木质素过氧化物酶在球型介孔材料上的固定化特性研究

在醋酸-醋酸钠缓冲体系(pH=3.5)中以聚乙二醇-聚丙三醇-聚乙二醇三嵌段共聚物(P123)为模板,正硅酸甲酯(TMOS)为硅源,1,3,5-三异丙基苯(TIPB)为扩孔剂合成了具有规则六方形孔道(11.6nm)的微米级球型颗粒.以合成的介孔材料为载体,采用物理吸附法对木质素过氧化物酶(LiP)进行固定化,研究了初始酶量和固定化时间等因素对固定化效果的影响,以及固定化对LiP酶学性质和稳定性的影响.结果表明,当初始酶量(E)与载体量(MS)比为76.8mg/g,固定化反应12h时,固定化LiP可获得最大蛋白质负载量(8.87mg/g)和最大表观活性(41.45U/mg).与游离酶相比,固定化LiP的最适pH和温度均未有明显变化,但pH稳定性和热稳定性都有了不同程度的提高,在4℃条件下保存7周后固定化LiP活性几乎没有损失,且在重复使用6次后,可保留近30%的活性.     

剪切应力对好氧颗粒污泥形态结构和微生物活性的影响机制研究

对不同剪切应力(0.189、0.267、0.327和0.377 N/m2)下4个序批式反应器(SBR)中好氧颗粒污泥的形态结构、比耗氧速率(SOUR)以及胞外聚合物进行了对比分析.结果表明,好氧颗粒污泥具有稳定的基本形态特征,其微生物主要由杆菌、球菌和丝状菌组成;其中杆菌能承受高剪切作用.是剪切应力为0.377 N/m2时的优势菌群.4个反应器中污泥粒径分布范围分别为0.2-0.5、0.5-1.5、0.5-1.5和0.3-0.5 mm;SOUR分别为34.54、40.08、46.26和46.42 mg/(g·h),胞外多聚糖分别为59.71、66-81、80.88和109.99 mg/g,胞外蛋白质分别为9.29、9.80、12.35和17.02 mg/g.好氧颗粒污泥比耗氧速率SOUR和胞外聚合物与剪切应力有很好的正相关性.确定了好氧颗粒污泥微生物活性与剪切应力的响应关系.     

阳离子聚合物改性膨润土对六价铬的吸附特性研究

采用阳离子聚合物聚环氧氯丙烷二甲铵（EPIDMA）和聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）分别对钠基膨润土进行了改性,研究了改性膨润土吸附Cr(Ⅵ)的主要影响因素.结果表明,膨润土经阳离子聚合物改性处理后,吸附Cr(Ⅵ)的能力提高了5倍以上.改性膨润土所使用的阳离子聚合物量、阳离子聚合物/膨润土的投加量、溶液pH值、温度、振荡时间影响其对Cr(Ⅵ)的吸附行为.阳离子聚合物负载量分别为99.6 mg/g的EPIDMA/Bt和55.1 mg/g的PDMDAAC/Bt,在20℃、pH=4.0的溶液中,投加量为10 g/L反应120 min时,对Cr(Ⅵ)的吸附量分别为0.71 mg/g和0.56 mg/g.EPIDMA/Bt和PDMDAAC/Bt对Cr(Ⅵ)的吸附符合伪二级动力学方程和Langmuir等温吸附模式.     

醋渣和糠醛渣对赤泥中金属稳定性的影响

赤泥中和是实现堆场植被复垦的必要途径,而醋渣和糠醛渣是赤泥降碱和改良效果较好的2种生物质材料.针对赤泥碱性降低过程中理化性质的改变,根据MEP(多级提取程序)毒性溶出以及BCR形态分级试验,对醋渣和糠醛渣对赤泥中金属行为的影响进行了研究.结果表明:添加20%的醋渣和糠醛渣后,赤泥pH从10.60分别降至9.61和8.96,w(TOC)从8.04 g/kg分别增至35.11和38.62 g/kg,赤泥比表面积从10.18 m2/g分别降至7.36和8.57 m2/g,CEC(阳离子交换量)从106.28 cmol/kg分别增至127.19和161.59 cmol/kg;赤泥中Mo的最低浸出浓度为0.37 mg/L,超过GB/T 14848—1993《地下水质量标准》中Mo的Ⅲ类标准限值(0.1 mg/L);醋渣和糠醛渣可有效抑制赤泥中Al、V、Pb的浸出,但却可促进Cu、Mn、Ni和Mo的浸出,四者的最高浸出浓度分别可达64.45、17.64、12.09 μg/L和29.37 mg/L;醋渣和糠醛渣的添加可导致Al、V和Pb向稳定性较高的残渣态转化,Ni则向稳定性较低的酸可提取态转化.研究显示,糠醛渣比醋渣有更强的中和能力,对赤泥中金属稳定性影响较小.赤泥中金属元素具有潜在的长期浸出性且环境风险较高.      

β-环糊精/环氧氯丙烷聚合物的制备及其对双酚S的吸附特性

BPS（双酚S）用途广泛,但存在水环境污染问题,容易引起类似于双酚A的雌激素反应,因此需要寻求高效的吸附剂从水溶液中将其脱除.在NaOH水溶液中,以环氧氯丙烷为交联剂,合成了β-CDP（β-环糊精/环氧氯丙烷聚合物）,用于吸附水溶液中的BPS.基于此,考察了吸附时间、pH、初始ρ（BPS）、β-CDP用量对吸附性能的影响以及β-CDP的再生性能,探讨了吸附动力学、等温吸附模型和吸附机理.结果表明:①在温度为298 K、pH为5.4、β-CDP用量为0.05 g、初始ρ（BPS）为100 mg/L、BPS溶液体积为50 mL、吸附时间为60 min的条件下,BPS吸附量为69.7 mg/g,吸附率为69.7%;②吸附动力学符合准二级动力学模型,表明化学吸附为速率控制步骤;③Langmuir吸附等温模型的成功拟合表明,吸附BPS在β-CDP表面上形成了单分子层覆盖;④β-CDP吸附BPS为放热过程,低温有利于吸附的进行;⑤与初始吸附量（69.7 mg/g）相比,β-CDP连续再生6次,BPS吸附量仍可达68.1 mg/g;⑥吸附机理是通过BPS的羟基与β-CDP形成氢键作为推动力,并借助β-CD（β-环糊精）空腔内部的疏水作用,使得BPS进入空腔形成包结物.研究显示,β-CDP对水溶液中的BPS具有良好的吸附性能,再生循环使用稳定性高,具有较高的性价比.      

反硝化生物滤池反冲洗前后的生物膜特征研究

依托实验室稳定运行的反硝化生物滤池反应器,研究其反冲洗前后生物膜活性和胞外聚合物的变化特征。反硝化生物滤池进水NO3--N平均浓度为32.35 mg/L,出水NO3--N浓度低于0.95 mg/L,对NO3--N去除率达99.2%;COD进、出水平均浓度分别为290.84和154.43 mg/L。反硝化生物滤池的反冲洗周期为14 d,生物膜活性由反冲洗前的11.92 mg TF/g SS提高到反冲洗后的40.06 mg TF/g SS;生物膜胞外聚合物由反冲洗前的50.28 mg/g SS降低到反冲洗后的38.20 mg/g SS,且蛋白质与多糖含量之比也由3.28降低为3.16。反冲洗后生物膜的活性明显提高,胞外聚合物含量减小。     

C_8-oxo-HSL对P.aeruginosa在污水处理中生长特性影响

通过24孔板序批实验对群体效应(QS)信号分子C_8-oxo-HSL对铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)在污水处理过程中生长特性影响作用进行分析探讨.研究发现C_8-oxo-HSL有效刺激P.aeruginosa大量生长,其对应的阙值浓度为10~(-10)g/L C_8-oxo-HSL.同时推知具有Lux I/R群体效应系统的革兰氏阴性菌可在较低的信号分子浓度作用下大量增殖.C_8-oxo-HSL还可有效刺激P.aeruginosa分泌大量蛋白质至紧密型胞外聚合物(TB-EPS)中,其对应的阙值浓度为10~(-7)g/LC_8-oxo-HSL.但C_8-oxo-HSL对P.aeruginosa的TB-EPS中多糖没有明显影响作用.C_8-oxo-HSL通过促使P.aeruginosa的增殖和团聚从而增强菌胶团稳定性.此外C_8-oxo-HSL可促进P.aeruginosa生物膜形成.但由于P.aeruginosa生物膜的形成同时和细菌菌量与胞外聚合物浓度直接相关.所以P.aeruginosa生物膜快速生长的C_8-oxo-HSL阙值浓度相对较高(约10~(-8)g/L).     

高盐条件下染料酸性橙7的生物降解特性

对偶氮染料废水厌氧-好氧生物处理中的高盐度抑制生物活性和芳香胺自氧化问题,通过多种强化策略,考察了NaCl为100g/L时酸性橙7(AO7)的生物降解特性.结果表明,加入葡萄糖(0.5g/L)、蛋白胨(1g/L)和酵母粉(0.5g/L)有利于高盐条件下AO7的生物降解.进水中加入酸性红B对AO7的脱色有加速作用.耐盐污泥中加入蒽醌形成的蒽醌-污泥自固定化体系可以促进AO7脱色,当蒽醌浓度为100mg/L时,AO7最大脱色率约为92%.以活性炭毡作为生物载体,厌氧和好氧体系均可实现稳定运行,且体系污泥沉降性良好,脱色速率达26.67mg/(L×h),且可有效抑制脱色中间产物1-氨基-2-萘酚的好氧自氧化,使COD去除率始终保持在90%以上.     

水体中微量土霉素残留的快速前处理方法研究

采用本体聚合法制备了土霉素分子印迹聚合物,通过静态吸附实验、Scatchard分析方法及红外光谱等手段对其性能进行了研究,随后以该聚合物为核心材料,建立且优化出一种水溶液中微量土霉素测定的现场批量前处理方法,通过加标回收实验验证了该方法的可行性,并进行了实际样品的现场前处理与测定。结果表明,所制备的印迹聚合物具有良好的亲和性和特异选择性,表观最大吸附量为21.47 mg/g,印迹聚合物对土霉素的结合量明显大于非印迹聚合物的结合量;在0.50~1000.00μg/L范围内,所建立方法的水样加标回收率为80.78%~93.75%,相对标准偏差为0.26%~6.79%(n=6),方法的检测限为0.01μg/L。所采集的5种实际样品(红湖水、公园水、鱼塘水、牛尿及猪尿)中土霉素的含量分别为未检出、2.18、1.53、31.29和207.23μg/L。     

臭氧-紫外预处理对高有机物原水混凝效果的影响

以腐殖酸为模型污染物,分别考察了臭氧氧化、紫外照射及臭氧-紫外联合预处理过程对高有机物原水混凝性能的影响.结果表明,3种预处理方式均对原水中的溶解性腐殖酸具有明显的矿化作用.紫外及臭氧-紫外联合预处理还对后续的混凝过程具有强化作用.随着臭氧投量的增加和紫外照射时间的延长,混凝过滤出水的TOC和浊度呈明显下降趋势.当臭氧浓度(O3/C)达到9.0 mg/mg时,预处理对腐殖酸的去除率可以达到47%,过滤出水TOC含量为3.5 mg/L,浊度为2.6 NTU;紫外光照射3 h可去除原水中52%的溶解性有机物,其出水TOC为2.0 mg/L,浊度低于1.0 NTU.臭氧-紫外联合预处理后的混凝效果要明显优于二者单独作用的系统.在联合预处理系统中,当预臭氧浓度(O3/C)为1.0 mg/mg紫外照射时间为1 h时,过滤出水TOC为2.6 mg/L,且浊度低于1.0 NTU.不同预处理条件下的矿化作用主要是通过.OH实现的,同时.OH还对溶解性腐殖酸的团聚结构产生破坏作用,使其稳定性降低,从而促进了混凝过程对有机物的去除.     

碳源对O/A-F/F模式积累内源聚合物及反硝化的影响

好氧/缺氧-盛宴/饥饿(O/A-F/F)选择模式能够在好氧段实现活性污泥积累内源聚合物的同时在缺氧段原位利用内源聚合物驱动反硝化.为了深入探究不同的碳源类型对O/A-F/F模式下内源聚合物积累和内源反硝化的影响,实验以乙酸和葡萄糖为主要碳源探究内源聚合物积累和内源反硝化特性以及富集的活性污泥菌群的结构和功能.结果表明,在O/A-F/F选择模式下,当进水化学需氧量(COD)为500 mg·L~(-1)左右时,以乙酸为主要碳源系统(Ac-SBR)和以葡萄糖为主要碳源的系统(Gc-SBR)均能实现40 mg·L~(-1)的硝酸盐氮的内源去除,且各系统均实现了部分短程反硝化.但Ac-SBR实现了更高的亚硝酸盐的积累.乙酸有利于内源聚羟基脂肪酸酯(PHA)积累并驱动内源反硝化过程,PHA产率为0.52,平均反硝化速率(DNR)为9.65 mg·(L·h)-1.Gc-SBR系统能够实现PHA和糖原(Gly)的同时积累,但Gly产率高于PHA产率,分别为0.36和0.17,DNR为4.35 mg·(L·h)-1.Gly是实现内源反硝化过程的主要驱动力,反硝化脱氮贡献率占总量的77%.16S rRNA高通量测序表明Proteobacteria门中的β-Proteobacteria在Ac-SBR中为优势菌纲,菌群丰度为40.56%,而在Gc-SBR中菌群丰度为18.05%.α-Proteobacteria可能在Gc-SBR中贡献了微生物的糖原积累.β-Proteobacteria、Unclassified Bacteroidetes和Lgnavibacteria在Ac-SBR中贡献了内源PHA积累.     

SBR反应器中全自养硝化颗粒污泥的特性研究

在SBR反应器中接种硝化污泥,研究了污泥颗粒化过程中某些性能的变化,包括沉降性能、胞外聚合物、氧利用速率等.结果表明,当SBR沉淀时间由39min缩短至10min时,污泥SVI由接种时的110mL/g降低至24～42mL/g.EPS(以VSS计)中蛋白质含量由接种时的163mg/g增长到250～270mg/g;而EPS中多糖变化不大,基本在20～30mg/g;硝化颗粒污泥中EPS的蛋白质/多糖的比例基本在9～13左右.反应器中污泥浓度(以VSS计)约2.5g/L,VSS/SS基本保持在85%～90%.在反应器运行初期,污泥中氨氧化菌的活性(SOUR-A)和亚硝酸氧化菌的活性(SOUR-N)不断升高,在第17d,SOUR-A和SOUR-N分别达到259mg/(g·h)和119mg/(g·h);为接种污泥的2.4和5.3倍.当硝化颗粒形成且粒径不断增大后,污泥的SOUR-A和SOUR-N开始降低.污泥中异养菌的活性(SOUR-H)和内源呼吸活性(SOUR-E)在颗粒化过程中都保持在10mg/(g·h).     

外加纤维素酶和α-淀粉酶对猪粪厌氧发酵的促进机制

为有效缩短有机物厌氧发酵限制阶段的反应时间,提高发酵底物的生物产甲烷效率,以猪粪为发酵底物,添加外源纤维素酶和α-淀粉酶,应用一级动力学模型和Gompertz模型拟合厌氧发酵过程.结果表明:适量添加纤维素酶和α-淀粉酶对厌氧发酵系统的水解反应具有积极的促进作用,当两种酶的总添加量为40 mg/g、纤维素酶和α-淀粉酶配比为1:3时促进作用最为显著,其多糖浓度、TVFAs（乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的统称）浓度峰值、累积沼气产气量、甲烷产率（基于猪粪中挥发性固体含量计算）分别为4 494 mg/L、8 666 mg/L、187 688 mL、392.1 mL/g,与CK（对照）组比分别提高了171.0%、23.3%、23.5%、24.3%.相关性分析表明,外源酶的添加对厌氧发酵系统中微生物可利用的C/N具有显著影响,可有效促进TVFAs转化产甲烷,当纤维素酶和α-淀粉酶配比为1:3时,厌氧发酵过程具有最大反应速率〔32.95 mL/（g·d）〕,与CK组相比水力停留时间（HRT）缩短了2.5 d,生物产甲烷效率提高了24.3%,厌氧发酵过程符合Gompertz模型（R2=0.999 2）.研究显示,纤维素酶和α-淀粉酶对促进猪粪厌氧发酵有协同作用,当α-淀粉酶添加量不超过30 mg/g时,α-淀粉酶添加量与甲烷产率呈正相关;当纤维素酶添加量超过10 mg/g时,纤维系酶添加量与甲烷产率呈负相关.      

积分安培检测-离子色谱法同时测定地下水中的溴离子和碘离子

采用积分安培-离子色谱法同时测定地下水中的溴离子和碘离子,该方法的相关性好(r>0.999),精密度高(RSD%<4.0),样品加标回收率为90~110%,溴离子检出限为5.6μg/L,碘离子检出限为2.1μg/L。本法简便、快速、准确且选择性好,可用于分析地下水中的溴离子和碘离子。     

“可再生”聚羧酸盐凝胶-碱复合净水材料的原位合成及应用

为高效、经济及绿色地净化含铜废水,基于新的原位合成方法,制备新型聚羧酸盐凝胶-碱复合净水材料,用于对含铜废水的高效“可再生”净化. 以一种活性杂环型阳离子单体(N,N-二烯丙基-3-羟基杂氮环丁烷氯化铵,DHAC)和丙烯酸(AA)为基本原料,通过“预聚+交联”的新型反应过程,构建开环交联型聚羧酸盐凝胶骨架(ROPCG),并产生原位包覆效应,实现对溶液体系中NaOH的100%包覆,获得高效的ROPCG-NaOH复合净水材料. 结果表明:①基于“吸附+沉淀”协同的双重作用机制,ROPCG-NaOH材料实现了对含铜废水的高效净化,每g ROPCG-NaOH复合净水材料可去除384.62 mg的铜离子,同等净水能力优于大部分同类产品. ②ROPCG-NaOH复合净水材料仅通过简单的“预聚+交联”反应过程即可获得,且主要的生产原料为商业易得的常规原料,具有简单易得、绿色环保的特性,综合考虑ROPCG-NaOH复合净水材料具有明显的应用优势. ③ROPCG-NaOH材料废渣可再生为有用的ROPCG凝胶吸附剂,再生ROPCG凝胶吸附剂的铜吸附容量为276.24 mg/g,与单纯ROPCG凝胶吸附剂的铜吸附容量(286.53 mg/g)接近,重复再生率为96.55%. 研究显示,ROPCG-NaOH复合净水材料能高效、经济、绿色及“可再生性”地处理水中铜离子,应用前景良好.      

天然胶/公共网络/废胶粉互穿聚合物网络

通过互穿聚合物网络技术成功制备了天然橡胶/公共网络/废胶粉共轭三组分,并测定了力学性能和微观形态。结果表明:当A/B摩尔比为2/1、AB含量为4.5%、废胶粉粒径为60目、废胶粉含量为15%时,体系的力学性能最好,共轭三组分天然橡胶/公共网络/废胶粉体系的磨耗体积明显低于两组分天然橡胶/废胶粉体系的磨耗体积。界面共轭互穿改善了界面结合,可减少反复压缩过程中的相间摩擦生热和变形。     

低温反硝化菌——施氏假单胞菌N3的筛选及脱氮性能

通过微生物连续富集分离,筛选得到1株低温下具有反硝化能力的细菌N3,鉴定为施氏假单胞菌,并对其脱氮性能进行研究.结果表明,N3在C/N=8,硝酸盐负荷为70 mg·L~(-1)时,能实现硝酸盐的完全去除.此外,N3对低温具有良好的适应性.在C/N=8,4℃条件下,36 h内即可将15 mg·L~(-1)硝酸盐完全去除;反硝化基因nar G和nir S的表达与30℃下的表达量处于同一个数量级,能够高效表达.利用聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)和海藻酸钠(sodium alginate,SA)对N3进行固定化,在10℃下考察固定化N3长期运行的稳定性.结果表明,固定化N3能够在3 d内将15 mg·L~(-1)的硝酸盐完全去除,且连续运行54 d后仍保持良好的稳定性和去除效果.菌株N3具有的高效反硝化脱氮及低温适应性表明其在冬季硝酸盐水体脱氮方面具有良好的应用潜力.     

吹脱-吸附工艺处理钒冶炼高氨氮废水的工程实践

详细介绍了采用常温循环吹脱-移动床吸附工艺处理湖南某钒厂V2O5生产过程排放的高盐高浓度氨氮废水的工艺流程,分析了氨氮去除率的影响因素,并提出了最佳工艺条件。工程实际应用表明:吹脱-吸附工艺对高浓度氨氮废水(Na+浓度为50g/L、NH3-N浓度为13 000mg/L)具有很好的处理效果,出水氨氮浓度低于15mg/L,可达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级排放标准,且高纯度氯化铵的回收利用也大大降低了工程成本。     

城市污水处理厂污泥制活性炭的研究

经对天津东郊污水处理厂的污泥性质和组成测试 ,研究了以城市污水厂污泥为基本原料、氯化锌为活化剂采用传统活性炭制备工艺的污泥活性炭制备技术 .选取活化剂浓度、固液比、活化温度及活化时间等因素 ,通过正交试验确定了最佳工艺条件 .结合比表面积、孔径分布和扫描电镜表征分析 ,对制备的污泥活性炭进行性能评价 ,并初步探讨了污泥活性炭作为水处理吸附剂的去除效果 .结果表明 :在最佳工艺条件 4 0 %氯化锌溶液为活化剂、活化时间 2 0min、活化温度 6 0 0℃、固液比为 1∶2～ 1∶3的条件下 ,制备的污泥活性炭碘吸附值为 5 14～ 5 4 2mg/ g ,大孔、中孔、微孔容积分别为 0 39～ 0 5 3mL/g、0 10～ 0 15mL/ g、0 15～ 0 2 3mL/ g ,比表面积为 193～ 2 5 6m2 / g .将污泥活性炭处理COD为 2 4 0 0mg/L、色度 2 5 0的制药废水 ,COD去除率 >87%、色度去除率 >80 % .     

过硫酸盐对城市污泥脱水和重金属去除的影响

利用具有强氧化性质的K2S2O8试剂作为研究对象,考察了对污泥重金属Pb、Zn、Cu、Cd的去除影响、脱水表现以及处理前后污泥性质的变化.结果表明:在起始pH值为2.0,反应时间1h,温度25℃,投加1.34g/g SS的K_2S_2O_8,可改善污泥的脱水性能.其中,滤饼含水率可由82.6%降至74.8%;污泥比阻由6.70×10~8S~2/g下降至5.43×108S2/g.K_2S_2O_8氧化处理污泥,可使污泥絮体快速分解,上清液COD从15.2mg/L增至187.0mg/L;TN从6.03mg/L增至22.7mg/L;TP则由8.15mg/L变为12.7mg/L;污泥TSS相应降低了9.4%.污泥重金属去除率随着投加量的增加而增加,当K2S2O8投加量达到2.01g/g SS时,污泥重金属Pb、Zn、Cu、Cd去除率可分别达到63.90%、87.10%、86.40%以及84.25%.当投加量大于2.01g/g SS,各重金属去除率趋于稳定.低pH值能够提高污泥中重金属的去除率.K2S2O8与污泥反应后,污泥重金属转移到上清液中,对上清液投加0.075%的Ca O,pH值提高,可以相应去除上清液中16.95%的Pb、54.70%的Zn、58.90%的Cu以及21.95%的Cd,TN和TP含量也明显降低.