天然有机物活化过硫酸盐降解土壤有机污染物效果

采用模拟装置研究了不同大分子物质(多聚糖、腐殖酸、柠檬酸)联合亚铁离子和不同糖类(单聚糖、双聚糖、多聚糖)活化过硫酸盐氧化降解土壤中石油烃、多环芳烃的氧化效果和机制.结果表明,不同活化过硫酸盐对总石油烃和多环芳烃的降解效果依次为:腐殖酸联合亚铁离子多糖柠檬酸螯合铁多糖加亚铁离子双糖单糖CK对照组.其中,腐殖酸联合亚铁离子活化过硫酸盐对两种污染物的去除效率最高,分别达79.21%和79.89%,处理后土壤中石油烃的反弹含量最小,氧化效果最稳定.此外,腐殖酸联合亚铁离子和多糖活化过硫酸盐对难降解的高环多环芳烃均能实现很好的去除效果,降解效率分别达77.96%和84.37%,相比其他处理提高了14.37%~59.10%和20.78%~65.51%.腐殖酸联合亚铁离子活化处理后土壤氧化还原电位(Eh)最高(618~676 m V),多糖处理次之,表明大分子材料活化过硫酸盐的氧化性能最好,能高效去除土壤中有机污染物.     

不同活性炭活化过硫酸盐的效能及机理的规律研究

选取煤质活性炭(F400D)、木质活性炭(Norit)和椰壳活性炭(Youshi)作为过硫酸盐(PS)活化剂,通过动力学实验研究了不同活性炭对过硫酸盐的活化效能及机理,考察了氯化钠和碳酸钠对活性炭/过硫酸盐体系的影响.结果表明,3种活性炭/过硫酸盐体系均可实现橙黄G的高效去除,效能略有差异,依次为:F400D/PSNorit/PSYoushi/PS.活性炭对染料的去除包括吸附作用和活化过硫酸盐的氧化降解作用,吸附位点与活化位点在活性炭上具有不同的分布.活性炭/过硫酸盐体系对1~100 mmol·L~(-1)氯化钠有很强的耐受作用,适用于高盐废水中有机污染物的去除.1~10 mmol·L~(-1)的碳酸钠对体系有明显的抑制作用.     

生物法处理含金属的矿井水

在日本,有不少停产和废弃的矿井每天连续不断地排放大量含重金属的酸性废水。为减轻这些污染,必须对排放的酸性矿井水进行化学处理,即利用熟石灰及粉状石灰石中和酸性矿井水。由于该方法成本高,并产生大量的废污泥,因此必须找出其他经济适用的方法取代之。厌氧硫酸盐还原细菌能使溶解金属转化为硫化物沉淀而被去除,这一机理为人们研究生物法处理含金属矿井水提供了可能。为此,开展了一系列基础试验,对一种硫酸盐还原细菌(脱硫弧菌)去除金属的能力进行试验室试验以及中间规模试验。整个过程进行以下几个方面的研究: (1)水处理过程中生化反应最佳条件     

不同碳硫比条件下底物类型对硫酸盐去除的差异性

为探索底物和碳硫比(COD_(Cr)/SO_4~(2-))对硫酸盐去除的影响,分别以乙醇、乳酸、丙酸、丁酸、乙酸为底物,采用静态试验考察了不同COD_(Cr)/SO_4~(2-)条件下利用不同底物去除硫酸盐的差异性。结果表明,在35℃条件下,COD_(Cr)/SO_4~(2-)为2.0时,硫酸盐还原菌(SRB)对乙醇的适应性最好;COD_(Cr)/SO_4~(2-)为2.5时,以乳酸、乙醇、丙酸为底物的系统中硫酸盐去除率分别可达90.29%、81.27%和80.69%;COD_(Cr)/SO_4~(2-)为3.0也可维持较高的硫酸盐去除率,以丁酸、乙酸为底物的系统中硫酸盐去除率分别可达88.78%和73.69%。研究表明,COD_(Cr)/SO_4~(2-)对SRB可利用的底物类型影响较大,根据底物类型选择最优的COD_(Cr)/SO_4~(2-),能够显著提高硫酸盐的去除效果,可为缩短厌氧脱硫反应器的启动时间提供新的思路。     

生物法处理含硫酸盐重金属废水的研究进展

基于硫酸盐还原菌(SRB)的厌氧生物技术是一项处理酸性含硫酸盐重金属废水极具潜力的技术。文章综述了厌氧生物法处理酸性含硫酸盐重金属废水的机理、重金属对生化系统中微生物及胞外聚合物的影响、生物法对硫酸盐和重金属的协同去除,提出了生物法处理该类废水目前还存在的问题及一些建议。     

利用硫酸盐还原菌脱除废水中硫酸盐的研究

本阐述了利用硫酸盐还原菌(SRB)脱除废水中硫酸盐(SO4^2-)的研究情况。论述了硫酸盐有机废水的厌氧发展现状和反应机理，考察了以尼龙丝为填料的厌氧滤池中硫酸盐在不同容积负荷所达到了去除效果。并就研究中发现的问题进行探讨。     

硫酸盐还原菌活性污泥胞外聚合物对环丙沙星的吸附机制

胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)是微生物污泥的重要组成部分,在废水生物处理过程中起着至关重要的作用.通过上流式硫酸盐还原反应器(sulfate-reducing up-flow sludge bed,SRUSB)的连续运行和批次实验评价了硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)活性污泥对环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)的去除以及EPS在CIP去除过程中所起的重要作用.结果表明,SRB污泥可通过吸附和生物降解有效去除CIP,其中吸附是主要去除途径,EPS在吸附过程中起到重要作用.采用三维荧光光谱结合平行因子分析探究了SRB活性污泥的EPS与CIP结合的机制;采用傅里叶红外光谱分析鉴定了EPS中参与CIP结合的主要官能团.EPS主要通过静态猝灭与CIP结合形成EPS-CIP复合物,其中色氨酸和酪氨酸类蛋白质是EPS中主要参与CIP结合的物质,结合常数分别为1.43×104L·mol~(-1)和1.02×104L·mol~(-1);红外分析表明,羟基、氨基和羧基是EPS中主要参与CIP结合的基团.实验结果揭示了SRB污泥的EPS与CIP结合的机制,有助于更好地理解EPS在SRB污泥系统去除CIP,以及其他有机微污染物的过程中所起的重要作用.     

含硫酸盐有机废水的厌氧生物处理

本文对硫酸盐在废水的厌氧生物处理过程中的影响进行了综述.着重论述了厌氧消化中硫酸盐还原菌和产甲烷茵竞争基质的机理,硫化物对甲烷菌的抑制作用,并介绍含硫酸盐废水的处理工艺,及厌氧出水中硫化物去除的方法.     

过硫酸盐氧化与水泥固化稳定化协同修复苯胺污染土壤

为了快速高效地处理突发性事故造成的苯胺污染土壤,在水泥固化稳定化苯胺污染土壤时加入过硫酸盐和活性炭,评估固化稳定化产物中苯胺的浸出特征和降解机理. 结果表明:①过硫酸盐的加入可以快速有效地去除污染土壤中高浓度(10 g/kg)的苯胺,当反应时间为10 min、过硫酸盐添加量为1.0 eq(即过硫酸盐与土壤中苯胺的摩尔浓度比为1.0)时,处理后土壤中苯胺残留量为1 345 mg/kg;过硫酸盐添加量为2.0 eq时,苯胺残留量为43 mg/kg,反应时间对苯胺的去除效率影响不大,碱性条件有利于苯胺的降解. ②过硫酸盐-活性炭-水泥复合固化稳定化剂可以有效固化稳定化高浓度苯胺污染土壤,过硫酸盐的加入可以有效氧化土壤中的苯胺,是浸出液中ρ(苯胺)降低的主要因素;活性炭的加入可以进一步吸附残留的苯胺及降解产物,使浸出液中ρ(TOC)大幅降低;水泥水化产生的强碱性和温度升高有助于过硫酸盐对苯胺的氧化降解. ③苯胺氧化降解产物分析发现,偶氮苯、苯酚和联苯胺是苯胺的主要降解产物.      

ABR反应器中COD/SO_4~(2-)值和硫酸盐负荷对SO_4~(2-)去除影响

利用厌氧折流板反应器,分别考察了反应器启动,及不同COD/SO42-比值和硫酸盐负荷对模拟废水中SO42-去除的影响。实验在(32±0.1)℃,pH为6.0⁶.5的条件下连续运行。结果表明:ABR经过约90 d的启动驯化阶段后,进水硫酸盐及COD浓度分别为1 500 mg/L和3 000 mg/L,水力停留时间为12 h条件下,硫酸盐去除率达到了92%。固定COD/SO42-比值为2.5时,随着进水SO42-浓度的增加(1 5006.5的条件下连续运行。结果表明:ABR经过约90 d的启动驯化阶段后,进水硫酸盐及COD浓度分别为1 500 mg/L和3 000 mg/L,水力停留时间为12 h条件下,硫酸盐去除率达到了92%。固定COD/SO42-比值为2.5时,随着进水SO42-浓度的增加(1 500³ 500 mg/L),SO42-去除率逐渐下降,最低为60%,相反SO42-去除速率随着硫酸盐浓度的增加而增加,最大为7.98 kg(/m3.d);维持恒定的硫酸盐浓度(1 500 mg/L),逐渐缩短水力停留时间以提高反应器中硫酸盐负荷,SO42-去除率呈现先上升后下降的复杂变化趋势,当水力停留时间为6 h时,SO42-去除率达到最大;随着COD/SO42-比值的提高,硫酸盐去除能力增强,且反应体系对硫酸盐负荷的耐受能力也逐渐增强。     

东亚硫酸盐及黑碳污染特征数值模拟

硫酸盐和黑碳是全球气候变化重要的驱动因子,且两者直接辐射效应相反。该研究利用WRF/Chem模型及2010EDGAR/HTAP V2排放清单,模拟2010年东亚地区硫循环及硫酸盐、黑碳的时空分布特征。结果表明:2010年东亚大气硫的平均生命周期为4.04 d。大气硫通过沉降去除,以湿沉降为主,主要通过硫酸盐形式去除。中国是东亚硫和黑碳的净输出国,其余4国为净输入国。东亚硫酸盐和黑碳年均柱浓度均华中最高,蒙古最低,硫酸盐柱浓度分布相对SO2排放强度表现出东向溢出效应,尤其是春季和冬季。东亚硫酸盐夏季柱浓度最高,主要与夏季SO2氧化率高、云内氧化率Kw高有关。东亚黑碳春季柱浓度最高,不仅与黑碳人为排放有关,还与生物质燃烧排放相关。     

活化过硫酸盐氧化地下水中苯酚的动力学研究

以柠檬酸(CA)络合亚铁离子CA-Fe(II)为活化剂,活化过硫酸盐(S2O82-,PS)产生强氧化剂硫酸根自由基(SO4·-),进而催化氧化苯酚.从CA/Fe(II)物质的量比、Fe(II)浓度、过硫酸盐(PS)投加量和苯酚初始浓度4个因素来考察络合亚铁离子活化过硫酸盐氧化去除苯酚的动力学.结果表明,随着PS投加量的增加,苯酚的去除率随之提高;但随着苯酚初始浓度的增加,去除率逐渐降低;CA/Fe(II)物质的量比为1/5时,能够保持水溶液中足量的亚铁离子,有利于苯酚的氧化去除;当PS/CA/Fe(II)/苯酚物质的量比为100/10/50/1时,苯酚的去除率最高,反应15min后去除率达到98%,此时,苯酚的氧化反应速率k也达到最高值0.430min-1.活化过硫酸盐氧化去除苯酚的过程基本符合准一级动力学,在CA/Fe(II)/苯酚物质的量比为10/50/1条件下,苯酚氧化反应速率与过硫酸盐投加量呈线性正相关(R2 = 0.953).     

硫沉降促使土壤中甲基汞增加

研究人员长期以来就认为酸雨可引起甲基汞(MeHg)生成.以前做的试验是在实验室内或是小规模野外试验.本期ES&T发表的文章叙述了第一项大规模野外实验结果,叙述了在湿地环境中汞和硫酸盐的相互作用.Syracuse大学的Charles Drisoll说:“过去在实验室和小规模野外试验中显示过大气沉降硫和汞之间的因果关系.但这次是第一个如此大规模的生态系统实验.”Gustavus Adolphus学院的Jeff Jeremiason和他的同事在明尼苏达州一处有几英亩的湿地作试验,他用喷淋装置模拟酸雨,硫酸盐负荷是年背景值的4倍.他指出这样一种硫酸盐水平相当于美国东北部的…     

废水中聚丙烯酰胺的生物降解试验研究初探

聚合物驱在油田三次采油中的广泛应用使得聚合物驱采油废水中含有越来越多的聚丙烯酰胺(PAM),由于PAM本身具有很高的稳定性,现有的油田废水处理工艺无法有效去除,给油田采出水的处理提出了新的课题。本文对实验室配制废水中PAM的生物降解特性进行了试验研究,初次在试验系统中引入了硫酸盐还原菌,结果表明硫酸盐还原菌对PAM有着某种特殊的降解作用,水解工艺可以获得35％～45％的去除效率,为进一步的生物降解去除PAM的研究提供了借鉴和参考。     

含铊酸性废水启动硫酸盐还原生物反应器研究

含铊酸性废水对人体健康构成严重威胁。试验研究了采用硫酸盐还原生物反应器处理含铊酸性废水的可行性。试验结果表明,采用高负荷培养法可在136天成功启动硫酸盐还原生物反应器。反应器在活性迟滞阶段、活性提高阶段和活性稳定阶段三个阶段对硫酸盐的去除率分别为25.21%、61.08%和93.39%。反应器对COD的处理效果则欠佳,活性稳定后反应器对COD的去除率也仅有26.12%。反应器对铊具有较好的处理效果,平均去除率为97.97%。反应器COD去除量与硫酸盐去除量的比值随着反应器启动进程的推进比值逐渐缩小,且趋于稳定,去除量比值和反应器脱硫效能具有正相关性。     

松木基多孔碳表面重构强化过硫酸盐去除双酚A

双酚A(BPA)作为最常用的工业化合物之一,在环境中具有持久性,对人类健康及其他微生物造成威胁,因此,开发双酚A高性能去除剂并了解其作用机制具有重要意义。基于此,采用KOH活化策略制备了松木基多孔碳(PC),利用NaBH₄对PC进行表面重构获得性能增强的松木基多孔碳(PC-1)。随后,采用单因素的实验方法考察了在多孔碳/过硫酸盐系统中松木基多孔碳去除BPA的能力及机制。结果表明,与PC相比,PC-1表面的羟基增加,羰基减少,I_D1/I_G从1.55增至1.60。与PC/PDS系统相比,PC-1/PDS系统在反应温度为25、35及45℃时对BPA的降解效率分别提高了45%、18%和64%。淬火及电化学实验说明PC及PC-1分别通过自由基及非自由基途径去除BPA。因此,碳的内在缺陷是过硫酸盐活化的活性位点,而含氧官能团则是影响活化途径的关键因素。     

pH对氢基质自养微生物还原降解对氯硝基苯的影响

在建立的一种MBfR(氢基质生物膜反应器)中系统考察pH对氢基质自养微生物还原降解p-CNB(对氯硝基苯)的影响,并重点分析pH影响下p-CNB、p-CAN(对氯苯胺)、NO-3-N(硝酸盐)和SO2-4(硫酸盐)的去除效率、通量及当量电子转移通量的变化趋势.结果表明,pH在5.7~8.7之间变化时对硝基还原、还原脱氯、反硝化和硫酸盐还原过程影响显著.氢基质自养微生物生长较适宜的pH范围为6.7~8.2,其中硝基还原、还原脱氯、反硝化和硫酸盐还原的最佳pH分别是7.7、8.2、7.2和7.2.当量电子转移通量分析表明,反硝化和硫酸盐还原对pH变化的敏感性均强于p-CNB还原.为了维持较高水平的p-CNB、NO-3-N和SO2-4同步去除效率,可将pH调控在7.2~8.2之间.适当地调节pH有利于微生物的生长以及控制中空纤维膜表面矿物质沉淀引起的膜污染.     

外场效应强化过硫酸盐氧化技术去除有机污染物的研究进展

环境中难降解有机物对生态环境及人体健康构成了巨大的威胁.近年来,外场效应活化过硫酸盐高级氧化技术在环境治理中得到了广泛研究.为进一步明确外场效应强化过硫酸盐活化技术的微观机制和污染物去除效能并拓宽其应用范围,综述了包括热场、US（ultrasonic,超声）场、电场、光场、磁场及压电场6类常见外场辅助过硫酸盐活化去除有机污染物的研究进展.结果表明:（1）热场、US场、电场及光场强化过硫酸盐活化技术去除污染物的效能、活化机理和实际应用价值已被进行详细的研究.（2）在上述场效应中,磁场仅应用于提高Fe⁰及相关复合物活化过硫酸盐的效果;而压电效应活化过硫酸盐技术作为新兴的技术手段,其相关的研究报告非常少.（3）目前的研究仍存在一些不足,如外场效应强化过硫酸盐活化技术的能源利用率、经济成本和实际应用潜能,以及降解过程中副产物的生态毒性等问题仍未进行深入的研究;压电强化过硫酸盐活化技术中压电材料和压电源的选择以及活化机理等内容依然存在空白;需解决多场耦合活化过硫酸盐技术存在的兼容性问题,其应用潜力也需进行评估.研究显示,外场效应强化过硫酸盐氧化技术具有高效的有机物去除能力,...     

外场效应强化过硫酸盐氧化技术去除有机污染物的研究进展

环境中难降解有机物对生态环境及人体健康构成了巨大的威胁.近年来,外场效应活化过硫酸盐高级氧化技术在环境治理中得到了广泛研究.为进一步明确外场效应强化过硫酸盐活化技术的微观机制和污染物去除效能并拓宽其应用范围,综述了包括热场、US（ultrasonic,超声）场、电场、光场、磁场及压电场6类常见外场辅助过硫酸盐活化去除有机污染物的研究进展.结果表明:（1）热场、US场、电场及光场强化过硫酸盐活化技术去除污染物的效能、活化机理和实际应用价值已被进行详细的研究.（2）在上述场效应中,磁场仅应用于提高Fe⁰及相关复合物活化过硫酸盐的效果;而压电效应活化过硫酸盐技术作为新兴的技术手段,其相关的研究报告非常少.（3）目前的研究仍存在一些不足,如外场效应强化过硫酸盐活化技术的能源利用率、经济成本和实际应用潜能,以及降解过程中副产物的生态毒性等问题仍未进行深入的研究;压电强化过硫酸盐活化技术中压电材料和压电源的选择以及活化机理等内容依然存在空白;需解决多场耦合活化过硫酸盐技术存在的兼容性问题,其应用潜力也需进行评估.研究显示,外场效应强化过硫酸盐氧化技术具有高效的有机物去除能力,...     

不同碳源中硫酸盐还原菌生长状况及对砷、锑去除效率研究

分别以乳酸、乙醇、糖蜜和米酒作为碳源,研究硫酸盐还原菌在不同碳源中的生长状况及对As和Sb的去除效率。硫酸盐还原菌接种到各碳源培养基后14 d的生长状况显示,硫酸盐还原菌在乳酸中生理活性最佳,在乙醇中也有明显的生理活性,但需要一个较长的启动期,而在糖蜜和米酒中没有明显的生理活性。当硫酸盐还原菌接种到各碳源培养12 h后加入酸性As(V)和Sb(V)储备液,由于12 h内尚未生成足够的碱度和硫化物来应对酸性储备液冲击,硫酸盐还原菌在所有碳源中均失去生理活性;虽然硫酸盐还原菌已失活且基质中只含有少量硫化物(≤3.62 mg/L),乳酸培养基中总锑和总砷的去除率仍可达到89.7%和65.6%,糖蜜和米酒培养基中总锑去除率达到81.2%和97.3%、总砷去除率为10.0%和17.1%,不过乙醇培养基中砷和锑均没有明显的去除。后以能显著促进硫酸盐还原菌生长的乳酸和乙醇作为碳源,调节培养基初始p H约为7,并接种培养48 h后加入酸性As(V)和Sb(V)储备液,储备液加入前乳酸和乙醇培养基的硫化物质量浓度分别达到70.73 mg/L和18.58 mg/L,储备液加入后细菌仍能继续生长,最终总锑去除率可达97.8%和98.4%,总砷去除率则为27.8%和24.6%。实验结果表明,糖蜜和米酒作为碳源需进一步优化,乙醇则体现出了可替代乳酸的潜在优势;砷和锑的去除效率除了与硫酸盐还原菌活性有关外,也与砷、锑自身的化学性质及反应基质有密切关系。