Mg2+对克雷伯氏菌NIII2及其诱变菌产絮凝剂特性的影响

研究了Mg2+对克雷伯氏菌NIII2及其诱变株NIII2-1、NIII2-2发酵产絮凝剂特性的影响作用。实验表明,发酵液未外加或投加较少量Mg2+时,3菌株均不分泌黄色物质,且易产酸,致使絮凝剂产量低,小于1.5 g/L。发酵液中加入Mg2+的浓度在0.5~0.7 mmol/L范围,絮凝剂产生时,伴随黄色分泌物出现,发酵液p H稳定在7.5左右,同时絮凝剂产量大大提高,可达9.7 g/L。未投加Mg2+,3菌株所产絮凝剂Zeta电位负值较大,分别为-59.2、-56.6、-52.1 m V,且蛋白质与糖含量比值小于0.5,絮凝活性低;而投加Mg2+所产絮凝剂Zeta电位值可升至-48.0 m V,3菌株所产絮凝剂中蛋白和糖含量比值分别可提高到1.87、3.29、2.03,对高岭土所产生的SS去除率均大于93%。未投加Mg2+时,诱变株NIII2-1、NIII2-2所产絮凝剂含有相当多的O-链接和N-链接的结构,而其他情况下所产絮凝剂则主要是O-链接结构。     

氮源对克雷伯氏菌NIII2分泌絮凝剂特性的影响

实验研究了蔗糖为碳源,硝酸钠、脲、蛋白胨、硫酸铵和氯化铵等氮源对NIII2发酵产絮凝剂的影响。结果表明,发酵液起始pH值为7.50,以硝酸钠为氮源,发酵液pH会上升,升至7.60～8.34时,NⅢ2菌株开始大量分泌微生物絮凝剂,发酵72 h,产量可达7.5 g/L,该产量是目前报道的克雷伯氏菌产絮凝剂的最高值。脲为氮源,pH则下降,降至5.04～6.49时,大量分泌絮凝剂,发酵72 h产量达5.2 g/L。蛋白胨、氯化铵和硫酸铵等为氮源时,pH下降十分明显,pH小于3.71时有絮凝剂分泌,发酵72 h产量约2.0 g/L或更小。以硝酸钠和脲为氮源时,发酵液中有黄色物质分泌,该黄色物质出现或黄色逐渐加深,是NIII2菌高产絮凝剂的标志。除硫酸铵外,其他氮源发酵所产絮凝剂为O-糖蛋白。当以硝酸钠、脲、蛋白胨、硫酸铵和氯化铵为氮源时,絮凝剂中蛋白的含量分别为9.55%、33.28%、19.39%、13.81%和15.51%,且蛋白含量越高,絮凝剂活性越大。     

螯合沉淀联合微滤法脱除电镀废水中的低浓度络合金属

针对电镀废水中络合金属采用常规硫化钠沉淀法难以脱除问题,选用螯合沉淀-微滤法对实际电镀废水中低浓度络合Fe、Cu、Zn和Cr进行深度脱除。重点考察了pH值,重金属捕集剂EDTC投加量,EDTC反应时间,絮凝剂PAC投加量及其共存金属等因素对Fe、Cu、Zn和Cr去除效果的影响,并对EDTC去除各金属的反应机制进行了对比研究。结果表明,在pH为7,EDTC为60 mg·L~(-1),反应时间为1 min,PAC为20 mg·L~(-1),反应时间为2 min,PAM为2.5 mg·L~(-1),反应时间为2 min条件下,经微滤作用后,出水Cu 0.020 mg·L~(-1)(0.3 mg·L~(-1)),Fe 0.43 mg·L~(-1)(2.0 mg·L~(-1)),Zn 0.37mg·L~(-1)(1.0 mg·L~(-1)),Cr 0.45 mg·L~(-1)(0.5 mg·L~(-1)),均低于《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》中的特别限值。Fe、Cu、Zn和Cr之间存在抢夺EDTC的竞争关系,而Fe、Zn对Cr的去除又具有一定促进作用。红外光谱图表明,EDTC脱除金属Fe、Cu、Zn和Cr的反应机制是一致的,EDTC与金属发生螯合反应,EDTC巯基中硫原子捕捉金属阳离子,生成难溶的螯合产物,从而有效地去除废水中金属。     

白醋废水制备微生物絮凝剂的响应面法优化及其对造纸废水的处理

以选取微生物絮凝剂的廉价培养基为研究目的,从活性污泥中筛选微生物絮凝剂产生菌,选取白醋废水为廉价培养基代替发酵培养基对菌种进行培养,通过单因素培养条件优化,考察了不同体积分数废水、外加碳源、外加氮源、培养时间和pH值对微生物絮凝剂产生菌的絮凝率的影响,通过P-B筛选与响应面分析相结合用于优化白醋培养基培养条件,并对实际造纸废水进行处理研究。实验结果表明,经过预处理灭菌后,单独以白醋废水作为廉价培养基,最适条件为体积分数80%、转速140 r·min~(-1)、培养时间48 h、温度32℃、pH 6.88、磷酸氢二钾4.08 g·L~(-1)、氯化铵2.39 g·L~(-1),并对造纸废水加以处理,絮凝率达96.77%,COD去除率56.13%,色度去除率95.60%。因此,利用白醋废水作为微生物絮凝剂的替代培养基是完全可行的,并且可以用于实际废水的处理,达到以废治废的目的。     

碳源强化下的硫自养/异养反硝化协同作用

为强化硫自养反硝化过程,通过向连续稳定运行的硫自养反硝化反应器内投加少量碳源以进行强化,乙酸钠投加量分别为5.99、11.98、23.96 mg·L~(-1)。分析投加前后反应器内硝氮、COD、硫酸根和耗碱量的变化;研究了碳源强化下硫自养反硝化运行效能及反应机理。结果表明,投加少量碳源可增强自养反硝化过程硝氮的去除效果;在3种碳源投加量条件下,COD的利用率均大于85%,但硫酸盐生成量并未减少;在5.99 mg·L~(-1)碳源投加量下,系统实际耗碱量大于以硫酸根和COD计的理论耗碱量,而在11.98 mg·L~(-1)和23.96 mg·L~(-1)投加量下,实际耗碱量均介于2种理论值之间。在投加少量碳源后,自养反硝化脱氮效果明显提高,异养反硝化趋势随着碳源投加量的增加而增加。     

微生物燃料电池在高盐榨菜废水处理中的产电性能

基于双室微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs),以高盐榨菜废水为燃料,考察了电池的运行状况,同时探讨了盐度变化对电池产电性能影响,并通过投加甜菜碱研究其对MFCs系统抵抗盐度负荷冲击能力的影响。结果表明:MFCs稳定运行时(阳极室容积80 m L),最大功率密度、开路电压和电池内阻分别为3.55 W·m-3、0.698 V和427Ω;底物中添加2 mmol·L~(-1)甜菜碱后电池产电性能得到明显提升;当废水含盐量(增加到5 g·L~(-1)Na Cl)为31.2 g·L~(-1)时电池产电性能达到最佳,但是继续增高盐度后电池产电性能会急剧下降;投加甜菜碱有助于提高系统抵抗盐度负荷变化造成的冲击,维持电池的产电输出。     

纳米零价铁和零价铁对餐厨垃圾暗发酵制氢过程铁离子和酶活性的影响

通过投加不同浓度的纳米零价铁(NZVI)和零价铁(ZVI),考察了暗发酵制氢过程中铁离子组成和浓度变化、氢化酶和脱氢酶活性,研究了2种添加剂强化餐厨垃圾高温((55±1)℃)暗发酵制氢的作用机制。结果表明:投加NZVI和ZVI均可提高餐厨垃圾暗发酵制氢性能;当投加100 mg·L~(-1) ZVI时,产氢效果最佳,最大产氢潜力和最大产氢速率分别为425.72 mL和66.32 mL·h~(-1),是投加NZVI实验组的1.64倍和1.34倍,代谢途径是以乙醇型发酵为主的混合型发酵;在投加NZVI和ZVI后,暗发酵制氢末端产物的Fe~(2+)和Fe~(3+)浓度升高,投加300 mg·L~(-1)NZVI和100 mg·L~(-1) ZVI实验组Fe2+浓度最大,是未投加实验组的2倍和1.87倍;与反应前相比,Fe~(2+)显著升高,Fe~(3+)由于微生物利用与转化浓度降低,同时可有效提高氢化酶活性。投加100 mg·L~(-1) ZVI不仅可提高氢化酶活性,还可提高脱氢酶活性。以上结果可为提高餐厨垃圾等复杂有机废物的高效能源化提供参考。     

微量元素Fe、Ni对污泥厌氧消化优化调理

当今社会消耗了大量的化石能源,使得环境和能源问题十分突出。污泥厌氧消化产沼气是解决能源问题一种具有潜力的方法。然而,传统污泥厌氧消化存在效率低以及污泥停留时间长等问题,严重地阻碍了其优势的发挥。探究了添加不同浓度微量元素Fe和Ni对污泥厌氧消化产气和有机物去除的影响。结果表明,当FeCl_2投加量小于400 mg·L~(-1)时均能促进产气,FeCl_2投加量为25 mg·L~(-1)时,产气率取得最大值414.6 m L·g-1(VSadded),比对照组高28 m L·g-1(VSadded)。当NiCl_2投加量小于5 mg·L~(-1)时均能促进产气,在NiCl_2投加量为5 mg·L~(-1)时,产气率取得最大值389.5 m L·g-1(VSadded)。在最佳投加浓度下,添加Fe对产气的促进效果比添加Ni对产气的促进效果好。对有机物去除而言,当FeCl_2投加浓度为25 mg·L~(-1)时,有机物去除率轻微提升,而后随着FeCl_2添加量的增加整体呈下降趋势,FeCl_2最佳投加浓度为25 mg·L~(-1)。有机物去除率随着NiCl_2添加量的增加整体呈下降趋势。在水解产酸实验中,最优FeCl_2投加条件下(25 mg·L~(-1))能使污泥溶解态化学需氧量和挥发性脂肪酸浓度分别提高15.3%和39.2%,为后续的产气提供了更好的基质条件。     

铜绿假单胞菌NY3及突变株代谢油污泥同步产胞外聚合物的特性

油污泥属危险性固体废弃物,大量排放已成为石化企业可持续发展的障碍。利用铜绿假单胞菌NY3及突变株,将油污泥转化为生物质,并研究了其特性。研究表明,NY3、NB1D、NB2D及NB12DD均能降解油污泥中烷烃,但NY3、NB1D和NB2D菌对分子量较高烷烃(从C17~C32)的降解率比双突变菌NB12DD分别平均提高19.68%、28.76%和24.04%。铜绿假单胞菌NY3及突变株能直接将油污泥中烃类转化为胞外聚合物。与未加共代谢碳源相比,葡萄糖作为共代谢碳源时(培养液中表观油浓度达15 g·L~(-1)),培养120 h后,NY3、NB1D、NB2D、NB12DD菌胞外聚合物产量分别提高83.3%、79.8%、20.6%和62.9%,且碱性条件有利于各菌株高效降解油转化为生物质,pH为8~9时,其胞外聚合物产量均最高,分别达到8.1、4.34、4.94和7.15 g·L~(-1),野生菌NY3转化碳源为生物质转化率最高,为52.75%。结构和组成分析表明,胞外聚合物主要为糖蛋白,蛋白4.4%,总糖44.1%,蛋白与糖的连接方式为O-糖苷键链接,91.1%大分子粒径分布在33.0~716.9μm范围。     

腐殖质络合体系中水溶性铁的絮凝法去除

针对天然水体及一些废水中铁主要以腐殖质络合态存在,用常规化学碱沉淀法难以有效将其去除的问题,该文研究了以氯化铝为絮凝剂的絮凝沉淀法对含有富里酸络合态铁(FA-Fe)的模拟废水及垃圾渗滤液中水溶性铁的去除效果影响,初步探讨了铝盐对富里酸络合体系中水溶性铁的去除作用机理。结果表明:在处理模拟废水时,水溶性铁的去除率随氯化铝投加量的增加而增大,随废水中FA浓度的增加而减少,腐殖酸(HA)的加入仅对游离态Fe3+的去除有促进作用;在pH为8.0、氯化铝投加量为1.0 g·L~(-1)的条件下处理100 mg·L~(-1)FA和10 mg·L~(-1)Fe3+配成的模拟废水时,水溶性铁的去除率可达94.7%,比常规碱沉淀法提高了11.1%。在pH为8.0、氯化铝投加量为5.0 g·L~(-1)、适量投加HA的条件下处理垃圾渗滤液,水溶性铁的去除率最高可达95.1%。在絮凝过程中,铝盐主要通过形成不溶性聚合物吸附FA-Fe来提高水溶性铁的去除效率。     

零价铁活化过硫酸钠降解含油废水

将零价铁活化过硫酸钠产生硫酸根自由基的高级氧化技术应用于处理含油废水。研究了过硫酸钠浓度、零价铁投加量、p H值对油降解率的影响,分析了反应过程中S2O2-8和Fe2+的浓度变化。通过投加柠檬酸强化了降解效率,并探讨了油降解的动力学过程。结果表明,零价铁活化产生硫酸根自由基是处理含油废水行之有效的手段。当过硫酸钠浓度119 mg·L~(-1)、Fe0投加量为50 mg·L~(-1)、p H=1.0,反应4 h后油降解率达到79.26%。Fe/Ps体系中,存在不同的主反应过程,其中Fe2+为主要活性物质,其浓度与降解速率正相关。适量投加柠檬酸可以优化控制Fe2+浓度,油降解率可提高20.64%。油降解动力学过程用准一级动力学方程描述。     

一株假单胞菌(Pseudomonas)SYBS01降解石油的特性

从石油污染土壤中筛选得到一株石油降解菌SYBS01,鉴定为假单胞菌(Pseudomonas sp.)。通过单因素实验和正交实验进行石油降解条件优化,结果为35℃、170 r·min~(-1),酵母浸粉15 g·L~(-1),KH_2PO_40.5 g·L~(-1),自然pH值。其中氮源为酵母浸粉时对菌SYBS01降解石油的影响最大。添加酵母浸粉后,4 d石油降解率达到85.6%,分别为(NH_4)_2SO_4、NH_4NO_3和尿素的6.7、7.8、2.6倍。进一步分析发现酵母浸粉作为氮源的同时也起到外加营养的作用。在最佳条件下,0.5~5 g·L~(-1)的石油的降解均符合一级动力学模型,且石油浓度为3 g·L~(-1)和4 g·L~(-1)的石油降解半衰期仅为26 h。     

钒氧化物活化过硫酸钠降解2,4,6-三氯酚的机制

研究了三氧化二钒(V_2O_3)活化过硫酸钠(SPS)降解2,4,6-三氯酚(TCP)的效果,分别考察了V_2O_3投加量、SPS和TCP浓度对其降解的影响。结果表明,在V_2O_3投加量为0.05 g·L~(-1),SPS浓度为1.0 mmol·L~(-1),TCP初始浓度为5.0mg·L~(-1)时,反应24 h,有72.4%的TCP被降解。提高V_2O_3投加量不利于TCP的降解,而增加SPS浓度能有效增加TCP的降解速率;利用自由基淬灭反应和电子顺磁共振技术(EPR)对反应体系的主导自由基进行了鉴定,发现羟基是体系降解TCP的主要活性物种,推测并初步证实了V_2O_3活化SPS的过程,发现了二氧化钒(VO_2)和五氧化二钒(V_2O_5)也能活化SPS降解TCP。     

Cu~(2+)对有机废物联合发酵产乳酸的影响

利用剩余污泥和厨余垃圾2种有机废物联合发酵,研究了在pH 7.0,温度为35℃,Cu~(2+)投加量分别为0、20、40和100 mg·L~(-1)时,乳酸的含量及其手性的变化规律。同时,探讨联合发酵过程中多糖、蛋白质、氨氮、VFA和pH与乳酸的变化关系。结果表明Cu~(2+)在低浓度时可以促进乳酸的产生:当投加量为20 mg·L~(-1),发酵第3天总乳酸最高浓度为23.22 g·L~(-1),较空白提高了77.06%,其中L-及D-乳酸浓度分别达到6.95 g·L~(-1)和16.27 g·L~(-1)。随着Cu~(2+)含量继续提高,总乳酸产量随之下降:在Cu~(2+)100 mg·L~(-1)时,乳酸最高浓度下降至16.55 g·L~(-1),获得最高值的发酵时间滞后至第6天。响应面分析表明,发酵体系中D-乳酸的光学纯度随Cu~(2+)投加量整体呈上升趋势。深入研究发现,适量Cu~(2+)在厌氧发酵体系过程中促进了多糖和蛋白质的溶出水解速度,从而提高了酸化的发酵潜力。     

氧化锌纳米颗粒对SBR中活性污泥脱氮性能及硝化细菌丰度的影响

在SBR中添加氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs),研究ZnO-NPs对活性污泥脱氮性能及硝化细菌丰度的影响。结果表明,低浓度(1 mg·L~(-1))ZnO-NPs对活性污泥脱氮性能无影响,高浓度(10、50 mg·L~(-1))ZnO-NPs可抑制活性污泥硝化性能,且对硝化菌活性抑制作用小于亚硝化菌。ZnO-NPs浓度梯度增加至50 mg·L~(-1)较直接投加50 mg·L~(-1)ZnO-NPs对污泥活性抑制作用小。高浓度ZnO-NPs改变活性污泥微生物胞外聚合物(EPS)产量和性质。SBR运行结束时,高浓度ZnONPs的添加导致亚硝化菌相对丰度大幅度减小,而对硝化菌相对丰度影响较小。     

简单芽孢杆菌产高效微生物絮凝剂

通过从绿化植物根际土壤和污水处理厂的活性污泥中分离筛选絮凝剂产生菌,得到一株稳定高效的微生物絮凝剂产生菌PS1,根据形态学特征、生理生化实验以及16S rDNA序列分析将其鉴定为简单芽孢杆菌(Bacillus simplex)。对菌株PS1产生絮凝剂的最佳培养时间、絮凝活性分布以及pH、CaCl2、絮凝剂投量对絮凝效果的影响进行了研究,并考察了其对实际废水的絮凝效果。结果表明,菌株PS1产絮凝剂的最佳培养时间为36 h,产生的絮凝活性物质全部存在于发酵液离心后的上清液中;当pH为7.0～8.5、CaC12投量为0.25～0.35 g/L、发酵液投加量的体积分数为1.5%～2.5%时,菌株PS1发酵液对4 g/L的高岭土悬浊液的絮凝效果最佳,絮凝率达到97%。菌株PS1所产絮凝剂对城市污水、啤酒废水、淀粉废水、医院废水的絮凝率可达90%以上。     

CoFe_2O_4/TiO_2/鳞片石墨粒子电极光电催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法制成CoFe_2O_4/TiO_2/鳞片石墨粒子电极,用电子扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和X-射线光电子能谱仪(XPS)对该粒子电极的形貌、晶体结构和元素组成进行分析,并将其应用于罗丹明B(Rh B)的光电催化实验;考察电解质浓度、粒子电极投加量、电压、pH和初始浓度等因素对罗丹明B降解的影响,并研究了罗丹明B的光电催化降解动力学。结果表明:光催化和电化学联合作用时,产生协同作用;在电解质Na_2SO_4溶液浓度为0.03 mol·L~(-1),粒子电极投加量为6.67 g·L~(-1),外加电压为8 V,pH为3,反应时间为45 min时,浓度为15 mg·L~(-1)的罗丹明B的去除率达到97.6%;罗丹明B的光电催化降解反应符合假一级动力学模型。     

破络-Fenton法处理化学镀镍废水并回收水中的磷酸盐

以电镀厂化学镀镍的混合清洗水为处理对象,采用CaO破络吸附联合Fenton氧化的多级物化技术去除废液中的镍离子和磷酸盐,研究CaO投加量和反应时间对镍离子去除效率的影响以及Fenton试剂投加量、反应初始pH对废液中磷处理效果的影响。结果表明,通过两段式反应,当CaO投加量为2 g·L~(-1)、反应时间1 h;反应初始pH为4、H_2O_2投加量9.18 mg·L~(-1)、m(H_2O_2)/m(Fe~(2+))为5∶1、反应时间180 min时,镍离子和总磷(TP)含量由原来的64.6和90.2 mg·L~(-1)分别降低至0.43和0.46 mgl·L~(-1),均达到国家《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)。处理后沉淀物经测试符合Fe_2(PO_4)_3晶体及其形貌特征,达到了资源回收的目的。     

矿化垃圾对污泥厌氧消化产甲烷的影响

在序批式厌氧反应器中探究了矿化垃圾对污泥厌氧消化产甲烷的影响。实验结果表明,矿化垃圾能够提高甲烷的产量并且提高甲烷的体积分数。当矿化垃圾投加量由0增加到5 g·L~(-1)时,甲烷的产量也由168.9 m L·(g VSS)-1(挥发性悬浮固体)增加到218.6 m L·(g VSS)-1,体积分数由60%增加至70%。然而继续提高矿化垃圾的投加量至7 g·L~(-1)对污泥厌氧消化造成一定的抑制作用。矿化垃圾的存在能够提高污泥中溶解性化学需氧量(SCOD)的溶出,挥发性脂肪酸的积累进而为产甲烷菌提供了充足的消化底物,从而提高了甲烷的产量。     

Cu~(2+)和S~(2-)对反硝化污泥的影响

电镀废水中含络合铜废水的处理主要采用硫化钠破络法,由于原水水质波动,硫化钠投加量难以准确控制,从而导致Cu~(2+)或S~(2-)残留对后续生物段运行会产生一定的影响。然而,针对这2种离子对反硝化污泥的影响尚未见系统报道。通过小试实验系统研究了Cu~(2+)和S~(2-)对反硝化污泥的毒性和抑制作用并通过长期实验考察了反硝化污泥对这2种离子的耐受程度以及污泥性质的变化。结果表明,Cu~(2+)和S~(2-)对反硝化污泥活性的EC_(50)分别为3.15 mg·L~(-1)和14.71mg·L~(-1)在相同质量浓度下,Cu~(2+)比S~(2-)具有更强的毒性。长期运行实验结果表明,反硝化污泥对S~(2-)具有一定适应能力,最大承受浓度为20 mg·L~(-1),而Cu~(2+)耐受能力较差,最大承受浓度仅为1 mg·L~(-1)同时,Cu~(2+)的连续投加使反硝化污泥的沉降性和脱水性能变差,比阻増大,而S~(2-)的存在对反硝化污泥的沉降性和脱水性能无明显影响。