城市污水处理过程中有机物归趋和腐殖酸的繁衍特性及再生水控制策略研究

针对城市污水中有机物的净化与处理过程，探索污水中有机物的分布规律，研究难降解和悬浮性有机物的转化途径与迁变特性，掌握代谢基质降解中间产物的结构特性与有机物缩（聚）合特征，明确污水处理过程中的有机物归趋特性；应用微生物反应原理，研究有机物净化过程中微生物的衰减和残留特性，探明污水处理过程中微生物代谢产物的分布规律以及污泥特性、底物类型和处理过程参数对产物分布的影响机理；明确腐殖酸产生与繁衍的环境背景及其制约条件，探索腐殖酸的化学组成及其构造形态，分析污水处理过程中腐殖酸的形成机制；以此为基础，建立二级处理水中有机物深度分级表征评估体系，优化不同回用水条件下的再生水处理工艺，强化水中有机物的去除效率，从而实现污水再生利用的高效与水质安全保障。研究成果不仅在理论上有重要意义，而且对污水处理及再生水利用工艺的优化和污染物的合理控制也将提供可靠依据，具有广阔的实用价值。

本项目从物理赋存状态，可生化降解性能，分子极性等角度，探明了有机物在城市污水处理过程中降解转化规律及其归趋，掌握了城市污水中悬浮态有机物在生物处理过程中颗粒状态、可生物利用性及转化产物化学特征，并研究了难降解有机物在生物处理过程中的转化规律；针对污水处理过程中微生物胞外聚合物的产生特性，分析了胞外聚合物及溶解性微生物代谢产物在污水处理过程中的量、态变化特征，结合物质分子水平解析，明确了不同类型代谢产物的互变关系及迁移转化规律，并分析了实际工艺参数对产物特征的影响。. 利用XAD-8大孔树脂提取方法，掌握了腐殖质物质在AAO工艺各处理单元中的分布情况。借助三维荧光光谱、红外光谱及体积排阻色谱追踪了腐殖质类物质在处理流程中分子水平的变化特征，根据系列核磁共振波谱，解析了生物处理前后腐殖质的化学组成及构造形态，综合以上结果，提出了前体物质缩聚加合反应及微生物代谢相结合的腐殖质形成机制。结合大孔吸附树脂分级表征，根据污水厂二级出水有机物组成，探明常规深度处理工艺的去除特性，研究了预处理对于二级出水中有机物性质的转化，提出了基于不同回用水条件的深度处理工艺。. 在项目的资助下已发表学术论文 28 篇，其中英文SCI期刊源论文7篇（一区论文3篇），英文EI期刊源论文2篇，CSCD 中文核心19篇，出版专著1部。同时，参加了4次国际学术会议并进行口头报告，授权国家发明专利3项。