曝气生物滤池耦合超滤技术对农村饮用水的安全净化
四川大学刘百仓教授团队近期发表题为“曝气生物滤池耦合超滤技术对农村饮用水的安全净化”的论文。该文章的第一作者为博士研究生吴其栋，通讯作者为刘百仓教授。
图文摘要
研究亮点
1、曝气生物滤池耦合超滤技术系统在农村饮用水处理中表现出良好的性能。
2、该耦合系统的出水达到饮用水质量标准。
3、在系统微生物群落中发现了去除有机污染物的特定功能微生物。
4、耦合工艺运行维护成本低，效率高。
5、耦合系统具有良好的长期稳定性和可持续性。
图文导读
许多农村地区的饮用水水源通常是附近的湖泊或水库，很容易受到径流和面源污染的影响，与城市的饮用水水源相比，水质往往较差。且偏远农村地区的饮用水供应通常面临着各种挑战，例如，由于村庄的分散性质，往往位于崎岖复杂的地形上，集中式的饮用水厂和管网的建设和维护成本很高。
本文研究了曝气生物滤池(BAF)与超滤技术相结合的耦合工艺处理水库水。以有机物指标、浊度指标和色度指标等指标作为评价耦合工艺处理性能的指标。
在为期260天的长期实验中，对耦合工艺在不同的关键操作参数(包括填料类型和空床接触时间)下进行了测试。并在不同时间对不同体系下的BAF反应器内的微生物群落进行了详细的检测与分析，发现了对水中特定污染物具有特定功能的微生物在不同的BAF反应器中富集。
其中以颗粒活性炭(GAC)为填料，EBCT为45 min的耦合装置中，该工艺对DOC的去除率达到85.5%。BAF反应器出水基本满足国内饮用水要求。该耦合系统在一些农村地区的饮用水处理中表现出了具有实际应用的潜力。
图1. 不同BAF反应器运行期间进、出水水质指标。A):不同填料的BAF反应器进水和出水的DOC值及其去除率; B):不同EBCT的BAF反应器进水和出水的DOC值及其去除率; C):不同反应器进水平均UV254和CODCr值(黑点为左轴数值)和去除率(条形为右轴数值); D):不同反应器进水的平均浊度、色度值及对应去除率。
图2. BAF反应器进水和出水溶液的荧光EEM光谱: A):进水原水; B): BAF-60-AC出水; C): BAF-60-M出水; D): BAF-45-AC出水; E): BAF-30-AC出水; F): BAF-15-AC出水; G):不同BAF反应器不同EEM光谱区域的对应去除率。
注：区域Ⅰ:(Ex/Em= 220-250/280-330 nm, 酪氨酸蛋白类物质),区域Ⅱ:(Ex/Em=220-250/330-380 nm, 色氨酸蛋白类物质), 区域III:(Ex/Em= 220-250/380-480 nm, 富里酸类物质), 区域Ⅳ:(Ex/Em= 250-440/280-380 nm, 可溶性微生物副产物类物质), 区域V (Ex/Em= 250-400/380-540 nm, 腐殖酸类物质)。
图3. 不同耦合装置超滤组件运行期间的出水水质指标 A):出水平均UV254和DOC值; B):出水平均浊度和色度值; C):BAF-60-AC耦合装置在运行时期最后50天内的进水出水DOC值的变化情况; D):BAF-60-M耦合装置再运行时期最后50天内的进水出水的DOC值的变化情况。
图4. 不同BAF反应器中微生物群落的分析检测结果: A):原水与不同运行时间时各BAF反应器中微生物群落的OTUs的稀疏曲线; B):原水和不同运行时间时各BAF反应器在OTUs水平的微生物群落的PCA分析; C): 原水和不同运行时间时各BAF反应器在属水平（> 1.5 %）下的分布情况; D):原水与不同运行时间时各BAF反应器的微生物群落组成在门水平( > 1 %)下的分布情况; E): 原水与不同运行时间时各BAF反应器的微生物群落在属水平(top 50)与环境变量(有机物去除率等指标)的相关性分析。在这里，“*”表示相关性分析时p ＜ 0.05，“**”表示p ＜ 0.01。
