Fe(Ⅱ)EDTA络合剂吸收NO的研究

在鼓泡反应器中,以Fe(Ⅱ)EDTA络合剂溶液为吸收液,给定NO与SO2的初始浓度分别为330 mg/m3与4 850 mg/m3,研究了温度、络合剂浓度等对Fe(Ⅱ)EDTA吸收NO的影响。结果表明,吸收液初始pH为6.5,温度为50℃,络合剂浓度为0.01 mol/L时,脱硝率可达到62.5%。并且得到Fe2+:EDTA=1∶1.5时脱硝率最好。SO2对络合剂单独脱硝有促进作用,可使脱硝率长时间保持在45%以上。在Fe(Ⅱ)EDTA溶液中添加4%氨水,对同时脱硫脱硝有一定的积极作用。     

FeⅡ(EDTA)络合协同RDB去除NO废气效能及过程分析

为进一步提高一氧化氮(NO)的去除效率,在新型生物转鼓反应器(rotating drum biofilter,RDB)中,以FeⅡ(EDTA)络合协同RDB生物转鼓的耦合技术强化难水溶性NO的气液传质速率,提高生物还原效能为目标进行了研究.结果表明,适量FeⅡ(EDTA)被添加到RDB底部营养液后,能迅速吸收气相中的NO并生成FeⅡ(EDTA)-NO络合物,进而可通过反硝化实现同步脱氮和络合剂再生.在转速0.5 r.min-1、空床停留时间(EBRT)57.7 s、温度30℃、pH 7～8的实验条件下,RDB的净化效能随络合剂的投加而显著改善;FeⅡ(EDTA)质量浓度从0增至500 mg.L-1后,NO去除率从61.1%提高到97.6%,去除负荷从16.2 g.(m3.h)-1上升到26.7 g.(m3.h)-1.分析了FeⅡ(EDTA)络合协同净化NO的反应过程,建立了NO净化效率与FeⅡ(EDTA)添加浓度的关联方程,可较好地拟合实验数据.     

EDTA对生物转鼓的NO废气净化效率的影响

生物转鼓过滤器(Rotating Drum Biofilter,RDB)是一种能有效净化氮氧化物废气的新型生物反应器,但在之前的实验发现,由于NO在液相中的低溶解度降低了NO在RDB中的传质效果,从而影响其去除效率。改善气液传质速率是整个反硝化降解NO过程的关键步骤,实验用CuⅡ(EDTA)、ZnⅡ(EDTA)、MgⅡ(EDTA)和FeⅡ(EDTA)等络合剂添加到营养液中,利用NO能与络合剂结合的原理,使得NO能快速溶于液相,从而使NO去除效率由原来平均85%提高到98%。     

小球藻培养条件优化及油脂积累特征

为探索小球藻光生物反应器培养和油脂积累的最佳条件,就pH和不同浓度的NO3-N、Mg2+、Fe3+和Zn2+等环境因素对小球藻生长的影响进行了探讨,同时应用尼罗红染色荧光法对各环境因子条件下小球藻细胞内油脂积累状况进行了动态监测;继而应用正交实验对显著影响小球藻生长和油脂积累的培养条件进行了组合优化。结果表明:高浓度的NO3-N、Mg2+、Fe3+可促进小球藻的生长,而Zn2+则抑制其生长,pH对其生长及油脂积累影响不明显;在一定范围内,氮限制和高浓度的金属离子可以有效地促进小球藻油脂的积累;小球藻最优培养条件组合为:Fe3+浓度为12μmol/L,Zn2+浓度为7.2μmol/L,NO3-N浓度为0.3 mmol/L。     

利用城市生活废水培养栅藻以生产生物柴油的研究

鉴于采用废水进行微藻培养并生产生物柴油可以有效节省微藻培养成本,甚至会带来额外的经济收益,该研究选取了自行筛选分离的产油微藻斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)和四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda),对其在上海市4家城市污水处理厂进出水共7个水样中的生长性能和氮磷利用率进行了检测。结果显示,批式培养试验中2种栅藻能较好地适应其中6个水样并保持正常生长状态,且优势度均在98%以上。6 d内微藻对氨氮、总氮和总磷的去除率分别为96%~100%、81%~96%、76%~99%,显示出较好的氮磷利用能力。但在对数生长期内2种微藻均不积累油脂,实际运行中需要另加油脂积累环节。半连续式培养研究结果表明,在每2 d换水1次,每次200 mL的换水周期中,南汇城市污水厂的进水能使四尾栅藻及斜生栅藻的生长速度基本稳定在0.20和0.28 g/(L·d)左右,藻种优势度保持在90%左右。研究结果显示,在合适的培养条件下,利用未处理污水培养产油藻以连续运行是可行的,但污水培养的关键问题将是在水力停留时间和微藻停留时间之间找到合适的平衡点,而经济有效的微藻采收回流手段及优势藻种控制技术将是今后的研究重点。     

微藻生物膜营养环境对微藻生长和油脂积累影响

以琼脂凝胶作为微藻营养物质的供给源层,微孔滤膜作为微藻生物膜吸附基质,构建了源层/基质层双层结构光合微藻生物膜反应器,研究了微藻生物膜营养环境对微藻生长和油脂积累的影响,实验表明：当琼脂浓度从0.125%（W/W）升高到8%时,生物膜含水量从0.62减少到0.25g,微藻细胞直径从3.87减小到3.35μm,微藻生物膜厚度从91.23降低到62.33μm,单位厚度生物膜内含水量降低40.49%,CO₂和光向生物膜内部传递阻力减小,为光合反应提供充足碳源和光照,微藻生物膜密度从40.56提高了45.86%至59.16g/m²,微藻油脂产量提高了63.39%.     

利用水华微藻生物质去除水中Cr(Ⅵ)离子的研究

将野生水华微藻生物质作为吸附材料去除水中Cr(Ⅵ)离子。实验发现温度对去除效率没有显著影响,而pH值和Cr(Ⅵ)离子去除率呈严格负相关。在微藻吸附剂浓度为5.0 g/L、温度25℃、pH值5.0和初始Cr(Ⅵ)离子浓度30.0 mg/L条件下,经过2次吸附可以将水中Cr(Ⅵ)离子降低到0.45 mg/L,去除率达到98.5%。进一步分析表明,溶液中Cr(Ⅵ)浓度随着吸附时间逐步下降,Cr(Ⅲ)浓度会随着吸附时间逐步上升,逐渐接近总Cr浓度,这表明吸附过程中微藻生物质会将部分Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)。本研究表明,野生水华微藻生物质是一种低成本的吸附材料,可以用于去除废水中Cr(Ⅵ)离子。     

氨水/FeⅡEDTA溶液同时脱硫脱硝实验研究

在间歇鼓泡反应器中,采用FeⅡEDTA复配氨水对协同吸收SO2和NO进行了研究,研究过程中考察了NH3-NH+4的浓度、吸收液温度、初始pH值、络合剂浓度及种类对SO2和NO吸收效果的影响.结果表明,当NH3-NH+4的浓度小于2.1412 mol·L-1时,NO的脱除率随着NH3-NH+4浓度的增加而增大,当NH3-NH+4的浓度大于2.1412 mol·L-1以后,由于过多的硫酸根的影响,对NO的吸收有抑制作用;温度的升高不利于SO2和NO的吸收;随着pH值由小到大的变化,FeⅡEDTA在液相中的组成形态发生改变,其络合能力在pH为6.5时达到最大值;络合剂浓度增加,脱硝率随之增加.当FeⅡEDTA浓度增加到0.03 mol·L-1以后,脱硝率的增长趋势随着络合剂浓度的增大变缓;与氯化钴、高锰酸钾、三乙醇胺、尿素和氨水复配后的溶液吸收NO过程相比较,FeⅡEDTA络合剂对NO的脱除率明显高于其他添加剂,是最佳的氨水复配络合吸收剂.根据实验结果,本系统中最佳协同脱除SO2和NO的工艺条件为:NH3-NH+4浓度为2.1412 mol·L-1,吸收温度为50℃,pH为6.5和FeⅡEDTA浓度为0.03 mol·L-1.     

新型微藻组合工艺去除典型抗生素的方法研究

以蛋白核小球藻和普通小球藻为实验材料,探讨了通过微藻与微藻或藻液之间的组合方案,考察去除头孢拉定、头孢他啶及阿莫西林3种抗生素的效果。结果表明微藻与微藻组合方案对于头孢拉定去除效果优于微藻与微藻培养液组合方案;抗生素浓度与微藻比生长速率呈负相关,且抗生素浓度越高,微藻比生长速率越低;等浓度混合的抗生素对于微藻生长抑制作用与单一浓度抗生素并无明显区别;"普通小球藻+蛋白核小球藻"的组合方案对与抗生素处理效果最好,头孢拉定、头孢他啶及阿莫西林在12 h内总去除率最高,分别达到了80.85%、57.98%和82.82%;头孢拉定、头孢他啶及阿莫西林等3种抗生素同时存在的条件下,微藻对于它们的处理能力在不同区段内明显不同,但同种抗生素在不同微藻中最高去除区段却相同。     

蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa-15的异养培养条件优化及污水养殖

为了提高微藻的生物量及油脂产量以降低微藻生物柴油的生产成本,采用光异养培养模式对蛋白核小球藻进行培养,确定其最适生长的碳源为葡萄糖,氮源为大豆蛋白胨.采用响应面设计的方法对蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa-15光异养培养过程中的最佳碳氮源浓度进行了优化,在葡萄糖含量为17.53 g.L-1,大豆蛋白胨含量为8.67 g.L-1时,生物量最大产量为0.63 g.(L.d)-1,与模型预测结果[0.62 g.(L.d)-1]基本吻合,此时其油脂含量为19.25%,油脂产量达到121.3mg.(L.d)-1.污水养殖结果显示,在以北京市城市生活污水为培养基的情况下,微藻Chlorella pyrenoidosa-15对污水具有良好的净化能力,COD的去除率达到80.9%,总氮的去除率达到69%,同时其也具有较好的产油效率,生物量和油脂含量分别可达到1.00 g.L-1和24.12%,具有进一步研究的理论及应用价值.     

基于城市污水资源化的微藻筛选与污水预处理

利用城市污水培养微藻,可在实现污水无害化处理的同时,培养微藻回收生物质能源.污水为微藻的培养提供氮、磷等营养组分和所需水源.由于城市污水含有大量的微生物,成分复杂,且不同藻种对污水的适应性与耐受性不同,因此,需要筛选出适宜于城市污水培养和高效产脂的藻种,并研究城市污水预处理方式,以使预处理后的城市污水更适于微藻的生长与产脂.本文根据课题组前期获得的藻种在城市污水中的生长与产脂情况以及对污水的净化能力筛选出适宜于城市污水培养的藻种.其中斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)原始株与蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)离子诱变藻株生物质与油脂产量较高,经污水培养后油脂产量分别可达0.43 g·L~(-1)、0.33 g·L~(-1),且含有较多的C16~C18脂肪酸,适宜于生物柴油的制备,同时可使培养后污水中COD、NH_4~+-N、TN、TP的去除率分别达到86.4%、100%、94.3%、93.4%和81.8%、100%、94.9%、94.2%.对可规模化扩大的污水预处理方式进行研究,发现不同藻种所最适的污水预处理方式不同.对于耐污性能较强的斜生栅藻原始株,除去粗大悬浮物后的城市污水即可用于其培养.对于蛋白核小球藻诱变株,城市污水经沉淀、过滤联合预处理后适宜于其培养.     

内置LED光源平板型光生物反应器用于微藻培养

为降低光生物反应器(PBR)的光照能耗和提高微藻对光能的利用效率,自制了内置LED光源的平板型光生物反应器,用于绿藻普通小球藻(Chlorella vulgaris)的培养和CO2生物固定.评价了这种新型反应器的进气CO2浓度对生物质产率(BP)、CO2固定速率( )和油脂产率(LP)的影响.经过10d连续培养后,与通入空气的对照组相比,浓度1%~10%的CO2均明显促进微藻生长,BP [0.258和0.263g/(L?d)]、最大 [1.18、1.00gCO2/(L?d)]和指数生长期平均 [0.57、0.62gCO2/(L?d)]的高值均出现在CO2 1%、2.5%处理组中.较高浓度(5%、10%)CO2在培养初期造成酸化现象,导致藻细胞密度和生物量较低.CO2浓度变化对微藻总脂含量(17.81%~23.13%)影响较小,以CO2 2.5%条件下得到微藻油脂产率最大[60.71mg/(L?d)].本研究证明,所设计的平板型PBR能够高效培养用于CO2固定和生物柴油原料生产的微藻.     

内置LED光源平板型光生物反应器用于微藻培养——普通小球藻在反应器中的固碳产油性能探究

为降低光生物反应器(PBR)的光照能耗和提高微藻对光能的利用效率,自制了内置LED光源的平板型光生物反应器,用于绿藻普通小球藻(Chlorella vulgaris)的培养和CO2生物固定.评价了这种新型反应器的进气CO2浓度对生物质产率(BP)、CO2固定速率(2COF)和油脂产率(LP)的影响.经过10d连续培养后,与通入空气的对照组相比,浓度1%~10%的CO2均明显促进微藻生长,BP[0.258和0.263g/(L d)]、最大2COF[1.18、1.00g CO2/(L d)]和指数生长期平均2COF[0.57、0.62g CO2/(L d)]的高值均出现在CO2 1%、2.5%处理组中.较高浓度(5%、10%)CO2在培养初期造成酸化现象,导致藻细胞密度和生物量较低.CO2浓度变化对微藻总脂含量(17.81%~23.13%)影响较小,以CO2 2.5%条件下得到微藻油脂产率最大[60.71mg/(L d)].本研究证明,所设计的平板型PBR能够高效培养用于CO2固定和生物柴油原料生产的微藻.     

模拟烟气条件下野生混合微藻的培养

开发利用生物质能是解决能源紧张和一系列全球环境问题的有效途径之一.微藻是一种具有发展前途的新型生物质能原料,利用烟气培养微藻不仅为生物质能的开发提供了新的途径,而且能够直接削减烟气CO₂的排放,对于减缓全球气候变化具有积极意义.以野生混合微藻为对象,利用模拟烟气在柱状光生物反应器内培养微藻,通过180 d的培养,考察光照条件和CO₂对微藻生长的影响及光照条件对细胞粗脂肪含量的影响.结果表明:驯化后的混合微藻对CO₂具有生理敏感性,烟气中的CO₂可以明显提高其生长速率;全天光照可提高微藻生长速率,并有利于生长速率和微藻生物量的稳定;在微藻生物量和光合有效辐射日总量一定的条件下,全天24 h光照比12 h∶12 h更有利于细胞粗脂肪的积累.      

缺氧MBR-MMR处理海水养殖废水性能及膜污染特性

采用普通小球藻(C.vulgaris)作为实验藻种,搭建缺氧MBR-微藻膜反应器(缺氧MBR-MMR)耦合系统处理海水养殖废水,前置缺氧MBR用于有机物、NO~-_3-N和NO~-_2-N的降解,释放的NH~+_4-N进入MMR用于微藻生长而得到去除,考察协同处理效能和微藻采收情况,探究膜污染行为.反应系统共运行91 d,对NO~-_3-N和NH~+_4-N的去除率分别达到90.0%和88.0%以上,对PO~(3-)_4-P和TOC的平均去除率分别为49.4%和84.7%.普通小球藻在进行连续采收的情况下,能以平均浓度为9×10~7个·mL~(-1)的生物量稳定运行,实现了较好的去除效能和资源化利用.通过红外光谱和三维荧光光谱分析,MMR内造成膜污染的主要物质是色氨酸类蛋白质和腐殖酸类物质,与缺氧MBR内膜组件相比污染较轻.     

利用光微生物燃料电池实现养猪废水资源化利用研究

采用光合细菌和微藻分别作为阳极和阴极接种物构建了双室光微生物燃料电池,考察了氮、磷浓度及阳极处理后的养猪废水对阴极微藻生长的影响,探讨了构建的光微生物燃料电池产电性能及去除养猪废水中COD、氨氮和总磷的效果.结果表明,阴极微藻不仅能利用无机硝态氮和氨氮,而且更喜好有机氮尿素;此外,阴极微藻可适应较高浓度的氮(250 mg·L-1)和磷(64.8 mg·L-1).构建的光微生物燃料电池以养猪废水为基质,外载为1000Ω时,稳定输出电压为161 m V;养猪废水的COD、氨氮及总磷去除率分别为91.8%、90.2%和81.7%.养猪废水经阳极光合细菌处理后培养微藻16 d,藻细胞光密度(OD680)可达3.40,略低于对照BG11培养基.因此,构建的光微生物燃料电池在处理养猪废水产电的同时,可收获微藻实现养猪废水资源化.     

应用流式细胞仪研究Pb对海洋微藻生长的影响

运用流式细胞仪研究比较了Pb对3种常见海洋单细胞微藻:湛江叉鞭金藻(Dicrateriazhanjiangen sis)、球等鞭金藻(Isochrysisgalbana)、小球藻(Chlorellasp.)的毒害作用。用内插法求得Pb对3种微藻的96h的半有效浓度(96hEC50)分别为9.03、8.83和>20.00mg/L。Pb抑制细胞的生长分裂,使延滞期延长,并影响了叶绿素正常合成,毒性与浓度成正相关。Pb对不同生长期的细胞的作用强度不同,对生长分裂和叶绿素合成的作用程度呈现差异性。     

细菌对城市污水中小球藻生长和油脂积累的影响

利用城市污水培养微藻,可在实现污水无害化处理的同时,培养微藻回收生物质能源.污水为微藻的培养提供氮、磷等营养组分和所需水源,同时污水中的细菌可分解污水中的有机物产生CO_2,为微藻提供生长所需碳源.菌藻混合培养既可以收获藻类,又可以净化污水,由于城市污水含有大量的原生菌类,且微藻与细菌之间存在着互生、拮抗等复杂的相互关系,因此,需要筛选出既能够适应于城市污水又能促进微藻生长和油脂积累的优势菌种.本文从不同来源的13种细菌中筛选出2种能够显著促进蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长和油脂积累细菌,并分析了微藻培养结束后城市污水的菌群结构.结果表明:污水中光合细菌初始吸光度D600为0.01,W4菌初始吸光度D_(600)为0.02时,对小球藻的干重和油脂产量促进作用最显著,油脂产量分别可达0.114 g·L~(-1)、0.113 g·L~(-1),油脂产量比空白对照组分别提高了22.58%、21.50%.通过对生成的脂肪酸甲酯进行气相色谱分析,结果显示光合细菌和W4菌的添加并未改变小球藻脂肪酸成分,但提升了单不饱和脂肪酸的含量,有利于提升所得生物柴油的品位.培养结束后污水的菌群结构分析显示投加细菌会降低污水中菌群的丰富度和多样性,初步判断是投加的菌在藻液中能够成为优势菌群,且实验组中丛毛单胞菌属(Comamonas)和假单胞菌属(Pseudomonas)的丰度大于对照组.     

多种金属络合剂强化湿法脱硝对比实验研究

在鼓泡反应塔中,对铜、钴络合物以及FeⅡCit络合脱硝展开对比实验研究。介绍了3种络合剂脱硝机理,通过对吸收液的制备和吸收效果的比较,发现亚铁螯合物的脱除效果明显优于铜络合物和钴络合物。[Cu(NH3)4]SO4和[Co(NH3)6]Cl2的脱除效率分别优于CuⅡEDTA和Co Cl2、CoⅡEDTA。综合比较认为,FeⅡCit因柠檬酸的价格优势和环境友好性是可优选的脱硝络合剂。在最优条件下,1 min时,FeⅡCit溶液对NO脱除效率为58.54%,6 min后脱除效率降为51.35%。     

不同氨氮浓度对4株常见藻株生长及酶活性的影响

高氨氮问题是影响微藻处理养猪沼液的难点.本文以筛选获得的衣藻、葡萄藻、紫球藻和栅藻为研究对象,液体培养下模拟现实沼液废水,分别于培养基中设置50、500和2 000 mg·L~(-1)的氨氮浓度,探究不同氨氮浓度对微藻生长及藻细胞酶活性的影响.结果表明,不同氨氮浓度下,衣藻和栅藻的生长受到不同程度的抑制,生物量和生物产率均低于正常培养基;50 mg·L~(-1)氨氮下紫球藻的生物量和生物产率分别为1. 78 g·L~(-1)和0. 16 g·(L·d)~(-1),高于KOCK培养基; 500 mg·L~(-1)氨氮中葡萄藻的生物量和生物产率分别为1. 95 g·L~(-1)和0. 18 g·(L·d)~(-1),高于BG11培养基.各藻种的SOD、POD和CAT均表现为随着氨氮浓度的升高,活性最终呈下降的趋势,丙二醛(MDA)亦然.本研究期望为微藻处理高浓度氨氮沼液提供理论基础.