光照条件对跑道池光生物反应器内蛋白核小球藻生长特性的影响

本文采用多孔曝气管的曝气方式,以蠕动泵为藻液循环的动力,研究了气体流量、光照强度、光照周期等因素对跑道池光生物反应器内蛋白核小球藻生长与代谢特性的影响,并利用傅里叶红外光谱半定量法对不同光照条件下藻细胞内蛋白质、油脂以及多糖含量变化进行了分析。研究结果表明,适当的气体流量、光照强度和光照周期有利于跑道池内蛋白核小球藻细胞的生长和代谢。在本实验条件下,在最佳气体流量2 000 m L/min条件下,光照强度为3 500μW/cm2,光照周期为16∶8时最有利于蛋白核小球藻的生长;光照强度为2 000μW/cm2和光照周期为16∶8的条件均有利于藻细胞内油脂的积累。     

污泥提取液与普通小球藻相互影响的特性

本研究将普通小球藻低成本培养与污泥提取液处理相结合,探讨使用污泥提取液与BG11混合培养普通小球藻,以实现养藻成本的降低与污泥资源化利用的目的。通过测定小球藻细胞密度、叶绿素a、中性油脂等生长特性以及污泥提取液中总氮(TN)、总磷(TP)、总有机碳(TOC)和毒性等降解指标的变化,来验证污泥提取液与普通小球藻生长的相互影响。结果表明,污泥提取液占总培养基(提取液与BG11)体积的20%(v/v)时,普通小球藻细胞密度最大,细胞中中性油脂积累较好,但不利于藻细胞叶绿素a的合成;普通小球藻对污泥提取液中的TN、TP、总有机碳(TOC)、毒性等都有显著的去除效能,在污泥提取液含量为20%、培养240 h时,TN、TP、毒性的去除率分别为89.91%、92.31%和63.08%。     

磷浓度对海洋小球藻叶绿素荧光及生长的影响

海水富营养化影响微藻生长,引起海洋初级生产力变化.以海洋小球藻(Chlorella sp.)为研究对象,研究不同磷浓度对其叶绿素荧光、细胞密度和色素含量变化的影响,以期找到海洋小球藻最适生长的磷浓度,为富营养条件下微藻生长的研究提供基础资料.结果表明,在培养温度为(22±1) ℃、光照强度为4 000 lx、光暗比为12 h:12 h条件下,不同磷浓度对海洋小球藻叶绿素荧光、细胞密度及色素含量影响显著,最大光能转化效率(Fv/Fm)、潜在活性(Fv/Fo)、实际光能转化效率(ΦPSⅡ)和电子传递速率(ETR)均呈先升后降的趋势,3.62 μmol/L处理组显著低于其他各组,434.52 μmol/L处理组一直处在较高水平.说明海洋小球藻的光合作用对高磷的适应范围较广,但对低磷浓度培养反应敏感.非光化学淬灭(qN)的值,3.62 μmol/L处理组高于其他各组.从细胞密度和色素含量的变化可以看出,36.21 μmol/L处理组最高,434.52、3.62 μmol/L处理组均低于36.21 μmol/L处理组.海洋小球藻生长的最适磷摩尔浓度为36.21 μmol/L.     

以磷矿石为填料的生物滴滤塔处理含挥发性脂肪酸的臭气

对磷矿石为填料的生物滴滤反应器净化挥发性脂肪酸臭气的净化能力进行了研究,实验考察了空床停留时间、进气浓度和进气体积负荷等参数对净化效果的影响,研究结论如下:在挥发性脂肪酸浓度不变的条件下,停留时间越长,废气的净化效果越好。进气浓度控制在205.80~677.40 mg·m-3的条件下,废气在反应器中的停留时间为97 s时,废气所获得的净化效率为99%;停留时间波动不大的情况下,反应器对挥发性脂肪酸的净化效果随进气浓度的增加而降低。当空床停留时间65~97 s条件下,臭气的进气浓度为224.29 mg·m-3时,去除率达到100%;臭气进气浓度增至1 345.71 mg·m-3时,去除率降到98.60%;当臭气浓度进一步增至4 934.29 mg·m~(-3)时,去除率降至67.40%;在停留时间波动不大的情况下,废气的净化效率随进气的体积负荷呈先增加后降低的趋势。空床停留时间65~97 s条件下,当臭气的体积负荷为3.14g·(m3·h)-1时,去除率约为99.20%。当体积负荷增至18.08 g·(m~3·h)~(-1),去除率降到97.6%。当进气体积负荷继续增至39.25 g·(m~3·h)-1时,去除率降到89.25%。总之,磷矿石作为生物反应器的填料具有一定可行性。     

小球藻生长及其净化猪场废水条件的优化

为提高小球藻净化猪场废水的效果,在户外条件下系统比较了预处理方式、管道光反应器的种类和光径对蛋白核小球藻生长及其对猪场废水净化效果的影响。结果表明,猪场原废水COD、NH_4~+、PO_4~(3-)、TN、TP含量分别为710、491、54、590和108 mg·L~(-1)时,蛋白核小球藻对经过3级过滤预处理后的猪场废水净化效果最好,其中脱色率及NH_4~+去除率分别高达88.56%和83.48%,显著高于对原废水的处理效果(P0.05)。在夏季户外条件下,用平铺管道反应器对蛋白核小球藻进行放大培养,发现小球藻能耐受夏季户外高温,生长良好,最终藻粉产量达到0.13 g·L~(-1)。采用直径为5 cm的立式光生物反应器培养蛋白核小球藻,通过循环采收,藻粉产量可达到0.93 g·L~(-1),其蛋白质含量最高达到58.9%,汞、砷、镉、铅含量分别小于0.1、1.0、0.5和4.0 mg·kg~(-1),符合《饲料用小球藻粉》(DB32/T 564-2010)标准。采收小球藻后的出水中,NH_4~+、PO_4~(3-)、色度的去除率均高达90%以上,基本达到国家排放要求。该研究结果可为制定猪场废水的净化及蛋白核小球藻的工业化生产方案提供参考。     

IC-AnMBR处理村镇厨余渗滤液废水稳定运行调控机制

村镇厨余垃圾渗滤液等高浓度有机废水的高效处理是提升村镇环境卫生水平的一个重要方面。为满足村镇厨余垃圾渗滤液低能耗有机物排放达标的处理需求,构建了内循环厌氧膜生物反应器(internal circulation anaerobic membrane bioreactor,IC-AnMBR),并用来处理厨余渗滤率废水,重点分析了反应器的COD去除性能和调控机制;根据pH、VFAs/碱度、容积产气率、膜通量和出水有机污染物组分等指标,考察了COD在水解酸化、产甲烷和膜截留过程中的转移转化特征。结果表明:通过耦合膜擦洗曝气和沼气曝气循环,将VFAs/碱度和容积产气率分别从1.5和0.1优化到0.02和1.0;优化了COD稳定达标性能和去除负荷,将COD去除率和负荷从59%和0.3 kg·(m~3·d)~(-1)分别提高到了97.7%和1.8 kg·(m~3·d)~(-1);采用沼气循环曝气擦洗陶瓷膜,控制了滤饼层积累,并将膜通量从0.6 L·(m~2·h)~(-1)提高到2.1 L·(m~2·h)~(-1)。IC-AnMBR短流程工艺能够实现村镇厨余垃圾渗滤液的稳定处理。     

微气泡曝气方式对生物膜反应器运行性能的影响

运行OHR(Original Hydrodynamic Reaction)混合器微气泡曝气生物膜反应器,比较不同曝气方式下,生物膜反应器对污染物的去除性能及能耗情况。结果表明,微气泡曝气生物膜反应器可以实现废水中碳氮同步去除,连续曝气时COD、NH_3-N和TN平均去除率分别为88.5%、53.4%和43.4%,平均去除负荷分别为1.60、0.089和0.092 kg·(m~3·d)~(-1)。生物膜反应器采用微气泡间歇曝气,随着曝气时间的减少,溶解氧(DO)浓度下降,反应器COD和NH_3-N去除性能随之降低;COD和NH_3-N去除效果下降与生物膜好氧生物活性降低相一致。受硝化作用抑制影响,同步硝化反硝化过程对TN的去除性能也有所降低。采用微气泡间歇曝气能够降低曝气能耗。同时,随着曝气时间的减少,单位COD去除所需能耗降低,单位NH_3-N去除所需能耗有所升高,单位TN去除所需能耗基本不变。     

基于UASB-缺氧好氧-混凝沉淀工艺处理印染废水的中试研究

采用UASB-缺氧好氧-混凝沉淀组合工艺处理以印染纯棉纤维、涤纶、腈纶和棉混纺织物为主的综合性印染废水。结果表明,控制UASB反应器水力负荷为0.4 m~3·(m~2·h)~(-1)冬季反应器温度低于15℃时降至0.3 m~3·(m~2·h)~(-1))、UASB进水pH=7.0~8.0、活性污泥A反应器D0=0.5~0.8 mg·L~(-1)、B反应器DO=0.2 mg·L~(-1)、接触氧化反应器采用渐减曝气且气水比12:1、混凝剂PAC(配制浓度10%)和PAM(配制浓度0.1%)投加1.2 mL·L~(-1)和0.9 mL·L~(-1)、絮凝30 min,可以实现COD、色度、氮和硫化物的同步去除,出水指标达到并优于《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287-2012)表2的直接排放标准,处理效果好。同时,工艺直接运行成本仅为0.624元·m~(-3)废水,普遍低于同类印染废水处理     

覆盖土催化甲烷生物氧化的材料优选与动力学模型

填埋场覆盖材料在甲烷减排中起至关重要的作用,但覆盖材料的筛选及其生物特性的有效评估仍存在困难。以重庆地区填埋场覆盖土为甲烷氧化材料建立反应器,通过材料复配和含水量等影响因子优化手段强化了氧化效果,最大甲烷氧化效率高达32.40 mol·(d·m~2)~(-1)。以经典Monod方程和固定床轴向扩散模型为基础,推演了反应器中甲烷的迁移转化过程,以稳态方程对监测结果拟合,结果十分理想(R2=0.94~0.99),能够较好地描述甲烷在反应器中的扩散和氧化过程。甲烷浓度为13%~28%时,推演半饱和常数KS为0.007~0.016 g·L~(-1),与以往报道(KS为0.06~2.07 g·L~(-1))相比表明该覆盖材料对甲烷有较强的亲和氧化能力。该研究成果为覆盖材料的优选和生物特性评估提供了指导。     

氢气压力和进水流速对氢基质生物膜反应器同步去除溴酸盐和高氯酸盐的影响

为了考察氢基质生物膜反应器(MBfR)中氢气压力和进水流速对溴酸盐(BrO_3~-)和高氯酸盐(ClO_4~-)同步去除的影响,基于短期系列实验,研究了不同氢气压力和进水流速下BrO_3~-和ClO_4~-的去除效率、去除通量、当量电子转移通量及还原反应动力学。结果表明:氢气压力从0.02 MPa提高至0.08 MPa时,BrO_3~-和ClO_4~-的去除率分别升高了12.5%和17.2%,去除通量分别升高了0.001 2 g·(m~2·d)~(-1)和0.002 g·(m~2·d)~(-1),但BrO_3~-和ClO_4~-去除率并未随氢气压力持续升高而呈线性升高趋势;当进水流速从1.0 mL·min~(-1)提高至4.0 mL·min~(-1)时,BrO_3~-和ClO_4~-的去除通量由0.005 g·(m~2·d)~(-1)和0.006 g·(m~2·d)~(-1)分别升高至0.014 g·(m~2·d)~(-1)和0.017 g·(m~2·d)~(-1),但BrO_3~-和ClO_4~-的去除率BrO_3~-和ClO_4~-的去除率明显降低;结合还原反应动力学研究,MBfR运行效能最佳的氢气压力和进水流速分别为0.04～0.06 MPa和2.0 mL·min~(-1)。生物膜当量电子转移通量分析表明,反硝化对电子供体(氢气)的竞争性抢夺比BrO_3~-和ClO_4~-还原更加激烈;还原反应动力学级数揭示了BrO_3~-和ClO_4~-还原对进水流速加快的敏感性比氢气压力变化更加强烈。为了获得更高的污染物去除效能,可以适当控制进水流速和水中共存NO_3~--N的竞争性抑制。     

利用反硝化法净化难降解吡啶废气

利用反硝化的方法处理吡啶气体,并通过与普通生物洗涤塔对吡啶废气处理效果的对比研究,探索了难降解VOC—吡啶废气反硝化净化过程的几个问题。实验设置实验组(1~#反应器)和对照组(2~#反应器),结果表明,1~#对吡啶废气的去除能力更大,最大去除负荷为84.5 mg·(L·h)~(-1),而2~#最大去除负荷为49.2 mg·(L·h)~(-1)。1~#系统中反硝化作用对净化吡啶的贡献率,在一定范围内,随着进气浓度的增大而增大。当进气浓度从250 mg·m~(-3)增大到1 000 mg·m~(-3),反硝化去除负荷从8.0 mg·(L·h)~(-1)增加到62.8 mg·(L·h)~(-1),在总去除负荷中所占比重从32.5%增加到73.6%,随着进气负荷的增加,反硝化逐渐起主要作用。     

多级生物膜反应器对煤气化废水的处理

采用4级生物膜反应器串联处理煤气化废水,分析了反应器的启动过程、污染物去除能力及沿程水质特征,考察了水力停留时间(HRT)、进水污染物负荷对处理效果的影响。结果表明:系统在16 d的培养时间内可快速完成微生物的驯化及固定化;在连续进水、持续曝气的运行方式下,各反应器均具备对NH_4~+-N、COD、TN及SS的同步去除能力,在HRT=55.6 h、ρ(NH_4~+-N)=245~363 mg·L~(-1)、ρ(COD)=761~1 764 mg·L~(-1)、ρ(TN)=262~377 mg·L~(-1)、ρ(SS)=121~143 mg·L~(-1)的进水条件下,反应器出水NH_4~+-N、COD、TN及SS的质量浓度分别为0.23~1.37、16.3~26.1、91.6~139和12.3~18.5 mg·L~(-1),平均去除率分别为99.8%、98.1%、65.8%和88.2%,同步硝化反硝化效率为70.1%;在HRT≥39.2 h、进水NH_4~+-N负荷≤0.203 kg·(m~3·d)~(-1)、进水COD负荷≤1.357 kg·(m~3·d)~(-1)的条件下,出水NH_4~+-N、COD浓度均能满足GB 31571-2015排放标准要求。     

Ca~(2+)对生物膜形态结构及其组分的影响

通过向序批式生物膜反应器(SBBR)中投加Ca2+,考察Ca2+对生物膜形态结构及其组分的影响,探究Ca2+在生物膜形成中的作用影响规律及其对生物膜反应器运行的影响,以期能为含钙废水处理及优化废水处理效果提供理论指导。研究结果表明,Ca2+浓度增加有助于生物膜形成,并提高生物膜结构致密性;连续少量增加Ca2+(1~2 mg/L)有助于挂膜初期(约10 d)有机物去除;然而Ca2+浓度过高则会抑制生物膜活性,影响其降解性:当Ca2+浓度超过120 mg/L时,氨氮去除率出现下降,当Ca2+浓度超过280 mg/L时,有机物和总氮去除率显著下降。对生物膜及其胞外多聚物(EPS)组分的分析表明,Ca2+不会刺激微生物分泌产生更多EPS,但会导致生物膜干重增加。     

脱硫石膏不同施用量对新疆盐碱土壤改良效果及作物产量的影响

为了探究脱硫石膏改良盐碱土的最佳施用量,以新疆玛纳斯河流域石河子绿洲盐碱地为研究对象,研究脱硫石膏不同施用量对小麦产量以及土壤理化性质的影响,并对脱硫石膏改良盐碱土壤进行安全性评价。研究表明:脱硫石膏施用量2 t·(667 m~2)~(-1)(2 t)比施用量为1 t·(667 m~2)~(-1)(1 t)、3 t·(667 m~2)~(-1)(3 t)更有利于降低土壤容重、增加土壤孔隙度;对土壤pH和电导率降低能力表现为2 t3 t1 t;2 t处理土壤中Na~+、K~+、Mg~(2+)含量均低于1 t和3 t处理;脱硫石膏量为2 t·(667 m~2)~(-1)对小麦产量增加效果最好,2 t处理较3 t和1 t处理产量分别增加9.48%和2.21%,综合评价脱硫石膏施用后对土壤改良效果及作物产量,以施用量2 t·(667 m~2)~(-1)作用效果显著。     

脉冲进水对两级厌氧接触氧化法处理小型火车站污水的影响

根据小型火车站的特点,利用厌氧接触氧化工艺处理火车站公建污水。重点研究了进水方式对厌氧工艺处理小型火车站污水的影响,并进行了动力学模型分析。实验结果表明,在室温条件下,控制反应器HRT为24 h,脉冲强度为1.380 L·(m~2·min)~(-1),脉冲频次为24次·d~(-1),选取填料为块状海绵填料,保持进水及其他运行条件均相同的情况下,脉冲进水反应器的厌氧生物膜生物量较连续进水反应器高1.36 g·L~(-1),脉冲进水反应器的COD和总氮去除率分别比连续进水反应器的去除率高4%和3.7%。通过对厌氧生物膜反应器底物降解动力学的初步探究,得出了该反应器的相关降解动力学方程和常数。经验证,Monod模型能够较好地描述该厌氧生物反应器内基质降解的动力学行为,为小型火车站公建污水的处理提供了相对高效、科学的方法。     

藻菌共培养对小球藻生长及苯酚降解的影响

工业苯酚废水无序排放会对环境造成极大危害,构建既能去除苯酚又能积累微藻生物质的藻菌组合对实现苯酚废水净化及其资源化利用具有重要意义。首先,研究了小球藻对苯酚的耐受性和降解性能;然后,构建了其与简单芽胞杆菌Bacillus simplex的共培养体系;最后,测试了藻菌比、藻菌接种浓度和苯酚浓度等对小球藻生长及苯酚降解的影响。结果表明:小球藻能耐受400 mg·L~(-1)的苯酚,但其对100～600 mg·L~(-1)苯酚的降解率仅为1.21%～11.66%;对于藻菌共培养体系,在固定小球藻接种浓度为0.2 g·L~(-1)、藻菌比为1∶4～4∶1条件下,3～5 d完全降解了400 mg·L~(-1)的苯酚,小球藻叶绿素(a+b)含量较单藻组增加了0.14～2.21倍,且随着藻菌比降低,苯酚降解效率及小球藻生物量逐步提高;在固定藻菌比为1∶1、小球藻初始接种浓度为0.05～0.4 g·L~(-1)条件下,4～5 d完全降解400 mg·L~(-1)苯酚,且在藻接种浓度为0.2 g·L~(-1)条件下,小球藻具有最高的比生长速率;在藻菌接种浓度0.2 g·L~(-1)、藻菌比1∶1条件下,6 d内完全降解500 mg·L~(-1)的苯酚,且在各苯酚浓度(200～600 mg·L~(-1))下,小球藻叶绿素(a+b)含量较初始接种值增加了1.54～4.71倍。与简单芽胞杆菌共培养可以促进小球藻生长并提高其苯酚降解能力,在苯酚废水净化及资源化利用领域展现了一定的应用潜力。     

活性污泥-生物膜一体化反应器对废水中苯酚的降解性能

利用活性污泥-生物膜一体化反应器处理含苯酚废水,考察了反应器对苯酚和COD的处理效果以及反应器运行中生物膜干质量(SS)、挥发性干质量(VSS)、活性生物量、脱氢酶活性(DHA)、胞外聚合物(EPS)的变化,探究了生物膜特性与废水处理效果之间的关系.结果表明:在进水苯酚质量浓度由50mg·L-1逐步提高到500mg·L...     

水力负荷对地下渗滤系统微生物分布及N_2O释放的影响

通过实验室模拟实验,分析了进水水力负荷对污水地下渗滤系统脱氮微生物分布及N_2O气体释放特征的影响。结果表明:随着水力负荷的升高,系统对COD、NH_4~+-N和TN等污染物的去除率呈下降趋势;不同深度基质层中硝化细菌数量随着水力负荷的增加而减少,靠近散水区变化最为明显,而反硝化细菌数量随水力负荷的增加而增加。在低水力负荷(≤0.12 m~3·(m~2·d)~(-1))和高水力负荷(≥0.28 m~3·(m~2·d)~(-1))时,生物脱氮作用产生N_2O气体产率较低,平均值1.10 mg N_2O·(m2·d)-1;在中等水力负荷(0.16 m~3·(m~2·d)~(-1))时,N_2O气体的产率达到最大值(3.75±0.038)mg N_2O·(m2·d)-1。综合考虑地下渗滤系统处理能力、除污效果以及N_2O产率等多方面因素,建议在工程应用中,污水地下渗滤系统的进水水力负荷区间0.20~0.24 m~3·(m~2·d)~(-1)。     

C/N对生物膜同步硝化反硝化效果及膜内DO有效扩散系数的影响

DO是影响污水脱氮处理系统同步硝化反硝化(SND)效果的重要因素,在系统中的扩散能力采用DO的有效扩散系数(D_e,m~2/s)来表征。运用DO微电极系统检测序批式生物膜反应器中正方体载体内部生物膜DO分布情况,结合扩散方程拟合求得生物膜内部的D_e,研究处理工艺在不同C/N下对SND效果及膜内D_e的影响。结果表明,当C/N为6～12时,D_e随着C/N的增加而缓慢增加,当C/N为12时,系统的SND效果最好,氨氮与TN去除率均为98%左右,对应的一级反应速率常数与D_e也达到最大,分别为0.004 50s~(-1)和2.30×10~(-9) m~2/s。     

诱导结晶法同时去除铜、锌离子

考察投药量、水力负荷、停留时间等因素,对诱导结晶反应器去除Cu~(2+)、Zn~(2+)效果的影响,确定最佳运行参数为:水力负荷40 m~3·(m~2·h)~(-1),结晶药剂投药量2∶1,停留时间90 min。在最佳运行参数下,结晶反应器处理含铜20 mg·L~(-1),含锌10 mg·L~(-1)、pH为5.5~6.0的混合重金属废水。反应器连续运行40 d,出水中铜离子和锌离子平均浓度分别为1.31 mg·L~(-1)和4.57 mg·L~(-1),铜离子和锌离子平均去除率分别是93.4%和51.3%。诱晶载体粒径由0.568 mm长至0.617 mm,平均生长速度为0.001 23 mm·d-1。研究表明,该诱导结晶工艺可以用作同时去除废水中的Cu~(2+)、Zn2+。