磺胺浓度增加或天然有机物的存在会在一定程度上降低UV/VUV的处理效果。降低处理流量可以有效提高UV/VUV对磺胺的去除率,但同时也会增加能耗。当流量为0.18 m~3/h时,UV/VUV去除各磺胺的单位电能消耗(EEO)值在0.55~0.80 k W·h/(m~3·order)之间,远小于UV处理。此研究表明,在达到相同去除效果下,UV/VUV比UV能耗更低,适用于小规模分散式供水系统中高效去除微量有机污染物。     

城市污水处理系统对典型药物的去除效果

以磺胺甲基嘧啶（SM1）、磺胺甲恶唑（SMZ）、四环素（TC）、罗红霉素（ROX）、氧氟沙星（OFL）、咖啡因（CF）、对乙酰氨基酚（AP）等7种典型药物为研究对象,选择MSBR、BAF两个实际污水处理系统和一个多级A/O-MBBR中试处理系统,通过高效液相色谱质谱技术（HPLC-MS）检测7种药物在不同工艺单元的浓度水平,考察不同系统对不同药物的去除效果。结果表明,MSBR系统对7种药物的去除效果为AP>CF>OFL>TC>ROX>SM1>SMZ,BAF系统为CF>ROX>AP>OFL>TC>SMZ>SM1,多级A/O-MBBR中试系统为AP>CF>OFL>ROX>TC>SM1>SMZ。3个处理系统对AP、CF、OFL和TC的去除率没有显著差异;BAF系统对SM1的去除率仅为6.8%,显著低于其他两个系统;多级A/O-MBBR系统对SMZ的去除率仅为10.75%,显著低于其他两个系统;BAF系统对ROX的去除率高达92.9%,显著高于其他两个系统。     

不同PPCPs浓度对活性污泥系统微生物毒性的影响

通过人工投加4种典型药物及个人护理品(PPCPs)对活性污泥系统进行破坏性试验,评估PPCPs的种类和浓度对生物脱氮过程中污泥活性的毒性效应,并对活性污泥系统在PPCPs刺激下有机物降解、硝化及反硝化能力的变化进行比较,分析电子传递体系(TTC-ETS)活性、比氧摄取速率(SOUR)、氨摄取速率(AUR)、活菌/死菌比值(Ratio_G/R),以此来表征PPCPs在活性污泥系统中产生毒性的灵敏度,判断其作为毒性效应评估指标的可行性。结果表明：不同方法所确定的PPCPs毒性顺序基本一致,其对活性污泥系统的抑制作用大小为甲氧苄啶(TMP)>磺胺甲恶唑(SMX)>双氯芬酸(DF)>布洛芬(IBP);SOUR对毒性的灵敏度最高,是表征PPCPs抑制污泥活性的最佳指标。     

低温好氧颗粒污泥的培养及处理生活污水研究

采用厌氧、好氧交替运行的小试SBR反应器实现了在秋、冬季无保温措施下好氧颗粒污泥的培养及对生活污水中污染物的去除。研究发现在秋、冬季温度由18℃逐渐降至10℃并长期维持在较低温度的条件下,SBR反应器中形成了具有良好物化特性的颗粒污泥,稳定期污泥的平均粒径为300μm,反应器中有较高的生物量(MLSS为6 000 mg/L),污泥沉降性能较好,SVI为50~60 m L/g。对COD、PO_4~(3-)-P、NH_4~+-N均具有较好的去除效果,平均去除率分别达到85.8%、98.3%、99.2%。通过在反应周期结束增设2 h缺氧搅拌,实现了对TN的进一步去除,去除率达95.2%。     

改良型SBR工艺对奶牛场废水中抗生素的去除效果

奶牛场废水中的有机物和抗生素对其还田利用不利,为此,采用带缺氧区的推流式SBR(简称改良型SBR)工艺处理干清粪条件下间歇产生的奶牛场废水,重点考察其对抗生素的去除效果。结果表明,当进水COD、NH4+-N、TN、TP浓度分别为1 234~4 696、768~1 365、880~1 370、5.62~12.02 mg/L时,经改良型SBR工艺处理后,出水COD可降至401~544 mg/L、NH4+-N始终低于10mg/L,TN平均损失率为22.38%,TP基本没有被去除。奶牛场废水中磺胺类和β-内酰胺类抗生素总浓度为3.84~4.48μg/L,改良型SBR工艺对其总去除率可达到72.97%~90.82%,且对10种较高浓度的磺胺类抗生素(每种添加浓度均为50μg/L,共计500μg/L)也有很好的去除效果,去除率可达95.75%~95.97%。生物降解是奶牛场废水中磺胺类和β-内酰胺类抗生素的主要去除途径,另外,磺胺类抗生素的去除与其分子结构中S—N键的断裂有重要关系。在不影响COD去除效果的条件下,调整反应器的混合液回流量或进水量均可减少碱度投加量,从而降低运行成本。     

Ultrasonic Sludge Pretreatment for Enhanced Sludge Digestion

During recent decades, the anaerobic digestion process has been extensively studied and various methods for process enhancement have been explored. These methods include heat treatment, alkali addition, phase separation and membrane enhancement. In general, whilst technically feasible, the methods have not proved to be economically competitive.
The pretreatment of sludges with high-power ultrasound has been investigated as part of a twelve-month research project funded by six UK water utilities. Cell lysis and particle-size reduction (caused by ultrasonic cavitation) are thought to be the key parameters through which the digestion process is enhanced. A series of laboratory-scale anaerobic digesters has been operated and significant increases in biogas yield have been noted following ultrasonication. Experiments have been completed with a variety of ultrasonic devices (of different geometries and construction materials) and sludge types (e.g. primary, secondary and co-settled). Current experiments are investigating methods through which the technology can be successfully scaled-up and applied on a full-scale plant.     

水蚯蚓原位消解技术用于污泥减量的研究

采用水蚯蚓原位消解污泥技术对诸暨和浏阳市污水处理厂的三种工艺、四项工程进行改造,通过生产性试验考察了污泥减量效果以及对去除污染物的影响。结果表明,耦合后的工艺的污泥减量效果显著,其污泥产率最小为0.015 kg/m3,污泥减量可达81.7%,污泥的沉降性变好,MLVSS/MLSS值降至36.7%。系统工艺的耦合调整可使对COD的去除率增加8.9%,出水水质能稳定达到GB 18918—2002的一级B标准。同时,水蚯蚓原位消解污泥技术对于不同地区的水处理工艺均具有良好的适用性。     

不同接种污泥对好氧污泥颗粒化的影响

分别采用工业园区污水处理厂、城市污水处理厂、实验室好氧颗粒污泥反应器中洗出的絮状污泥作为接种污泥,考察了接种污泥类型对好氧颗粒污泥形成的影响。经历50 d后,均成功培养出好氧颗粒污泥,SVI值分别可达43、48、46 mL/g,平均粒径分别为0.43、0.42、0.40 mm。试验还发现:工业园区污水处理厂的污泥含有大量无机或惰性载体等微粒物质,可加速好氧颗粒污泥的形成;颗粒污泥的形成过程不符合经典的"丝状菌骨架假说",即丝状菌不是形成好氧颗粒污泥的必要条件。     

污泥机械脱水与热干化脱水的经济性比较

某石油化工企业污水处理厂的污泥脱水设备主要为卧螺沉降离心机和螺压机,脱水污泥含水率分别在85%以下和90%左右。通过分析该污水厂污泥机械脱水和热干化脱水的运行成本,得到含水率为99%的稀泥浆采用卧螺沉降离心机脱水时,运行成本仅为3.68元/m3分离水;而采用热干化脱水时,运行成本为330.85元/m3蒸发水。因此,选择污泥热干化减量处理时,首先要采用高效率的污泥脱水机,尽量在机械脱水阶段去除更多的水,这对后续控制污泥干化处理规模、投资和运行成本具有指导意义。     

膜生物反应器污泥培养过程中丝状菌污泥膨胀的控制

针对膜生物反应器污泥培养过程中出现的丝状菌污泥膨胀现象,分析了发生污泥膨胀的原因,认为是反应器中低污泥负荷和低溶解氧浓度共同作用所致.通过提高污泥负荷[>0.25 gCOD/(gSS·d)]和溶解氧浓度(DO>2.0 mg/L),可使污泥沉降性能得到恢复,但历时较长(需30 d左右);而在提高污泥负荷和DO浓度的基础上,向反应器中通入少量的臭氧(0.02 g/gSS)可使污泥沉降性能得到快速恢复(仅需10 d左右).在控制污泥膨胀过程中,所采取的各种措施未对膜生物反应器去除COD造成明显影响.     

非丝状菌污泥膨胀对无排泥MBR的影响

在无排泥条件下,通过对MBR系统中发生的非丝状菌污泥膨胀现象的研究发现:污泥膨胀导致污泥沉降性变差,系统污泥量上升,对TN的去除率较低且不稳定,但对COD和氨氮的去除效果影响不大,去除率分别能达到80%和90%以上;在初期对TP的去除率较高,随着污泥停留时间的延长,对TP的去除率逐渐下降。通过减少曝气量、降低进水COD和TN浓度、增加进水TP浓度,能有效解决MBR中发生的非丝状菌污泥膨胀现象,同时能降低污泥产率。     

好氧颗粒污泥发生丝状菌污泥膨胀的控制措施

在SBR反应器内接种好氧颗粒污泥,经驯化后对人工模拟废水的处理效果良好。考察了培养过程中污泥形态的变化以及发生丝状菌污泥膨胀时反应器对污染物的去除效果,并探讨了丝状菌在污泥颗粒化过程中的作用以及控制丝状菌污泥膨胀的方法。结果表明,丝状菌污泥膨胀对COD的去除率有影响,但对去除NH3-N、TP的效果影响不大。通过增加反应器内的水力剪切力对控制丝状菌污泥膨胀有一定的效果,而减小C/N值,均衡进水中的营养可从根本上解决污泥膨胀问题。成熟的好氧颗粒污泥的MLSS约为3 000 mg/L,沉降性能较好,SVI为77 mL/g;对COD、NH3-N、TP均具有较高的去除率,分别达到94.52%9、5%9、0%左右。     

SBR工艺中污泥负荷对丝状菌污泥膨胀的影响

在严格控制ＳＢＲ工艺试验运行条件下,就污泥负荷对丝状菌污泥膨胀的影响规律进行了研究。结果表明,高污泥负荷不仅不是导致污泥膨胀的因素,而且对污泥膨胀有抑制作用;在污泥负荷降低到一定程度（“临界负荷”）后,ＳＶＩ迅速升高,加速污泥膨胀的发生。还发现,进水底物浓度与“临界负荷”及低于“临界负荷”后污泥膨胀的最大程度ＳＶＩｍａｘ之间呈负相关关系,且都可用微生物的选择性理论来解释。     

活性污泥工艺中剩余污泥的减量化技术

阐述了剩余污泥减量化的理论基础和技术策略，指出剩余污泥的减量化可能会导致污泥沉降性能的改变和出水中氮浓度的上升。