铜绿微囊藻中性红染色研究

以铜绿微囊藻为材料,研究了中性红染色法在藻细胞活性检测方面的运用。对染色剂浓度、染色时间、细胞密度和细胞活性等条件进行了研究。结果显示,中性红浓度为1/5000,染色时间15min时,染色率可以达到98%以上。而常用的台盼蓝染色效果较差,只有50%左右。在藻细胞活性检测中,中性红比台盼蓝更准确和可靠。     

管流电氧化杀藻及其影响要素

对藻种类、电流密度、电极材料、细胞密度和流量对电化学氧化杀藻的影响进行了研究.实验结果显示,铜绿微囊藻比水华鱼腥藻对电化学氧化更为敏感,藻的种类和形状对杀藻效果存在影响.使用普通镀锌水管、铜水管和钛管作为阴极进行实验,发现阴极材料对结果影响不大,而阳极对杀藻效果影响较大,钌钛电极效果明显好于钛电极.电流密度对杀藻效果影响很大,电流密度为1mA.cm^-2时,杀藻效果不明显,当电流密度大于2.5mA.cm^-2时,杀藻效果开始非常显著.细胞密度是影响杀藻效果的重要因素,在5mA.cm^-2下,低密度(6×10⁸个/L)水样的光密度值下降明显比高密度(6×10⁹个/L)水样快.水样在反应器中的流量对结果影响不大.     

掺硼金刚石薄膜电极对高浓度含藻水的灭活研究

以BDD为阳极,不锈钢为阴极,利用BDD电极良好的电化学特性研究BDD电极对含藻水的电化学氧化效果。考察了电流密度、极水比(A/V)、极板间距、初始pH、初始藻细胞浓度对杀藻效果的影响,并分析了一定条件下能耗与时间的关系。结果表明电流密度、A/V、初始藻细胞浓度对杀藻效果的影响较显著,而极板间距对杀藻效果的影响不明显,初始pH在4时灭藻效果最好,在初始阶段碱性条件比中性及弱酸性条件灭藻效果好。当电流密度为17 mA/cm~2,A/V为9.75 m~(-1),极板间距为0.7 cm,初始pH为7.0,初始藻密度浓度为1.2×10~9~1.4×10~9的条件下,BDD电极电化学氧化灭藻呈一级动力学特征(k=0.032 4,R~2=0.997),在电解时间90 min内可取得良好的灭藻效果,耗能37.69 kW·h/m~3,且能耗与电解时间呈现良好的线性关系。     

臭氧灭活水中铜绿微囊藻影响因素研究

为研究臭氧在水体中杀灭铜绿微囊藻的效果,利用中性红染色法探讨了不同因素(臭氧投量、作用时间、pH值、温度、浑浊度、初始藻细胞密度等)对臭氧灭活铜绿微囊藻效果的影响.结果表明,随着臭氧投量和作用时间的延长,藻灭活率明显增加.当浑浊度0.5~20NTU,温度5~35℃, pH值6.0~9.0,同时浊度越低,灭活效果越好;随温度上升,臭氧灭活铜绿微囊藻能力减弱;碱性较酸性条件下臭氧杀灭铜绿微囊藻的能力更强.藻样初始浓度对杀藻效果影响较大,细胞密度增大,杀藻效果急剧下降.当初始藻细胞密度为1.0×107cells/L,臭氧投量为2.0mg/L,作用时间40min以上时,在饮用水消毒的浊度、温度、pH值范围内,铜绿微囊藻的灭活率在99.0%以上,繁殖能力降低到0.     

脉冲变频电磁场对水中藻类的抑制及去除效能

研究了脉冲变频电磁场对水华鱼腥藻的抑制及去除效果.结果显示,磁场对循环水样表现出很好的杀藻效果,水样在磁场中累积停留时间为6min时,杀藻率可以达到94%,累积停留时间为10min时,杀藻率可以达到96%.处理后的水样,藻细胞密度在120h内没有增加,生长受到抑制,经磁场处理的循环水样"磁记忆"时间可以达到120h.对于静置于磁场中的水样,处理1h后,藻的生长开始受到抑制.不同的处理方式会产生不同的效果,对于脉冲变频磁场,水以运动的形式通过磁场更有利于杀藻.     

高锰酸钾预氧化混凝去除水中颤藻的试验研究

采用KMnO4对颤藻氧化,再接种到培养液中进行培养,根据达到对数生长期的时间,考察KMnO4预氧化对颤藻生长活性的影响,并通过显微镜观察藻细胞的破裂情况,同时采用聚合氯化铝(PAC)对KMnO4预氧化水体进行混凝处理,结果表明:KMnO4对颤藻有很好的氧化效果,不同浓度KMnO4对颤藻生长活性的抑制时间不同;在投加量为2 mg/L以下时,预氧化没有破坏颤藻的细胞结构;模拟含藻水在KMnO4预氧化后采用PAC混凝优于单加PAC的除藻效果.     

搅拌方式对絮凝除藻效果的影响

以铜绿微囊藻为研究对象,测试了不同振荡方式(回旋式与往复式),不同振荡强度及不同藻细胞密度对絮凝剂絮凝沉降效果的影响,同时还研究了絮凝沉降发生后,藻细胞再悬浮的主要影响因素.结果表明,回旋式搅拌处理下产生的絮凝效果要明显优于往复式振荡,60r/min回旋式搅拌1min可以得到100%的去除率,而往复式搅拌可得到的最佳去除率仅为30.7%;且絮凝效果随搅拌强度的增加有明显提高;藻细胞密度越高,需要的搅拌强度也越大;絮凝沉降后的静置时间越长,则越不容易发生再悬浮.     

高锰酸钾预氧化对藻活性和胞内外有机物的影响

以实验室纯培养的铜绿微囊藻为研究对象,针对不同生长期藻的特性,采用高锰酸钾预氧化剂,研究投加量对铜绿微囊藻胞内、外有机物DOC浓度的影响;高锰酸钾氧化后铜绿微囊藻细胞及其活性的变化;预氧化对以聚合氯化铝(PAC)作为混凝剂的混凝工艺去除不同生长期铜绿微囊藻的影响.结果表明.低浓度的高锰酸钾对藻细胞光合作用有一定的抑制作用,高浓度(≥10mg/L)的高锰酸钾预氧化会使藻细胞失活并释放大量胞内有机物.当高锰酸钾投加量为2mg/L时,投加30mg/L PAC,第9d、21d、28d、36d培养期的藻去除率分别为81%、99%、58%、35%;在不同高锰酸钾投加量下,第21d(对数期)的藻液,采用高锰酸钾预氧化强化混凝除藻效果最好,其原因可能与不同生长期胞外有机物(EOM)浓度及组分不同有关.藻处于衰亡前期和衰亡后期EOM含量显著增大,过高浓度的EOM影响了氧化剂的氧化效率,使得预氧化效果不明显.稳定期和对数期藻液中EOM含量较低,此时氧化剂与藻细胞接触,易刺激藻细胞分泌物质,而一定浓度的EOM可以起到助凝的作用,使得预氧化后强化混凝效果良好.高锰酸钾还原产物是水合Mn O2,会促进混凝并可以附着在藻细胞表面提高藻细胞沉降性.     

纳米杀藻布杀藻效果研究

针对应急性杀藻需求,采用纳米材料研制了纳米杀藻布并对其进行了实验室和小型现场杀藻试验.结果显示,当纳米布面积为0.08cm²·mL^-1藻液时,光照3 000 lx下处理24h,藻悬浮液中微囊藻(Microcystis aeruginosa)、鱼腥藻(Anabaena 7120)、裸藻(Euglena gracilis)、衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的细胞密度分别下降了77%、69.1%、89.1%和56.9%,硅藻舟型藻(Navicula incerta)的叶绿素下降了18.7%.在无锡五里湖水华发生现场小试结果显示处理1d可使水体Chla的水平下降76%.鱼类急性毒理测试显示该材料无毒性.     

Ti/RuO2 电氧化法降解藻毒素MCLR 影响因素的研究

使用Ti/RuO₂ 阳极,对电氧化法降解微囊藻毒素MCLR 的效能及其影响因素进行了研究.结果显示,电流密度增大有利于MCLR 的降解,当电流密度为8mA/cm²,水力停留时间(HRT)为23min 时, MCLR 的去除率可达到100%.以0.02mol/L Na2_SO₄ 作为电解质时, MCLR 降解效果较好,去除率可达到100%,而以0.02mol/L NaNO₃ 为电解质时, MCLR 降解效果较差,去除率只有50%. MCLR 初始浓度对降解效率影响较大, MCLR 初始浓度为3.3µg/L 时,去除率可达到96%; MCLR 初始浓度为198µg/L 时,去除率只有60%. Na2_SO₄ 电解质浓度和水样流速对藻毒素MCLR 降解效果影响不明显.     

The contribution of mediated oxidation mechanisms in the electrolytic degradation of cyanuric acid using diamond anodes

In this work, the contribution of mediated oxidation mechanisms in the electrolytic degradation of cyanuric acid using boron-doped diamond(BDD) anodes was investigated in different electrolytes. A complete mineralization of cyanuric acid was obtained in Na Cl;however lower degrees of mineralization of 70% and 40% were obtained in Na2SO4 and Na Cl O4, respectively. This can be explained by the nature of the oxidants electrogenerated in each electrolyte. It is clear that the contribution of active chlorine(Cl2, HCl O, Cl O-)electrogenerated from oxidation of chlorides on BDD is much more important in the electrolytic degradation of cyanuric acid than the persulfate and hydroxyl radicals produced by electro-oxidation of sulfate and water on BDD anodes. This could be explained by the high affinity of active chlorine towards nitrogen compounds. No organic intermediates were detected during the electrolytic degradation of cyanuric acid in any the electrolytes, which can be explained by their immediate depletion by hydroxyl radicals produced on the BDD surface. Nitrates and ammonium were the final products of electrolytic degradation of cyanuric acid on BDD anodes in all electrolytes. In addition, small amounts of chloramines were formed in the chloride medium. Low current density(≤ 10 m A/cm2) and neutral medium(p H in the range 6–9) should be used for high efficiency electrolytic degradation and negligible formation of hazardous chlorate and perchlorate.     

钠盐对高负荷餐厨垃圾和剩余污泥中温厌氧混合发酵过程的抑制作用

针对高负荷餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统在实际应用过程中存在的盐度抑制问题,通过批次试验探究了不同钠盐（CH₃COONa、NaCl和Na₂SO₄）对中温混合发酵体系的影响,考察了添加不同浓度钠盐时混合发酵体系的甲烷累积产量、有机物去除率、挥发性脂肪酸（VFAs）累积量及水解、酸化、乙酸化和产甲烷速率的抑制作用.结果表明,随着CH₃COONa浓度的增加,相应的甲烷产量逐渐增加,但在高浓度时理论甲烷产量降低,当Na⁺浓度为8 g·L^-1时,对产甲烷抑制率为21%.此外,NaCl和Na₂SO₄对甲烷累积产量具有抑制作用,相同Na⁺浓度下,Na₂SO₄对混合发酵体系甲烷产量的抑制作用更大;当SO₄^2-浓度为8.3 g·L^-1时,相应甲烷抑制率为23%.相反,Cl^-浓度为3.1~6.2 g·L^-1时,对混合发酵过程中甲烷抑制率为4.6%~7.7%;但随着Cl^-浓度增至9.3~12.3 g·L^-1时,甲烷产量提升了14.5%~37.6%.分析认为,NaCl对混合发酵过程有机物去除率的抑制作用主要是Na⁺的影响,而Na₂SO₄的抑制作用主要来源于SO₄^2-和Na⁺的协同作用.NaCl和Na₂SO₄对水解速率和产甲烷速率的抑制作用较大,而对酸化速率和乙酸化速率抑制作用较小.     

FePMo12催化电化学反应降解染料废水的研究

采用IR和XRD等方法对自制磷钼酸铁(FePMo12)杂多酸进行表征,表明杂多阴离子具有Keggin结构.将FePMo12负载于修饰后的4分子筛(4A)上制备FePMo12/APTES-4A催化剂填充于电化学反应器中,考察电化学氧化体系对酸性大红3R染料废水的脱色效果.结果表明,FePMo12/APTES-4A催化剂对酸性大红3R模拟废水具有良好的催化效果,当活性组分负载量为3%时,在pH为4,槽电压为22 V,曝气量为0.08 m3·h-1,极板间距为3.0 cm反应条件下,90 min后脱色率达到75.3%,COD和TOC去除率分别达到65.4%和46.0%.加入支持电解质Na2SO4和NaCl后,NaCl对电催化降解染料废水有促进作用,而Na2SO4的加入使得废水的脱色效率降低.采用可见-紫外光谱对反应过程中间产物进行分析,表明染料分子中的共轭体系已基本被破坏.     

残留药剂对土壤As、Hg、Cd、Pb浸出测试干扰及消除方法

固化/稳定化是应用最广泛的重金属污染土壤修复技术,但残留药剂在浸出测试过程对土壤二次修复导致的验收假达标风险未引起充分重视.本研究分别采用Fe₂（SO₄）₃、Na₂S和KH₂PO₄修复As、Hg、Cd-Pb污染土壤,探究不同养护反应时间、药剂混合均匀度和投加量等工艺条件下土壤重金属浸出浓度差异,验证液相二次修复干扰效应的发生,并考察Cu²⁺和Al³⁺等竞争剂对土壤残留KH₂PO₄药剂干扰的消除效果,提出最佳的残留药剂消除方法.结果表明,分别投加6.7%的Fe₂（SO₄）₃、6.7%的Na₂S和3.3%的KH₂PO₄修复含As、Cd和Pb土壤时,土壤中各重金属浸出浓度从第0 d起分别持续小于0.05、0.5和1.6 mg·L^-1,稳定化效率分别保持在99%、83%~99%和97%~98%.投加0.0008%的Na₂S修复土壤Hg时,Hg浸出浓度自第0 d起随养护反应时间显著下降,稳定化效率维持在78%~88%.虽然修复后土壤中Hg浸出浓度随药剂混合均匀度增加而显著下降,As、Cd、Pb浸出浓度在混合均匀度为67%和33%时相较混合均匀度为100%时均无显著变化（1.7% Fe₂（SO₄）₃修复组除外）,但均小于无二次反应理论值.此外,Cu²⁺能与Pb²⁺竞争浸出液中的残留PO₄^3-减弱干扰效应,当Cu²⁺优化投加量为5.7%、11.3%、14.2%时,混合均匀度67%处理组Pb浸出浓度分别升至理论值的51%、72%、84%,混合均匀度33%处理组Pb浸出浓度则分别升至理论值的38%、71%、81%.而Al³⁺无法与Pb²⁺竞争PO₄^3-,甚至对土壤Pb具有显著活化效果.Cu²⁺对Pb也具有一定的活化效果,因此,需控制Cu²⁺投加量以寻求活化效果与优化作用的最佳平衡点.     

Enhancement of municipal sludge dewaterability by electrochemical pretreatment

Electrolysis is a promising technology to improve sludge dewaterability efficiently with negligible environmental impact. To intensify the electrolytic efficiency, the effect of electrolytes (NaCl, Na₂SO₄, NaNO₃, and NaClO₄) on electrolysis pretreatment of municipal sludge and its mechanisms was investigated using Ti/PbO₂ electrodes. The electrolytes, which enhanced the production of oxidative radicals, showed a significant synergetic effect in reducing the capillary suction time (CST) of sludge. NaCl was distinguished from the other electrolytes since it formed a large amount of active chlorine species, which oxidized the sludge cells to improve the sludge dewaterability. The surface morphologies as well as the soluble proteins and polysaccharides were analyzed to unravel the underlying mechanisms of sludge dewaterability. Additionally, an economic assessment showed that NaCl addition in the electrolysis pretreatment can be a suitable technique for enhancing municipal sludge dewaterability.     

聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究

为克服聚乙烯醇(PVA)固定化微生物存在的缺点,本文以聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)为固定化载体,采用5种不同固定化方法,即PVA-硼酸法、PVA-硝酸盐法、PVA-磷酸盐法、PVA-硫酸盐法、PVA冻融法,制备固定化活性污泥颗粒,研究了固定化微生物颗粒的机械稳定性及生物活性.结果表明,PVA-硫酸盐法制得的固定化微生物颗粒具有较高的机械稳定性和生物活性,该法为固定化微生物的较好方法.对PVA-硫酸盐法固定化条件进行了优化,当PVA浓度为12％、Na2SO4浓度为0.5 mo1·L-1,在含有2％ CaCl2的饱和硼酸中交联1h,Na2SO4溶液中交联4h,得到的固定化微生物颗粒活性较高.通过对PVA-硫酸盐法制备的固定化颗粒的稳定性考察发现,颗粒的机械稳定性和生物活性随时间变化,最后逐渐趋于稳定,使用寿命在30 d以上,具有良好的稳定性.     

微生物电解系统生物阴极的硫酸盐还原特性研究

针对传统硫酸盐生物还原方法中供氢体系能耗大和氢气利用率低的特点,构建双极室微生物电解系统(microbial electrolysis system,MES),研究了微生物利用阴极作为电子供体去除废水中硫酸盐及电子利用的特性.外加电压为0.8 V时,MES生物阴极在36 h内SO2-4平均去除量为109.8 mg·L-1,平均还原速率可达73.2 mg·(L·d)-1.运行时MES的最高电流密度为50~60 A·m-3,电子回收率为(43.3±10.7)%,约90%的电子被用于还原SO2-4.微生物利用MES阴极产生的H2作为电子供体还原SO2-4,主要还原产物为溶解态的S2-和气态的H2S,还原过程主要发生在前12 h.对MES施加不同外加电压的实验显示,外加电压为0.8 V时的SO2-4去除率和电荷量都比0.4 V时高;但0.4 V情形下MES的电子回收率可达到70%,且周期结束时阴极H2低于检出限,推测微生物可以直接利用阴极的电子从而提高了能量效率.实验结果最终表明,微生物可利用MES的阴极进行代谢去除废水中的SO2-4,阳极微生物产生电子降低了系统能耗,这为含硫酸盐废水的高效低耗处理提供了新的研究思路.