Ce3+对厌氧颗粒污泥产VFA的影响

采用批式实验,以葡萄糖和乙酸钠为基质,研究投加不同浓度稀土Ce³⁺对稳定驯化和长期贮存的厌氧颗粒污泥消化产VFA的影响.结果表明,Ce³⁺浓度<1 mg/L时可降低消化过程中的VFA浓度,促进丁酸向乙酸的转化以及乙酸转化为甲烷;Ce³⁺浓度为1～10 mg/L时则抑制细菌活性,不利于乙酸和丁酸的降解.稀土Ce的投加对以葡萄糖为基质的厌氧颗粒污泥消化产VFA中各组分的质量分数影响较小,厌氧消化前期和中期VFA产物主要为丁酸和乙酸,两者含量之和约为96%,丙酸含量<3%.以乙酸钠为唯一基质厌氧消化时,0.05 mg/L Ce³⁺的投加对乙酸钠降解具有一定促进作用,可提高反应速率和去除率.污泥经过长期贮存活性降低,但含稀土Ce的厌氧颗粒污泥活性高于不含稀土的污泥,利用含稀土Ce的污泥有利于反应器再启动.     

镧、铈对厌氧颗粒污泥产甲烷的Hormesis效应及其动力学研究

间歇培养条件下研究了单一稀土元素镧(La3 )和铈(Ce3 )在不同浓度水平下对厌氧颗粒污泥活性及其动力学行为的影响.结果表明,La3 和Ce3 对厌氧颗粒污泥比产甲烷活性有促进作用的浓度范围均为0.01～0.1 mg·L-1,促进作用浓度峰值均为0.05mg·L-1,最大促进百分比分别为10.35%和20.79%;La3 和Ce3 对SMA(比甲烷活性)的半抑制浓度分别为5mg·L-1和1000mg·L-1,La3 较易对污泥产生抑制作用.米-门方程可以用来描述厌氧消化过程中甲烷发酵阶段的动力学行为,稀土元素La3 和Ce3 投加至反应系统后,提高了甲烷发酵过程的动力学常数Vmax和半饱和常数Ks.     

抗生素对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的影响

通过血清瓶批试实验,研究了3种具有不同抑制机理的抗生素(青霉素G钠、土霉素盐酸盐和硫酸多粘菌素E)对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的短期抑制特性.不添加抗生素时,厌氧氨氧化颗粒污泥的NH_4~+-N和NO_2~--N降解速率分别为0.252,0.375kg N/(kg VSS·d).浓度为3000mg/L的青霉素G钠对厌氧氨氧化颗粒污泥的活性抑制作用较小.土霉素盐酸盐和硫酸多粘菌素E对厌氧氨氧化颗粒污泥的活性抑制作用较强.土霉素盐酸盐浓度分别为50,100,150,200,400mg/L实验组的NH_4~+-N降解速率分别为0.250,0.237,0.200,0.117,0.062kg N/(kg VSS·d);N0_2~--N降解速率分别为0.324,0.304,0.296,0.244,0.069kg N/(kg VSS·d).硫酸多粘菌素E浓度分别为30,70,90,100,300mg/L实验组的NH_4~+-N降解速率分别为0.230,0.134,0.094,0.022,0.007kg N/(kg VSS.d);N0_2~--N降解速率分别为0.351,0.203,0.133,0.039,0.004kg N/(kg VSS·d).青霉素G钠、土霉素盐酸盐和硫酸多粘菌素E对厌氧氨氧化颗粒污泥活性的抑制作用依次增强.     

不同共基质条件下3-硝基酚的好氧降解研究

采用SBR反应器,研究分别以葡萄糖和乙酸钠为共基质时3-硝基酚的好氧降解.试验结果表明:在SBR反应器中,以葡萄糖为共基质的3-硝基酚好氧降解效果比以乙酸钠为共基质的要好;保持反应器内初始COD浓度1 000 mg/L左右,在葡萄糖共基质条件下,初始浓度120 mg/L以内的3-硝基酚可完全降解;在乙酸钠共基质条件下,初始浓度40 mg/L 以内的3-硝基酚可完全降解;相同的初始3-硝基酚浓度、相同的硝基酚去除率下,葡萄糖共基质条件下3-硝基酚的平均降解速率大于乙酸钠共基质条件下的平均降解速率.     

气体分离循环对高温厌氧消化过程的影响

采用厌氧序批式反应器,研究了气体循环(包括气体直接循环和脱除气体中的氢气后循环)对以葡萄糖和乙酸钠配制的模拟废水在高温厌氧消化过程中乙酸代谢速率、出水性质及微生物相的影响,并采用尺寸排除色谱和三维荧光光谱技术,对溶解性微生物产物(SMP)的分子量分布和荧光物质组成进行了分析.结果显示,气体循环使得出水中残余挥发性脂肪酸的浓度由238.2mg/L(未脱氢)和129.6mg/L(脱氢)分别减少至8.5mg/L和8.2mg/L,并最终降低了SMP产量,45d时分别降至气体循环前的36.8%和59.2%.脱氢气体循环促进了乙酸化和乙酸氧化,导致了微生态环境和甲烷化基质浓度的差异,促进了高分子量SMP向低分子量SMP的转化,污泥中的微生物形态亦发生了较大变化.可见气体循环改善了基质与微生物的混合状况,改善了出水水质,而脱氢气体循环加速了乙酸的代谢,有望更快速地解除易降解有机物高温厌氧消化过程中的酸抑制,提高厌氧消化效率.     

不同共基质条件下上流式厌氧污泥床反应器中硝基酚的降解研究

用实验室规模的2个UASB反应器,分别研究了以葡萄糖和乙酸钠为共基质条件下3-硝基酚(3-NP)和2,6-二硝基酚（2,6-DNP）的降解效果.结果表明,对3-NP的降解,用葡萄糖作共基质的效果明显好于以乙酸钠为共基质;而对2,6-DNP的降解,乙酸钠作共基质效果更好.在含3-NP废水厌氧降解实验中,保持进水COD浓度为2 500 mg/Ｌ左右,HRT为26 h,以葡萄糖为共基质时,进水3-NP浓度可提高到254.6 mg/Ｌ,3-NP的去除率保持在99.0%以上;以乙酸钠为共基质时,保持HRT为30 h,3-NP浓度可提高到71.6 mg/Ｌ,3-NP去除率在90.0%以上.在含2,6-DNP废水厌氧降解实验中,保持进水COD浓度在2 500 mg/Ｌ左右,HRT为35 h,以葡萄糖为共基质时,2,6-DNP浓度可提高到170.0 mg/Ｌ,2,6-DNP的去除率保持在98.0%以上;以乙酸钠为共基质时,保持HRT为30 h,2,6-DNP最大浓度可提高到189.5 mg/Ｌ,2,6-DNP的去除率在99.2%以上.     

厌氧氨氧化耦合反硝化底物竞争抑制特性

通过连续流实验和批式实验研究了有机物和NO₂^--N对厌氧氨氧化菌和反硝化菌耦合脱氮特性的影响.在连续流实验中,保证底物NO₂^--N充足,研究了葡萄糖有机物对厌氧氨氧化颗粒污泥反应器脱氮性能的影响.当进水葡萄糖有机物的COD浓度为100mg/L时,颗粒污泥具有良好的厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮活性,当COD浓度为200mg/L时,颗粒污泥的厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮活性较差.当进水COD浓度分别为100,200mg/L时,反应器中颗粒污泥的厌氧氨氧化NH₄⁺-N去除活性分别为0.096,0.071kg NH₄⁺-N/（kgVSS-d）,厌氧氨氧化NO₂^--N去除活性分别为0.153,0.092kg NO₂^--N/（kgVSS-d）,反硝化NO₂^--N去除活性分别为0.111,0.212kg NO₂^--N/（kgVSS-d）.在批式实验中,研究了碳源种类和COD/NO₂^--N比对厌氧氨氧化耦合反硝化颗粒污泥脱氮性能的影响.控制COD/NO₂^--N比为1~4,以葡萄糖为碳源时,厌氧氨氧化菌在亚硝态的竞争过程中占据优势;以乙酸钠为碳源时,控制COD/NO₂^--N比为1~4,厌氧氨氧化菌在亚硝态的竞争过程中处于劣势.     

有机物对SAD的影响及其数学模拟

通过血清瓶批式实验,研究了不同C/N下葡萄糖和乙酸钠对厌氧氨氧化耦合反硝化系统（SAD）污泥活性及脱氮性能的影响.耦合系统颗粒污泥为在亚硝态氮充足的UASB连续流反应器中培养得到,具有较高的厌氧氨氧化活性和反硝化活性.以葡萄糖为碳源,C/N分别为1,2,4时,厌氧氨氧化活性差异不大,反硝化活性逐渐增加,亚硝态氮最大降解速率分别为0.265,0.345,0.453kgN/（kgVSS·d）;以乙酸钠为碳源,C/N分别为1、2、4时,厌氧氨氧化活性和反硝化活性都无明显差别.相同C/N下,耦合系统以葡萄糖为碳源时的厌氧氨氧化活性较高,以乙酸钠为碳源时的反硝化活性较高.C/N分别为1,2,4时,以葡萄糖为有机物的氨氮最大降解速率分别为乙酸钠的1.15,1.19,1.58倍,以乙酸钠为有机物时反应的亚硝态氮最大降解速率分别为葡萄糖的1.89,1.48,1.15倍.实验的数学模拟结果表明,通过模型的模拟,能较为准确地预测实验过程中氮素的变化趋势,在C/N为1~4时耦合系统中颗粒污泥的厌氧氨氧化活性无较大变化.     

乙二胺四乙酸(EDTA)生物降解特性

研究EDTA作为单一碳源以及在乙酸钠、葡萄糖共基质条件下EDTA的厌氧、好氧生物降解特性.静态试验厌氧采用厌氧间歇试验法,好氧采用瓦呼仪测试法.单基质条件时,好氧、厌氧情况下EDTA均难以生物降解;而共基质可促进EDTA降解.动态试验采用活性污泥法,结果表明:污泥经过30d的驯化,EDTA去除率可达到50%左右,加入10mg/L乙酸钠,HRT=160,EDTA去除率可达到80%;当HRT=20h,EDTA去除率可达到92.5%～95.1%.污泥龄是影响EDTA降解的主要因素.乙酸钠本身易生物降解,同时它与EDTA具有相似结构,这种官能团共享促进了EDTA的生物降解.乙酸钠的加入还改善了污泥性能.     

不同共代谢基质下厌氧生物降解间苯二酚的研究

分别用蔗糖、葡萄糖、丁酸盐和乙醇作为驯化好的厌氧污泥的共代谢基质,在厌氧序批式反应器(ASBR)中对间苯二酚的降解进行研究。结果表明:共代谢基质SCOD浓度在500～2000mg/L时,间苯二酚的降解速率很高;试验回归结果表明反应均符合一级动力学方程;反应速率常数大小依次为k丁酸盐>k蔗糖>k葡萄糖>k乙醇;当两种共代谢基质按比例1:1(SCOD)混合投加后,反应速率常数大小依次为k葡萄糖+丁酸盐>k乙醇+丁酸盐>k葡萄糖+乙醇,其中葡萄糖和丁酸盐的混合基质降解速率最高。     

外源性稀土La和Ce对几种淡水微藻生长影响的研究

通过模拟培养实验,研究了不同质量浓度的稀土元素La3+和Ce3+对2种产地的微囊藻以及月牙藻增殖的影响.结果表明低质量浓度的La3+和Ce3+对2种微囊藻的刺激作用明显大于对月牙藻的刺激作用,说明稀土元素La3+和Ce3+在湖泊中的富集可能改变湖泊种群结构,有利于微囊藻在湖泊中形成优势种;高质量浓度的La3+和Ce3+对3种藻均有抑制生长的作用,当La3+和Ce3+的质量浓度为50.0 mg/L时,微囊藻的生长繁殖完全被抑制.     

NaCl对餐厨垃圾厌氧发酵产VFA浓度及组分的影响

通过间歇实验研究了最适反应条件(pH值为6.0、温度为35℃)下NaCl含量对餐厨垃圾厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFA)的影响.考察了NaCl含量为0.0,3.0,6.0,9.0,12.0g/L下的有机酸浓度及组成情况.结果表明,NaCl对厌氧发酵液中VFA浓度影响显著,随NaCl含量提高VFA浓度呈下降趋势,当NaCl含量达到12.0g/L时,VFA浓度在第114h达到最大值4.14g/L,仅为未添加NaCl条件下的10.1%.发酵液中各组分变化经历丁酸积累、乙酸积累与乙酸消耗3个阶段,NaCl对厌氧发酵类型影响不显著,各批次发酵均为丁酸型发酵,仅当NaCl含量超过6.0g/L时丁酸积累阶段时间延长.     

铈对微囊藻的生长效应及被富集的动力学研究

研究了稀土元素Ce4+对铜绿微囊藻生长效应及其被铜绿微囊藻富集的动力学过程。结果表明:当Ce4+的添加浓度小于0.2mg/L时,对铜绿微囊藻的生长有促进作用,当Ce4+的添加浓度大于0.2mg/L时铜绿微囊藻的生长受到抑制。Ce4+在铜绿微囊藻中富集的动力学过程可用二级吸附动力学模型表征。     

温度对接种酵母菌和醋酸菌餐厨垃圾微氧发酵产乙酸的影响

通过间歇实验,探究了温度(25,35,45,55℃)对餐厨垃圾接种酵母菌和醋酸菌后产乙酸和挥发性脂肪酸的影响.结果表明,控制温度在25℃时,发酵液中乙酸浓度远高于35、45和55℃,发酵8d后,乙酸的产量最大,达到0.59g/L;最大的VFA浓度在25℃下获得,达34.49g/L.VFA中以乙酸为主,并有少量丙酸和丁酸产生.随温度的逐渐升高,TS和VS去除率先上升后下降,在35℃时,发酵底物餐厨垃圾的TS和VS去除率最高,为30%和60%左右.     

果蔬废弃物厌氧消化特征及固体减量研究

采用两相厌氧消化工艺处理固体果蔬废弃物,反应液在系统内循环使用,研究了果蔬废弃物产酸发酵类型、产甲烷相对消化产物的利用顺序和果蔬固体减量效果。结果表明,在酸化阶段,挥发酸总量最高达5800mg/L,其中丁酸占45%、戊酸占23%、乙酸占20%、丙酸和乙醇占10%左右,属于丁酸型发酵;产甲烷相对挥发酸的利用顺序为乙醇>丁酸>戊酸>丙酸>乙酸,产甲烷阶段体系ORP为-480mV左右;在厌氧消化处理过程中,反应液中COD由开始时的10000mg/L降至反应后期2000mg/L左右,COD去除率达80%以上;同时,果蔬固体物质去除率达到98.6%,果蔬废弃物减量效果明显。     

不同结构阳离子染料好氧生物脱色性能的研究

采用好氧驯化活性污泥对5种不同结构阳离子染料的生物脱色效果进行了动态观察,并在不同醋酸浓度下对脱色效果的影响进行了研究,结果表明,在好氧条件下,活性污泥对阳离子染料的脱色率较高,阳离子红GTL和阳离子艳蓝2RL(浓度为2 0mg L)的脱色率分别达93%和98% ;提高污泥浓度对染料脱色率的影响不明显;醋酸(2 0 0～12 0 0mg L)和染料(2 0～10 0mg L)浓度的改变对阳离子红2GL、阳离子红GTL、阳离子艳蓝2RL、碱性绿染料的脱色率影响不大,揭示这几种结构阳离子染料的生物脱色是吸附和后续生物降解共同作用的结果;而随醋酸浓度增加,阳离子红6B的脱色率增加,是与醋酸产生共代谢作用的结果。     

Fe3+、Ce3+掺杂TiO2光催化降解气相二苯并呋喃

以气相二苯并呋喃为研究对象,考察了在TiO2、Ce3+/TiO2和Fe3+/TiO2 3种不同光催化剂作用下,反应物初始浓度、湿度、气体循环速率和光强等因素对间歇式光催化反应速率的影响,并建立了估算和测定二苯并呋喃光催化反应常数和Langmuir吸附常数的数学模型和方法.结果表明,Fe3+和Ce3+掺杂修饰TiO2光催化剂后,提高了对二苯并呋喃的光催化降解活性,其中Fe3+/TiO2光催化活性最高;随着二苯并呋喃初始浓度的增大,其光催化降解速率也随之增大;适量的水蒸气存在可以促进二苯并呋喃的降解,但当水蒸气过量后,反而阻碍二苯并呋喃光催化降解;随着气体循环速率加快和光强的增大,二苯并呋喃光催化降解初始速率也随之增大;TiO2、Ce3+/TiO2和Fe3+/TiO2光催化降解二苯并呋喃反应速率常数k分别为34.54×10-5、36.23×10-5和37.95×10-4mg.(min.m2)-1.     

含硫酸盐高浓度有机废水酸化规律研究

以糖蜜酒精废液为材料,通过梯度稀释和序批式酸化实验,研究了含硫酸盐高浓度有机废水的一般酸化规律.结果表明,糖质废水酸化的挥发酸(VFA)组分以乙酸和丁酸为主要形式;VFA对硫酸盐还原的完全抑制浓度介于23553～35241mg/L(以COD计)之间;VFA对产酸过程的反馈抑制浓度介于35241～37109mg/L之间;不同稀释度废水酸化后的可生化性提高幅度平均为10%.     

利用剩余污泥水解酸化液合成聚羟基脂肪酸酯的研究

以城市污水处理厂剩余污泥水解酸化产物为原料,研究了罗氏真养菌(Ralstonia eutropha)H16在水解酸化液中的生长规律和聚羟基脂肪酸酯(PHAs)积累特性,同时分析了H16对水解酸化液中各种有机酸组分的利用规律. 结果表明,以剩余污泥52℃中温水解酸化48h的水解酸化液为培养基,在HAc水解酸化液(C/N/P=100/10/1, TOC＝2881mg/L,乙酸占总有机酸含量36.1%)中,H16最先利用乙酸和正丁酸来进行自身的生长和PHAs的合成,合成的主要产物是聚羟基丁酸酯(PHB);随后开始利用丙酸和正戊酸,在此过程中聚羟基戊酸酯(PHV)的含量也逐步上升,菌体量同步增长, H16在40h左右处于平稳期,并且达到最大积累率为12.51%(占菌体干重);最后利用的是异丁酸和异戊酸,但是此时H16已经进入衰亡期,菌体量和PHAs合成率都在下降.当以HVa水解酸化液(C/N/P=100/10/1, TOC＝2358mg/L,异戊酸占总有机酸含量29.0%)为培养基时, H16在18h达到生长的峰值,24h达到PHAs合成率的最大值为32.14%(占菌体干重),PHV为PHAs的主要形式.