关键词： 微塑料   双酚A   污水处理   吸附   环境影响  

摘要： 微塑料作为一种新兴污染物,具有粒径小和比表面积大的特点,极易携带如双酚A等有机污染物。双酚A进入细胞会干扰生物正常生殖发育过程,导致性别混乱和生殖能力下降。当双酚A被负载至微塑料表面时,明显增加了其在食物链中的传播效能,从而加剧了其对生物健康的潜在风险,并对生态环境造成了不容忽视的负面影响。污水处理厂作为污水排入河流前的关键控制环节,对于微塑料和双酚A的去除效果,在维护水环境安全中扮演着至关重要的角色。然而,目前各污水处理单元对于这两种污染物的去除效果尚缺乏明确的认识和了解。 本研究选取了重庆市某生活污水处理厂作为研究对象,探究了三级处理过程中各处理单元内微塑料和双酚A的分布特性,分析了污水处理厂出水排至河流后对受纳水体产生的影响。此外,通过设计吸附实验进一步探索了微塑料对双酚A的吸附速率及吸附量,分析了不同影响因素作用下吸附行为之间的差异。主要结论如下: （1）该厂检测到的微塑料主要由聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯组成,其形态以纤维为主,颜色以透明和黑色为主。进水中微塑料丰度和双酚A浓度分别为10.89 n/L和1.91μg/L,经三级处理后,出水中分别降至0.89 n/L和0.19μg/L,总去除率分别达91.8%和90.0%。在各处理单元中,高效混凝沉淀池和旋流沉砂池对微塑料的去除效果最为明显,去除率分别达到30.0%和24.1%,而粗格栅和消毒池对微塑料几乎没有去除效果。A2/O生化池和高效混凝沉淀池对双酚A的去除效果最佳,去除率分别为37.7%和33.5%,一级物理处理和三级深度处理对于溶解性双酚A的去除效果并不明显。 （2）根据污水处理量及出水微塑料丰度推算,该厂每天向大溪河支流排放约1.78×10～7个微塑料。对厂侧大溪河支流的检测显示,微塑料主要类型为聚乙烯,其形态以碎片和纤维为主,且颜色多呈透明,丰度为0.93 n/L～1.52 n/L,双酚A浓度为0.21μg/L～0.31μg/L。初步判断,大溪河支流中的微塑料和双酚A与该厂污水中相应污染物具有一定的同源性。由此表明,该厂可能是这两种污染物进入大溪河支流的重要来源之一。 （3）在模拟的生活污水环境中,聚苯乙烯对双酚A的吸附能力最强,其次是聚乙烯,而聚丙烯的吸附能力最弱,这可能是由于其苯环结构和疏水性导致的。准二级动力学模型相较于准一级动力学模型能更准确地描述微塑料对双酚A的吸附动力学过程,Freundlich模型比Langmuir模型能更好地描述微塑料对双酚A的等温吸附过程,表明微塑料对双酚A的吸附主要是由化学吸附主导的多层吸附。随着微塑料粒径的减小,其对双酚A的吸附能力也相应增强,这可能是因为更小粒径的微塑料能够提供更多的吸附位点。此外,微塑料对双酚A的吸附能力随温度的升高呈现先增强后减弱的趋势,最佳的吸附温度为18℃。换句话说,适度升温可增强分子活性,提高吸附量,过高温度会加剧分子热运动,促使已吸附的双酚A发生解吸。 综上来看,尽管该生活污水处理厂对微塑料和双酚A的总去除率分别达91.8%和90.0%,能够去除大部分市政污水系统中的微塑料和双酚A。但是,仍然不能忽视排放至水体中的微塑料和双酚A,双酚A在微塑料表面存在明显的富集现象,即便水体中双酚A的浓度相对较低,但实际进入河流的双酚A量却可能更多。这一状况对生态环境构成了日益增大的潜在风险。本研究为今后生活污水处理厂在去除微塑料和双酚A方面提供了重要的基础数据和理论支撑。

摘要： 生活污水处理是一项大工程。世界卫生组织统计数据显示，一般城市中，每人每天产生的生活污水量约为100～200 L。如此巨量的污水都将被送至污水处理厂进行净化。然而，污水处理厂的选址却一直是个困扰城市规划者的问题。2023年12月，国家发改委等部门联合印发《关于推进污水处理减污降碳协同增效的实施意见》，其提出，土地资源紧缺的城市可建设全地下/半地下式污水处理厂。这是否意味着，地下污水处理厂将在大中型城市成为主流？

关键词： 污水处理厂   再生水回用   二级出水   深度处理   预涂超滤  

摘要： 再生水能有效缓解缺水地区的水危机，对改善水生态环境、实现水生态系统良性循环具有积极作用，其中以城市市政污水作为水源进行再生水回用愈加重要。本文从现阶段淮北市发展特点出发，兼顾再生水利用安全，以淮北市龙湖污水处理厂二沉池出水为研究对象，对混凝气浮和预涂超滤深度处理技术展开研究。通过混凝气浮和预涂超滤技术使得二级出水水质满足城市污水再生利用相应标准，采用正交实验和响应曲面方法对混凝气浮和预涂超滤技术工艺参数进行优化，使用Hermia模型、扫描电镜分析和xDLVO理论对深度处理中预涂超滤膜污染进行解析表征。本文主要研究成果如下：　　（1）对龙湖污水处理厂二沉池出水进行混凝-气浮单因素实验，结果表明，溶气罐最佳压力为0.36MPa，继续升高压力微气泡直径变化不大;在对混凝剂筛选试验中，PAC作为无机混凝剂更为适宜，其对污染物去除效率较高，且出水色度较低;混凝阶段应采用快速搅拌（300rpm）1.5min、慢速搅拌（70rpm）4min的二级搅拌方式;以及投加顺序应选择为先投加PAC后投加PAM;正交实验表明PAC投加量40mg/L、PAM投加量4mg/L和投加间隔时间为60s，对二沉池出水五种常规污染物去除效率较高。　　（2）对混凝-气浮后水进行沸石粉预涂超滤实验得出，预涂超滤膜相较于非预涂超滤膜对水中污染物（除SS外）均有更高的去除效果，处理后水质指标除TN外基本达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅲ类水标准，完全满足城市污水再生利用相应水质标准;预涂超滤膜有效缓解了膜通量的下降速度;并且预涂膜在第一次污染后清洗有着更好的恢复程度;响应曲面优化得出最佳预涂试验条件为：错流强度19cm/s，操作压力0.107MPa，质量浓度0.73g/L，并且验证性实验与预测结果相差不大，说明模型具有良好预测性。　　（3）使用Hermia模型拟合表明，对混凝气浮+预涂超滤工艺中膜堵塞参与程度最高的为滤饼层过滤，完全堵塞情况较少;此工艺下的膜污染指数最低，为0.0042，说明沸石粉预涂超滤可以有效提升超滤膜抗污染能力;扫描电镜同样看出沸石粉可以在膜表面形成均匀的滤饼保护层，在预涂膜上附着的污染物也较薄;xDLVO理论解释了沸石粉预涂膜可以使膜表面的亲水性大幅提高，Zeta电位的负值下降，并且增大膜表面张力，预涂膜表面的界面作用表现为膜与污染物之间相互排斥，有效缓解了膜污染。　　研究成果对龙湖污水处理厂二级出水用于再生水回用进行深度处理设计具有现实指导价值。

关键词： 污水处理过程   软测量模型   粒子群算法   混合优化算法   模型优化  

摘要： 随着我国经济飞速增长及工业化进程加快,水资源面临严峻考验,包括水消耗量激增、水质污染加剧及利用率低下等问题,使得水资源短缺日益显著。因此,对现有水资源实施管理并推动其循环利用变得极其关键。活性污泥法作为常用的污水处理技术,其运作过程常涉及物质与能量的转换,表现出非线性、长时间延迟和强烈干扰的特性,这些因素使得污水处理过程中存在一些不易直接测量和实时测量的核心参数,严重阻碍了污水处理厂的运作效率。使用硬件传感器能够进行出水数据的测量,然而由于废水存在着不可避免的恶劣条件以及硬件传感器在价格、寿命和稳定性上的缺点,使得传感器面临一些挑战,另外,随着时间的推移,传感器上积累的污泥和沉渣会降低其精度,同时也需要大量人工进行维护,稳定性和经济性不够理想。近年来,随着神经网络和智能优化算法的发展,探索新型智能算法和神经网络的原理,构建高效可靠的软测量模型成为了解决污水处理过程建模困难、模型参数校准和预测难题的新途径。 本文以印度恒河污水数据和基准仿真1号模型的模拟数据为基础,研究了深度学习软测量模型的优化构建方法,主要内容如下: (1)针对基本粒子群算法收敛精度低且易陷入局部最优的缺点,本文提出一种基于入侵杂草算法(Invasive Weed Optimization,IWO)和粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)的混合算法,通过调整入侵杂草算法中杂草种子的位置更新策略,使得算法能够快速收敛到较小区间并避免陷入局部最优,同时引入逐维学习Dimension by Dimension Learning,DL)策略使得算法能够收敛到更高的精度,改进算法记为DLIWPSO。另外,针对逐维学习策略在求解连加型函数时,由于追求当前迭代下的适应度最优解而忽略了最接近最优粒子的位置,导致求得的解不是最优解的缺陷,本文提出一种简化逐维学习策略,可避免上述问题,同时,简化逐维学习策略的时间复杂度更小,求解速度更快。最后,将本文混合算法和另外两种改进粒子群算法在15个基准测试函数做对比,验证了本文算法的寻优精度和收敛速度,证明了本文算法的先进性和优越性。 (2)针对污水处理关键过程参数化学需氧量(Chemical Oxygen Demand,COD)和生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand,BOD)难以实时在线测量,并且监测污水出水水质的传感器易受到污水恶劣环境影响,或由于其它因素导致数据缺失的难题,基于堆叠降噪自编码器(Stacked Denoising Autoencoders,SDAE)和极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)构建了SDAE-ELM预测模型,其中SDAE用于进行数据的重构和提取数据特征,ELM使用重构数据完成对原始数据的预测。采用恒河污水数据和基准仿真1号模型模拟的三种天气下的仿真数据集对模型进行验证,同时采用长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)、深度极限学习机(Deep Extreme Learning Machine,DELM)模型与SDAE-ELM模型做了对比实验,发现SDAE-ELM模型预测均方误差更小,预测结果更好。 (3)为进一步提升模型的预测效果,选择了使用两种方式对SDAE-ELM模型进行优化,首先采用随机森林进行SDAE的变量重要性预测,从而构建特征权重矩阵作为ELM的输入权重且放弃偏置矩阵,替代原本的随机产生输入权重和偏置矩阵,以避免极限学习机易受初始权重及偏置的影响。其次通过DLIWPSO算法对SDAE-ELM的隐含层节点数进行优化,从而提升预测性能。同时,将本文设计的DLIWPSO混合算法与近两年提出的三种元启发式算法SDAE-RF-ELM进行对比,验证了本文算法在优化SDAE-RF-ELM模型的优势。另外,由于COD和BOD均难以实时在线测量,而COD作为BOD最强的估计值之一,对BOD的预测有重要影响,故本文提出先进行COD的软测量,然后将预测得到的COD数据再用于BOD的软测量,并通过实验比较了使用原本数据集中传感器得到的COD数据与使用软测量模型得到的COD预测数据对BOD进行预测的对比,验证了该设想的可用性。

关键词： 污水处理厂   建设   施工质量管理   质量控制  

摘要： 在目前水资源愈发短缺的社会背景下,能够为人类所用的水资源总量也呈现逐年减少态势。水是生命之本,人类所有行业的发展与进步都离不开水,水资源的可持续利用能够保证世界的稳定与发展,所以水资源短缺的问题在世界范围内都得到了广泛关注,也成为了目前国内外水资源研究学者的热门话题与重点研究方向。污水处理与排放也是社会中的热点问题,能够对污水厂建设进行良好的施工管理也可以对社会发展起到积极的促进作用。 此次研究以JLS污水处理厂建设项目质量管理作为研究的主要内容,通过查阅国内外对质量管理的学术资料,了解质量管理的相关理论知识,并通过文献研究法、数据统计法、案例研究法、系统分析法的形式在项目内展开与质量管理有关的研究,分析在当下JLS污水处理厂建设项目质量管理中现存的问题和问题原因。将分析出的问题原因,进行逐个优化方案的提出,结合JLS污水处理厂建设项目质量管理,梳理该项目在未来质量管理中的优化思路,从人员质量优化、材料质量优化、设备设备质量优化、施工质量优化。环境质量优化几个层面,提出专业且有建设性的质量管理优化方案。 论文在对相关学术文献进行梳理分析的基础上,对JLS污水处理厂建设项目质量管理存在的问题与成因进行了合理分析,并根据学术界内对质量管理相关理论的现存研究,对JLS污水处理厂建设项目质量管理,提出了具有建设性的优化方案。论文第1章以背景阐述与现存学术理论研究为主,从实际案例作为切入点介绍了项目内的基本情况。并根据项目内现有情况,搜寻到可以与之匹配的学术理论,介绍了选题的背景与研究意义,设定了研究方法。论文第3章重点阐述了JLS污水厂建设项目施工质量管理控制现状与现存问题,第4章、第5章是对JLS污水处理厂的现存问题进行优化方案的提出,第6章则是对优化方案提出了后续一系列保障措施。 JLS污水处理厂建设项目质量管理问题研究,具有一定的理论意义与实际意义,理论意义上,能够填补现存学术研究中,对于东北地区污水处理厂建设项目的研究空白,丰富相关文献;在实际意义上,能够切实的帮助项目改善“质量低、交付差、运营难”等项目质量问题,并且通过JLS污水处理厂建设项目质量管理问题,探索出同类型污水厂建设项目质量管理痛点及难点,为同类型项目质量管理案例,提出切实可行的建设性思路与经验。

关键词： 微塑料   污水处理厂   松花江   全氟及多氟烷基物质   载体作用  

摘要： 微塑料是指粒径<5 mm的塑料颗粒,广泛存在于环境中,其来源多样、环境持久、风险隐蔽且治理复杂,成为近年来备受关注的新污染物。污水处理厂不仅是去除污水中微塑料的有效屏障,也是微塑料进入自然水体的重要陆源输入途径,然而,目前针对不同污水处理工艺中微塑料的赋存与去除效果的研究尚不完善。此外,微塑料能够吸附并载带其他污染物,目前污水处理厂中微塑料与其他新污染物的共存及其相关关系尚未明晰。鉴于此,本研究在构建了环境样品中微塑料和全氟及多氟烷基物质（PFASs）分离检测方法的基础上,研究了不同污水处理厂中微塑料的赋存分布与去除情况,解析了各处理工艺对微塑料的去除机制;进一步探讨了微塑料与PFASs在污水处理厂中的共存特征及相关关系,并通过分析微塑料对PFASs的负载能力及释放特性,揭示了微塑料对PFASs的载体作用。此外,污水的排放使微塑料汇入河流之中,本研究进一步以松花江为例,调查了河流中微塑料的污染水平及空间分布特征,分析了污水排放对河流微塑料的贡献。本文主要研究结果如下: （1）通过实验比较分析不同分离和检测方法对微塑料的提取效率和检测过程的影响,系统地分析各方法的优势和局限性,构建了基于过氧化氢消解有机质-饱和碘化钠/氯化锌溶液密度浮选分离-膜过滤分离的前处理方法,和以傅里叶变换红外光谱和激光红外成像系统为主,扫描电镜-能谱仪和拉曼光谱为辅的鉴定手段。同时,本研究采用同位素稀释法结合超高效液相色谱-质谱联用技术,建立了同时分离检测17种PFASs的方法,回收实验验证了方法的准确性和稳定性。 （2）以核心工艺分别为氧化沟（WWTP-OD）和固定生物膜活性污泥（WWTP-IFAS）的两座污水处理厂为研究对象,针对不同处理单元中的污水和污泥样品进行了微塑料分离提取,分析了污水处理厂中微塑料的丰度与去除效率,并通过室内模拟实验进一步解析了污水处理工艺对微塑料的主要去除机制。结果表明,WWTP-IFAS对微塑料的总体去除率高于WWTP-OD,总去除率分别为97.4%和90.3%,一级处理起主要作用,去除率高于70%。对泡沫状、薄膜状、条状微塑料的去除效果较好,而纤维状微塑料较难去除,对大尺寸微塑料的去除效率较高。大量的微塑料富集在活性污泥中,活性污泥是污水处理厂中微塑料的“汇”。污水处理工艺对微塑料的去除机制主要是物理去除,包括格栅拦截,污泥吸附/粘附、污泥包裹、截留沉淀等。污水处理工艺的不完全去除,导致每年约548亿个和73亿个微塑料颗粒被释放到受纳水体中。 （3）以WWTP-IFAS为研究对象,分别在不同水处理单元进行样品采集并分离提取微塑料和PFASs,探究二者在污水处理厂中的共存特征及相关关系。此外,以污水处理厂中的微塑料为基质提取并检测其负载的PFASs,揭示了微塑料上PFASs的负载能力,并通过浸出和吸附/解吸实验,识别了微塑料对PFASs的载体作用。结果表明,微塑料和PFASs在污水处理厂中共存,且在丰度和组成上表现出多样性,污水和污泥中微塑料浓度分别为245-2858个/L和1476-3665个/g,∑PFASs浓度分别为68.6-225 ng/L和61.8-76.1 ng/g dw,部分微塑料和PFASs在浓度上呈显著正相关（p<0.05）,表明二者在污水处理过程中的协同迁移和削减。微塑料负载PFASs的能力为122-166 ng/g,以长链的全氟辛酸和短链的全氟丁酸为主。微塑料在水溶液中可直接释放PFASs,全氟辛烷磺酸的解吸效率超过120%,证实其不仅来自于吸附还源于微塑料本身的释放,明确了微塑料不仅仅是PFASs的载体,同时也是环境中PFASs的潜在来源。 （4）选取松花江作为污水受纳水体,在其干流主要城市的上游区域、市中心、下游区域和一个污水处理厂出水进行样品采集,分析了微塑料在河流中的空间分布特征,探究了污水汇入、人类活动等因素对地表水中微塑料污染的贡献并追溯微塑料的来源。结果表明,微塑料污染特征具有空间异质性,不同采样点检测到微塑料浓度范围为6.67-160个/m3,主要受采样点周围人类活动的影响;城市化是微塑料丰度空间变异的主要驱动力之一。污水处理厂出水中微塑料的平均浓度为516个/m3,是河水中微塑料的平均浓度的9.23倍,污水汇入贡献了大量的微塑料。河水与污水处理厂出水中微塑料的表观形貌存在差异,表明河水中微塑料的来源不仅限于污水处理厂,来源解析揭示了其他来源包括渔业用品、农业生产和工业生产等,微塑料进入地表水的可能途径包括生活污水、工业污水、地表径流、未经管理的排放和不恰当的原位排放等。 本研究为微塑料的多环境介质赋存特征和来源解析研究提供了借鉴,为新污染物的源头减排及复合污染的环境风险认知提供了理论依据和数据支撑。

关键词： 工业污水处理   环保技术   微波化学技术:声化学技术  

摘要： 工业化进程的快速发展促进了经济增长和社会进步，但也产生了大量工业污水，对环境和人类健康构成了严重威胁。工业污水中含有各种有机和无机物质，如重金属、有机化合物等，其排放不仅污染水体，还对生态系统产生长期影响，甚至引发公共卫生事件。因此，有效处理工业污水成为当今社会亟待解决的环境问题之一。本文探讨了工业污水处理中的环保化学技术，着重分析微波化学技术和声化学技术在其中的应用情况，以期为工业污水治理和环境保护提供科学依据和技术支持，为构建清洁、美丽的生态环境作出积极贡献。

关键词： 污水处理厂   投资效益   后评估  

摘要： 项目投资效益后评价是项目管理的重要组成内容。污水处理是利国利民的基础民生产业,污水处理厂在城市运作中是必不可少的公共基础设施,其服务性质使得社会大众通常更关注其建设投入以及处理效率,而对其投资建设带来的效益关注较少,且其具有投资规模大、环境影响大等特点。因此对建成投运污水处理厂项目的综合效益进行分析和评估,不仅可以验证项目投资决策的合理性,为今后的投资决策提供宝贵的经验教训,促进企业实现可持续发展,还可以为政府部门、企业和市民进一步了解项目提供有力的依据。因此投资效益后评估对污水处理厂的建设有着重要意义。 对于污水处理厂投资效益后评估,需要结合污水处理厂选址区域的独特性,其中包含了居住人口、企业性质及其他配套项目,综合评估该企业投资运营后带来的巨大利益。污水处理厂投资效益主要包括财务经济效益、社会效益和环境效益三部分。本文以XXCY污水处理厂建设项目为例,从XXCY污水处理厂完成投资运营后评估中的财务经济效益的使用投资利润率,投资本金利润率,财务净现值,内部收益率,投资回收率等指标展开研究,并从其带来的社会效益及环境效益层次深入分析,同时应用数学模型建立、各指标权重赋值、问卷调查等方式方法进行深入分析,从而对XXCY污水处理厂建成后的各项指标带来的各方面效益与前评估中表现作鲜明对比,得出该项目完全符合国家及当地政府的需求,达到对当地污水处理能力有关要求,投资成功,经济数据较好,同时对水环境质量和剔除污水杂质后排出标准均满足前期设计要求,给辖区带来了较大的社会效益和环境效益,这意味着该处理厂的投资效益取得了显著成功。 本文通过对XXCY污水处理厂建设项目投资效益的后评估研究,建立了一种定性评估方法,有助于提升后评估工作的质量,提高XXCY污水处理厂建设项目投资决策的科学水平,并推动该处理厂的发展。这种研究方法还可以为全国其他污水处理厂提供示范作用,推动整个行业的发展。