Fe^2＋浓度对生物产氢动力学的影响

研究了Fe2 '在0～1 500 mg/L范围内对混合细菌发酵产氢动力学的影响.结果表明,以葡萄糖为底物,在35℃和初始pH为7.0时,当Fe2 浓度为0～300 mg/L时,混合细菌发酵葡萄糖的最大累积产氢量和平均产氢速率都随着Fe2 浓度的增加而增加;当Fe2 浓度为300 mg/L时,最大累积产氢量和平均产氢速率最高,分别为302.3 mL和30.0 ml/h.当Fe2 浓度为0～350mg/L时,比产氢率随着Fe2 浓度的增加而增加,当Fe2 浓度为350 mg/L时,最大比产氢率为311.2 mL/g.修正的Logistic模型能很好地描述累积产氢量随时间的变化规律.修正的Han-Levenspiel模型能很好地描述Fe2 浓度对平均产氢速率的影响.     

Fe2+浓度对生物产氢动力学的影响

研究了Fe²⁺在0～1 500 mg/L 范围内对混合细菌发酵产氢动力学的影响.结果表明,以葡萄糖为底物,在35℃ 和初始pH为7.0时,当Fe²⁺浓度为0～300 mg/L 时,混合细菌发酵葡萄糖的最大累积产氢量和平均产氢速率都随着Fe²⁺浓度的增加而增加;当Fe²⁺浓度为300 mg/L 时,最大累积产氢量和平均产氢速率最高,分别为302.3 mL和30.0 mL/h .当Fe²⁺浓度为0～350 mg/L 时,比产氢率随着Fe²⁺浓度的增加而增加,当Fe²⁺浓度为350 mg/L 时,最大比产氢率为311.2 mL/g .修正的Logistic模型能很好地描述累积产氢量随时间的变化规律.修正的Han-Levenspiel模型能很好地描述Fe²⁺浓度对平均产氢速率的影响.     

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.     

缓冲体系对厌氧发酵生物产氢的影响

为了研究碳酸盐和磷酸盐缓冲对于厌氧发酵从葡萄糖中制取H2的影响,将经过热处理的初级消化污泥接种到不同浓度碳酸盐和磷酸盐基质中进行厌氧发酵产氢实验.实验结果表明,碳酸盐和磷酸盐的缓冲对于厌氧发酵制氢有较大影响.当NaHCO3,浓度为4 g·L-1时,每1 mol葡萄糖的产氢量达到最大,最大值为1.68 mol,这比不加NaHCO3时的产氢量提高了282%.磷酸盐的浓度对于厌氧发酵产氢也有较大影响.在NaHCO3浓度为4 g·L-1,NaH2PO4·2H2O和K2HPO4·3H2O浓度均为500 mg·L-1时,葡萄糖的产氢率可达到1.94 mol·mo1-1,这比不加入磷酸盐时提高了56%.实验中产氢一般从接种后12 h开始,历时10 h左右结束,最大产氢速率可达到0.44 mol·h-1·mol-1·     

碳酸盐与磷酸盐对Biohydrogenbacterium R3sp.nov.产氢发酵效能的影响

采用NH4HCO3、NaHCO3、Na2CO3、K2HPO4、KH2HPO4、NaH2PO4和Na2HPO4作为碳酸盐和磷酸盐缓冲溶液源,研究其对Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.产氢发酵效能的影响.研究发现,碳酸盐对Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.反应体系中的pH值都具有较好的缓冲作用,而磷酸盐的添加对其产氢效能的促进作用较明显.反应器内添加了Na2HPO4与K2HPO4的Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.的氢气产量与氢气含量达到最高值,分别为1978.56 mL、44.1％与2160.9 mL、45.8％,此时反应器内的pH值分别为3.28和3.41,细胞浓度分别为1.03 g·L-1和1.21 g·L-1,添加了Na2HPO4的Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.的乙醇和乙酸产量分别为4841.49 mg·L-1和2064.94 mg·L-1;而添加了Na2CO3的氢气产量、氢气含量、细胞浓度与反应器内pH值分别为1064.42 mL、35.96％、1.23 g·L-1与3.81,此时乙醇、乙酸的产量分别为3862.21 mg·L-1和1930.86 mg·L-1.     

La~(3+)对产氢产甲烷厌氧反应器作用的研究

通过3个阶段的实验,第一阶段采用IC厌氧反应器做为产氢反应器的启动过程中,确定了葡萄糖进水COD为2 000 mg/L时,最佳水力停留时间为6 h。COD去除率达到34%,氢气产量达到8 L/d。第二阶段产氢产甲烷反应器的启动,产氢反应器COD去除率为31%～34%,氢气产量7.5～8 L/d,产甲烷反应器的COD去除率为83%～86%。最大比产甲烷活性493～504 m L/(g·d)。实现了同时产氢和产甲烷,达到了能源的最大产出,提高了废水处理效果,具有重要的现实意义。第三阶段稀土元素对产氢产甲烷反应器的促进作用表现在对产甲烷菌的促进,当La3+浓度为0.3 mg/L时,此时产甲烷反应器COD去除率达到最大值92%,比产甲烷活性达到520 m L/(g·d);对产氢反应器的作用不大。稀土元素进一步提高了废水处理效果和产甲烷量,将其用在废水处理中是可行并且有效的。     

Fe和Fe2+对混合细菌产氢发酵的影响

在研究Fe粉剂量和Fe²⁺浓度对混合细菌产氢发酵的影响基础上,确定Fe和Fe²⁺促进混合细菌产氢能力的最佳阈值,并对乙醇型发酵菌群在不同Fe粉和Fe²⁺浓度下的产氢量和最大比产氢速率进行考察和对比.结果表明,Fe粉和Fe²⁺对乙醇型发酵菌群的产氢能力均有明显的促进作用.以葡萄糖为底物,投加Fe²⁺试验中,Fe²⁺浓度200mg/L获得最大产氢量143.7mL/g,较对照组提高32%;Fe²⁺浓度50mg/L获得单位VSS最大比产氢速率21.2 mL/(h·g),较对照组提高33%.投加单质Fe试验中,Fe粉剂量1000mg/L获得最大产氢量156.1mL/g,较对照组提高44%;Fe粉剂量500mg/L获得单位VSS最大比产氢速率23.5mL/(h·g),较对照组分别提高47%.单质Fe浓度高于50mg/L时,对发酵菌群产氢的促进作用要优于同浓度下的Fe²⁺.同时对混合细菌中铁的全量和形态分布进行了考察.     

不同底物种类对厌氧发酵产氢的影响

在批式培养试验中以人工配置的废水为原料,以厌氧消化污泥作为天然产氢菌源,通过厌氧生物发酵制备生物氢气,研究了不同底物葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、木糖、乳糖对产氢能力的影响,以及生物制氢发酵过程中液相组成的变化,并对产氢动力学和细菌生长动力学进行了分析.结果表明,5种底物中最佳的底物是葡萄糖,氢气含量、累积产氢量和氢气产量最高可达到49.52%、67.21 L/mol、3.23 mol/mol.发酵产氢代谢产物以丁酸和乙酸为主,乙酸的含量占到26.76%～40.49%,丁酸的含量占到37.60%-58.07%.并含有部分丙酸和乙醇,属于丁酸型发酵.丁酸/乙酸比值可作为衡量氢气产生效率的一个指标,比值越大产氢量越高.实验中氧化还原电位均在-300 mV以下,以厌氧为主.Gompertz模型能够很好地拟合其产氢过程和产氢菌生长过程.     

UASB系统低 pH运行时对产氢性能的分析

采用升流式厌氧污泥床(UASB)作为反应装置,以红糖水为发酵底物,污水处理厂剩余污泥为反应的启动污泥,加入活性炭固定污泥成颗粒状,形成稳定的乙醇型发酵后,对生物制氢系统在低pH运行时的产氢性能进行了研究.结果表明,在进水COD浓度为4 000 mg·L-1、温度为(35±1)℃、水力停留时间(HRT)为8 h的条件下,投加NaHCO3将出水pH由稳定期的3.72分别提高至3.80、3.85、3.94、4.04,稳定时的产氢速率由5.5 L·d-1提高到约7.0、8.0、9.5、6.0 L·d-1,较稳定期分别提高了27.27%、45.45%、72.73%、9.09%.pH为3.94时,产气速率也达到最大值15.83 L·d-1,是稳定期产气量的1.75倍,产氢效率为58.05%,产气产氢效果最佳,突破了发酵法制氢pH的下限值4.0.     

丁酸型发酵生物制氢反应器的运行特性研究

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR),利用厌氧活性污泥以糖蜜废水为底物发酵产氢,探讨了丁酸型发酵生物制氢反应器稳定运行的工程控制参数,并运用变性梯度凝胶电泳技术(denaturinggradientgelelectrophoresis,DGGE)对微生物菌群结构稳定性进行了分析.研究表明,在污泥接种量(SS)为15g·L-1、温度为(35±1)℃、容积负荷为40kg·m-3·d-1、水力停留时间(HRT)为4h条件下,可以获得CSTR丁酸型发酵的最大产氢速率2 37m3·(m3·d)-1.此时系统的pH、氧化还原电位(ORP)分别在5 2～5 5、-480～-500mV之间.液相末端发酵产物中乙酸和丁酸、乙醇、丙酸、戊酸的含量分别占挥发酸总含量的70%,20%,7%,6%.气相中的氢气含量在30%～40%之间.根据PCR DGGE指纹图谱显示此时期丁酸型发酵优势菌群在反应器内结构保持稳定.     

黔西南高砷煤矿区钙镁离子对砷酸根联合生物毒性效应的影响研究

以隆线溞为受试生物,研究了黔西南高砷煤矿区水环境中广泛共存的Ca2+、Mg2+对砷酸根(AsO34-)的生物毒性效应的影响.结果表明,砷酸根单独存在条件下,对隆线溞24、48、72、96h的半致死浓度(LC50)分别为5.9817、5.1800、4.1884、3.2015 mg·L-1.Ca2+(20、60、100mg...     

类芬顿调理污泥用于微生物电解池产氢与磷回收的研究

为提高微生物电解池(MEC)利用剩余污泥产氢气和磷回收的效率,采用Fe~(3+)、原儿茶酸(PCA)和H_2O_2体系预调理污泥,探究中性PCA/Fe~(3+)/H_2O_2体系的试剂投加量对污泥液相总磷含量和溶解性化学需氧量(SCOD)的影响.在单因素试验的基础上,通过表面响应法(RSM)优化得到Fe~(3+)和H_2O_2投加量分别为12.96 mmol·L~(-1)和0.45 mol·L~(-1),液相总磷含量和SCOD含量实际值分别为(60.14±0.08) mg·L~(-1)和(3357.67±66.37) mg·L~(-1),模拟效果显著.与未处理的剩余污泥MEC反应器出水相比,经过调理后的剩余污泥MEC反应器出水中的总化学需氧量(TCOD)、多糖和蛋白质的去除率分别提高了30.03%、50.16%和97.31%,氢气转化率提升了1.31倍,有效提升了MEC产氢效率.通过鸟粪石结晶回收MEC污泥上清液中的磷,发现在初始pH值为10、Mg~(2+)浓度为0.056 mol·L~(-1)和NH~+_4浓度为0.08 mol·L~(-1)时效果最佳.鸟粪石晶体质量浓度最高可达7.6 g·L~(-1),晶体纯度最大为88.30%,上清液中77.55%的磷以鸟粪石的形式得到回收.在本研究最优化条件下进行中性PCA/Fe~(3+)/H_2O_2体系调理剩余污泥微生物电解池产氢与磷回收全过程中产出经济价值达到2.36元.实验研究最终表明,经过Fe~(3+)/PCA/H_2O_2体系调理污泥可促进污泥中磷的释放和MEC处理污泥的产氢效率,为探究污泥资源化提供了新的研究思路.     

Fe2+、Co2+、Ni2+对渗滤液厌氧过程的影响

通过单因素和正交试验,分别研究了Fe2+、Co2+、Ni2+及其组合对渗滤液厌氧过程中COD去除率和产甲烷量的影响.结果表明,分别投加Fe2+=25 mg·L-1、Co2+=1 mg·L-1、Ni2+=0.5 mg·L-1时对COD去除率和产甲烷量促进显著,3种微量元素均表现出了"低促高抑"的Hormesis效应.微量元素组合投加时,协同促进了甲烷的产生,其中Co2+是影响COD去除率的主要因素,Fe2+是影响产甲烷量的主要因素,但3种微量元素在其各自适宜的投加浓度范围时,对渗滤液厌氧过程的促进效果较为相近.各试验组的pH值维持在7.05~7.53之间,并与产甲烷量呈显著的相关关系.此外,渗滤液成分复杂,微量元素的生物有效性一定程度上受到限制,渗滤液厌氧体系对微量元素的需求较别的体系偏高.     

1株分离自煤矿废水的铁硫氧化细菌LY01的鉴定及其氧化特性研究

从贵州省某煤矿废水中分离出1株嗜酸性的铁硫氧化细菌菌株LY01,经过对该菌株的形态特征、理化特征检测及16S rRNA序列分析,初步鉴定菌株LY01为嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans).在无机盐培养液中菌株LY01可以从氧化Fe2+、单质硫(S0)及黄铁矿(FeS2)获得能量生长,对Fe2+的氧化速率最快,反应30 h即可将44.2 g.L-1的FeSO4.7H2O完全氧化,菌体细胞达到4.2×107个.mL-1;反应21 d可将溶液中10 g.L-1含量的S0氧化6.7%,溶液中SO24-浓度达2 001 mg.L-1,菌体细胞达到8.9×107个.mL-1;反应20 d可将溶液中30 g.L-1含量的FeS2氧化10%,溶液中SO24-浓度达4 443 mg.L-1,菌体细胞达到3.4×108个.mL-1.研究重金属离子Ni2+、Pb2+对菌株LY01氧化FeS2活性的影响,结果发现10～100 mg.L-1的Ni2+对菌株LY01氧化FeS2活性有一定的影响,而10～100 mg.L-1Pb2+对菌株LY01氧化FeS2的活性无影响.     

凤眼莲对二价铁锰离子的吸附及机理研究

利用凤眼莲根、茎、叶粉末吸附水溶液中的Fe2+、Mn2+,并通过一系列的条件优化,确定了最佳的吸附条件.同时,采用等温吸附模型与动力学模型拟合研究了吸附特性.结果表明,凤眼莲根、茎、叶对Fe2+的吸附能力依次为根＞叶＞茎,对Mn2的吸附能力依次为茎＞叶＞根;在Fe2+、Mn2+起始浓度分别为45 mg·L-1和75 mg·L-1,pH分别为4.0和5.0,吸附剂添加量为0.4g,摇床转速为180 r·min-1,温度为50℃的条件下,根对Fe2+的最大吸附量为(21.73±0.38) mg·g-1,茎对Mn2+的最大吸附量为(15.55±0.58) mg·g-1,去除率分别达到96.58％和82.93％.Langmuir模型和准二级动力学模型能够较好地拟合Fe2+、Mn2+的吸附过程,吸附活化能与傅立叶红外光谱等表明该过程为物理化学吸附.与现有的Fe2+、Mn2+吸附生物质相比,凤眼莲粉末吸附水溶液中Fe2+、Mn2+的能力较突出,是一种极具潜力的吸附材料.     

哒嗪硫磷在液相中的光化学降解

以高压汞灯为光源,研究了哒嗪硫磷在液相中的光化学降解及影响因素.结果表明,哒嗪硫磷浓度为5mg·L-1时,在纯水中光解半衰期为9.82h,哒嗪硫磷在不同有机溶剂中的光解速率大小依次为正己烷>乙酸乙酯>甲醇>乙腈,在碱性溶液中比中性和酸性溶液中光解快.在2～20mg·L-1浓度范围内,哒嗪硫磷在水与甲醇中光解速率均随初始浓度的增加而降低.硝酸盐对哒嗪硫磷水中光解有一定的光敏化作用,而表面活性剂(SDS)则表现出显著的光猝灭作用,且猝灭作用与剂量比正相关.Fe3+和Fe2+对哒嗪硫磷水中光解有极强的光敏作用,并且光敏效应随着离子浓度的提高表现出先增加后减小的现象.光解产物的HPLC-MS检测表明,哒嗪硫磷在水中光解主要的途径是发生光氧化和光异构化作用.     

重金属铜在黑土和棕壤中解吸行为的比较

采用一次平衡法研究吸附态Cu²⁺在黑土和棕壤上的解吸行为并进行了比较.结果表明,与棕壤相比,黑土吸附态Cu²⁺解吸有更长的滞后阶段,黑土在Cu²⁺的吸附量低于729.00mg·kg^-1(Cu²⁺处理浓度小于40 mg·L^-1),棕壤在Cu²⁺的吸附量低于393.29 mg·kg^-1(Gu²⁺处理浓度小于20 mg·L^-1)时,土壤吸附态Cu²⁺几乎不发生解吸.2种土壤吸附态Cu²⁺的解吸率均较低,尤其是黑土.在试验所采用的Gu²⁺处理浓度范围内,黑土与棕壤吸附态Cu²⁺的最高解吸率分别为6.60%和13.56%.Freundlich方程为描述2种土壤Cu²⁺等温解吸过程的最佳方程.黑土和棕壤吸附态Cu²⁺的解吸速率均较快,在40min左右基本达到平衡.描述黑土和棕壤解吸动力学过程的最优模型为双常数速率方程,其次为Elovich方程.     

亚铁对水平潜流人工湿地反硝化作用的影响

亚铁离子可以作为电子供体参与反硝化作用,某些微生物可以通过氧化亚铁离子还原硝酸盐,从而去除污水中的硝态氮.本研究通过在潜流人工湿地中添加Fe2+,分析不同初始Fe2+浓度对反硝化过程的强化效果及不同C/N对Fe2+参与反硝化作用的影响.结果表明,Fe2+的添加可以显著提高人工湿地反硝化能力,进水NO-3-N为30 mg·L-1、C/N为2、水力停留时间为1 d,添加45 mg·L-1Fe2+的人工湿地中硝氮去除率可以提高24%;硝氮去除率随初始Fe2+浓度的增加而增加.C/N与初始Fe2+浓度对反硝化作用都具有显著影响且两者具有交互作用,碳源的存在可以促进Fe2+参与的反硝化作用.     

利用固定化藻菌耦合系统同步去除污水中的COD和氮磷

利用活性污泥和莱茵衣藻建立了一套固定化藻菌耦合系统同步去除污水中的COD和氮磷.系统污水日处理量为6 m3,水力停留时间为12 h.对于活性污泥部分,当厌氧槽搅拌转速为15 r.min-1,好氧槽DO值为5 mg.L-1时COD由150 mg.L-1左右降到50 mg.L-1,氨氮从20～30 mg.L-1降到0.5 ...