介绍

人类活动对我们的水资源进行了重大要求，并具有潜在的重大和负面的环境影响。特别是，水资源也是能源基础设施系统的重要组成部分，以及可持续发展[1,2]。来自流域的污染物，包括能源生物量资源开发和经过国内废水排放的农业活动，是水质损害的主要来源。近年来，美国EPA制定并实施了限制流域的总日最大程度的规定，以限制水体。系统方法可用于分析潜在的环境影响，包括对生态系统和人类健康的影响，水，土壤和空气的潜在污染，对水资源的需求以及温室气体等。以下是一些当前的挑战和发展在水资源和废水处理中。

滨海湿地水质指标的相关性研究

水质是影响滨海湿地营养物质和碎屑物质分布的重要因素，受到《清洁水法》和美国环保署的规范。近年来，由于海岸沼泽的自然水源变化、径流污染物和沉积物的变化以及入侵物种[3]的入侵等原因，海岸沼泽水质监测技术的有效性受到了广泛的关注。有效的海岸沼泽管理(包括水源保护)需要详细了解影响水质指标的因素。营养水平是目前最重要的考虑因素，因为它们与富营养化有关。化肥、沿海发展的化粪池渗滤液、动物粪便和大气沉积都是硝酸盐负荷的来源。大部分的水来自下层盐沼的海水，但上层沼泽往往受到陆地排水和洪水带来的大量淡水或偶尔的灾难性风暴的严重影响，这些风暴会用海水淹没整个沼泽。

在最近的一项研究中，我们从大肠菌群和叶绿素a、溶解氧、温度、pH值、电导率和总悬浮固体[4]等方面评估了St. Marks国家野生动物保护区沿海沼泽的水质。初步数据分析显示，不同水质指标之间存在有趣的差异。在滨海湿地，微藻群落的组成、丰度和生物量普遍存在时空序列，这是由于年内出现了极端的非生物梯度[5]。根据湿地中主要藻类组合(浮游植物、附生植物、附生植物和干生植物)的相对丰度，叶绿素测量可以提供有用的藻类生物量[6]的估计。在本研究中，还对叶绿素a进行了监测。叶绿素a是在高等植物、红藻和绿藻等所有进化氧光合生物中最常见和最占优势的叶绿素。大肠菌群和叶绿素a与水体理化参数的综合相关原理进一步相关。

污水处理中的养分去除与能量产生

传统的生物氮去除是不可偏移的，并且在两个阶段进行：通过羟胺和亚硝酸盐的有氧硝化铵至硝酸盐，并通过中间阶段通过中间阶段对氮气脱氧硝酸盐脱氧。悬浮的方法和生物膜工艺均以全规模应用，用于硝化和具有高氮含量的废水作为氮气除去的方法。典型的例子是四阶段Bardenpho过程，其包括一系列具有硝化能力的缺氧和有氧地区，具有预先和后核化[7]。最近，已经引入了一种新的过程，用于治疗具有高浓度铵的城市废水[8,9]。含有高浓度的（厌氧毒剂）[8,9]。厌氧是一种微生物介导的出生过程，在此期间，在厌氧条件下用亚硝酸盐作为电子受体转化铵在氮气下转化为氮气。厌氧过程是严格的厌氧，受高浓度的氧气抑制。目前，已经确定了负责厌氧过程的微生物物种。厌氧不仅消除了有机碳去除和氮气之间复杂妥协的需要，还节省了氧气供应并减少了CO₂与传统的硝化/反硝化过程相比。

微生物燃料电池（MFC）技术在处理废水方面具有优势，因为MFCS允许微生物在同时发电的同时在废水中分解废水中的有机成分。现有研究表明，使用MFC用于同时废水处理和能量发电的可行性[10,11]。它的结论是₅将该过程限制在非常小的浓度。mfc在处理高浓度含氮化合物废水方面的性能仍存在一些未决问题[12,13]。为了解决这一问题，mfc被重新配置到废水中，以硝酸盐作为电子受体，以实现碳和氮的去除。在mfc中加入厌氧氨氧化处理高含氮城市污水，可提高单次处理的发电和脱氮效果。

加压纤维生物过滤

用生物滤池对废水进行生物处理是最古老和特征最明确的技术之一。在生物过滤操作过程中，微生物在培养基表面生长形成生物膜，当废水渗过培养基表面时，生物膜中的微生物吸收废水中的可溶性和胶质废物。近年来，聚丙烯纤维已被引入作为生物过滤介质。随后，加压悬浮纤维生物滤池作为一种节省空间的技术在生活饮用水和废水处理中得到了应用。可调节加压悬浮过滤器的孔隙空间(及随后的停留时间)，为实现不同的过滤功能提供了灵活性。此外，加压悬浮纤维生物过滤器还有其他明显的优点，其中最重要的是悬浮纤维在很小的体积内提供了巨大的表面积。因此，微生物可以在密度大于1 × 10的纤维上生长⁸细胞每毫升，唯一的方法是培养细胞在体内样细胞密度[16]。加压悬浮纤维生物过滤的另一个优点是可以克服氧传递障碍，显著提高溶解氧水平。之前的研究表明，在实验室规模的旋转生物接触器[17]中，当压力提高到6bar时，BOD和COD的去除率随压力的增加而增加。加压悬浮纤维生物滤池作为一种创新技术，使生物接触氧化成为可能，可显著提高有机物去除效率，降低污泥产率。对于除铁，接触氧化是通过微生物介导的铁氧化和固定来实现的，在此过程中，亚铁被氧化为铁并固定在过滤介质上。溶液中悬浮的铁质极少，会从过滤器中流出。

参考文献

1. KUNDZEWICZ ZW（1997）可持续发展的水资源。Hydolog Scie J42：467-480。［Ref。］
2. Mariolakos I(2007)可持续发展框架下的水资源管理。海水淡化213:147 - 151。［Ref。］
3. Croft MV，Chow-Fraser P（2007）使用和开发湿地宏观物质指数，以检测大湖泊沿海沼泽的鱼类栖息地的水质损伤。J Great Lakes Resea 33：172-197。［Ref。］
4. (in chinese with chinese abstract)Int J Water 9: 263-274。［Ref。］
5. Midwood JD, Chow-Fraser P(2012)休伦湖乔治亚湾东部滨海湿地5年持续低水位后水生植被和鱼类群落的变化。全球变化生物学18:93-105。［Ref。］
6. (2012)滨海半封闭生态系统沉积物有机质来源与组成:生态系统空间尺度上的元素和同位素研究。中国海洋大学学报(自然科学版)94:64-73。［Ref。］
7. Oldham WK, Stevens GM(1984)在不列颠哥伦比亚省基洛纳的营养物去除工艺(改良Bardenpho)的初步操作经验。加拿大土木工程11:474-479。［Ref。］
8. 陈志强，陈志强，陈志强，等。厌氧氨氧化对污水处理效果的影响[J]。环境科学技术48:7874-7880。［Ref。］
9. prachakittikul p，wapawin c，noophan p，boonapatcharoen n（2016）厌氧氧毒性的性能，用于氮脂磺酸盐富含氮磺酸盐测序批量反应器中的含氮废水。J Environ SCI Health A Tox Hazard Stumal Environ ENG 51：220-228。［Ref。］
10. Reddy NR, Raman KN, Babu OKA, Muralidharan A(2009)利用MFC进行生物发电废水处理的潜在阶段。当前的Res主题应用微生物微生物生物技术322-326。
11. 庄磊，郑勇，周胜，袁勇，袁华，等。(2012)。可扩展的微生物燃料电池(MFC)堆栈，用于连续真实的废水处理。生物资源技术106:82-88。［Ref。］
12. 生物燃料电池技术在活性污泥废水处理中的应用[j]。臭氧层117:151 - 157。［Ref。］
13. Ryu JH, Lee HL, Lee YP, Kim TS, Kim MK, et al.(2013)利用循环配置微生物燃料电池同时去除猪场废水中的碳氮。过程生物化学48:1080-1085。［Ref。］
14. Ferraz FM, Povinelli J, Pozzi E, Vieira EM, Trofino JC(2014)。淹没式好氧生物滤池协同处理垃圾渗滤液和生活污水。J Environ Manag 141: 9-15。［Ref。］
15. 李俊杰，Cha JH, Ben Aim R, Han KB, Kim CW(2008)纤维过滤器作为絮凝-沉淀处理水的替代工艺。海水淡化231:323 - 331。［Ref。］
16. Chaiprasert P, Suvajittanont W, Suraraksa B, Tanticharoen M, Bhumiratana S(2003)。尼龙纤维作为厌氧混合反应器的支撑介质对系统性能和微生物分布的影响。水资源Res 37: 4605-4612。［Ref。］
17. (1992)压力作用下的废水生物处理。水环境科学学报6:468-474。［Ref。］

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条信息

Aritcle类型:社论

引用:陈（2016年）水资源和废水处理挑战。INT J Water Wastewater Expeed 2（2）：http：//dx.doi.org/10.16966/2381-5299.e102

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出版的历史:

收到日期:2015年10月6日

接受日期:2016年1月25日

发表日期:2016年2月01