污水中病原微生物气溶胶化过程及传输机制
批准号:
52070187
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
李琳
依托单位:
学科分类:
城市污水处理与资源化
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李琳
中文摘要
污水中的大量微生物尤其是病原微生物,在污水处理过程中由于曝气、机械搅拌等原因,逸散到空气中,形成生物气溶胶,污染环境,危害人体健康。针对当前城市污水处理厂病原微生物气溶胶的研究现状和不足,试验室模拟结合实际监测,利用分子生物学与物理化学联合的分析识别方法,解析污水处理过程中产生的病原微生物气溶胶的数量、粒径及种类等特征。揭示地域特点、处理工艺等因素与病原微生物气溶胶的关联性;明确曝气充氧、推动水流、机械驱动等扰动方式病原微生物气溶胶的形成过程,探明病原微生物从水相→水相表层→气/液界面→气相的迁移特征及其在空气中的存活、增值、凋亡、转移和转化规律;揭示病原微生物气溶胶扩散传输途径与动力学机制。阐明病原微生物气溶胶的控制原理;根据病原微生物气溶胶特征及污水处理单元构筑物特点,提出病原微生物气溶胶的削减技术与控制策略,为城市污水处理厂病原微生物气溶胶的削减与控制提供科学依据和理论基础。
英文摘要
A large number of microorganisms in sewage, especially pathogenic microorganisms, release into the air due to aeration or mechanical agitation during wastewater treatment processes, forming bioaerosols, which pollute the environment and endanger human health. In view of the current research status and shortcomings of the pathogenic microorganism aerosols in the urban wastewater treatment plant, modern molecular biological techniques and physical-chemical analysis methods were applied to investigate the quantity, particle size and type of the pathogenic microorganism in the bioaerosols. Via modeling tests and actual monitoring, our research work will focus on analysis the relationship between the factors, e.g. regional characteristics, treatment process, and the pathogenic bioaerosols; to clarify the formation process of the pathogenic bioaerosols under different disturbance modes such as aeration, water flow, and mechanical drive; to find out the migration of pathogenic microorganism in the path of water body, water surface, interface of gas and liquid and atmosphere; to reveal its survival, increment, apoptosis, transfer and transformation rules in the air; to uncover the mechanism in pathogenic bioaerosols diffusion and transmission, and to clarify the control principle of pathogenic bioaerosols. According to the characteristics of pathogenic bioaerosols and the structure of wastewater treatment unit, the reduction technology and control strategy of pathogenic bioaerosols are put forward, which provides scientific basis and theoretical basis for the reduction and control of pathogenic bioaerosols in municipal wastewater treatment plant.
本研究构建了适用于污水处理设施、车间、厂界的病原微生物气溶胶的监测方法以及气-水-固介质、界面的病原微生物的解析方法。监测了典型城市污水厂进水单元、污水/污泥处理单元空气中的,以及废气生物处理设施排放的病原微生物气溶胶。进水单元以及污泥处理单元是含假单胞菌、肠道致病菌微生物气溶胶的主要逸散源。超过60%的颗粒附着在大于2.1 μm的颗粒上。逸散的病原微生物气溶胶具有来源的多相性、种类的多样性、产生的季节性以及粒子的独特性。揭示了地域特点、处理工艺与病原微生物气溶胶产生和传输的关联性。墨迹试验观测液滴或飞沫从水面到空气中的运动轨迹,微孔曝气产生的膜液滴,超过80%集中在靠近曝气源的区域。膜液滴平均直径与曝气量呈正相关,微生物气溶胶的产生速率可以通过膜液滴的产生速率定量计算。阐明微孔曝气、表面曝气不同水体扰动方式,携带病原微生物的液滴或飞沫在空气中雾化形成气溶胶的过程。利用贝叶斯方法追溯气溶胶中病原微生物及化学物质来源轨迹,明确其在水-气界面的迁移行为。优化高斯羽烟模型和ADSM模型,描述和计算病原微生物气溶胶在厂区及周边的扩散和传输。靠近产生源的微生物气溶胶浓度较高,随着与产生源水平距离和垂直距离的增加,空气中微生物气溶胶的浓度逐渐降低。源强、风向和风速是影响微生物气溶胶扩散方向和范围的主要因素。明确呼吸吸入是病原微生物气溶胶的主要暴露途径,评估了病原微生物气溶胶对作业人员以及厂区周边居民的暴露风险值。比较通风、紫外辐射、化学药剂灭菌等技术削减病原微生物气溶胶的有效性和适用性,阐明了病原微生物气溶胶的控制原理。紫外照射和药剂消杀在抑制病原体和降低暴露风险方面效果显著。结合病原微生物气溶胶的特性、污水处理设施及构筑物的特征,基于“源头削减,过程控制,末端治理”的原则,提出了适用于污水处理厂的病原微生物气溶胶的削减与控制策略。
废气中H2S与VOCs的生物电强化协同去除及电子转移调控机制
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批准号:51878650
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:李琳
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依托单位:
污水处理过程生物气溶胶的同步生成及驱动方式的影响机制
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批准号:51478456
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项目类别:面上项目
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2014
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负责人:李琳
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依托单位:
甲烷与恶臭物质协同降解的生物体系构建及其反应机制与途径研究
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批准号:51178451
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2011
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负责人:李琳
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依托单位:
恶臭处理过程中硝化与甲烷厌氧氧化的协同机制与新型反应器研究
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批准号:50978249
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项目类别:面上项目
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资助金额:36.0万元
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批准年份:2009
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负责人:李琳
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依托单位:
难降解VOCs的生物-气膜协同净化机制及新型反应器的研究
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批准号:50678171
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2006
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负责人:李琳
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依托单位:
国内基金
海外基金