Effect of Lead lons on Bacillus thuringiensis Fermentation with Sewage as Medium

以城市污水处理厂污泥为培养基,研究了添加Pb2+对Bt(Bacillus thuringiensis,苏云金芽孢杆菌)生长和晶体蛋白合成的影响,同时分析了Bt发酵过程中有效态Pb含量(以ρ 计)的变化,并采用FTIR(傅立叶红外光谱)和XPS(X射线光电子能谱),初步探讨了Pb2+在Bt表面的作用机制.结果表明:污泥培养基在支持Bt生长代谢和降低重金属有效态含量方面均优于商用培养基,当初始p( Pb2+)高达400 mg/L时,与未添加Pb2+相比,污泥培养基中Bt活菌数与晶体蛋白产量约分别下降48％和54％,而商用培养基中约分别下降82％和75％,证实了污泥作为Bt发酵培养基的可行性;Bt对Pb2+有较好的耐受性,当ρ(有效态Pb)在80 mg/L以下时,Bt生长代谢不会受到显著影响.光谱学分析表明,Bt对Pb2+有少量吸附,从而降低Bt发酵过程中Pb的生物有效性,吸附位点主要为羟基,部分C=O和S＝O也参与了吸附反应.     

穗花狐尾藻铅吸附特征与机理

为探讨沉水植物对低浓度重金属废水的吸附特征,研究了不同重金属质量浓度及pH影响下,穗花狐尾藻鲜样在单一、二元和三元金属离子体系中对Pb2+的生物吸附特征及吸附机理. 结果表明,在单一Pb2+体系中,穗花狐尾藻对Pb2+的吸附能力随pH的升高而增强; 当初始ρ(Pb2+)为100mg/L、初始pH为6.5时,Pb2+吸附率可达80.95%. Cu2+和Zn2+的存在负向干扰穗花狐尾藻对Pb2+的吸附; 当初始ρ(Cu2+)和ρ(Pb2+)均为250mg/L时,Cu2+干扰下Pb2+吸附量降低为单一体系中Pb2+吸附量的62.40%. Sips和Langmuir模型的拟合效果优于Freundlich模型. 根据Langmuir模型模拟,穗花狐尾藻对Pb2+的理论最大吸附量(q_max)可达52.12mg/g. 红外光谱分析表明,—OH、—C=O、—COOH、C—O及C—H为主要作用基团. 吸附Pb2+后,溶液中矿质元素含量增加,ρ(Ca2+)和ρ(Mg2+)与初始ρ(Pb2+)达到极显著正相关(R_Ca2+=0.943,P<0.01;R_Mg2+=0.915,P<0.01). Pb2+更易与Ca2+和Mg2+产生离子交换而被吸附.      

干硝化好氧颗粒污泥对Pb2+的吸附特性与机理

硝化好氧颗粒污泥具有孔隙率高、比表面积大、沉淀性能好等特征,为考察其在重金属废水处理中的应用效果,以干硝化好氧颗粒污泥为吸附剂,研究其对水溶液中Pb2+的吸附特性及影响因素. 结果表明,Langmuir等温吸附方程可以很好地拟合干硝化好氧颗粒污泥对Pb2+的吸附过程,说明Pb2+在干硝化好氧颗粒上的吸附属于单分子层吸附,25 ℃下的饱和吸附容量为79.58 mg/g,R2为0.990 1. 吸附动力学分析结果表明,该动态吸附平衡过程遵循伪二级动力学方程,废水初始ρ(Pb2+)分别为20、40、60 mg/L时,R2分别为1.000 0、1.000 0、0.999 9,同时颗粒内扩散方程RC(关联系数,分别为30.706%、28.019%、24.188%)均低于50%,表明颗粒内扩散是控制Pb2+吸附速率的关键步骤. 红外扫描分析(FTIR)结果表明,吸附过程中Pb2+主要与干硝化好氧颗粒污泥表面的O—H、N—H、CO、CC、C—OH、C—O—C等基团发生了作用. 吸附前、后的pH_ZCP(零点电荷)由2.5升至3.1,说明Pb2+在干硝化好氧颗粒污泥上的吸附属于专性吸附,即发生了紧密层吸附. 研究显示,干硝化好氧颗粒污泥对Pb2+具有较好的吸附效果,吸附机制主要包括无机微沉淀、表面络合、内层络合反应和离子交换等.      

金属离子及盐度对硝基苯厌氧生物降解过程的影响

以硝基苯废水处理反应器内的污泥为菌源,采用间歇反应的方法分别考察Fe3+,Ni2+,Zn2+,Al3+,Cr(Ⅵ)和Cu2+ 6种金属离子及盐度对硝基苯厌氧生物降解过程的影响.结果表明,适宜质量浓度的Fe3+,Ni2+,Zn2+,Al3+和Cr(Ⅵ)可促进硝基苯的降解. 当ρ(Fe3+)为5 mg/L,ρ(Ni2+),ρ(Zn2+)和ρ(Al3+)为1.0 mg/L及ρ〔Cr(Ⅵ)〕为0.50 mg/L时,硝基苯的降解速率提高5%～23%. 当ρ(Fe3+),ρ(Ni2+),ρ(Zn2+),ρ(Al3+),ρ〔Cr(Ⅵ)〕和ρ(Cu2+)分别大于50,10.0,5.0,5.0,5.0和0.25 mg/L时,金属离子开始对硝基苯降解菌产生抑制作用,毒性顺序为Cu2+>Cr(Ⅵ)>Al3+>Zn2+>Ni2+>Fe3+. 硝基苯降解菌生长的最佳盐度为0.25%～1.00%.      

市政污泥生物碳对重金属的吸附特性

采用市政污泥在300℃缺氧条件下制得污泥生物碳,研究了污泥生物碳添加量、溶液pH及吸附反应时间对溶液中Pb2+、Cu2+、Zn2+吸附效果的影响,并分析了各因素影响机制及污泥生物碳对重金属的吸附机理. 结果表明,污泥生物碳对溶液中重金属的去除率与重金属水合离子半径呈负相关,随着污泥生物碳添加量的增加,溶液中重金属的去除率不断增加,但单位吸附量总体上呈下降趋势. 重金属吸附量随溶液pH的增加而增大,当溶液初始pH为6.00时,污泥生物碳对溶液中Pb2+、Cu2+和Zn2+的吸附量最大,分别达42.941、25.769和12.484mg/g. 伪二级动力学方程可有效描述溶液中重金属离子在生物碳上的吸附过程,重金属在污泥生物碳表面的吸附主要受化学反应控制,Pb2+、Cu2+和Zn2+的平衡吸附量分别为39.747、6.849和10.004mg/g,达到吸附平衡的时间为Pb2+＞Zn2+＞Cu2+.      

UASB+A/O+UF+NF工艺处理生活垃圾焚烧厂渗滤液

采用"UASB+A/O+UF+NF"工艺处理生活垃圾焚烧厂渗滤液,工程规模为150 m3/d,工程总投资500万元,运行成本为25元/t;污泥处理工艺过程为:(剩余污泥+厌氧污泥)浓缩→脱水→焚烧。工程设计进水水质指标为ρ(COD)=50000 mg/L,ρ(BOD5)=25 000 mg/L,ρ(NH3-N)=600 mg/L,ρ(TP)=15 mg/L,ρ(SS)=9000 mg/L,出水主要水质指标为ρ(COD)≤50 mg/L,ρ(BOD5)≤15 mg/L,ρ(NH3-N)≤10 mg/L,ρ(TP)≤0.27 mg/L,ρ(SS)≤4 mg/L,补充到电厂循环冷却水中回用,不但实现了垃圾焚烧污水零排放,还有着较好的经济和环境效益。     

固化填埋污泥对Cu2+、Zn2+吸附特征的比较研究

比较研究了固化填埋污泥对Cu2+、Zn2+吸附特征差异.结果表明,固化填埋污泥对Cu2+、Zn2+的吸附量及吸附率均在pH 3时达最大值;当固化填埋污泥质量浓度为6.0g/L时,其对初始浓度为150mg/L 的Cu2+、Zn2+吸附率均可达90%以上.固化填埋污泥对Cu2+、Zn2+的吸附等温式与Henry、Freundlich及Langmiur方程均具有较好的拟合性,且固化填埋污泥分别对Cu2+和Zn2 +具有较高的吸附强度和吸附容量.解吸特性研究表明,盐酸仅在pH1时对固化填埋污泥中Cu2+、Zn2+的解吸率达90%以上;随EDTA浓度增加,其对固化填埋污泥中吸附态Cu2+的解吸率显著上升,0.5mmol/L EDTA即可解吸100%的吸附态Cu2+,但对固化填埋污泥中吸附态Zn2+的解吸率仅为10%左右.     

絮状活性污泥颗粒化处理高氨氮废水的研究

以普通的絮状污泥为接种污泥,保持COD不变,通过逐渐提高进水氨氮浓度,同时缩短沉淀时间,在SBR反应器中快速培养出具有短程硝化特性的好氧颗粒污泥。结果表明:保持ρ(COD)为300 mg/L,将进水ρ(NH+4-N)从50 mg/L逐渐提高至500 mg/L,沉淀时间从40 min逐渐缩短至2 min,并控制曝气量为200 L/h,pH值为8.0,温度为30℃,在第50天成功培养出了粒径为1.0~2.0 mm,SVI为20.1 mL/g的好氧颗粒污泥。在ρ(NH+4-N)为500 mg/L,碳氮比为3∶5时,对氨氮和COD去除率分别达到了90%和99%,亚硝态氮的积累率达到了92%,出水COD和氨氮均达到了理想的去除效果。     

嗪草酮农药生产废水的预处理工艺研究

采用树脂吸附法处理嗪草酮农药生产环合工段废水,XF-03树脂静态吸附环合工段生产废水时,COD去除率为55.9%.动态吸附随着吸附流速增大,吸附出水的COD增加,适宜的吸附流速为25 BV/g.在连续4批的吸附-脱附实验中,各批次吸附出水的ρ(COD)约为3000～4400mg/L.甲基化工段废水按1%(体积比)分3次加入质量分数为30%的H2O2,pH值调节至3.0,氧化温度为80℃时,废水ρ(COD)由110000～113000mg/L降至53000～55000mg/L.     

微生物发酵米糠对Pb~(2+)的吸附研究

利用微生物对米糖进行发酵处理,制备出微生物发酵米糠重金属吸附剂,对微生物发酵米糠吸附Pb2+进行了研究,结果表明,微生物发酵米糠对Pb2+吸附效果好,吸附率可达96.5%。该吸附剂的最佳用量为20g/L。最优吸附条件为:pH4.5,温度30℃,Pb2+浓度不超过50mg/L,最佳吸附时间30min。     

污泥基活性炭吸附空气中甲醛的研究

以城市污水处理厂脱水污泥为原料,氯化锌为活化剂制备污泥基活性炭,采用BET比表面积测试、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)等方法研究其理化性能,利用动态吸附实验系统和蒸馏装置,将污泥基活性炭与选定的商业活性炭进行了甲醛吸附性能对比,并利用热重分析法研究了甲醛在各活性炭上的脱附情况.结果表明,污泥基活性炭对空气中浓度分别为498,0.41mg/m3的甲醛均有很好的吸附效果,吸附量分别可达74.27,7.62mg/g,最大去除率分别为83.72%和89.56%,其吸附性能与选定的商业活性炭相当,特别是在处理浓度为0.41mg/m3甲醛时超过选定的商业活性炭.该污泥基活性炭BET比表面积为509.88m2/g,氮吸附等温线属于BDDT分类中的I-B型,表明其具有大量的超微孔和极微孔,更适用于低浓度甲醛的吸附.FTIR分析表明其表面含有各种含氮基团,特别是-NH2的存在,可能形成化学吸附中心,但从吸附甲醛后各活性炭的微商热重分析(DTG)曲线可以看出,各甲醛在活性炭上的吸附主要为物理吸附.     

电化学预处理对餐厨垃圾-污泥耦合厌氧发酵产挥发性脂肪酸的影响

利用餐厨垃圾-污泥耦合厌氧发酵产挥发性脂肪酸（volatile fatty acids,VFAs）具有广泛的经济和应用价值。本实验考察了在1 V电化学预处理条件下,研究餐厨垃圾占比（空白对照,0%,5%,10%,质量分数）对厌氧发酵生成VFAs产量的影响,从而得出产VFAs的最优条件。研究表明:经过60 min 1 V电化学预处理后,随着餐厨垃圾占比从0%增加到10%,水体中溶解性COD浓度随时间变化迅速增加,最高可达到969~1266 mg/L,随着厌氧发酵的进行转化成VFAs。其中,当餐厨垃圾占比为10%时,VFAs在15 d内最高浓度可达到132.2 mg/L。实验结果表明,电化学预处理可改善餐厨垃圾-污泥特性,加快厌氧发酵过程,同时餐厨垃圾可增加污泥中有机质含量,增加VFAs产量,实现餐厨垃圾-污泥产VFAs的资源化利用途径。     

污泥活性炭深度处理焦化废水的试验研究

以污水处理厂剩余污泥为原料、氯化锌为活化剂,制备得到污泥活性炭AC-Z。借助比表面积测定和红外光谱分析表征污泥活性炭的物理化学性质。采用瓶点法静态吸附实验和动态柱吸附实验研究AC-Z对焦化废水生化尾水中COD和色度的去除效果。瓶点法静态试验表明:AC-Z对COD和色度的去除率随着pH的增大而减小,随投加量的增加而增大;AC-Z对COD和色度的吸附为吸热过程,COD的吸附数据符合Langmuir吸附等温方程,303 K时单层最大吸附量为117.65 mg/g;准二级动力学方程可以很好的描述303 K时AC-Z对COD的动力学吸附行为,吸附速率常数为2.55×10-3g(/mg.min)。动态试验表明:吸附流速10 BV/h,污泥吸附剂对COD和色度的去除效果较好,可以达到国家污水综合排放标准一级标准;选择质量分数5%NaOH为脱附剂时,脱附流速为5 BV/h,COD和色度的脱附率分别可以达到94.1%和91.1%以上。     

Sequestration of toxic Pb(Ⅱ) ions by chemically treated rubber(Hevea brasiliensis) leaf powder

Rubber leaf powder(an agricultural waste) was treated with potassium permanganate followed by sodium carbonate and its performance in the removal of Pb(Ⅱ) ions from aqueous solution was evaluated.The interactions between Pb(Ⅱ) ions and functional groups on the adsorbent surface were confirmed by Fourier transform infrared(FT-IR) spectroscopy,scanning electron microscopy(SEM) coupled with X-ray energy dispersive spectroscopy(EDX).The effects of several important parameters which can affect adsorption capacity such as pH,adsorbent dosage,initial lead concentration and contact time were studied.The optimum pH range for lead adsorption was 4-5.Even at very low adsorbent dosage of 0.02 g,almost 100% of Pb(Ⅱ) ions(23 mg/L) could be removed.The adsorption capacity was also dependent on lead concentration and contact time,and relatively a short period of time(60-90 min) was required to reach equilibrium.The equilibrium data were analyzed with Langmuir,Freundlich and Dubinin-Radushkevich isotherms.Based on Langmuir model,the maximum adsorption capacity of lead was 95.3 mg/g.Three kinetic models including pseudo first-order,pseudo second-order and Boyd were used to analyze the lead adsorption process,and the results showed that the pseudo second-order fitted well with correlation coefficients greater than 0.99.     

微生物转化污泥制备苏云金杆菌生物杀虫剂

以城市污水处理厂的污泥为原料,探索了微生物转化污泥制备苏云金杆菌生物杀虫剂的可行性,并与常规培养基的发酵进程进行了对比.主要考察了苏云金杆菌的代谢特征、菌体形态与杀虫晶体蛋白产量.研究表明:无需任何预处理工序,污泥所含营养成分即可基本满足苏云金杆菌生长需求,且增殖较快,24h即可达活菌数与活芽孢数的最大值:9.48×10⁸CFU·mL^-1和8.51×10⁸CFU·mL^-1,比常规培养基提前12h,数量分别提高17%和21%;36h SEM表征显示,污泥中晶体与芽孢大部分游离,且晶体较大,呈规则的菱形,而常规培养基中苏云金杆菌的代谢进程相对滞后,且晶体较小;至发酵终点污泥中杀虫晶体蛋白含量为2.80 mg·mL^-1,亦略高于常规培养基.采用污泥发酵制备苏云金杆菌生物杀虫剂大大降低了生产成本,且发酵性能优良,为污泥处置开辟了崭新途径.     

pH值调控柠檬酸污泥厌氧发酵产酸及碳源潜力研究

以柠檬酸废水厌氧颗粒污泥为接种物,在不同pH值调控条件下开展柠檬酸生产废水剩余活性污泥厌氧发酵产酸研究。通过对发酵液挥发性脂肪酸(VFAs)、有机质、氮磷和污泥脱水性能的分析,探讨了柠檬酸污泥厌氧产酸机制。结果表明,pH³10的碱性条件更有利于有机质的溶出从而促进VFAs的产生。三维荧光光谱分析发现在恒定pH值下腐殖酸(HA)和富里酸(FA)会大量溶出降低VFAs的产量。初始pH=10是柠檬酸污泥厌氧产酸的最佳pH值,发酵4d的VFAs浓度最高达(6681.47±126.82)mg COD/L,是文献报道中市政污泥产酸量的近2倍,其中乙酸占比49.8%,发酵后产酸功能菌Chloroflexi、Bacteroidota的相对丰度分别由初始的9.52%、10.87%增至16.84%、14.39%,污泥归一化毛细吸水时间(n_CST)为(11.34±0.27)s×L/g,脱水性能良好,发酵液TP浓度为(20.45±0.33)mg/L。研究表明,利用柠檬酸剩余活性污泥碱性厌氧发酵产酸作为污水处理过程中的外加碳源具有较大潜力。     

Sequestration of toxic Pb（II） ions by chemically treated rubber （Hevea brasiliensis ） leaf powder

Rubber leaf powder (an agricultural waste) was treated with potassium permanganate followed by sodium carbonate and its performance in the removal of Pb(II) ions from aqueous solution was evaluated. The interactions between Pb(II) ions and functional groups on the adsorbent surface were confirmed by Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM) coupled with X-ray energy dispersive spectroscopy (EDX). The effects of several important parameters which can affect adsorption capacity such as pH, adsorbent dosage, initial lead concentration and contact time were studied. The optimum pH range for lead adsorption was 4–5. Even at very low adsorbent dosage of 0.02 g, almost 100% of Pb(II) ions (23 mg/L) could be removed. The adsorption capacity was also dependent on lead concentration and contact time, and relatively a short period of time (60–90 min) was required to reach equilibrium. The equilibrium data were analyzed with Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich isotherms. Based on Langmuir model, the maximum adsorption capacity of lead was 95.3 mg/g. Three kinetic models including pseudo first-order, pseudo second-order and Boyd were used to analyze the lead adsorption process, and the results showed that the pseudo second-order fitted well with correlation coefficients greater than 0.99.     

污泥活性炭理化性质表征及吸附抗生素效果研究

文章以北京方庄污水处理厂的浓缩和脱水污泥为原料,采用ZnCl2活化法分别制备污泥活性炭。对制得的污泥活性炭进行表征,并将其应用于加替沙星废水的处理。研究2种污泥活性炭吸附反应的吸附时间、吸附剂投加量、pH值、初始浓度4个因子对吸附量的影响,设计正交实验。正交实验结果表明:2种污泥活性炭受到4个因子影响程度相当,表现出明显的相似性,但短期吸附时,脱水污泥表现出更好的吸附性能。初始浓度对吸附量的影响最大,获得最大吸附量的条件组合为:初始浓度200 mg/L,投加量0.05 g,pH=9,t=2 h。浓缩和脱水污泥活性炭的最大吸附量分别可达34.541 mg/g和34.925 mg/g,表明2种污泥活性炭对加替沙星均有良好的吸附效果。污泥活性炭作为一种废水吸附剂,是废水处理的一种新途径。     

城镇污水厂剩余污泥厌氧发酵产酸工程示范研究

鉴于污泥厌氧发酵产酸技术的生产规模性研究较少,为深入了解城镇剩余污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸（VFAs）工程的长期运行特征,基于0.3 t/d规模的生产线平台进行了为期240 d的稳定运行研究,考察了长期运行条件下的污泥预处理效果、产酸水平、VFAs回收和经济可行性.结果表明:污泥经热-混碱预处理后溶解性有机物浓度〔ρ（SCOD）,以溶解性COD计〕比原污泥提高了29倍,水解率达到56%.当ρ（TSS）（TSS为总悬浮固体）分别为30和70 g/L时,污泥预处理水解率分别为56%和59%;厌氧发酵产酸率〔以每g污泥有机物生产多少mg VFAs计,R_VFAs〕分别为277和256 mg/g;ρ（TVFAs）（TVFAs为总挥发性脂肪酸）最高可达9.1 g/L,其中乙酸占61.6%.采用聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）联合调理能够有效提高发酵污泥的脱水性能,与对照组相比,泥饼的含水率由84.8%降至64.0%,发酵液的回收率由33.7%升至75.7%.经济效益分析表明,设置处理规模为100 t/d时,运行成本为346.6元/t,收益为451.4元/t.研究显示,城镇污水厂剩余污泥厌氧发酵产酸生产线运行稳定,能够实现较好的有机物生物转化与资源化效果,经济可行,具有显著的应用前景.      

热碱法破解污泥动态实验的条件优化

以城市污水处理厂二沉池污泥为研究对象,利用热碱处理工艺对其进行处理,研究污泥的最佳处理条件,分析静态实验对动态实验的指导作用。结果表明:静态实验处理条件下,污泥热碱处理的最佳初始pH、反应温度、反应时间分别为13、30℃、10 h;在最适条件下,COD溶出率、水相中的蛋白质和多糖浓度依次为61.53%、761.73 mg/L、649.85 mg/L;动态实验最佳反应时间为10 h,在此最佳条件下COD溶出率为75.77%、多糖浓度为842.34 mg/L,蛋白质浓度随着反应时间上下波动,总体破解效果高于静态实验。以上结果表明,污泥静态实验对动态实验具有现实指导作用,热碱联合具有较好的应用前景。