蚯蚓粪净化硫化氢恶臭气体

为探究蚯蚓粪净化硫化氢恶臭气体的可行性及其微生物群落结构的构成,以蚯蚓粪为生物反应器的载体,考察了蚯蚓粪去除硫化氢的性能;采用Miseq高通量测序技术分析蚯蚓粪中微生物种群结构变化。结果表明,当进气浓度小于350 mg·m~(-3),气体流量为0.25~0.35 m~3·h~(-1)时,H_2S去除率可达100%。随着进气流量的增大,H_2S去除率下降。微生物种群结果揭示蚯蚓粪生物反应器的不同空间层次上呈现出明显的空间分布多样性差异。蚯蚓粪生物反应器的主要降解硫化氢的优势菌为:变形菌门(44%~85%),γ-变形菌纲(18%~76%);产黄杆菌属(6.1%~62.5%)、盐生硫杆菌属(2.8%~5.2%)、硫杆菌属(0.7%~6.9%)等优势菌属。通过分析可知,蚯蚓粪能高效处理硫化氢恶臭气体,蚯蚓粪中丰富且多样的微生物群落对其处理效果有着重要的作用。     

基于硫酸盐还原菌的气提内循环反应器处理酸性矿山废水

针对硫酸盐还原菌(SRB)处理酸性矿山废水(AMD)易受酸、重金属、代谢产物硫离子等多重毒性抑制的问题,采用气提内循环反应器对AMD进行处理,研究了反应器内涉硫组分的演变、产碱效率、微生物群落结构、重金属的去除效果。结果表明:气体内循环反应器可有效解除多重毒性抑制,体系中硫酸盐去除率由36.5%提升至91.24%;且其产碱效率提升了3倍,明显优于传统反应器,脱硫弧菌属的相对丰度也由48%提升至73%;硫化氢与重金属反应得到金属硫化物纯度可达98.12%,出水中Cu~(2+)和Zn~(2+)浓度分别为0和2 mg·L~(-1),可达到《污水综合排放标准》二级标准。以上结果可为SRB生物技术处理AMD的高效控制提供参考。     

PAC-MBR处理垃圾渗滤液的硝化性能研究

研究了粉末活性炭(PAC)作为载体的膜生物反应器(MBR)处理吹脱后垃圾渗滤液的硝化性能.在HRT=3 d、NH 4-N=200～500 mg/L条件下,进水pH＞8.7时,PAC-MBR和没有添加PAC的普通MBR均只能将氨氮转化为NO-2;降低pH至7.6～8.2时,PAC-MBR中的亚硝酸盐氧化菌迅速恢复活性,将NO-2完全转化为硝酸盐,而普通MBR仍然停留在亚硝化阶段;当吹脱取消后,NO-2迅速消失,这可能与取消吹脱后,不再使用大量硫酸进行pH调节有关.研究发现,当SO2-4为3 g/L时,氨氮氧化速度出现了明显的下降,表明SO2-4对硝化菌具有抑制作用;同时,微生物代谢产物(SMP)分泌量越高,NO-2含量越低,但是SMP不是影响NO-2积累的主要原因.     

PAC-MBR处理垃圾渗滤液的硝化性能研究

研究了粉末活性炭（PAC）作为载体的膜生物反应器（MBR）处理吹脱后垃圾渗滤液的硝化性能。在HRT=3d、NH4^＋N=200～500mg／L条件下，进水pH〉8．7时，PAC-MBR和没有添加PAC的普通MBR均只能将氨氮转化为NO2^-；降低pH至7．6～8．2时，PAC—MBR中的亚硝酸盐氧化菌迅速恢复活性，将NO／完全转化为硝酸盐，而普通MBR仍然停留在亚硝化阶段；当吹脱取消后，NO／迅速消失，这可能与取消吹脱后，不再使用大量硫酸进行pH调节有关。研究发现，当SO4^2-为3g／L时，氨氮氧化速度出现了明显的下降，表明SO4^2-对硝化菌具有抑制作用；同时，微生物代谢产物（SMP）分泌量越高，NO2^-含量越低，但是SMP不是影响NO2^-积累的主要原因。     

膨润土复合颗粒与SRB协同处理酸性矿山废水

针对酸性矿山废水(AMD)pH低、重金属含量大、处理难等问题,采用膨润土-钢渣复合颗粒吸附剂、塑料雪花片和碎石作为填料,经生活污水、鸡粪、锯末发酵液驯化的硫酸盐还原菌(SRB)优势菌悬液对填料进行挂膜,构造三组动态柱:I#动态柱采用分层填装方式、Ⅱ#动态柱采用混合填装方式、Ⅲ#动态柱为只含有微生物的动态柱。研究其对Fe~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、SO_4~(2-)和H~+的去除效果,并研究分层的动态柱的再生效果、揭示机理。结果表明:膨润土-钢渣复合颗粒与微生物填料分层填装的方式更利于处理酸性矿山废水(AMD),该动态柱40 d时对Fe~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的去除率均能达到95%以上,对SO_4~(2-)的去除效果好于其他两个动态柱,且出水pH为中性,同时SRB还原SO_4~(2-)生成的S~(2-)/H_2S可以使重金属离子固定、饱和吸附剂再生。说明膨润土复合颗粒与SRB协同处理酸性矿山废水具有创新高效性,值得推广使用。     

硫酸盐型厌氧氨氧化反应器的启动特性

为了考察硫酸盐型厌氧氨氧化(S-ANAMMOX)的反应特性,采用有效容积为10 L的UASB反应器,接种亚硝酸盐型厌氧氨氧化(N-ANAMMOX)污泥,保持HRT 6 h不变,进水逐步以SO_4~(2-)-S代替NO_2~--N,启动S-ANAMMOX反应,研究了启动过程中基质和中间产物的变化情况。结果表明,历时116 d成功启动了S-ANAMMOX反应,反应器中NH_4~--N和SO_4~(2-)发生了同步去除,NH_4~--N和SO_4~(2-)的最大去除量分别为35.13和41.67 mg/L,最大去除速率分别为140.51和166.66mg/(L·d),NH_4~--N/SO_4~(2-)-S的转化比高达5.78。启动过程中未检测到S~(2-),有单质硫附着在颗粒污泥表面,在进水完全以SO_4~(2-)-S代替NO_2~--N后,未检测到NO_2~--N和NO_3~--N的生成,且出水p H低于进水。     

接种物对厌氧同步脱硫反硝化特性的影响实验研究

分别以厌氧污泥、脱氮硫杆菌菌悬液和厌氧污泥并添加脱氮硫杆菌菌悬液为接种物,以硫化物和硝酸盐为进水基质,考察不同接种物条件下,各反应器的硫化物氧化特性、反硝化特性、生化反应机理及微生物特性。结果表明,在无菌条件下,硫化物不能被硝酸盐化学氧化。接种脱氮硫杆菌菌悬液的2#反应器的硫氧化速率为1.98 g S/(m3.h),停留24 h硫化物的去除率高达97%,脱硫能力最强,该接种条件下以硝酸盐氧化硫化物为主反应,优势菌为杆菌,进水的NO3--N/S应控制在0.4以下,可以实现高效生物脱硫。接种厌氧污泥的1#和3#反应器的脱氮效果比2#反应器好,停留时间为24 h时,硝酸盐的平均去除率为96%。单独接种厌氧污泥的1#反应器的硫氧化速率为1.78 g S/(m3.h),其优势菌为球菌,该接种条件下以硝酸盐氧化硫化物和硝酸盐氧化单质硫为主反应,进水的NO3--N/S应控制在0.8左右。以厌氧污泥联合脱氮硫杆菌为接种物时,硫氧化速率为1.71 g S/(m3.h),反应器以硝酸盐氧化硫化物、硝酸盐氧化单质硫以及异养反硝化为主反应,驯化后优势菌为球形、卵圆形和短杆状,应控制进水NO3--N/S为1.2,可以实现同步脱硫反硝化,该工艺既可以用于含硫废水的处理,也可以用于C/N低的硝酸盐废水的处理。     

Cu/SAPO-34对模拟烟气中零价汞的脱除性能

采用离子交换法将不同比例的Cu负载于SAPO-34分子筛,通过固定床反应器考察其对模拟烟气中零价汞(Hg~0)的催化去除效果,并使用BET、XRD、SEM等方法对材料性能进行分析表征。结果发现:在脱汞效率测试中,1.5×10~(-5)HCl能显著提升Cu/SAPO-34对Hg~0的去除效率。在100~250℃范围内,Hg~0去除率均能达到80%以上,最大去除效率达到97%。在抗水抗硫实验中,H_2O对Cu/SAPO-34-10%脱汞效率影响很小;通入2×10~(-3)SO_2450 min后,Hg~0去除率仍有85%,停止通入SO_2后材料的脱汞效率能够恢复。     

厌氧氨氧化工艺的启动及微生物群落结构分析

构建了2个装载不同填料的厌氧污泥床(UASB)反应器(R1:载活性炭的K3填料;R2:普通K3填料),对比研究了2种厌氧氨氧化系统的启动特征、脱氮性能,分析了R1反应器的微生物群落结构变化规律,并对R1不同高程的基质去除特征和微生物群落组分进行了解析。结果发现,R1在第86天启动成功,短于R2的100 d,长期运行后R1和R2的最大氮容积负荷(NLR)分别为2.156和2.122 g·(L·d)~(-1),最大氮去除负荷(NRR)分别达到1.855和1.815 g·(L·d)~(-1)。在R1中,内部基质浓度随高度增加而降低,进水NH_4~+-N浓度较低时(50、100 mg·L~(-1))和较高时(350、450 mg·L~(-1)),基质的去除分别集中在反应器高度0~7 cm和17~37 cm处,而且厌氧氨氧化菌含量与氮去除率间呈正相关关系。另外,R1运行过程中厌氧氨氧化优势菌种由Candidatus brocadia(20 d)变为Candidatus Jettenia和Candidatus Kuenenia的混合菌种(134 d)。     

蠕虫床污泥减量对A2O-MBR系统中细菌特性的影响

蠕虫捕食是实现污泥减量最有前景的技术之一,具有高效和环保的优点。为了考察蠕虫捕食对污水处理系统微生物特性的影响,建立了厌氧-缺氧-好氧-膜生物反应器(A~2O-MBR)与蠕虫床耦合系统,并以传统的A~2O-MBR、A~2O-MBR-空白蠕虫床耦合系统为对照,3组系统同时稳定运行120 d,采用16S rRNA高通量测序对反应器的微生物特性进行对比分析研究。结果表明,A~2O-MBR-蠕虫床系统微生物丰度变大,多样性降低,有效促进了优势菌的富集;耦合系统中脱氮除磷功能菌得到强化,其中反硝化除磷菌比例达12.71%,使脱氮与除磷过程相互协同,蠕虫床的耦合提高了A~2O-MBR系统脱氮除磷效能。以上研究结果为蠕虫捕食技术在污泥减量与污水处理中的工程应用提供了一条有效途径。     

不同类型伴随阴离子钙盐对风化煤矸石污染物释放的影响

在岩溶地区煤矿山污染修复过程中,钙盐在风化的酸性煤矸石污染物质控制方面发挥着至关重要的作用,为评价不同类型伴随阴离子钙盐对风化煤矸石中特征污染组分释放影响,通过在风化煤矸石中添加等摩尔比(以钙计)的CaCO_3、Ca_3(PO_4)_2、CaC_2O_4、CaSO_4、CaCl_2、Ca(NO_3)26种钙盐并稳定7 d后,考察了浸出液的pH、EC、Eh及Fe、Mn、Cu、Zn和SO_4~(2-)等特征污染物。结果表明:CaCO_3、Ca_3(PO_4)_2能有效缓冲煤矸石的酸度,明显提高了体系的pH,极显著(p0.001)抑制风化煤矸石中特征污染组分的溶出释放;CaC_2O_4能显著提高煤矸石浸出液的pH,降低浸出液EC、Eh及Mn、Cu、Zn和SO_4~(2-)的含量,但草酸根的存在明显促进亚铁和总铁的释放;CaSO_4一定程度上会抑制Fe、Mn、Cu的释放,但会提高浸出液中Zn、SO_4~(2-)的含量,总体上对各污染组分的影响作用不显著;呈中性的强酸强碱盐CaCl_2、Ca(NO_3)_2由于离子竞争作用及Ca~(2+)形成复合物-石膏沉淀作用能显著(p0.05)抑制SO_4~(2-)的溶出,但在一定程度上可降低浸出液的pH、提高浸出液的EC及Zn离子浓度,而对其他污染组分影响作用相对较小,故建议在煤矿山污染修复过程中需谨慎使用或引入此类物质。综上,不同类型伴随阴离子的钙盐对风化煤矸石中pH、EC、Fe、Mn、SO_4~(2-)及重金属等多种特征污染组分的释放存在显著差异,影响着风化煤矸石在环境中的潜在污染风险和修复材料的污染控制效果。     

膜生物反应器处理乙二醇乙醚有机废气

针对水性涂料使用过程产生的乙二醇乙醚有机废气,通过膜生物反应器进行处理,考察了进气浓度、停留时间、液体喷淋量以及循环液pH对净化性能的影响;研究了膜生物反应器降解乙二醇乙醚废气动力学;采用16S rRNA、宏基因组测序技术对微生物群落结构及功能基因进行了分析。结果表明,适宜的运行条件为停留时间10 s,循环液pH 7.60,喷淋密度1.2 m~3·(m~2·h)~(-1);生化降解乙二醇乙醚的最大反应速率为666.67 g·(m~3·h)~(-1);经过2次进气负荷的提高,反应器中的优势菌属发生变化,由30 d的Methyloversatilis、90 d的Methyloversatilis、Pseudomonas变为145 d的Thauera和Flavobacterium。膜生物反应器能够高效降解乙二醇乙醚有机废气,去除率可达99.6%,本研究为处理水性涂料产生的醇醚类有机废气提供了参考。     

气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器运行特性

为考察气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器(反应器Ⅰ)的运行特性,以SBR工艺运行2个反应器,探究了反应器Ⅰ的去除效能、稳定性、参数轨迹变化、优势菌群和最适进水水质等参数,并与普通内循环生物脱氮反应器(反应器Ⅱ)作对比,结合统计学方法对反应器Ⅰ的运行特性进行评价。结果表明:反应器Ⅰ在启动期和稳定运行期运行性能均优于反应器Ⅱ。启动期,反应器Ⅰ的CV_((COD))、S_((COD))、CV_((NH_4~+-N))、S_((NH_4~+-N))、CV_((TN))、S_((TN))值分别是反应器Ⅱ的0.77、0.26、0.96、0.95、0.95和0.71倍。稳定运行期,反应器Ⅱ的CV_((COD))、S_((COD))、CV_((NH_4~+-N))、S_((NH_4~+-N))、CV_((TN))、S_((TN))值分别是反应器Ⅱ的0.92、0.87、0.35、0.22、0.96和0.82倍;稳定运行时采用高通量测序发现反应器Ⅰ中Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi和Nitrospira等优势微生物类群丰度高于反应器Ⅱ,在微生物群落多样性上反应器Ⅰ高于反应器Ⅱ;反应器适宜进水NH_4~+-N浓度为200~300 mg·L~(-1),pH值为7.0~8.0。     

单质硫冲击对含硫废水中硫细菌与聚糖菌竞争关系的影响

聚糖菌的富集会与硫循环耦合反硝化除磷系统(denitrifying sulfur conversion-associated enhanced biological phosphorous removal,DS-EBPR)内功能种群微生物——硫细菌发生竞争,从而导致除磷效果波动.因此,首先对母反应器中微生物进行了长期驯化,然后通过向批次实验小反应器中投加单质硫,研究单质硫短期冲击对含硫废水中硫细菌与聚糖菌竞争关系的影响.结果表明,经过长期驯化,在母反应器中发现了硫细菌与聚糖菌共存的现象;而短期冲击实验结果表明,在单个周期反应过程中,虽然单质硫的投加对微生物内源物质(聚羟基脂肪酸酯、糖原)转化量、氮磷去除效果影响不大,但其可以提高硫细菌的活性,增加硫转化量,使得硫细菌在与聚糖菌的竞争中取得优势地位.     

UV/SO_3~(2-)体系降解水中十溴联苯醚

十溴联苯醚(BDE-209)是全球应用最广泛的溴系阻燃剂之一。它可以长时间在环境中迁移,是一种亲脂疏水、可生物积累的难降解有机污染物。研究了UV/SO_3~(2-)高级还原体系对BDE-209的降解动力学,并分别考察了SO_3~(2-)浓度、p H、BDE-209初始浓度对其降解和脱溴效能的影响。结果表明,UV/SO_3~(2-)体系在BDE-209初始浓度为0.3μmol·L~(-1)、p H为7、SO_3~(2-)为1.0 mmol·L~(-1)、反应90 min时的降解效果最佳,降解率为93.54%;SO_3~(2-)浓度越高,BDE-209的降解和脱溴效果越好;酸性条件有利于BDE-209的降解;较高的BDE-209浓度不利于体系脱溴反应的进行。BDE-209的降解过程遵循伪一级动力学规律;脱溴过程主要通过e_(aq)攻击C—Br键分步实现。     

利用Fe~0和Fe~(2+)在皂素废水中生成绿锈去除硫酸根

皂素废水中高浓度的SO_4~(2-)对环境危害大,厌氧环境下同时投加Fe~0和Fe~(2+)生成硫酸盐绿锈增强SO_4~(2-)的去除,实验研究了各因素对去除SO_4~(2-)的影响。结果表明,降低初始p H能快速提升SO_4~(2-)的去除率,25~35℃范围内提高温度有利于SO_4~(2-)的去除,Fe~(2+)浓度对去除效果影响显著,随着Fe~(2+)浓度的增加,SO_4~(2-)去除率快速上升。初始pH为2、温度为25℃的条件下,10 g·L~(-1)的Fe~0和1 000 mg·L~(-1)的Fe~(2+)能去除93.1%初始浓度为1 000 mg·L~(-1)的SO_4~(2-)。XRD和SEM表征结果显示,去除过程中铁粉表面有疏松多孔结构的Fe_3O_4生成,有利于SO_4~(2-)与Fe~0接触反应,促进硫酸盐绿锈的生成,进一步增强SO_4~(2-)的去除。动力学分析显示,去除过程拟合伪二级动力学模型,吸附SO_4~(2-)的过程以单分子层吸附为主。     

烟气脱硫中亚硫酸钙铁锰复合催化氧化优化

亚硫酸钙氧化是湿法石灰石/石膏法脱硫中十分重要的一个环节,优化亚硫酸钙氧化过程有助于降低湿法脱硫能耗和物耗。以Ca SO_3氧化速率(SOR)为研究对象,对比了Fe和Mn单独催化和复合催化的氧化效果,通过单因素和响应面法考察了p H、Fe/Mn比例和起始Ca SO_3浓度对SOR的单独和联合效应。结果表明,Fe和Mn复合催化的SOR明显高于单独催化。对SOR的影响大小依次为起始Ca SO_3浓度p HFe/Mn,Fe/Mn和起始Ca SO_3浓度的交互作用显著。Ca SO_3氧化的最佳条件为p H 4.5,Fe/Mn为0.37,起始浓度为17.83 mmol·L~(-1),优化的SOR为4.22 mmol·(L·min)~(-1)。结构表征结果表明,亚硫酸钙氧化首先生成Ca SO_4·2H_2O的(020)、(021)和(041)晶面,产物为Ca SO_4·2H_2O。     

重庆城区PM_(2.5)化学组分特征及季节变化

2014年7月—2015年5月典型季节期间在重庆城区选择典型站点开展PM_(2.5)样品采集,并测量质量浓度,分析样品中水溶性离子、无机元素、OC和EC等组分,在此基础上对组分化学组成进行了质量重构。结果表明:观测期间PM_(2.5)年均值为76.4μg·m~(-3),浓度季节变化为冬季秋季春季夏季;组分方面,以二次转化为主的SO_4~(2-)、NH_4~+、NO_3~-和OC是PM_(2.5)组分中最主要成分,OC/EC比值4个季度均大于2,表明城区二次有机碳生成显著;硫氧化率(SOR)分析,气态污染物SO_2的二次转化效率较高,大气存在明显的二次转化过程。PM_(2.5)质量重构后主要组成为有机气溶胶(OM)、二次无机离子(SNA)和矿物尘,重庆城区应协同控制一次排放的颗粒物和气态污染物SO_2和NO_x,从而控制二次组分浓度。     

pH值对"Fe0-厌氧微生物"体系去除2,4,6-三氯酚过程的影响

考察了pH值对"Fe0-厌氧微生物"体系降解2,4,6,-三氯酚(2,4,6-TCP)效果的影响,结果表明:pH值是影响"Fe0-厌氧微生物"体系降解2,4,6-TCP效果的重要参数,初始pH值直接影响微生物活性和铁腐蚀,进而影响过程pH值变化,反过来又影响铁腐蚀和微生物活性,pH 7.0～9.0的中性偏碱范围较适于厌氧微生物生长。Fe0与微生物对目标污染物的降解具有协同促进作用,其协同促进机制表现在3方面:Fe0与微生物对体系过程pH值具有互补调节作用,可将体系的pH值调节值适于微生物生长的中性范围;Fe0腐蚀产生的Fe2+和H2可为微生物代谢提供电子对和营养物质,从而促进生物还原脱氯的进行;Fe0的腐蚀过程直接对氯代有机物还原脱氯,而微生物又可促进Fe0腐蚀。     

城市污水处理厂除臭生物滤池运行效果及影响因素研究

对山东某城市污水处理厂散发的恶臭气体进行除臭研究,考察了除臭生物滤池的运行效果、工艺影响因素和除臭生物滤池内微生物相特点。结果表明:(1)在进气量为828 m3/h、气体停留时间为30 s、硫化氢和氨进气质量浓度分别为0.5~28.4、0.9~34.3 mg/m3的条件下,稳定运行时,大部分时间硫化氢和氨去除率分别达98%和80%以上,而且除臭生物滤池对于进气负荷具有较强的抗冲击能力。(2)当填料含湿量为43.6%~63.4%时,硫化氢去除率在90%以上;氨去除受填料含湿量的影响较大,填料含湿量越高越利于氨的去除。(3)在处理低浓度含硫化氢和氨的恶臭气体时,生物除臭工程可以在低填料pH(3.0左右)下长期运行,并保持较高的恶臭气体去除率。(4)运行第60天后,当温度为10℃以上时,硫化氢和氨去除率几乎不受影响;第169天后,当温度降至10℃以下时,硫化氢和氨去除率均有一定程度的下降,最低分别为94.6%和79.8%。(5)除臭生物滤池稳定运行时,优势硫氧化菌主要为嗜酸性硫细菌。