热碱处理对污水处理厂污泥特性的影响研究

热碱处理是一种重要的污泥预处理方法.选取污泥浓度、p H、温度和处理时间这4个因素,采用正交试验,研究了这些因素对污水处理厂污泥融胞、污泥浓度及污泥形态等污泥特性的影响,以对污泥热碱处理的条件进行优化.结果表明,这4个因素对污泥融胞、污泥浓度和污泥形态特征影响的显著性均为:p H温度时间污泥浓度.此外,这4个因素对释放单位污泥溶解性化学需氧量(SCOD)和减小污泥浓度的最佳组合条件为:污泥浓度36.55 g·L-1、p H 12.45、温度175℃和处理时间60 min,而对减小污泥粒径和分形维数的最佳组合条件为:污泥浓度36.55 g·L-1、p H 12.5、温度175℃和处理时间45 min.     

生物制备β-FeOOH光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)的研究

Cr(Ⅵ)不同于Cr(Ⅲ),它具有明显的毒性、致癌性、致突变性,且在水体和土壤中迁移性强,因此,将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)继而以Cr(OH)3沉淀形式去除,是治理Cr(Ⅵ)污染的重要措施之一.本文研究了生物制备β-Fe OOH光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)的效率及影响因素.结果表明:在生物合成的β-Fe OOH存在条件下,光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)的效率大幅提高,是没有β-Fe OOH对照处理的4.35倍.β-Fe OOH存在下光催化酒石酸还原Cr(Ⅵ)受p H、β-Fe OOH浓度和酒石酸浓度的影响.在p H 2.0~5.0实验范围内,p H越低,还原率越高.当p H=5.0时,Cr(Ⅵ)还原率只有45%,p H=2.0时,Cr(Ⅵ)还原率可达到90%.β-Fe OOH浓度为0.6 g·L-1时,Cr(Ⅵ)还原率达到最高.酒石酸浓度的增加有利于Cr(Ⅵ)的光催化还原.在β-Fe OOH浓度为0.6 g·L-1,酒石酸浓度为200μmol·L-1,溶液p H=2.0的最佳条件下,溶液中Cr(Ⅵ)可在80min内100%光催化还原成Cr(Ⅲ).本研究为生物制备β-Fe OOH的应用和Cr(Ⅵ)污染治理提供了新的选择.     

啶虫脒光催化降解动力学的优化及其降解产物的分析

利用光催化技术通过单因素和中心复合实验对啶虫脒的降解动力学进行了研究.在单因素实验中,探讨了催化剂浓度、底物浓度、温度和p H对其降解动力学的影响.结果表明啶虫脒光催化降解动力学符合Langmuir-Hinshelwood模型,随着温度的升高和底物浓度的降低其降解速率增加,而弱酸和碱性条件有利于啶虫脒的光催化降解.中心复合实验通过研究上述4种因素之间的相互关系得到啶虫脒的光催化降解最优条件为:Ti O2浓度2.30 g·L-1,底物浓度90.0μmol·L-1,温度37.5℃,溶液初始p H值为5.0.最后,HPLC检测到啶脒虫光催化降解产物主要有7个,其中6个降解产物极性大于啶虫脒.     

鄱阳湖水体颗粒物对3种典型藻类的生长及絮凝作用

研究了鄱阳湖水体颗粒物对3种典型藻类的生长及絮凝作用.以铜绿微囊藻(蓝藻)、四尾栅藻(绿藻)和菱形藻(硅藻)为研究对象,鄱阳湖采集沉积物为悬浮颗粒物,利用500 m L玻璃锥形瓶作为小型、光照均一体系,于此体系中研究了颗粒物对藻类生长的影响,使用混凝试验搅拌仪分别研究了颗粒物粒径、浓度和体系p H对颗粒物絮凝沉降藻细胞的影响.在小型光照均一体系中,20 mg·L-1(鄱阳湖悬浮颗粒物低浓度)和80 mg·L-1(鄱阳湖悬浮颗粒物高浓度)颗粒物对3种藻类的生长影响均较小.在颗粒物投加量为0.02 g·L-1时,60~300目颗粒物均促进藻类的絮凝沉降,并且随着颗粒物粒径(D50)的增大,藻细胞的絮凝沉降效率逐渐减小,而且粒径在1~25μm部分的颗粒在此过程中占主导地位.当颗粒物投加量由0.02 g·L-1升至1.28 g·L-1时,3种藻的絮凝沉降效率随之提高.在颗粒物投加量为0.02 g·L-1时,铜绿微囊藻、四尾栅藻和菱形藻的絮凝沉降效率仅为11.08%、15.87%和7.50%,当颗粒物浓度升至1.28 g·L-1时,3种藻的絮凝沉降效率分别达42.33%、41.72%、28.98%.在p H值6~10范围内,随着p H升高,颗粒物对蓝藻、绿藻的絮凝沉降作用逐渐减小,絮凝沉降效率分别从p H为6时的36.10%、35.07%降到p H为10时的16.25%、12.59%;而对硅藻的絮凝沉降作用不明显.由此可见,鄱阳湖水体颗粒物影响藻类的絮凝沉降过程,使藻类的群落结构发生变化.     

生物表面活性剂产生菌犁头霉菌(Absidia orchidis)的筛选及发酵条件优化

采用植物油为唯一碳源,设计选择培养基,从饭店下水道污泥中筛选出生物表面活性剂产生菌.结果分离到12株菌,其中一株能使发酵液的表面张力值从68 mN·m-1降低到34.5 mN·m-1,具有开发潜力,被选出作进一步的研究.该菌株经鉴定为犁头霉菌(Absidia orchidis).通过正交试验对犁头霉菌的培养条件进行优化,其优化培养条件为:植物油3.6 g·L-1,KH2PO412.1 g·L-1,Na2HPO45 g·L-1,(NH4)2SO4 1 g·L-1,NaNO32 g·L-1,酵母浸膏0.1 g·L-1,MgSO4·7H2O 0.15 g·L-1,NaCl 5 g·L-1,CaCl2 0.1 g·L-1,EDTA 1 g·L-1,KI 0.83μg·L-1,H3PO4 0.01μg·L-1,CoCl2·6H2O 0.048μg·L-1,MnSO4·H2O 0.312μg·L-1,Na2 MoO4·2H2O 0.048μg·L-1,ZnCl2 0.287μg·L-1,CuSO4·5H2O 0.125μg·L-1,初始pH值8,接种量6%.发酵70h时可获得生物表面活性剂的最大收获量,此时发酵液中生物表面活性剂的相对浓度达402倍.     

砷污染土壤磷酸盐淋洗修复技术研究

淋洗修复技术是治理砷污染土壤的一种高效快速方法.本研究通过砷污染土壤批量振荡淋洗实验,筛选出环境友好且高效的淋洗剂磷酸钾,系统分析液固比、淋洗时间、淋洗液浓度、p H对土壤中砷的去除效果的影响,确定磷酸钾的最佳淋洗条件.进一步以磷酸钾为基本淋洗剂,采用不同试剂和磷酸钾进行组合二步淋洗,探究最佳复合淋洗组合.结果表明,磷酸钾在浓度为0.5 mol·L-1、液固比为4 m L·g-1、淋洗时间为8 h及p H为4.3的淋洗条件下,单独使用磷酸钾进行淋洗时,土壤砷的去除率达到74.03%.当采用0.5 mol·L-1Na OH+0.5 mol·L-1KH2PO4进行复合二步淋洗时,可使土壤中砷的去除率提高到82.60%.     

絮凝天然碱碱泥的絮凝剂产生菌的筛选及最佳产絮条件研究

从生活污水中分离得到一株在强碱性条件下能絮凝天然碱碱泥的高效絮凝剂产生菌EWY1,并通过稳定性试验证明了其具有较好的稳定性,经鉴定为肠球菌属(Enterococcus)中的盲肠肠球菌(E.cecorum).通过单因素试验和正交试验确定了该菌产絮凝剂的最佳培养基为:麦芽糖15 g·L-1,KNO3 1.2 g·L-1,KH2PO4 0.5 g·L-1,MgSO4·7H2O 0.4 g·L-1,NaCl0.6 g·L-1,FeSO4·7H2O 0.008 g·L-1;该菌产絮凝剂的最佳培养条件为pH 7.0、温度30℃、摇床转速170 r·min-1.絮凝实验结果表明,用该菌产生的絮凝剂处理天然碱碱泥效果较好,絮凝率达到了89%.     

光助芬顿反应催化降解气体中甲苯

以甲苯作为挥发性有机污染物(VOCs)的代表,利用连续进气动态实验装置,研究光助芬顿反应降解气体中甲苯的作用.考察了芬顿试剂溶液初始p H、H2O2浓度、Fe2+浓度以及甲苯初始浓度对降解甲苯的影响,并利用在线质谱和色谱对产物进行了定性、定量分析.结果表明,紫外光照加快了羟基自由基的生成,显著提高了气体中甲苯的去除率;p H=3.0、H2O2浓度为20 mmol·L-1、Fe2+浓度为0.3 mmol·L-1的条件下,甲苯去除率最高;当甲苯初始浓度为260 mg·m-3时,去除率能够达到98%;光助芬顿反应催化降解气体中甲苯实验未检测到CO2之外的中间产物,CO2产率分析表明去除的甲苯全部转化为CO2.     

不同阴离子在生物质发酵产氢中的作用研究

为揭示不同阴离子在生物质发酵产氢中的作用规律,以混合菌群发酵产氢为研究对象,采用正交试验设计的方法考察了6种不同的阴离子及添加尿素对发酵产氢过程的影响.通过对不同阴离子浓度及相互关系对发酵产氢的影响的综合比较,获得以下结论:促进混合菌群发酵产氢的阴离子组成为:SO42-1.5 g·L-1,Cl-0 g·L-1,NO3-0 g·L-1,Mo7O246-0.1 g·L-1,C2O42- 1g·L-1,C6H5O73- 5g·L-1,(H2N)2CO 0 g·L-1;以PDB(马铃薯水解液)为基质发酵原料,H2最高含量和平均含量分别比对照组提高了21.4%和24.1%;平均产氢速率由对照组的36.79 mL·L-1·h-1提高到96.25 mL·L-1·h-1;氢气产率由对照组的0.76 mol·mol-1提高到1.17 mol·mol-1.研究同时证明,尿素对H2的产生具有显著的抑制作用,Mo7O246-则可促进混合微生物对原料的利用和转化;阴离子C2O42-和C6H5O73-的交互作用显著,说明两者同时使用可改善发酵产氢.从理论上对上述结果进行了分析探讨.     

氯化铁絮凝-直接过滤工艺对地下水中As(Ⅴ)的去除机制研究

为探明氯化铁(Fe Cl3)絮凝-直接过滤工艺对地下水中砷(As)的去除过程及机制,分别进行了批吸附实验、现场絮凝-直接过滤实验、扩展X射线精细结构光谱(EXAFS)及电荷分布多位络合(CD-MUSIC)模拟.采集的地下水样品As主要为五价[As(Ⅴ)],浓度为40μg·L-1.现场柱实验直接过滤工艺中Fe投加量为1.5 mg·L-1,出水As(Ⅴ)浓度均低于10μg·L-1,92 h内可提供64 984 L安全饮用水.固体废物毒性浸出实验表明泥饼浸出液中As浓度为3.4μg·L-1,远低于美国环保署限定值(5 mg·L-1).EXAFS和CD-MUSIC模拟表明Fe Cl3絮凝去除地下水中As(Ⅴ)存在两种机制:在p H 3~9.5范围内,As(Ⅴ)主要以双齿双核吸附在氢氧化铁上;p H9.5时,As(Ⅴ)主要与Ca2+和Mg2+形成沉淀而去除.     

壳聚糖的改性及其去除废水中染料物质的性能研究

采用戊二醛交联FeCl_3制备改性壳聚糖吸附处理染料废水,以20 mg·L~(-1)的亚甲基蓝溶液作为处理对象,探究氯化铁改性壳聚糖(FeCl_3-CTS)投加量、废水p H值、反应时间对其处理亚甲基蓝废水性能的影响,并对吸附动力学、吸附等温线过程进行拟合.结果表明,FeCl_3-CTS对亚甲基蓝废水的处理效果远高于未改性壳聚糖(N-CTS),尤其是在投加量为0.1 g·L~(-1)、p H=6的条件下,经FeCl_3-CTS处理50 min后,亚甲基蓝废水的脱色率高达99.4%,FeCl_3-CTS对亚甲基蓝的吸附容量高达198.8 mg·g~(-1),与N-CTS的54.8%和109.6 mg·g~(-1)相比,均有显著的提高.吸附动力学、吸附等温线拟合结果显示,FeCl_3-CTS对亚甲基蓝废水的吸附过程符合准二级反应动力学方程(R2=0.9992)和Langmuir等温线方程(R~2=0.9995).     

VUV/HPW/BMMs体系对全氟辛酸（PFOA）的脱氟研究

采用真空紫外灯(VUV)和双模型介孔材料(BMMs)负载磷钨酸(HPW)催化剂构建光催化体系,探究该体系对水中全氟辛酸(PFOA)的脱氟效果.研究了PFOA初始浓度、HPW/BMMs投加量、初始p H值对体系脱氟的影响,并采用响应曲面法(Response Surface Method,RSM)分析了最佳边界反应条件.结果表明,体系对PFOA具有明显的脱氟效果:脱氟效率随PFOA初始浓度的增大而减小;催化剂投加量为0.2 g·L~(-1),脱氟效率最高达50.2%;体系p H为3~4时,体系脱氟效果显著.基于Box-Behnken响应曲面法,各影响因子对脱氟效率的显著性排序为:p HPFOA初始浓度HPW/BMMs投加量.p H值与HPW/BMMs投加量及初始PFOA浓度交互作用显著,模型回归性良好,最佳运行条件为:p H=3.82,HPW/BMMs投加量为0.3 g·L~(-1),PFOA初始浓度为20 mg·L~(-1),反应4 h的脱氟率达到52.6%,与预测值相比偏差为1.2%.本研究为高效降解全氟化合物提供了新思路.     

变色栓菌对直接大红染料的脱色研究

从野外倒木上分离得到一株对直接染料具有高效脱色能力的白腐真菌CB1,采用形态学与分子生物学鉴定法对菌株CB1进行鉴定.结果表明,菌株CB1为变色栓菌(Trametes versicolor);在固体培养基上,利用T.versicolor CB1对5种直接染料进行脱色,结果显示,T.versicolor CB1对5种直接染料均可脱色,其中对直接大红的脱色效果最为明显;采用单因素分析方法对T.versicolor CB1脱色直接大红的培养条件进行优化,结果显示,以果糖为碳源、硝酸铵为氮源、p H=5、添加Cu SO_4和Ca Cl_2利于T.versicolor CB1对直接大红的脱色;通过正交试验优化T.versicolor CB1对直接大红的脱色条件,优化结果为:果糖10 g·L~(-1)、硝酸铵2 g·L~(-1)、Cu SO_41 mmol·L~(-1)、Ca Cl_23 mmol·L~(-1)、p H=5.优化条件下第7 d时的脱色率为78.23%,与优化前相比,脱色率提高了24.04%.     

Trametes sp.LS-10C产漆酶发酵培养基优化及其漆酶对偶氮染料的脱色性能

为了提高菌株Trametes sp.LS-10C的漆酶产量并初步研究该酶对偶氮染料的脱色性能,本文通过单因素实验及均匀设计对菌株Trametes sp.LS-10C产漆酶培养基进行了优化,获得最优培养基配方为:葡萄糖14.4 g·L~(-1)、豆渣10.1 g·L~(-1)、麸皮100 g·L~(-1)、NH_4Cl_3g·L~(-1)、KH2PO41.4g·L~(-1)、CuSO_4’5H2O 1 g·L~(-1)、NaCl 1 g·L~(-1)、MgSO_40.8 g·L~(-1)、CaCl_20.5 g·L~(-1).菌株发酵至8 d时漆酶产量为595.15 U·m L~(-1),约是优化前的35.66倍.进一步研究表明,该漆酶-介体系统对酸性红GR、酸性蓝40和酸性铬蓝K等3种偶氮染料脱色10 h后脱色率分别高达96.86%、91.28%和86.31%.相比公开发表的文献,本研究所报道的Trametes sp.LS-10C利用优化培养基发酵产漆酶达到了较高水平,具有酶活力高和发酵时间短等特征,且该漆酶在处理偶氮染料废水脱色领域中具有进一步研发和应用价值.     

零价铁对厌氧消化过程中氨氮抑制解除的影响

氨氮抑制是影响高含固有机固体废弃物厌氧消化产甲烷效率的重要因素.本研究通过实验室批量实验,考察了微米级零价铁对剩余污泥、热水解污泥厌氧消化的影响以及对高氨氮抑制解除的影响.结果表明,投加4 g·L~(-1)和10 g·L~(-1)零价铁对剩余污泥、热水解污泥厌氧消化过程中的产甲烷速率、迟滞时间和产甲烷潜势等动力学特征均未有影响.但是,在高氨氮抑制的厌氧消化过程中, 4 g·L~(-1)和10 g·L~(-1)的零价铁投加可使厌氧消化受氨氮抑制的产甲烷迟滞时间由对照组的18.61 d分别缩短为17.22 d和16.18 d,最大产甲烷速率(以VS计)由对照组的6.34 mL·(d·g)~(-1)提升为7.84 mL·(d·g)~(-1)和7.39 mL·(d·g)~(-1).零价铁并未通过化学反应对厌氧消化的pH缓冲体系产生直接影响,而是使氨氮抑制后的产甲烷优势古菌Methanosarcina的相对丰度(27 d)由对照组的30.71%提升到53.50%和60.30%.本研究证明了零价铁并不能提升污泥产甲烷潜势,而只是在受抑制影响的厌氧消化过程中,刺激产甲烷微生物的代谢活性,强化如氨氮抑制影响的快速解除.     

富铁酸性硫酸盐体系施氏矿物附着包裹硫杆菌的Fe2+氧化能力研究

探究富铁酸性硫酸盐体系次生铁矿物附着包裹硫杆菌的Fe~(2+)氧化活性,对揭示次生铁矿物调控酸性矿山废水形成过程具有指导意义.本研究首先采用摇瓶实验合成次生铁矿物—施氏矿物,然后将脱水后的0.1、0.2、0.3及0.4 g施氏矿物直接或溶解后加入到pH为2.50的富铁酸性硫酸盐体系(改进型9K液体培养基)中进行Fe~(2+)氧化,分析体系pH、Fe~(2+)氧化率、次生铁矿物产生量等相关指标.研究表明,氧化亚铁硫杆菌在脱水施氏矿物的附着包裹量为2×10~8cells·g~(-1).0.1、0.2、0.3及0.4 g施氏矿物直接加入体系经过108 h培养,pH分别下降至2.28、2.25、2.24及2.22;Fe~(2+)氧化速率随着施氏矿物加入量的增加而增加,且各体系Fe~(2+)氧化率在108 h均达到100%,此时次生铁矿物产生量分别是3.05、3.30、3.61与3.70 g·L~(-1).然而,0.1、0.2、0.3及0.4 g施氏矿物溶解后进入的相应体系经过108 h培养后,pH分别下降至2.19、2.18、2.10及2.02;Fe~(2+)氧化速率随着施氏矿物溶解量的增加而增加,各体系Fe~(2+)氧化率在96 h均达到100%,各体系次生铁矿物在108 h时的产生量分别是6.16、6.44、6.76与7.89 g·L~(-1).可见,施氏矿物对硫杆菌的吸附包裹作用致使体系Fe~(2+)氧化效率降低,次生铁矿物合成量减少,酸化程度减弱.     

混合碳源制备生物絮凝剂的絮凝效能及产量预测模型

为实现混合底物的高效定向转化,以产絮菌根癌农杆菌(Agrobactrium tumefaciens)F2为研究对象,考察不同单一碳源及不同初始浓度对菌体生长、絮凝效能及絮凝剂产量的变化规律,采用BP算法构建絮凝效能及产量预测神经网络.产絮菌F2利用葡萄糖时的絮凝效能和产量分别为88.98%和2.20 g·L-1,过低的初始浓度将影响产量,不低于7.5 g·L-1为佳.以D-(+)-葡萄糖、D-半乳糖和D-甘露糖3种单糖为混合碳源,构建网络结构为3-5-2的产絮效能及絮凝剂产量预测模型,对两个输出层的预测误差范围均在4%以内,预测葡萄糖、半乳糖、甘露糖浓度的最优解为6.59 g·L-1、1.32 g·L-1、3.57 g·L-1,经验证混合碳源发酵产絮可使絮凝效能和产量比单一葡萄糖发酵时分别提高6.87%和26.82%,本文为产絮菌F2利用含糖有机质废液发酵产絮凝剂提供数据参考.     

利用卷枝毛霉成球特性高效收获微藻

利用卷枝毛霉孢子悬液与小球藻共培养,用过滤含藻菌球的方式来收获微藻.以人工配水为培养基,收获效率为指标,通过单因子试验和正交试验得到最佳收获条件为:pH=6.0,葡萄糖质量浓度为1.25 g·L~(-1),菌藻比为1∶250,收获效率为91.08%.对培养前后培养液中多糖质量浓度进行测定,发现小球藻在培养48 h后多糖质量浓度较培养前增加了约0.047g·L~(-1),而菌藻共培养后的混合液中多糖质量浓度为0.019 g·L~(-1).由此可知在菌藻共培养过程中,小球藻会向外分泌某些水溶性多糖物质供卷枝毛霉利用,二者有一定的共生作用.对小球藻和卷枝毛霉细胞表面Zeta电位进行测量发现,小球藻细胞表面的Zeta电位值随着藻液pH值变化波动不大;而卷枝毛霉细胞表面的Zeta电位值,随着pH值的变小,电位值可由原先最低的-37.7 m V升至-9.87 m V.由此推定菌藻相互吸附的主要机制为电中和吸附.     

新型PEI/PAA复合正渗透膜的制备及性能表征

采用聚乙烯亚胺(PEI)和聚丙烯酸(PAA)分别作为聚阴阳电解质,间苯二胺(MPD)与均苯三甲酰氯(TMC)分别为水相和油相单体,依次采用层层自组装(LBL)和界面聚合的方法对聚丙烯腈(PAN)基膜进行改性,探究层层自组装和界面聚合条件对膜性能的影响,并制备新型复合正渗透膜.得出最佳制备条件为:PAA与PEI的沉积时间为10 min,浓度为1 g·L~(-1),pH分别为9和3,支撑盐浓度为1.5 mol·L~(-1),MPD浓度为20 g·L~(-1),水相沉积时间为2 min,TMC浓度为1 g·L~(-1),界面聚合反应时间为60 s,聚电解质层数为2层,在此条件下制得的复合正渗透膜性能优良.以去离子水作为原液,1 mol·L~(-1) NaCl作为汲取液,水通量最高可达26.12 L·m~(-2)·h~(-1),反向盐通量为13.08 g·m~(-2)·h~(-1),与基膜相比,复合膜的亲水性能明显提高,抗污染性能提高,为正渗透膜的制备提供了新的方法和思路.     

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.