氨氮对异养硝化菌Acinetobactor sp.活性影响及动力学特性分析

异养硝化菌株Acinetobactor sp.JQ1004能够在初始氨氮浓度为0~2000mg/L范围内进行生长和氮源代谢,菌株在初始氨氮浓度为2500mg/L条件下被完全抑制,无法生长.当菌株在温度为30℃,pH7.5,转速为160r/min,初始氨氮浓度分别为100,300,500,700,1000,1500,2000,2500mg/L条件下培养时,菌株的最大比生长速率分别为0.251,0.308,0.286,0.243,0.197,0.115,0.088h^-1,相应的最大比氨氮降解速率分别为1.335,1.906,1.859,1.759,1.562,1.286,0.965g/（gDCW·d）.在高浓度氨氮和游离氨的抑制作用下,菌株的比生长速率及对氨氮的比降解速率随初始氨氮浓度的增加呈先增加后降低的趋势.3种基质抑制动力学模型（Haldane,Yano,Aiba模型）均能够很好地模拟菌株随初始氨氮浓度的生长变化规律,对应地相关系数分别为0.9944,0.9983和0.9929.由Haldane模型可知,菌株在不同初始氨氮浓度（游离氨）条件下的最大氨氮比降解速率μ_max为2.604h^-1,基质亲和系数K_s为22.57mg/L,基质抑制系数K_i为1445.31mg/L.其中由K_i值远大于自养菌（硝化细菌及厌氧氨氧化菌等）的值,这表明异养硝化菌株Acinetobactor sp.JQ1004比自养菌具有更强的抗抑制能力.另外,菌株在游离氨浓度为5.436mg/L时,比生长速率达到最大值0.583h^-1.以上研究结果表明,菌株JQ1004在处理高氨氮废水中具有潜在的应用前景.     

高锰酸钾氧化水中乙硫醇的动力学研究

研究了高锰酸钾氧化水中乙硫醇的动力学规律,并考察了高锰酸钾在原水混凝条件下对原水中乙硫醇的去除效果.结果表明,高锰酸钾对乙硫醇的氧化去除效果非常明显,去除率可达到90%以上;高锰酸钾对乙硫醇的氧化过程符合二级反应动力学模型;在高锰酸钾过量的情况下,氧化反应的伪一级动力学常数k'=0.025·[KMnO4]-0.008,再根据所用初始高锰酸钾浓度,得到了二级反应的动力学常数k=0.025 L(min·mg).高锰酸钾在原水混凝条件下对乙硫醇的去除效果劣于纯水条件下的去除效果,在水中其它有机物与高锰酸钾反应条件下高锰酸钾浓度变化的拟合结果与实际情况存在偏差,是产生差异的主要原因.     

过硫酸盐对全氟辛酸的脱氟效果及其动力学模型

以过硫酸盐（PS）对全氟辛酸（PFOA）进行脱氟,考察脱氟率与初始pH值（1~12）、PS初始浓度（0~400.0mmol/L）、温度（25.0~60.0℃）和反应时间（0~24h）的关系,结果表明：初始pH值、PS初始浓度和温度对脱氟率有明显的影响,脱氟率最高可达86.52%;初始pH值为1.5~3的条件明显有利于PFOA的脱氟,而初始pH值为1或12的条件不利于PFOA的脱氟;脱氟动力学模型ln（1-φ）=-k_obst可以很好地描述脱氟率φ与反应时间t、温度和PS初始浓度的关系.     

pH值对亚硝酸盐氧化菌动力学及功能基因的影响

为探究pH值对亚硝酸盐氧化菌（NOB）活性动力学影响,本试验采用序批式活性污泥（SBR）反应器,以富含NOB的活性污泥为对象,基于Monod模型考察不同pH值对NOB活性动力学的影响并进行统计学分析.结果表明,Monod方程可较好地反映不同pH值条件下基质底物浓度对NOB比亚硝态氮氧化速率（SNiOR）的影响,且pH=7.0时动力学参数Ks为（6.167mg/L）,r_max为[1.134g/（g·d）],此时NOB活性最好.利用钟形经验模型进行非线性回归拟合,最大比降解速率（r_max）随pH值的增大呈钟形变化,本试验NOB的最佳pH值为（6.9±0.1）,其中r_max维持在r_opt一半以上的pH值范围（ω）为（3.26±0.4）.以亚硝酸盐氧化还原酶类基因（nxrA、nxrB）为引物,基于荧光定量PCR技术分析结果显示,在不同pH值条件下nxrA基因和nxrB基因拷贝数的变化趋势均与动力学参数（Ks、r_max）的规律一致,且nxrA和nxrB基因在系统的降解过程中起协同作用.     

SNAD生物膜厌氧氨氧化活性的氨氮抑制动力学研究

通过批试实验研究了氨氮浓度对SNAD生物膜厌氧氨氧化性能的影响.SNAD生物膜反应器以生活污水为进水.进水NH₄⁺-N和COD浓度平均值分别为70mg/L和180mg/L,出水NH₄⁺-N,NO₂^--N,NO₃^--N和COD浓度平均值分别为2mg/L,2mg/L,7mg/L和50mg/L.SNAD生物膜具有良好的厌氧氨氧化活性.初始NH₄⁺-N和NO₂^--N浓度都为70mg/L时,厌氧氨氧化批试NH₄⁺-N、NO₂^--N和TIN去除速率分别为0.121kg N/（kg VSS·d）,0.180kg N/（kg VSS·d）和0.267kg N/（kg VSS·d）.采用Haldane模型可以很好的拟合氨氮浓度对厌氧氨氧化活性的影响.在高FA和低FA工况下氨氮浓度对厌氧氨氧化活性的抑制动力学常数相差不大.M1（FA浓度为0.7~20.4mg/L）和M2（FA浓度为6.3~190.5mg/L）的最大NO₂^--N理论去除速率r_max分别为0.209kg N/（kg VSS·d）和0.221kg N/（kg VSS·d）,氨氮半饱和常数Ks分别为9.5mg/L和6.1mg/L,氨氮自身抑制常数K_I分别为422mg/L和597mg/L.氨氮（而不是游离氨）对SNAD生物膜的厌氧氨氧化活性起主要抑制作用.     

包埋固定化硝化污泥处理氨氮废水的过程特性

采用聚乙烯醇（PVA）包埋硝化效能良好的活性污泥制备固定化颗粒,针对不同初始氨氮浓度的模拟废水,基于序批式间歇反应器小试实验,探讨了包埋颗粒的传质效能与氮去除过程特性.实验结果表明：颗粒体积投加率为10%,实验水温为26~30℃,pH值为7.5~8.5,反应器DO浓度为4~5mg/L的条件下,各初始氨氮浓度（50~400mg/L）稳定期包埋颗粒最大氨氮去除负荷为61.8~242.3mgN/（L-particles·h）.包埋颗粒对氨氮的去除较符合零级反应动力学模型,其最大氨氧化速率（μ_max）为271.40mgN/（L-particles·h）,半饱和常数K_s为66.69mg/L,包埋颗粒内氨和氧的有效扩散系数（D_e）分别为0.467×10^-9m²/s、0.279×10^-9m²/s.SEM观察和比表面积测试结果表明,与新鲜颗粒相比,稳定期颗粒内部的比表面积和平均孔径增加.包埋颗粒,活性污泥,包埋颗粒与活性污泥混合3种体系对比实验表明,各初始氨氮浓度条件下混合体系可显著强化生物硝化与脱氮过程,并发生同时硝化反硝化现象.     

大通湖表层水体中抗生素赋存特征与风险

为了评价大通湖表层水体中典型抗生素的赋存特征及生态风险等级,采用超高效液相色谱-串联质谱仪（UPLC-MS/MS）检测了4类12种（磺胺类,磺胺增效剂,喹诺酮类和四环素）抗生素的浓度水平.结果表明：除氧氟沙星外,其余11种抗生素均有检出,其总浓度为0.19~261.89ng/L;磺胺嘧啶的平均浓度最高（37.41ng/L）,其次为磺胺甲恶唑（12.34ng/L）>沙拉沙星（8.55ng/L）>恩诺沙星（8.04ng/L）>甲氧苄啶（7.56ng/L）>金霉素（3.92ng/L）,并且磺胺嘧啶、四环素、沙拉沙星、金霉素、磺胺甲恶唑和甲氧苄氨嘧啶的检出率均超出50%,处于较高水平.与部分河流、湖泊相比,大通湖抗生素的浓度除磺胺嘧啶和恩诺沙星外,基本处于较普通水平;在空间分布上表现为明显的差异性.环境和健康风险评价结果表明：磺胺甲恶唑、沙拉沙星和环丙沙星为大通湖主要的风险因子,RQ>1,对洞庭湖有较高的潜在风险;点位S2、S3、S6对大通湖周围环境具有较高的累积风险,主要的贡献因子分别为恩诺沙星和沙拉沙星、磺胺甲恶唑和环丙沙星;11种抗生素通过饮水途径对成人和儿童的健康风险指数R_QH处于8.74×10^-8~9.17×10^-3之间,且通过饮水途径摄入抗生素对儿童的健康风险高于成人.     

酸化赤泥吸附环丙沙星的特征、机理及过程优化

为提高赤泥的资源化利用及抗生素有机废水的深度处理,以酸化赤泥为吸附剂、环丙沙星为目标污染物,研究了酸化赤泥吸附环丙沙星的条件、特征和机理.采用响应面法中Box-Behnken设计方法,以吸附温度、溶液pH值、环丙沙星初始浓度、酸化赤泥投加量为自变量,吸附量为响应值建立4因素3水平优化模型,确定了最佳吸附条件,并对吸附过程的动力学模型、等温线模型、热力学特性及吸附机理进行了研究.结果表明,溶液pH值、环丙沙星初始浓度、酸化赤泥投加量为影响吸附量的显著因素.酸化赤泥吸附环丙沙星的最佳条件为：温度45℃、pH=3.04、环丙沙星初始浓度29.20mg/L,酸化赤泥投加量3.40g/L,预测最大吸附量为7.30mg/g.酸化赤泥吸附环丙沙星的过程遵循伪二级反应动力学模型及Langmuir-Freundilich吸附等温线模型,经过拟合最大吸附量分别为7.90和7.35mg/g.根据Van Tehoff公式计算吸附热力学状态函数ΔG⁰为-82.13~-94.37kJ/mol、ΔS⁰为0.61J/（mol·K）、ΔH⁰为100.25KJ/mol,吸附为自发进行的吸热反应.FTIR表明环丙沙星分子中-COO与酸化赤泥的Al-O键发生络合反应,C=O与Fe-O键发生微弱的静电或内球面键合作用.研究表明,酸化赤泥是一种极具潜力的廉价吸附剂,可用于处理抗生素污染废水.     

金鱼藻过氧化物酶降解双酚A的特性

本文对金鱼藻（Ceratophyllum demersum）过氧化物酶（POD）进行了分离纯化及酶学特性分析,并探讨了其对双酚A （BPA）的降解特性.结果表明,采用硫酸铵和AKTA蛋白纯化系统获得纯化的POD,该酶具有较广的温度和pH值适应范围,在温度为70℃,pH值为7,H₂O₂浓度为5mmol/L时POD酶活力最大.金鱼藻POD可高效降解BPA.当金鱼藻POD活力为10U/mL时,15min内对0.02mmol/L BPA的降解率达到99.67%,活力为25U/mL及以上时,完全降解.降解条件的最适范围分别为H₂O₂ 1~5mmol/L、30~60℃、pH 5~7.其降解动力学米氏K_m为0.09mmol/L,最大反应速度为9.71mmol/（L·h）.BPA经金鱼藻POD降解后无雌激素效应.金鱼藻POD高稳定性和高活性的特点以及对BPA的高效降解能力是该水生植物成为水环境BPA污染的理想修复工具的重要原因.     

三聚磷酸二氢铝对水中铜离子的吸附动力学

采用离子交换吸附法研究三聚磷酸二氢铝吸附水中铜离子的动力学行为和吸附活化状态热力学参数分析。结果表明:三聚磷酸二氢铝对水溶液中铜离子的化学吸附是二级反应,吸附速率常数k与温度T之间的关系符合阿仑尼乌斯式,吸附的活化能为Ea=56.35kJ/mol,吸附的频率因子A=2.5×106L/(mg·min),ln(k/T)与1/T之间的关系符合Eyring公式,其活化焓ΔH=53.21kJ/mol,活化熵ΔS=-153.36J/(mol·K),同时k与铜离子初始浓度呈负相关性,与三聚磷酸二氢铝用量呈正相关性,介质pH=5时有利于吸附。     

NaHSO3和KMnO4组合可渗透反应栅对苯胺的去除特性

采用亚硫酸氢钠（NaHSO₃）强化高锰酸钾（KMnO₄）去除苯胺（AN）.通过批次处理实验研究了AN去除率与反应条件的关系,分析了KMnO₄投加量、NaHSO₃投加量、初始pH值和反应时间之间的交互作用;以石蜡为胶结剂分别制备基于NaHSO₃和KMnO₄的可渗透反应栅（PRB）,对模拟AN污染地下水进行连续处理,研究不同PRB的释放规律和组合PRB对AN的去除特性.结果表明,NaHSO₃可显著强化KMnO₄对AN的降解速率,当AN初始浓度为5mg/L,NaHSO₃/KMnO₄/AN为5/5/1时,AN去除率达99.2%,高于单独KMnO₄处理的85.6%.AN去除率与KMnO₄投加量、NaHSO₃投加量和反应时间线性正相关,与溶液初始pH值线性负相关.采用二次多项式和逐步回归法拟合了AN去除率与反应条件间的关系,模拟值与验证实验结果相近,模型精度较好.PRB中NaHSO₃溶出速率显著大于KMnO₄.当NaHSO₃和KMnO₄混合的可渗透反应栅（SB/PM-PRB）质量为5g,进水流速和AN浓度分别为0.1mL/min和10mg/L时,168h内AN的去除率保持在99%以上,且克服了KMnO₄单独处理出水色度过高的问题.傅里叶变换红外光谱分析表明,反应前后PRB成分没有显著变化,PRB稳定性较好.紫外光谱扫描结果表明,AN和苯环特征峰强度均显著下降,表明SB/PM-PRB能使AN开环降解和破坏氨基结构.     

双酚A在河口水中的光解动力学

为研究双酚A（BPA）在河口水中的光解动力学及水中重要溶解性组分对其光解的影响,在广西钦州大榄江连接茅尾海的河口水域采取水样,通过模拟日光实验研究了河口水中BPA的光解动力学,及河口水中的重要溶解性组分Cl^-,Br^-,溶解性有机质（DOM）,NO₃^-和HCO₃^-对BPA光解的影响.结果表明,河口水中BPA的光解速率常数k值比纯水中大,且上游水样中BPA的k值是下游水样的2.5倍.稳态光解实验表明DOM及其与卤素离子作用显著影响BPA的光解,虽然NO₃^-也影响BPA光解,但与DOM共存时,NO₃^-的影响不明显.自由基淬灭和竞争反应动力学实验发现激发三重态DOM（³DOM^*）和卤素自由基（HRS）是决定河口水样中BPA光降解的主要活性物种,且³DOM^*与BPA的反应活性（二级反应速率常数k_3DOM*,BPA=4.42×10⁸L/（mol·s）要高于HRS与BPA的反应活性（k_BPA,Cl·=2.11×10⁸L/（mol·s）,k_BPA,Cl2·-=8.5×10⁶L/（mol·s）.下游水样中高含量的卤素离子（292mmol/L）易淬灭³DOM^*产生反应活性较低的HRS,致使下游水体中BPA的光解速率低于上游水体.     

尿素/KMnO4湿法烟气脱硫脱氮的试验研究

采用尿素和KMnO₄配制成的吸收液,在填有金属鲍尔环的柱式喷淋吸收反应器中,对模拟烟气进行湿法烟气同时脱硫脱氮研究.结果表明:采用尿素和KMn0₄配制成的吸收液可以高效地脱除模拟烟气中的SO₂和NO_x,脱硫脱氮率平均分别达到99.6%和62.5%;反应吸收液中主要含有因吸收NOx和SO₂而生成的NO₃-,NO₂-,NH₄+和SO₄2-等离子;NO₃-,NO₂-和NH₄+的生成曲线及尿素的消耗曲线均为线性,其速率常数分别为0.009 1,0.0074,0.091 6和0.950 8 mmol/(L·min).吸收反应为零级反应.      

HMP和SDS在KMnO4氧化水溶相PCE中的联合效应

利用KMnO₄原位化学氧化法处理污染地下水中的氯代烯烃已被证实有效可行,但是反应中产生的MnO₂沉淀会影响修复效果,延长修复时间. 采用KMnO₄氧化法处理水溶相的PCE(四氯乙烯),研究了添加HMP(六偏磷酸钠)和SDS(十二烷基磺酸钠)对该反应的联合效应. 结果表明,离子强度对MnO₂沉淀的生成影响显著,离子强度越高,MnO₂沉淀生成得越快. 在20℃, ρ(PCE)初始值为20mg/L,n(KMnO₄)∶n(PCE)为15∶1,离子强度为0.1mol/L的条件下,单独添加HMP可减少反应过程中MnO₂沉淀的产生,ρ(HMP)为0.1g/L的条件下,24h内没有产生MnO₂沉淀;单独添加SDS可增加Cl-生成量,在ρ(SDS)为1.0g/L的条件下,Cl-生成量增加了8.2%,但会增大MnO₂沉淀的生成速率;在同时添加HMP〔(ρ(HMP)为0.1g/L)〕和SDS〔(ρ(SDS)为1.0g/L)〕的条件下,Cl-生成量增加了7.5%,并且24h内没有产生MnO₂沉淀,表明二者同时添加既可提高PCE的去除率又可减缓MnO₂沉淀的生成.      

同化和共代谢降解氯苯菌株的筛选与特性研究

基于污染场地,筛选了一株可降解氯苯（CB）的微生物,经鉴定该菌株属于粘质沙雷氏菌属（Serratia marcescans）,命名为Serratia marcescans TF-1.同化降解结果表明,该菌株能够在有氧的条件下以CB为唯一碳源和能源,菌体平均增长速率为0.0063~0.022g_cell/（mol_CB·h）,最大比生长速率（μ_max）为0.015~0.42h^-1,CB降解速率（V_CB）为1.35~4.47mol/（g_cell·h）,菌株对CB最高耐受浓度高于200mg/L.共代谢降解结果显示,TF-1可以琥珀酸钠和柠檬酸钠为底物共代谢降解CB;氯苯浓度（c_CB）<80mg/L时,μ_{max（柠檬酸钠）}（0.21~0.87h^-1）>μ_{max（琥珀酸钠）}（0.20~0.81h^-1）,V_{CB（柠檬酸钠）}（0.15~0.47mol/（g_cell·h））<V_{CB（琥珀酸钠）}（0.17~0.48mol/（g_cell·h））;c_CB>80mg/L时,μ_{max（柠檬酸钠）}（0.086~0.21h^-1）<μ_{max（琥珀酸钠）}（0.17~0.25h^-1）,V_{CB（柠檬酸钠）}（0.61~1.11mol/（g_cell·h））>V_{CB（琥珀酸钠）}（0.56~0.95mol/（g_cell·h））,表明共代谢降解过程中,CB浓度,底物种类是调控污染降解的重要因素.最后考察了温度、pH值和接种量对TF-1降解CB的影响,结果发现,该菌株适宜生长的温度范围为20~35℃,最适温度为30℃;适宜生长pH值为5~9,最适pH值为7;最适接种量为5%.与现有菌株比较发现TF-1的温度和pH值适用范围更广,降解能力更强,污染物耐受浓度更高,既能同化又能共代谢降解CB,在贫营养和富营养污染场地中应用潜力更大.本研究可为原位CB污染场地修复提供有效的生物资源.     

7种改性水稻秸秆对溶液中Cd2+的吸附

为实现废弃水稻秸秆资源化利用及其治理水环境中Cd²⁺的污染问题,用KMnO₄、KOH、H₂O₂、KOH+H₂O₂、酒石酸、柠檬酸、TiO₂对水稻秸秆进行改性,制成不同的水稻秸秆吸附剂来吸附溶液中的Cd²⁺,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱仪、比表面积及孔径分析仪和Zeta电位仪对改性前后的水稻秸秆进行表征分析,吸附过程采用准一级动力学方程、修正一级动力学方程、准二级动力学方程和颗粒内扩散模型进行拟合.结果表明：在Cd²⁺初始浓度100mg/L,pH7,水稻秸秆添加量为10g/L,25℃条件下,7种改性水稻秸秆吸附Cd²⁺的效果不同,其中经KMnO₄改性的水稻秸秆对Cd²⁺的吸附效果最好,吸附量达10.024mg/g,对Cd²⁺的去除率达到99.24%,比未改性水稻秸秆提高了99.44%,其次是KOH和KOH+H₂O₂改性处理的水稻秸秆,吸附量分别达到了9.302和9.189mg/g,对Cd²⁺的去除率分别达92.62%和90.82%,比未改性水稻秸秆分别提高了85.07%和82.83%.改性处理水稻秸秆吸附Cd²⁺的效果顺序为：KMnO₄ > KOH > KOH+H₂O₂ > TiO₂ > H₂O₂ > 柠檬酸 > 酒石酸.对于Cd²⁺的吸附过程,准一级速率方程只能较好地描述吸附初始阶段,准二级动力学方程则能很好地描述吸附的整个过程.经KMnO₄,KOH和KOH+H₂O₂改性的水稻秸秆是具有潜在利用价值的废水中Cd²⁺吸附剂.