生物炭对抗生素环境行为的影响研究进展

随着养殖业和医药业的迅猛发展,进入环境中的抗生素日益增多,其导致的环境污染问题引起国内外学者的广泛关注。利用生物炭处理抗生素的技术是近10年来的一个研究热点。生物炭具有原料来源稳定、制备简单、取材广泛、成本低廉、无二次污染等优点,能有效地控制抗生素在生态环境中的迁移和转化行为。简要介绍了生物炭的主要元素组成、比表面积、表面官能团及pH值等基本理化性质,重点阐述了生物炭吸附抗生素的机理及其影响因素,分配作用、表面吸附作用、微孔填充作用、π-π电子供受体作用、氢键作用和静电作用是生物炭吸附抗生素的可能机理,而制备温度、比表面积和孔隙结构、溶液体系pH值、重金属离子、腐殖酸和根系分泌物等是影响吸附的重要因素。还概括介绍了新型功能生物炭在吸附抗生素方面的应用研究,综述了生物炭对抗生素的迁移、转化、归趋等环境行为的影响,并指出了生物炭-抗生素未来可能开展的研究方向。     

猪粪好氧堆肥实验研究

<正>由于禽畜粪便处理过程中起作用微生物对氧气要求的不同,可将堆肥分为好氧堆肥和厌氧堆肥两种。通风条件下使用好氧性微生物的叫做"好氧堆肥"。温度是好氧堆肥基本而又重要的性质,整个堆肥过程会经历升温、高温、降温、腐熟四个阶段。堆肥初期,随着微生物降解堆料中的有机物并释放出大量的热量,会使堆体温度上升;高温阶段,微生物不断消耗堆肥中的营养物质和其它水溶性组分,不断生长和繁殖,持续放出大量的热量,因而高温阶段会持续一段较     

超声强化好氧堆肥结合蚯蚓处理污泥过程中有机碳的动力学研究

有机碳的变化能反映好氧堆肥及蚯蚓处理这两个过程中污泥有机物的分解情况。将城镇污水处理厂剩余污泥通过超声强化10 min,研究4种不同的污泥混合比例,在蚯蚓放养密度为80 g/kg的条件下,好氧堆肥结合蚯蚓处理污泥过程中有机碳的变化规律。结果显示:经过超声强化的污泥,有机碳的分解率高于未经超声强化的污泥;有机碳随着反应时间的增加而逐步下降。好氧堆肥阶段的有机碳分解率高于蚯蚓处理阶段。经超声强化的实验组别有机碳平均分解率为43.36%,其平均降解速率常数k值为0.007 3 d-1。从有机碳的变化趋势来看,使用超声强化好氧堆肥结合蚯蚓处理剩余污泥系统,宜选择的工艺参数是,超声处理时间10min,蚯蚓放养密度是80 g/kg,混合超声强化污泥量60%。     

碳化温度对稻壳生物炭的影响及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以稻壳为原料,在不同的温度(300,500和700℃)下采用限氧碳化法制备了生物炭,并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)表征了生物炭的结构和性质,同时考察了pH值对生物炭吸附的影响,初步探讨了吸附机理。结果表明,制备的生物炭官能团种类和总量相近,均含有烷基、芳香基及一些含氧官能团,随着碳化温度的升高芳香族化合物增加,芳香化程度增强。试验条件下稻壳生物炭(RH700)对Cr(Ⅵ)的饱和吸附量达到16.68 mg/g,降低pH值有利于对Cr(Ⅵ)的吸附。稻壳生物炭等温吸附曲线更符合Langmuir模型,对吸附过程中焓(△H)、熵(△S)和吉布斯自由能(△G)的计算表明,稻壳生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附是自发的吸热反应,其吸附行为更符合伪二级动力学模型,拟合的qe值与实测值相差小于0.38 mg/g。颗粒内扩散表明膜扩散和颗粒内扩散共同控制着吸附过程。     

单一好氧环境强化生物除磷诱导及影响因素研究

为了加深对聚磷菌(Phosphate Accumulating Organism,PAOs)代谢多样性及代谢机理的认识,采用序批式反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR),研究了PAOs单一好氧生物除磷能力的诱导过程,以及好氧时间、静置时间对单一好氧生物除磷效率的影响。结果表明,PAOs单一好氧环境生物除磷能力的诱导很快完成,SBR反应器运行周期内生物除磷过程分为饱食期与饥饿期,其中,饱食期水溶液中COD降解速度很快,磷酸盐质量浓度略有升高,PAOs体内聚-β-羟基丁酸(Poly-β-hydroxybutyrate,PHB)质量比增加,聚磷质量比降低;饥饿期水溶液中磷酸盐质量浓度持续下降,聚磷菌体内PHB质量比减小,聚磷质量比增加。聚磷菌在单一好氧环境条件下的除磷能力不能长期保持,只有保证足够的好氧时间及静置时间,才能取得高效的单一好氧环境除磷效果。     

好氧堆肥反应器设计及实验研究

设计了具有气液固三相收集功能的强制通风自动搅拌好氧堆肥反应器,并对其进行了好氧堆肥性能试验,通过监测温度、p H、含水率、COD、BOD_5、重金属(Cu)、种子发芽率、热值等指标来判定堆肥效果。实验结果表明,反应器使堆肥周期大大缩短,COD、BOD_5及生物毒性降低明显,45 d后堆体基本腐熟且稳定,堆体减量30%,堆肥效果良好。独有的"耙形"搅拌有利于减少物料温度、湿度和氧气浓度的差异,加快了反应进程。底部二级过滤系统有利于改善渗滤液质量,方便渗滤液的收集及回灌。该反应器可为小型禽畜粪便堆肥反应器的研发和推广提供参考。     

蔬菜废弃物基生物炭对铅的吸附特性

以蔬菜废弃物(芹菜)为原料,采用限氧裂解法制备了500℃下的蔬菜废弃物基生物炭,利用SEM扫描电镜、EDS能谱分析、CHN元素分析、FTIR红外光谱、比表面积及孔径分析等方法表征生物炭的物理化学性质,探究生物炭对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附特性及其影响因素。结果表明,500℃下制备的废弃芹菜生物炭孔隙较少,具有较小的比表面积和丰富的官能团。废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附效果,在初始pH值为5、投加量为0.8 g/L、初始质量浓度为400 mg/L时,其最大吸附量为240.5 mg/g,且投加量、初始质量浓度和体系pH值的影响强烈。废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附在5 min内达到平衡,吸附过程更符合准二级动力学模型(R~20.99),表明其吸附速率主要受化学作用控制。同时吸附速率还受初始质量浓度的影响,初始质量浓度越低,吸附过程越先达到平衡。在试验范围内,等温吸附Langmuir模型和Freundlich模型都适合描述废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附过程。     

好氧颗粒污泥处理高氨氮废水研究进展

与传统生物处理工艺相比,好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge,AGS)具有高生物量、沉降速度快、耐冲击负荷能力强、能够实现同步脱氮除磷等特点,且在去除高氨氮废水中的有机物、氮、磷等具有良好的效果,成为目前污(废)水处理领域的研究热点之一。本文介绍了好氧颗粒污泥在处理垃圾渗滤液、化肥工业污水、畜禽养殖废水等高氨氮有机废水的研究现状,在高氨氮条件下好氧颗粒污泥的形成机理以及主要影响因素,并展望了好氧颗粒污泥技术处理高氨氮废水的工程应用前景。     

污泥比表面积对蚯蚓堆肥系统中细菌群落组成及多样性的影响

城镇污泥蚯蚓堆肥属于好氧堆肥范畴,污泥复氧能力是制约其堆肥效率的一个重要因素.污泥团粒尺寸不同,其比表面积不同,与氧接触的面积不同,降解效率也会有所差异.将城镇污泥制成5 mm和14.5 mm的粒状,比表面积分别为 1.98×10-3m2/g、0.68×10-3 m2/g,进行历时60 d的蚯蚓堆肥试验,探讨污泥与氧接触面积差异对细菌群落组成及多样性的影响.结果表明:在城镇污泥蚯蚓堆肥系统中,增大污泥比表面积能加速氨化和提前硝化进程,使污泥有机质降解程度更高,矿化速度更快;污泥比表面积大,微生物物种多样性低,优势度和均匀度高;拟杆菌门(Bacte-roidetes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacte-ria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、绿菌门(Chlorobi)是受比表面积影响的主要细菌门类;污泥比表面积大,能分解纤维素的细菌菌门相对丰度占比高,与理化性质有显著相关性的细菌菌属种类多.     

厨余垃圾堆肥蓬松剂技术研究

为解决厨余垃圾好氧堆肥过程中含水率高、有机物含量大等问题，分别添加锯末、树叶、秸杆和干马粪为蓬松剂进行厨余堆肥技术研究。采用翻转式堆肥设备，利用出口气体检测仪、温度计及扫描电镜，研究添加蓬松剂堆肥过程中耗氧速率，温度，出口CO2、H2S、O2浓度，堆料结构及微生物群落变化。试验结果表明，添加蓬松剂堆肥，堆料所能达到的高温及其停留时间、好氧速率、产CO2气体能力均明显优于对照组，并能很好地控制出口H2S气体浓度。特别是以干马粪和锯末作为蓬松剂，可明显改善堆料孔隙率，吸收多余水分，加速氧和有机物的传输速率，改善好氧堆肥微环境。因此，厨余垃圾堆肥过程中加入干马粪、锯末等蓬松剂是保证堆肥顺利进行、提高堆肥效率的有效方法。     

以锯末为微生物载体的好氧堆肥反应器对人粪便降解特性的研究

以锯末作为好氧堆肥反应器的微生物载体,研究反应器对人类粪便的降解特性.在98 d的堆肥反应试验中,每天定时、定量投加粪便并混合均匀.控制含水率和反应温度,对载体的总固体(TS)、有机质(VS)、灰分(Ash)和水溶性COD、总氮(TN)和氨氮(NH4 -N)含量进行了定量分析.研究结果表明,在载体体积为0.16 m3、每日定量投加1 kg粪便(4～5人的日排泄量)的条件下,载体中VS含量逐渐降低;灰分含量不断增加;水溶性COD去除率在前10 d迅速提高.第10天达到83.5%.并一直保持到反应末期;水溶性TN和NH4 -N含量在反应过程中约有50%损失,但其含量在载体中不断增大,最终分别达到12mg/g和6 mg/g.在整个过程中,反应器无臭无味,具有良好的卫生条件.因此,好氧堆肥反应器是一种可行的粪便处理设施,能有效降解有机物和保持肥分;在缺水或供水困难条件下,好氧堆肥反应器是一种良好的卫生和堆肥设备.     

石油烃污染土壤生物修复技术研究

生物修复由于其成本低、操作简便、无二次污染的特点,已越来越多的运用到石油烃污染土壤的修复过程中。本文阐述了生物强化、生物刺激、生物通风、生物堆肥法和生物反应器法几种常见的生物修复技术的修复原理、使用条件和研究现状,以及讨论了土壤性质对生物修复的影响,并对今后利用生物修复石油烃污染土壤的研究进行了展望。     

菌渣、鸡粪联合堆肥工艺研究

对以菌渣、鸡粪为主要原料的静态条垛式好氧堆肥工艺进行了研究.结果表明在1次发酵过程中,温度维持在55 ℃以上的时间均超过7 d.堆肥结束时,堆体温度恢复到略高于室温水平,含水率下降15%左右,pH值为7.8左右,总氮含量损失了13.8%～15%,并且主要发生在1次发酵阶段.本文通过对各参数的测定和分析发现,菌渣和鸡粪通过添加酵素菌进行30 d左右好氧发酵,即可获得高质量的堆肥产品,对堆肥工程有指导作用.     

阴离子表面活性剂(LAS)环境行为与环境效应

由于直链烷基苯磺酸盐(Linear Alkylbenzene Sulfonates,LAS)的广泛运用,LAS成为环境中最常见的具有代表性的一类有机污染物,其环境行为与环境效应也受到普遍的关注.尽管许多研究表明,目前的LAS使用水平对大多数生物来说是安全的,但也有研究表明LAS在低浓度条件下对鱼类产生慢性毒性.同时LAS对生物的伤害机理也不十分清楚,因此LAS的伤害机理和毒性效应的临界值尚需进一步探讨.LAS在不同环境中的吸附、沉降和生物降解等迁移转化行为十分复杂,但对于其在环境中的吸附机制和影响因素尚难以得到一致结论,而对于生物降解过程中的中间代谢产物的成分、行为和毒性也需进一步深入研究.     

有机垃圾热解生物碳的研究进展

生物碳是有机垃圾热解的产物。生物碳具有多孔性、高比表面积、高度芳香化结构,充当土壤活性调理剂能增加土壤微生物吸附性能,保水、保肥,促进作物生长,同时还具有贮碳功能。综述了近年来有机垃圾热解及热解生物碳的研究进展,着重介绍了生物碳的形成条件、特征结构、在土壤中的生物与非生物氧化过程,以及对全球气候变化和土壤环境效益等研究动态。展望了有机垃圾热解生物碳技术用于城镇有机垃圾处理的发展前景,提出应重点加强的几个研究方向:1)实现不同混合垃圾制取相似结构的生物碳;2)垃圾热解过程中污染物的控制;3)有机垃圾生物碳的土壤环境行为与环境效益。     

制药直排废水和处理后废水对不同营养级别水生生物的毒性

以沈阳市某制药厂制药废水为研究对象,比较制药废水对不同营养级别水生生物的毒性效应,并评估水处理过程对毒性的削减效率。结果表明,制药直排废水和处理过程中各工艺出水对斑马鱼、大型蚤的毒性单位(TU)在1.2~2.9,对斜生栅藻、发光细菌无明显生长抑制和发光抑制效应;进水、水解和好氧过程的草履虫毒性TU在1.2~1.5。生物对制药废水毒性反应的灵敏性从高到低依次为斑马鱼、大型蚤、草履虫、明亮发光杆菌和斜生栅藻。该制药废水经水解酸化-好氧法处理后,水质达到《化学合成类制药工业水污染物排放标准》,但出水仍对大型蚤和斑马鱼产生急性毒性作用。理化指标(COD、BOD_5、NH_3-N)与毒性指标值无显著相关性,毒性去除率低于理化指标去除率。制药废水的毒性随生物营养级别升高而增强,表明其对高等生物具有潜在危害。     

UASB反应器处理淀粉废水的效果及影响因素

介绍了UASB反应器处理玉米淀粉废水的效果,分析了主要因素对处理效果的影响。淀粉废水处理实际工程的运行数据表明,UASB反应器处理玉米淀粉废水具有稳定的处理效果,COD去除率在83%以上,BOD5去除率在90%以上,出水满足后续好氧处理工艺的要求;有机负荷、pH值、碱度、出水循环、SO42-和悬浮物等是影响处理效果和颗粒污泥形成及其性质的几个关键因素。     

生物炭固定化菌剂对含油海水中石油的去除

生物炭是由生物质材料经高温限氧热解炭化而成的一种廉价生物材料,生物炭固定化微生物不仅可以确保水体中局部区域微生物的数量优势,同时还可吸附大量的石油污染物,在水体修复中具有很好的开发价值。本研究表明,以松针为前体物制备的生物炭具有良好的石油吸附性能,吸附能力达5 g/g生物炭。枯草芽孢杆菌较适宜于人工海水中石油的降解,以此菌为目标菌研制了生物炭固定化菌剂,4周后石油去除率可达70.1%。石油4组分分析结果表明,该菌剂对饱和烃去除率较高,周去除率达50.8%,其次为芳香烃,为30.4%,胶质和沥青质为4%左右。     

二恶英的毒性及环境来源

介绍了二恶英的结构、理化性质、毒性和环境来源.二恶英是由2个或1个氧原子联接2个被氯取代的苯环组成的三环芳香族亲脂性固体有机化合物,非常稳定,难以自然降解,是目前发现的无意识合成的副产品中毒性最强的化合物,已经成为当今环境界和国际媒体关注的热点.其来源可分为工业来源和非工业来源,工业来源包括有机氯化学品的生产与纸浆氯气漂白过程、固体废物焚烧、热电以及金属生产等,非工业来源包括汽油,家庭固体燃料(木材和煤)以及木制品和家庭废物等的不完全燃烧、光化学反应和生化反应等.     

磁性生物炭的制备、表征及对磷的吸附特性

处理成本高、分离难度大是当前湖库等相对封闭水体磷治理工程中的主要问题。为此,以廉价农林废弃物花生壳为主要前驱物与Fe_3O_4纳米颗粒复合制备一种低成本、可磁分离的磁性生物炭吸附剂,研究了热解温度(400℃、500℃、600℃)、溶液pH值、阴离子(Cl~-和SO_4~(2-))共存等因素对复合材料吸附性能的影响。结果表明,复合后的磁性生物炭最大吸附量相比复合前提升了3~5倍。动力学数据拟合结果表明,拟二级动力学方程能较好地拟合吸附过程。磁性生物炭的零电荷点(均7.5)与前驱物的热解终温在试验范围内呈现明显的正相关,表明引入Fe_3O_4后可明显增加磁性生物炭表面电荷,进而有效提升吸附性能。此外,阴离子共存试验表明,磁性生物炭对磷具有较好的选择性。