关键词： CPF-Fe光催化抗菌剂   大肠杆菌   肠炎沙门氏菌   畜禽粪污   转录组学   代谢组学  

摘要： 畜禽粪污污染排放已经成为世界各国日益严重的环境卫生问题,也是促进我国畜牧业绿色发展所要面临的重要任务。畜禽粪污中含有多种致病菌,如不经适当处理随意排放不仅会威胁畜禽的健康养殖,同时也会对水源和土壤等资源造成污染。因此,开发出一种安全性高且效果稳定的畜禽粪污水污染物处理技术对我国的畜禽养殖业发展及环境保护均具有重要意义。光催化纳米抗菌材料因其具有无毒性、高效稳定和不产生耐药性等多种优良特点,已经广泛应用于医疗研究、食品包装和环境污染物处理等多个领域,但其在畜禽粪污污染物处理方面的应用研究仍然不足,同时对于光催化抗菌的生物学分子作用机制的相关研究不够全面。因此,本研究以常见的两种畜禽粪污中所含的致病菌,即大肠杆菌和肠炎沙门氏菌为检测对象,利用转录组学和代谢组学联合分析等多种实验技术手段研究CPF-Fe光催化材料的抗菌作用机制,同时将其应用于畜禽粪污水处理,并检测 CPF-Fe抗菌剂的实际应用效果,为光催化抗菌技术在畜禽养殖业领域的广泛应用提供理论基础和实践参考。本研究的主要结果如下: 1、利用溶剂热法对Pc Fe进行改进得到抗菌活性更高的CPF-Fe二维光催化抗菌纳米片。研究结果表明,CPF-Fe对大肠杆菌和肠炎沙门氏菌的最佳抗菌条件为500μg/m L可见光下处理1 h,对两种致病菌的抗菌率可分别达到99.47%和99.76%。对CPF-Fe光催化抗菌剂处理前后畜禽粪污水中的微生物指标进行检测发现,广谱性抗菌率达到80.00%,其中对大肠菌群的抗菌率超过85%。 2、对CPF-Fe处理后的大肠杆菌和肠炎沙门氏菌采用RNA-seq技术进行基因表达检测,通过构建转录组数据库对差异表达基因进行筛选。在大肠杆菌和肠炎沙门氏菌中分别筛选出1143个和850个差异表达基因,大肠杆菌中有589个上调,554个下调;肠炎沙门氏菌中有358个上调,492个下调。GO和KEGG通路分析显示两种细菌的差异表达基因主要与氨基酸代谢、三羧酸（TCA）循环、糖酵解和嘌呤-嘧啶代谢等途径相关,其中大肠杆菌组的差异表达基因还参与了氧化磷酸化途径。 3、采用超高效液相色谱质谱联用技术（LC/MS）从CPF-Fe处理前后的大肠杆菌和肠炎沙门氏菌中分别检测到137种和189种差异代谢物,大肠杆菌中41种上调,96种下调;肠炎沙门氏菌中47种上调,141种下调。通过代谢组学分析结果表明,代谢物类型主要包括有机酸及其衍生物、脂质、有机氧化合物、核苷酸及其衍生物和氨基酸等。两种细菌的差异代谢物均主要富集在氨基酸代谢、核苷酸代谢、能量代谢和代谢物的生物合成等途径。 结论:本研究成功合成了具有光催化抗菌活性的CPF-Fe,该材料在畜禽粪污水处理中对微生物的降解效果显著,结合转录组和代谢组结果得出CPF-Fe首先破坏细菌细胞膜结构后进入细胞内并产生活性物质（h+和ROS）,同时破坏细胞壁成分的合成并引起细菌的氧化应激。其次,CPF-Fe能够影响细菌的核酸和氨基酸代谢,并干扰翻译过程,迫使蛋白质合成受损。此外,CPF-Fe可以扰乱细菌多种能量代谢途径,包括糖酵解、TCA循环和氧化磷酸化。

关键词： 污水处理厂排水   复合污染   内分泌干扰物   消毒副产物   毒性评估  

摘要： 污水回用是解决水资源短缺的重要方式,但水中残留的有毒有害污染物在回用过程中会通过河流补给和灌溉等方式对人体造成直接或间接的暴露。已有流行病学的结果表明,排水与人体癌症、骨骼健康和神经发育等健康结局相关,但其机制还不明确。间充质干细胞(MSCs)作为人源干细胞,具有多向分化的潜能,可以探究排水对分化效应的影响。本研究旨在探究污水处理厂排水对人体的潜在危害,并探究消毒副产物对间充质干细胞的毒性作用,识别毒性更强的消毒副产物。 (1)选择了四个二级污水处理厂,一个三级污水处理厂及一个人工湿地,探究典型污水处理厂排水对干细胞的遗传毒性和成神经分化干扰损伤。利用综合生物标志物反应指数(IBR)计算得到,三级处理厂和人工湿地排水的IBR分别为8.3、8.2,小于二级处理排水的IBR值9.1。以上结果发现,排水对干细胞具有遗传毒性和神经发育损伤,对人体健康具有潜在危害。臭氧消毒工艺造成排水细胞毒性和分化效应增强。人工湿地排水与三级处理厂排水的综合毒性低于二级处理排水,提示了深度处理的必要性。 (2)利用基因表达和特异性拮抗的方法探究排水中的致毒组分。处理后排水造成干细胞雌激素受体α基因(ERα)和过氧化物酶体增殖物激活受体γ基因(PPARγ)的基因表达水平显著升高,干性NANOG基因(NANOG)、成脂谱系定向基因CCAAT增强子结合蛋白α(C/EBPα)和成骨谱系定向基因Ⅰ型胶原蛋白Ⅰα1肽链基因(COL1A1)表达水平显著变化。ERα和PPARγ拮抗后,干细胞的成神经分化效应削减。提示排水中存在的ERα和PPARγ激动剂类物质是排水对细胞分化损伤的重要致毒物质。 (3)发现臭氧消毒工艺对排水毒性影响后,选择了中国饮用水中管控的消毒副产物三氯甲烷、三氯乙酸,美国国家环境保护局(EPA)管控的氯乙酸、溴乙酸,以及未管控的碘乙酸、二氯乙腈、二溴乙腈、碘乙腈,研究8种消毒副产物对干细胞的毒性效应。8种消毒副产物均对干细胞产生了细胞毒性,几种消毒副产物的细胞毒性排序为碘乙腈≈二溴乙腈>碘乙酸≈溴乙酸>氯乙酸>二氯乙腈>三氯甲烷>三氯乙酸。消毒副产物对间充质干细胞成骨分化、成脂分化和成神经分化产生影响,碘乙腈的毒性效应最强。提示消毒副产物与细胞分化损伤作用相关的健康危害,以及对含氮和含碘类高毒性消毒副产物进行管控的必要性。 综上,本研究发现了排水对人体健康的潜在影响,识别了排水中烷烃、酚类等有机污染物,ERα激动剂和PPARγ激动剂在排水对干细胞毒性中的作用;发现了消毒副产物对细胞分化的影响,以及对含氮和含碘类高毒性消毒副产物进行管控的必要性。

关键词： 污水处理   深度处理技术   选择与应用   前景展望  

摘要： 随着城市化进程的加速，污水处理日益受到人们的关注。本文详细探讨了污水处理工艺与深度处理技术的选择依据，通过数据分析和实践案例，强调了科学合理地选择处理工艺与技术的重要性，并阐述了污水回用技术分析的相关概念，使人们更加注重资源节约、环境友好及智能化管理。本文旨在为类似工程提供有益的参考，从而进一步推动污水处理行业的健康发展。

关键词： 污水处理技术   活性污泥法   上海公共租界   技术传入  

摘要： 污水处理技术在城市化进程中具有重要地位。20世纪初期,具有净水功能的西方污水处理知识及技术开始传入中国。1917年,上海公共租界工部局为保障自来水水质及租界内城市环境,邀请英国化学家吉尔伯特·约翰·福勒来沪进行考察。福勒提出活性污泥法的处理方案。工部局在对活性污泥法污水处理技术了解和掌握后,决定在租界内建造污水处理厂。30年代后期,随着战争爆发,租界内建成的三座污水处理厂先后停止运作,战争结束后在政府的支持下,又重新开始投入使用。 文章运用档案文献,对污水处理技术在上海公共租界的传入、方案提供、调研与选择、探索实践模式、技术应用等过程进行研究,主要分为五部分内容: 一、梳理了西方近代污水处理技术传入中国的情况。1911年,北洋大学聘请美国土木工程师阿瑟·布雷德弗德·毛理尔教授“卫生工程学”课程,课程侧重与污水处理知识和技术。1925年,顾康乐在上海交通大学创建了市政工程专业并编写了《净水工程学》,此书介绍了净水技术。 二、研究了污水处理方案的提出和技术选择。抽水马桶的广泛使用,造成严重的水环境问题。为此,工部局开始寻求解决办法。1918年,福勒应工部局邀请来沪,并根据上海的实际环境提出采用活性污泥法来解决上海水环境问题。 三、分析了工部局对活性污泥法的考察和实验。1919年,工部局董事会在福勒提出方案的基础上对其可行性进行了研究,并派遣工程师进行活性污泥法调研。在此基础上,工部局开始进行小范围活性污泥法实验,并且聘用新的卫生化学师从事相关工作。 四、探讨了污水处理厂的建设过程及使用效果。1923-1927年,工部局先后在租界内建造了三座污水处理厂。这三座污水处理厂基本可以满足租界内净水需求,净水效果也基本符合国际规定的净水规范。 五、讨论了污水处理技术传入的影响。污水处理厂的应用改变了租界内发展,同时对租界居民的生活方式、思想观念等方面产生了影响。同时,作为亚洲最早一批污水处理工程,成为国内外许多大学相关专业实习考察的选择。 这一时期,上海公共租界引进污水处理方法经历了“方案提出-适用性调研-技术实践”的过程。工部局引进活性污泥法污水处理技术,是西方先进技术进入近代中国的一则典型案例。通过对西方污水处理技术在上海的传入、考察、探索、应用等过程研究,为技术引进提供了一种模式,同时反映了先进技术被引进的一般特点。技术引进过程中适用性考察、试验等过程更是在引进案例中具有一定的独特性。但由于活性污泥法的引入只在上海公共租界内,对租界外的影响程度有限;技术的引进完全由外国人运作,对中国人掌握此项技术几乎没有产生积极的作用,这是此项技术引进的局限性。

关键词： EBIS工艺   微孔曝气   磁混凝沉淀   磁介质回收   污水处理  

摘要： 自贡市工业园区某生活污水处理厂建设规模为15000m3/d，由于用地异常紧张，采用水解酸化+EBIS集成做为生化单元，磁混凝沉淀反硝化滤池做为深度处理单元。应用效果表明：改方案可有效去除BOD5和SS，脱氮除磷效果好，运行费用低，投资占地小。文章总结了EBIS和磁混凝沉淀工艺的设计要点。

关键词： 污水处理厂   仪器仪表   自动化控制技术  

摘要： 在污水处理厂的仪器仪表自动化控制技术的具体实现策略方面，本文提出了一系列创新的方法和技术，如利用先进的传感器技术进行精确测量，应用物联网技术实现设备间的智能连接，以及采用大数据分析技术优化控制策略等。这些策略的实施，极大地增强了系统的灵活性和适应性，使其能够更好地满足不同工况下的需求。最后，对系统的测试与验证进行了全面的分析。通过实际应用场景的模拟测试，证明了自动化控制系统的高效性和可靠性。同时，也指出了在实际操作中可能遇到的问题和挑战，并提出了相应的解决方案和改进建议。

关键词： 循环流填料   示踪实验   挂膜   A/A/O工艺   污水处理  

摘要： 近年来,我国现有污水处理厂多采用A/A/O工艺,该工艺具有运行管理方便,出水水质稳定等优点,但其存在脱氮除磷效率低、污泥产率高等问题。为解决A/A/O工艺现存问题,本研究提出了一种中空圆筒结构的循环流填料,其内部等距放置一定数量的中空倒圆台状导流板。将其竖向悬挂在A/A/O反应器内部,形成循环流填料生物膜工艺,该工艺兼具活性污泥法和生物接触氧化法的优点。本文主要对循环流填料生物膜工艺处理生活污水效能进行研究。 首先通过示踪实验研究水力停留时间、曝气量和导流板间距等因素对装填循环流生物膜填料反应器水力特性的影响。同时与普通组合填料进行对比,找到水力特性最优的运行条件。并进行反应器启动研究,以明确循环流生物膜填料对于水力特性的改变是否能够加速生物膜的生长。结果表明,相同条件下加入循环流填料后反应器具有更优的水力特性,有效容积率达到了98%,短流和死区明显减少,且加入循环流填料的反应器15d,COD、氨氮和TN去除率分别达到94%、99%和91%。之后,本试验在进水COD浓度为380-410 mg/L,氨氮进水浓度为38-42 mg/L,TN进水浓度为40-45 mg/L和总磷进水浓度为3.8-4.2 mg/L条件下,对循环流填料型A/A/O工艺在不同的水力停留时间(14h、12h、10h和8h)、硝化液回流比(50%、100%、150%)、污泥回流比(50%、100%、150%)工况下,对其去除COD、氨氮、总氮、总磷的效果进行分析。结果表明,8h为水力停留时间下(HRT)条件下,系统对COD、氨氮、TN及TP的平均去除率分别为86.66%,91.25%,81.11%和91.11%,出水浓度分别为51.08mg/L,3.33 mg/L,7.61 mg/L和0.36 mg/L;硝化液回流比为100%的条件下运行效果最佳,此时系统对COD、氨氮、TN及TP的平均去除率分别为97.11%、95.02%、94.54%和89.04%,出水浓度分别为11.63 mg/L,1.92 mg/L,2.16 mg/L和0.43 mg/L;污泥回流比为100%条件下,系统对COD、氨氮、TN及TP的平均去除率分别为94.23%、98.66%、92.30%和86.27%,出水浓度分别为23.89 mg/L,1.46 mg/L,4.08 mg/L和0.46 mg/L。综上所述,循环流填料与A/A/O工艺组合应用于生活污水处理具有可行性。 通过对微生物群落结构分析发现,相对于普通组合填料生物膜,循环流填料生物膜演变出了相对多的特有菌种。如硝化螺旋杆菌(Nitrospira)(7.3%)球衣菌属(Sphaerotilus)(1.84%),Dechloromonas(3.31%),Kouleothrix(2.56%)等。这可能是投加循环流填料后处理效果明显优于普通组合填料处理效果的原因。

关键词： 农村人居环境整治   农村生活污水   设施管护   协同管护  

摘要： 农村生活污水处理设施是环境基础设施的重要组成部分。党的十八大以来,在实施乡村振兴战略、农村人居环境整治等推动下,我国农村生活污水处理设施数量大幅增加。只有建设和管理好农村生活污水处理设施,才能保证农村生活污水治理的效果,才能够保证农村的人居环境、村民生活品质不断改善。反之,则会造成损失浪费,影响到农村人民生活的基本需求和幸福感。目前C市X区农村生活污水处理设施管护现状不容乐观,不少设施建成后停管、失管,亟需探寻破解农村生活污水处理设施管护困境的可行之路。 本文从公共产品理论、新公共服务理论和协同治理理论等理论基础入手,在界定农村生活污水处理设施等相关概念的基础上,运用文献研究法、实地调查法、问卷调查法、访谈法进行研究,结合当地实际建立以设施运行、供给管理、资金投入为基础的研究分析框架,按照现状、问题及原因、对策的结构,掌握近年来C市X区农村生活污水处理设施运行情况,通过问卷调查和访谈,从设施受益者--村民、设施管理者--政府工作人员及村干部的角度分别了解他们对于农村生活污水处理设施管护的态度看法。最后,按照结构框架研究,提出完善农村生活污水设施管护的对策建议。 通过研究发现,C市X区农村生活污水处理设施管护过程中存在设施效用发挥不足、管护供给未能满足需求、资金严重不足等问题,其主要原因是立项建设考虑不全面、供给管理体系不完善和资金投入机制不健全等问题。因此,建议通过强化规划建设管理,探索分类处置机制,包括加强项目立项研究、实施设施分类处置;建立管护协同机制,完善供给管护体系,包括建立健全组织架构、调动村民共同参与、获取技术力量支持;拓宽资金筹措渠道,探索实行排污收费,包括强化政策保障支持、建立排污收费制度、促进社会资本合作等措施,为进一步加强农村生活污水处理设施管护给出参考,切实解决农村生活污水处理设施长期存在“重建轻管”“易建难管”的问题。

关键词： 酶   乙二胺四乙酸二钠   柠檬酸钠   序批式反应器   污泥减量  

摘要： 活性污泥法被广泛的用于处理生活和工业废水,在污水处理厂中发挥了不可替代的作用。但由于污水处理厂规模激增,以及环保政策的日趋收紧,污泥问题随之日益严峻。如果不及时进行适当处理,容易造成水质二次污染,从而威胁到人类的生活和健康。针对污泥的处理,应当遵守减量化、资源化、无害化的原则,促进水处理过程中的良性循环。本文采用序批式反应器(SBR)为研究装置,分别研究了三种生物酶(溶菌酶、α-淀粉酶和中性蛋白酶)、中性蛋白酶协同乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、中性蛋白酶协同柠檬酸钠对系统的污泥减量效果、水处理影响和微生物群落结构的变化进行对比。 (1)研究对比了投加溶菌酶、α-淀粉酶和中性蛋白酶的SBR装置中剩余污泥的减量效果。结果显示在相同投加量下,溶菌酶的效果最佳,造成水解效果差异的原因与酶的不同水解机理有关。COD、氨氮、亚硝态氮、硝态氮浓度均与空白对照组无太大差异,说明酶制剂的投加对系统的正常运行不产生影响,但由于外排污泥量的下降,聚磷菌在好氧条件下吸收的P不能从系统中排出。 投加了20 mg、60 mg、80 mg中性蛋白酶/g SS的SBR装置中剩余污泥减量率分别为17.81%、28.58%、29.92%。污泥絮体水解使有机物释放,COD随试剂含量累积而升高。氨氮、亚硝态氮、硝态氮含量均未展现出明显影响,完成系统脱氮。污泥的水解使内部磷转移到上清液,悬浮液中TP升高。投加中高剂量的反应器SVI值先分别达到108 m L/g和118 m L/g后,又降低至低于对照组水平,中性蛋白酶的投加对系统产生较强的冲击。 (2)60 mg中性蛋白酶/g SS+0.05 g、0.2 g、0.3 g EDTA-2Na/g SS的试剂投加至系统后,污泥减量率呈现出较大差异,试剂浓度越高,减量效果越好,SVI值显著下降。剩余污泥细胞中所释放的蛋白质被蛋白酶水解形成的产物会以氨氮的形式表现出来,氨氮去除率不断下降,相关功能菌的活性受到抑制,从而阻碍了亚硝态氮到硝态氮的氧化途径,水处理系统受到抑制。通过SEM观察到膜损伤,污泥表面不再光滑。胞外聚合物含量升高,脱氢酶活性上升,细胞的完整性遭到破坏,微生物群落结构发生变化。 (3)60 mg中性蛋白酶/g SS+0.05 g、0.2 g、0.3 g柠檬酸钠/g SS的试剂投加至系统后,污泥减量率分别达到了39.1%、60.5%、60.9%。生物量呈现不同程度的下降,SVI值降低,污泥和水的分离能力变差,污泥水解过程中含氮物质进一步转化为氮。随着试剂浓度升高,释放的有机物越高,COD去除率逐渐降低,污泥的腐烂导致系统的水处理能力受到影响。胞外聚合物的水解造成大量有机物开始释放和转移,脱氢酶活性随着污泥的破损而上升。SEM观察发现形成了大量的杆状菌和丝状细菌,外加试剂改变了污泥的形态,微生物群落的多样性和丰富度发生变化。 该研究为酶协同阳离子结合剂实现污泥减量形成更加集成和全面的系统,提供新的见解,为污泥减量的实际运行研究提供了理论价值。 图49表7参136

关键词： 污水处理厂   成本管理   作业成本法  

摘要： 污水处理是保护环境的关键措施之一,对于保护水资源和人类健康具有重要意义。我国也积极推动污水处理事业的发展,建设污水处理设施和推广农村污水治理等措施。然而,污水处理厂的运营成本控制是行业发展的重要方面之一,需要完善成本控制体系以提高经济效益和降低运营成本。S污水处理厂作为工业污水处理行业的典型代表,需要不断改进污水处理技术和管理水平,在降低运营成本的同时提高处理效果和经济效益。 本文首先分析了该课题的研究意义(包括理论意义和实践意义),并从“作业成本法、污水处理运营和运营成本”三个角度总结了国内外学者的研究成果,并进行了文献述评。此外,对相关理论进行阐述与分析。与此同时,对S污水处理厂的成本管理现状进行了调查,重点对成本的构成进行了研究,并指出了当前S污水处理厂的不足之处。在国内外成果、理论基础、S污水处理厂现状的基础上,通过作业成本法对S污水处理厂的成本管理进行了优化。首先,对S污水处理流程进行了生产流程及作业的分析,其次对作业中心进行了划分并建立了成本库,再次,在确定成本动因以及成本动因率的基础上,完成了成本均摊。同时,通过对生活污水与工业污水的处理作业成本法与传统成本方法对比返现,发现生活污水成本作业法与传统作业法高-4.39%,而工业污水这一差距为2.92%。这表明原来的成本计算存在一定的误差。最后,本文探讨了应如何有效的进行成本管理,主要包括了重视污水处理现场管理、精简人员管理结构、强化信息采集策略、建立成本绩效考核体系四个部分。 通过本次研究为S污水处理厂提供了一套基于作业成本法的成本管理体系,不但对S污水处理厂的成本管理有着非常重要的意义,也为其他污水处理厂提供了一套成本管理的思路,具有一定的价值。