臭氧投量对SBR系统污泥沉降性能及脱氮除磷的影响

以污水厂冬季膨胀期污泥（SVI=280 mL·g^-1）为对象,研究了臭氧投量对SBR系统污泥沉降性能及脱氮除磷效果的影响.结果表明,低浓度投加臭氧（0.085 g·g^-1,以O₃/MLSS计）20 d后,菌丝体被打断,SVI降至125 mL·g^-1,消除了污泥膨胀,且硝化、除磷效果不受影响.高浓度投加臭氧,污泥的沉降性能反而开始恶化,除磷效率也降至60%左右.进一步研究表明,PS/PN与SVI呈正相关关系（R²=0.9381）,可表征污泥的沉降性能;臭氧除打断菌丝体外,还通过改变EPS的含量及组分影响着污泥的沉降性能.     

基于臭氧旁路处理的污泥原位减量技术工艺

探究基于臭氧旁路处理的污泥原位减量技术在不同臭氧含量以及不同污泥龄条件下的工艺参数和污泥性质.本研究发现75 mg·g^-1（以O₃/MLVSS计）为实现污泥减量并维持污水处理系统正常处理能力较为适宜的臭氧含量,该含量下的臭氧旁路处理后污泥产率系数Y_h从0.331 g·g^-1减少到0.326 g·g^-1,衰减系数K_d从0.046 d^-1增加到0.050 d^-1,污泥产生速率减小,衰减速率增大,且污泥龄为10 d时SBR系统出水水质良好.即臭氧含量75 mg·g^-1、污泥龄为10 d条件下的臭氧旁路处理为适宜的工艺条件,此时剩余污泥减量12%.该工艺条件下的臭氧旁路处理改变了剩余污泥中微生物在门和属上的种群丰度,臭氧旁路处理后拟杆菌门相对丰度增加1.2倍,与硝化和反硝化相关的变形菌门相对丰度从24%降低到18%,硝化细菌相对丰度的减少影响了污水处理系统的脱氮能力,但出水总氮仍满足一级B排放标准;在属上Lactococcus等乳酸菌的种群相对丰度从0.4%增加到21.6%.同时,剩余污泥胞外聚合物（EPS）中蛋白质与腐殖质类等大分子有机物比例增加,使CST值从15 s升高至17 s,Zeta电位从-10.04 mV下降至-15.20 mV,剩余污泥的SVI由54 mL·g^-1升高至62 mL·g^-1,说明沉降性能和脱水性能受到一定影响,但系统的出水SS含量以及抽滤后泥饼含固率变化不明显,系统仍能够稳定运行,未明显影响剩余污泥的后续脱水.     

稻田土壤氧化亚氮产生潜势、反硝化功能基因丰度和群落结构的垂向分布

土壤中氧化亚氮（N₂O）的释放量占全球N₂O释放总量的60%.其中，稻田土壤是N₂O最主要的释放源.反硝化过程是稻田土壤N₂O生成的主要微生物过程之一.本研究选取广东韶关稻田垂向土壤（0~100 cm）为研究对象，通过乙炔抑制剂法测定了N₂O产生潜势和反硝化潜势，并利用针对特异性功能基因的实时荧光定量和高通量测序技术分别分析反硝化功能基因丰度和反硝化微生物群落结构.结果显示：0~10 cm深度的土壤样品N₂O产生潜势最高，可达（0.020±0.0035）μg·g^-1·h^-1.反硝化功能基因中，nirK基因的丰度峰值（（1.51±0.0015）×10⁸ copies·g^-1）出现在0~10 cm深度，而nosZ和nirS基因的丰度峰值（（4.29±0.0015）×10⁷ copies·g^-1和（8.86±0.0010）×10⁷ copies·g^-1）均出现在10~20 cm深度.稻田垂向土壤中N₂O产生潜势和相关的反硝化功能基因（nosZ、nirK和nirS）丰度均随土壤深度的增加而逐渐降低.其中在所有深度的土壤样品中nirK基因的丰度均高于nirS.基于nirK基因的高通量测序结果发现慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）的相对丰度最高（44.06%±6.14%，n=6）.相关性分析表明，稻田土壤中N₂O产生潜势与环境因子（TN、TC和含水率）、反硝化功能基因丰度以及慢生根瘤菌（Bradyrhizobium），罗河杆菌属（Rhodanobacter）和亚硝化螺菌属（Nitrosospira）的相对丰度呈正相关.上述结果表明稻田土壤中环境因子和反硝化功能基因丰度影响了N₂O产生潜势的垂向分布.     

响应曲面法优化KOH改性污泥生物炭的制备及其强化去除Pb（Ⅱ）的研究

采用响应曲面法优化了KOH改性污泥生物炭（SB-KOH）的制备条件,研究了各因素之间对生物炭吸附性能的交互影响,并且探讨了KOH强化生物炭吸附能力的机制.同时,研究了吸附时间、吸附温度及pH对SB-KOH吸附Pb（Ⅱ）的影响,探讨其吸附机理.结果表明：KOH浸渍浓度是最显著因素,较高浸渍浓度有利于提高SB-KOH的吸附性能;增加KOH浸渍浓度和升高热解温度可以协同提高SB-KOH的吸附性能;最佳制备条件为2.5 mol·L^-1的KOH浸渍浓度、7 h的浸渍时间、631 ℃的热解温度和44 min的热解时间.KOH改性后的污泥生物炭表面粗糙, 比表面积增大,微孔数量增加,SB-KOH的比表面积为141.22 m²·g^-1,是原污泥生物炭（SB,5.93 m²·g^-1）的24倍,改性后的生物炭碱性提高、K元素含量增加.SB-KOH吸附Pb（Ⅱ）是以化学吸附为主的多分子层混合吸附,膜扩散是主要的速率控制步骤,增加溶液pH、提高温度可促进吸附.吸附机制涉及矿物沉淀（Q_mp）、离子交换（Q_ie）、含氧官能团的络合（Q_oc）和金属π键结合（Q_mπ）,不同吸附机理的贡献顺序为：Q_mp（143.5 mg·g^-1）>Q_ie（39.67 mg·g^-1）>Q_oc（8.56 mg·g^-1）>Q_mπ （1.65 mg·g^-1）,KOH改性强化了生物炭对Pb（Ⅱ）的矿物沉淀和离子交换吸附量.本研究丰富了KOH改性污泥生物炭的制备理论,阐明了SB-KOH吸附Pb（Ⅱ）吸附机理及其影响的主要机制.     

低溶解氧和磷缺乏引发的非丝状菌污泥膨胀及控制

针对污泥培养过程中出现的非丝状菌污泥膨胀,分析了发生膨胀后污泥的特征、性状及其降解污染物性能.反应器中低溶解氧浓度（0～0.7mg/L）和低P/BOD₅值(0.78/100) 2种因素共同作用导致污泥膨胀.污泥胞外多聚糖含量越高,污泥憎水性越小,SVI也越高.通过提高溶解氧浓度和P/BOD₅值,可使污泥沉降性能得到恢复.此外,向膨胀污泥中投加多孔填料,在不降低处理效能的情况下,很快使系统免受污泥沉降性能恶化的困扰,而向膨胀污泥中投加强氧化剂NaClO并不能有效控制污泥膨胀.     

施肥与季节更替对黑土微生物群落的影响

研究不同施肥处理与季节更替条件下黑土微生物群落结构与活力,揭示影响黑土肥力质量的重要因素.以未施肥耕作（CK）与休闲（fallow）处理为对照,研究不同季节有机肥（MCK）处理与氮磷钾肥配施（NPK）处理对土壤微生物群落数量与结构影响,测定微生物量碳（氮）（C_mic或N_mic）及不同菌群磷脂脂肪酸（PLFA）含量.结果表明,有机肥处理显著提高土壤养分、C_mic及各菌群PLFA含量;休闲处理真菌PLFA（均值8.40 nmol·g^-1）、C_mic（均值322.5 mg·kg^-1）和N_mic（均值57.9 mg·kg^-1）等含量显著高于CK（分别为5.4 nmol·g^-1、 152.6 mg·kg^-1、 32.1 mg·kg^-1）或NPK（分别为3.5 nmol·g^-1、 144.3 mg·kg^-1 、30.7 mg·kg^-1）处理;NPK处理C_mic、N_mic及各菌群PLFA低于CK处理.相关分析表明,土壤各养分含量与C_mic、各菌群PLFA含量、G^-/总细菌显著正相关,与G⁺/G^-显著负相关（p<0.05）.PLFA的主成分分析表明,各季节不同施肥处理微生物群落结构显著不同.土壤基本理化性质显著受季节更替影响,耕作土壤与休闲处理微生物群落结构各自严格依取样时间而变化;C_mic于仲春最高（295.6 mg·kg^-1）,而N_mic（49.3 mg·kg^-1）与各菌群PLFA含量则在夏季最高,C_mic（184.2 mg·kg^-1）、N_mic（30.63 mg·kg^-1）与各菌群PLFA含量在春季较低.施肥与季节更替显著影响农田黑土肥力质量及微生物群落结构、活力.     

淹水水稻土消耗N2O能力及机制

大量研究表明淹水厌氧状态下的水稻田等湿地生态系统中N₂O负排放量巨大,对缓解大气温室气体效应有重要意义,但水稻土壤对大气N₂O的吸收消耗潜力以及调控潜力发挥的微生物机制却鲜见报道.本实验以表层渍水水稻土壤（0~5 cm）为研究对象,通过室内厌氧培养手段,分析环境N₂O浓度的提高对土壤N₂O消耗能力的影响以及nosZ基因丰度的变化规律.结果表明,淹水厌氧状态下的水稻土壤中nosZ基因绝对丰度（以干土计）在DNA水平上达到10⁸ copies·g^-1,具有很强的N₂O转化还原潜力.回归分析结果显示环境N₂O浓度与土壤N₂O消耗速率显著线性正相关（r²=1,P<0.001）,土壤N₂O消耗能力可被高浓度的环境N₂O极大程度激发,达到4567.99 μg·（m²·h）^-1.与此同时较高水平的nosZ基因丰度在不同浓度N₂O处理间无显著差异,说明DNA水平上的nosZ基因丰度可能已经不是限制N₂O还原的关键因子,微生物调控因子需进一步探索.     

好氧-沉淀-厌氧工艺处理效能及抗冲击负荷研究

以传统活性污泥法（CAS）为参照,系统研究了好氧-沉淀-厌氧（OSA）污泥减量工艺连续运行240 d,污水处理效果、污泥性能、温度波动和难降解有毒物质的冲击对系统稳定性的影响.结果表明,OSA工艺废水处理效率整体上优于CAS工艺,COD去除效率略高于CAS,总氮、总磷去除率分别比CAS高出42 .58%和53 .84%.OSA和CAS工艺每100 g好氧污泥中生物结合的磷分别是2 .69 g和1 .11 g,进一步证实了OSA工艺有生物除磷功能.由于厌氧-好氧耦合,OSA污泥沉降性能和污泥活性都得到改善,SVI稳定在97左右, SOUR和脱氢酶活性均高于CAS污泥.OSA污泥胞外多聚物中蛋白质浓度比CAS高出1 .69 mg·g^-1,多糖浓度要比CAS低6 .7 mg·g^-1,解释了OSA污泥沉降性能改善的原因,也证实了污泥厌氧池的插入对污泥性能、微生物种群结构的影响.OSA工艺对温度波动的影响滞后于CAS工艺3～4 d,出水COD、NH^＋₄-Ｎ、SS均升高,污泥产率Y_{（ＭＬＳＳ/COD)}降低至0 .403 mg·mg^-1和0 .227 mg·mg^-1.OSA受对-硝基苯酚（PNP）的冲击比CAS更敏感,PNP浓度为10 mg·L^-1,系统完全失去脱氮除磷功能.OSA系统受温度和PNP冲击后,比CAS更难修复.     

Pt-Cu/TiO2{001}纳米片用于CO2加氢制甲醇反应的研究

以高暴露{001}晶面的TiO₂纳米片为载体,利用共还原法负载0.5%的Pt和一定量的Cu得到Pt-Cu/TiO₂{001}催化剂,并在P=3.0 MPa,T=200~300℃,V（N₂）：V（H₂）：V（CO₂）=8：69：23,空速（WHSV）=3600 mL·g^-1·h^-1反应条件下评价了催化剂催化CO₂加氢制甲醇的反应性能.XRD、XPS、EPR和CO₂-TPD等的表征表明,与催化剂Cu/TiO₂相比,引入Pt后,催化剂由于金属Pt的电子促进作用使负载的金属与载体之间的相互作用更强,进而有利于稳定Cu颗粒尺寸且载体形成了更多缺陷（如氧空位、Ti³⁺）.因此,Pt-Cu/TiO₂{001}催化剂的金属与载体界面上的活性位点更多,从而表现出更好的CO₂活化能力和甲醇生成性能.     

好氧颗粒污泥处理市政污水性能与微生物特性研究

以成熟好氧颗粒污泥（AGS）为接种污泥,在序批式反应器（SBR）中考察其对低浓度市政污水的处理效能、污泥特性及微生物多样性的变化.结果表明,在低有机负荷（进水COD为179~212 mg·L^-1）、高溶解氧（DO>5 mg·L^-1）条件下,系统出水COD低于50 mg·L^-1,NH₄⁺-N浓度稳定在0.7~0.8 mg·L^-1,但脱氮除磷效能有待优化.体系中0.2~0.6 mm的污泥颗粒最为稳定,运行期间污泥SVI₃₀值始终保持在32~40 mL·g^-1,呈现出良好的沉降性能.系统中少量絮状污泥的存在对AGS的稳定性是有利的,本试验条件下,<0.2 mm污泥体积占比约为30%时AGS体系稳定运行.胞外聚合物（EPS）中蛋白质（PN）含量增加与AGS的稳定性呈正相关,可见PN对AGS稳定运行起着重要作用.微生物高通量测序结果表明,Proteobacteria和Bacteroidetes为主要菌门;运行过程中有利于硝化作用的Gammaproteobacteria逐渐成为优势菌纲;系统中存在促进EPS分泌和有机污染物去除的黄杆菌属（Flavobacterium）和陶厄氏菌属（Thauera）,这有利于AGS的稳定运行,同时也存在硝化螺旋菌属（Nitrospira）、陶厄氏菌属（Thauera）、副球菌属（Paracoccus）、梭菌属（Fusibacter）、变形菌属（Proteocatella）等脱氮除磷功能菌属,但需优化运行参数强化同步脱氮除磷效能.本研究结果对AGS系统处理实际市政污水的稳定运行具有重要的指导意义.     

用厌氧污泥抑制老化和膨胀污泥的试验

经生产性试验研究,投加厌氧污泥后,调整运行方案,能在2～3天内抑制老化和膨胀污泥。该方法经济、简便、有效,具有推广价值。     

污泥与煤、木屑的混合燃烧特性及动力学研究

通过热天平分析装置对城市污水污泥、煤及木屑单独或混合燃料的燃烧行为进行研究。结果表明,燃料的燃烧过程分为脱水干燥、挥发分的析出和燃烧、残余挥发分与焦炭的燃尽三个阶段;污泥的着火温度低,燃尽温度高,灰分产量高,燃烧放热量较低,挥发分与固定碳燃烧的活化能分别为26.67 kJ/mol和32.12 kJ/mol;污泥单独燃烧性能较差,综合燃烧指数较低为0.161×10-11 K-.3min-2,加入煤或木屑后能明显改善其燃烧性能,缩短燃烧温度范围,提高燃烧速率,降低灰分产率,但同时使挥发分与固定碳燃烧的活化能增加,燃烧对温度的敏感度增加。污泥与煤或者生物质废弃物混燃是污泥燃料资源化利用的较好方式。     

污泥的超声破解及其对微生物活性的影响

同步测定了超声处理过程中污泥破解程度、微生物活性、颗粒大小等参数的变化,并分析了不同参数之间的内在联系及超声参数对污泥微生物活性的影响.结果表明,污泥颗粒的超声处理过程可以分为2个阶段:首先絮体破碎为直径十几μm的小凝集体,胞外有机质溶出,微生物游离出来,活性增强;随后小凝集体被进一步破坏,污泥颗粒直径降至10μm以下,微生物胞内有机质溶出,活性明显下降.由于污泥的不均匀性,2个阶段并非截然分开,短时间内,污泥破解程度低于20%时,以絮体破碎为主,污泥活性提高20%以上;当污泥破解程度在20%~40%之间时,部分微生物开始受到损伤,污泥活性提高不到20%;当污泥破解程度高于40%时,大部分微生物受到损伤,污泥活性迅速下降.低强超声可以在较长处理时间内使大部分污泥颗粒停留在絮体破碎阶段,有效避免微生物的破坏,因此适用于增强污泥微生物活性.     

铝、铁、钛3种金属盐基混凝剂调理污泥的性能比较

以铝盐、铁盐和钛盐混凝剂为研究对象,重点比较了3种混凝剂的污泥调理性能.通过测定调理前后污泥比阻、胞外聚合物中蛋白质和多糖的含量变化,结合三维荧光光谱与分子量变化分析及调理前后污泥尺寸大小与颗粒表面形貌变化,系统比较了它们对污泥的调理性能,并揭示了调理机制.3种无机混凝剂的污泥调理能力依次为:聚合氯化铝(PAC)、钛凝胶混凝剂(TXC)、聚合硫酸铁(PFS);调理后,污泥胞外聚合物中蛋白质和多糖含量明显降低;PFS和TXC对有机物的结合能力要强于PAC,疏松结合的胞外聚合物中多糖含量是影响污泥脱水性能的关键因素;调理过程中3种混凝剂所形成污泥颗粒的大小顺序为:TXCPFSPAC,所形成污泥颗粒的大小并非影响污泥脱水性能的关键因素,无机混凝剂电中和能力和与有机物的络合能力共同影响无机混凝剂的污泥调理性能.本研究为污泥调理混凝剂的选取提供了实验和理论依据.     

好氧颗粒污泥膜生物反应器中的污泥性质与膜污染研究

好氧颗粒污泥膜生物反应器运行了75 d,其COD、氨氮和总氮去除率分别为91%~95%、89.57%~100%和48.25%~90.84%;运行过程中颗粒污泥出现了一定程度的解体,污泥沉降性能出现了恶化,污泥比阻由起始的1.085×1013m/kg上升到反应末期的2.712×1013m/kg;胞外聚合物维持在44.71~72.23 mg/g之间.对膜组件污染特性进行研究,发现膜表面滤饼层阻力和膜孔堵塞阻力分别为5.32×1011m-1和2.34×1011m-1,占到总阻力的67.42%和29.66%.通过对膜污染物质进行红外光谱分析,发现膜污染的主要物质为蛋白质和糖类物质.     

污泥的处理处置方法与资源化

城市污水污泥的处理处置已成为目前世界上环境科学研究领域中的重要问题。本文紧紧追踪世界技术前沿,详细介绍了目前污泥的减量化、处理处置与资源化方法,同时指出了目前我国污泥处理处置中存在的问题,并讨论了其解决方法。     

炼油厂和城市污泥基活性炭的制备及性能研究

分别以炼油厂污水污泥和城市污水污泥为原料,以Zn Cl2为活化剂,采用化学活化法制备出2类污泥活性炭,借助DTATG、BET、SEM等手段对其进行表征分析,以吸附碘值考察了2类污泥活性炭的吸附性能。研究结果表明,炼油厂污泥中固定碳的含量大约是城市污泥的2倍,但其灰分含量较城市污泥低约18%。TG分析表明前者的最佳炭化温度为720℃,而后者为680℃。前者的比表面积比后者高约10%。炼油厂污泥炭具有更加明显的分层结构,表面孔分布更加丰富。2类污泥炭的碘吸附值均介于300~400 mg/g之间,而炼油厂污泥炭略高。     

污泥生物沥浸处理对病原物的杀灭效果影响

生物沥浸能够去除污泥中的重金属,同时可能对污泥中的病原物有一定的杀灭作用．通过测定沥浸过程中异养细菌总数及沥浸前后总大肠菌群和粪大肠菌群的变化,研究了生物沥浸作用去除城市污泥和制革污泥中的病原物的作用．结果表明,经过6～7 d的生物沥浸处理,城市污泥中的异养细菌总数从1.38×10⁸个/mL降为4.43×10⁶个/mL,制革污泥中的异养细菌总数从9.23×10⁵个/mL降为4.26×10⁴个/mL;总大肠菌群（TC）和粪大肠菌群（FC）的去除率达到99%以上;但蛔虫卵的死亡率并无明显变化．大肠菌群纯培养试验表明,沥浸过程中病原物的消减作用主要是由于沥浸作用产生的低pH环境,而与污泥中SO^2-₄和重金属浓度的升高无关．     

堆存污泥深度脱水及其干化泥饼焚烧特性研究

堆存污泥的深度脱水及后续处置一直是制约污泥填埋场发展的难题.焚烧是实现填埋场堆存污泥最大量减容的有效途径,而高效的深度脱水过程却是污泥焚烧处置的必要前提.以抽滤曲线、毛细吸水时间（CST）和泥饼含水率为评价指标探究了聚合氯化铝（PAC）-生石灰-秸秆粉末组合调理剂对堆存污泥深度脱水的效果,并分析了各因素的影响强弱关系和经济成本;此外,通过热重试验建立TG-DTG曲线,分析脱水后干化泥饼的焚烧特性.结果表明:聚合氯化铝（PAC）-生石灰-秸秆粉末组合调理剂中各成分对城市堆存污泥CST削减的影响大小表现为PAC>生石灰>秸秆粉末,PAC和生石灰主要通过吸附架桥或压缩双电子层作用促进结合水向自由水的转变,而秸秆对压滤过程中构建骨架结构起到重要作用;当PAC、生石灰和秸秆粉末添加量（干基比）分别为35%、20%、29%时,堆存污泥的泥饼含水率和CST均达到最优,分别为56.3%和47.9 s,且组合配方经济成本优势显著;脱水干化后的泥饼点燃温度相较原状污泥有所提高,秸秆粉末的添加保障了泥饼在焚烧过程中的可持续性燃烧,泥饼燃烧过程中最大燃烧失重速率（T_m）达到3.828%/min.研究显示,PAC-生石灰-秸秆粉末组合调理剂通过改变堆存污泥的化学性能和压滤性能增强了污泥深度脱水的效果,同时改善了干化泥饼的燃烧行为,对堆存污泥的减量化及焚烧处置具有重要意义.      

污泥好氧堆肥对PAHs的处理效果和抗生素及抗性基因消解效果

为探讨污泥共堆肥对PAHs的处理效果以及堆肥过程中抗生素及抗性基因的变化情况,试验设置添加辅料木屑、蘑菇渣、微生物发酵菌和酸化生物质炭进行好氧共堆肥处理.结果表明:污泥堆肥对PAHs的去除率基本都在50%以上,特别是芴、菲和蒽的去除率超过了80%.∑₁₆PAHs(16种PAHs总量)的去除率达到78.7%,∑PAHs-cancer(具有致癌活性的4~6环PAHs总量)去除率达到74.1%,∑PAHs-ppc(被我国列入环境“优先污染物”的PAHs总量)去除率达到68.6%.136种抗性基因在堆肥过程中出现了不同程度的消减,其中,BL2a_1(青霉素)、catB5(氯霉素)和tetPA(四环素)等11种抗性基因在堆肥过程中完全消减,消减率达到100%,BL1_asba(头孢霉菌素)、EreA(红霉素)、QnrB(氟喹诺酮)和cmL_e8(氯霉素)等19种抗性基因在堆肥过程中消减率均超过85%,堆肥过程能有效消减该类抗性基因.研究显示,抗生素及其降解产物影响了微生物群落属水平,分枝杆菌属和鞘氨醇杆菌属变化明显,污泥堆肥产品施用过程中抗性基因出现水平迁移,不宜直接农业施用.