AOB去除炔雌醇的共代谢与硝基化协同作用

采用氨氧化菌Nitrosomonas europaea降解17α-乙炔雌二醇（EE2）,考察降解过程中氨氮的作用以及EE2的降解机制.结果表明,N.europaea降解EE2属于共代谢过程,氨氮是共代谢发生的必要条件.氨氧化过程产生的亚硝氮会在酸性条件下将EE2硝基化,反应符合一级动力学模型,降解速率常数与亚硝酸根、H⁺及游离亚硝酸浓度成正相关.通过控制pH值大于7.5抑制硝基化反应,证实了N.europaea对EE2的生物降解作用,生物降解反应符合一级动力学模型且降解速率常数为0.0069h^-1.当N.europaea氨氧化反应导致pH值低于7.5时,EE2的去除存在生物降解和硝基化的协同作用,EE2去除符合一级动力学模型且降解速率常数为0.0093h^-1.同时还发现一种未曾报道过的EE2生物降解产物M613,对于其雌激素效应和毒性还需进一步探究.     

AOB去除炔雌醇的共代谢与硝基化协同作用

采用氨氧化菌Nitrosomonas europaea降解17α-乙炔雌二醇（EE2）,考察降解过程中氨氮的作用以及EE2的降解机制.结果表明,N.europaea降解EE2属于共代谢过程,氨氮是共代谢发生的必要条件.氨氧化过程产生的亚硝氮会在酸性条件下将EE2硝基化,反应符合一级动力学模型,降解速率常数与亚硝酸根、H⁺及游离亚硝酸浓度成正相关.通过控制pH值大于7.5抑制硝基化反应,证实了N.europaea对EE2的生物降解作用,生物降解反应符合一级动力学模型且降解速率常数为0.0069h^-1.当N.europaea氨氧化反应导致pH值低于7.5时,EE2的去除存在生物降解和硝基化的协同作用,EE2去除符合一级动力学模型且降解速率常数为0.0093h^-1.同时还发现一种未曾报道过的EE2生物降解产物M613,对于其雌激素效应和毒性还需进一步探究.     

光照、流速和水温对大型人工输水渠道自净影响

以南水北调中线总干渠为对象,通过实验室模拟培养测定污染物降解系数,分析了光照、流速和温度对渠道自净能力的影响.结果显示,避光和光照条件下,高锰酸盐指数的降解系数分别为0.026和0.022d^-1,无显著性差异（P>0.05）;氨氮的降解系数分别为0.006和0.012d^-1,差异极显著（P<0.01）.各流速条件下高锰酸盐指数降解系数分别为0.027d^-1（0.2m/s）、0.029d^-1（0.3m/s）、0.029d^-1（0.4m/s）,氨氮降解系数分别为0.014d^-1（0.2m/s）、0.017d^-1（0.3m/s）、0.018d^-1（0.4m/s）,不同流速之间无显著性差异,但均显著高于0m/s实验组（P<0.05）.各温度条件下高锰酸盐指数降解系数分别为0.014d^-1（10℃）、0.018d^-1（15℃）、0.022d^-1（20℃）、0.029d^-1（25℃）和0.031d^-1（30℃）,25~30℃差异不显著（P>0.05）,其他各温度梯度之间均存在显著性差异;氨氮降解系数分别为0.002d^-1（10℃）、0.003d^-1（15℃）、0.010d^-1（20℃）、0.012d^-1（25℃）和0.020d^-1（30℃）,10~15℃、15~20℃和20~25℃差异不显著,其他温度梯度之间均具有显著差异.高锰酸盐指数和氨氮的温度校正系数θ值分别为1.047和1.079.研究结果可为中线工程水质管理提供依据.     

某石油污染含水层降解能力地球化学评估

含水层降解能力是石油类污染场地监控自然衰减需获取的重要参数.通过测定某石油污染场地地下水电子供体（苯系物、化学耗氧量）和电子受体/产物（DO、NO₃^-、Mn²⁺、Fe²⁺、SO₄^2-和HCO₃^-）等地球化学指标,分析了电子供受体分布规律,确定了电子受体背景值,采用传统地球化学评估法,计算了所有单井降解能力;在此基础上,引入累积概率曲线法,更科学的评估了场地含水层降解能力,结合地下水更新能力,估算了污染物降解速率;同时,划分了含水层降解能力强弱区.结果显示：该场地单井降解能力为36.49~70.05mg/L,其累积概率拟合曲线符合F（x）=0.008e^0.07x指数模型,以此评估含水层降解能力为57.83mg/L.以径流量132m³/d估算地下水更新能力,估算污染物降解速率为2790kg/a;强降解能力区位于下游源区,面积约为5100m²,占场地总面积的5.3%;地下水中硫酸盐、硝酸盐消耗严重,强化硫酸盐还原和反硝化作用可能是该场地管理修复的一个有效方法.     

链长和官能团对全氟有机酸降解路径的影响

考察了碳链长度和官能团对高强UV/SO₃^2-体系降解全氟有机酸的影响,选取典型全氟有机酸PFOA和PFOS,探明其降解机制.结果表明,高强UV/SO₃^2-体系可高效降解5种全氟有机酸.全氟有机酸的降解速率随着碳链长度的增加而增加.官能团对全氟有机酸的降解有重要影响,全氟羧酸在体系中的降解速率显著快于全氟磺酸.全氟羧酸是从与羧基相连的α碳上的氟原子开始,通过逐步脱CF₂单元的形式生成短链全氟羧酸进行降解.全氟磺酸主要有三条降解路径：脱磺酸基、α位脱氟以及中心C—C键断裂.     

氨三乙酸强化零价铁/过一硫酸盐降解橙黄G

采用氨三乙酸（NTA）强化和改善零价铁/过一硫酸盐（Fe⁰/PMS）体系降解水中偶氮染料的氧化效能,以橙黄G （OG）为目标污染物,研究了NTA强化Fe⁰/PMS （NTA/Fe⁰/PMS）体系中OG的降解效果和NTA的强化作用机制,并考察了NTA、Fe⁰、PMS等主要反应物浓度和水中常见的共存物质对OG降解效能的影响.结果表明,NTA能够强化Fe⁰/PMS体系降解OG的氧化效能,且初始pH值对其强化作用有显著影响.中性（pH=7）和酸性（pH=3）条件下,NTA/Fe⁰/PMS体系去除OG的表观速率常数分别较Fe⁰/PMS体系提高了31.3倍和5.5倍;增加NTA、Fe⁰和PMS浓度有助于OG的降解,但NTA超过8mmol/L或PMS超过1.0mmol/L时出现抑制现象;水质背景中,Cl^-的存在促进了OG的降解,HCO₃^-、H₂PO₄^-和腐殖酸则表现为不同程度的抑制作用;NTA/Fe⁰/PMS体系中,主导的活性物种为Fe⁰界面产生的SO₄^·-和·OH,界面作用和均相作用对OG的降解分别贡献了约83.2%和16.8%;加入NTA后,体系中生成的Fe³⁺/Fe²⁺能与其迅速形成络合物,既缓解了Fe⁰表面钝化层的形成,促进Fe⁰界面对PMS的直接活化,又提高了溶液中溶解性铁的浓度,促进均相作用对PMS的活化分解,使NTA/Fe⁰/PMS体系降解OG的氧化效能得到强化和改善.     

鸡粪中高温厌氧甲烷发酵产气潜能与动力学特性

采用富含氮素的鸡粪为原料,包括原料鸡粪、鸡粪固相部分和鸡粪液相部分,选取以鸡粪为原料连续稳定运行超过90d的中高温厌氧反应器新鲜出料为接种污泥,在中温（35℃）和高温（55℃）条件下开展动力学和产甲烷潜能试验.采用Gompertz模型、一级动力学模型和两阶段模型对鸡粪中高温累积产甲烷量进行拟合.结果表明,鸡粪中高温甲烷发酵均呈现明显的快速产气期和慢速产气期两阶段特征,快速产气期的动力学常数K₁分别为0.4174和0.2104d^-1,快速产气分别在4.5和6.5d结束,快速产气量占到总产气量的69%和58%.原料鸡粪和液相部分的中温发酵动力学常数（K₁）分别为0.4177和0.2330d^-1,均高于高温的0.1721,0.2214d^-1,发酵产气速率较快.鸡粪固相部分中温发酵的动力学常数为0.1960d^-1,低于液相中温发酵的0.2330d^-1和固相高温的0.2310d^-1,中温条件下,水解过程是限制鸡粪甲烷发酵速率的主要因素之一.鸡粪固体和鸡粪液体高温发酵的动力学常数K分别为0.2310,0.22214d^-1,鸡粪固体发酵产甲烷的速率快于液相部分,水解过程不是限制鸡粪高温发酵产甲烷速率的最主要因素.产甲烷潜能试验表明鸡粪在中温和高温下产甲烷潜能分别为212,177mL/gTS.因此,仅从发酵效率的角度考虑,鸡粪中温发酵比高温发酵的产甲烷潜能更高,产甲烷速率更快.     

磁性活性炭强化SBR脱氮除磷及微生物种群分析

为了提高传统活性污泥法脱氮除磷效率,改善污泥易膨胀等问题,在序批式活性污泥反应器（SBR）中,投加140目1.00g/L的磁性活性炭构建磁性炭基活性污泥系统（1^#）,同时,以不投加任何材料（单独活性污泥系统）为对照组（0^#）,研究磁性活性炭对活性污泥系统除污性能和主要微生物种群结构组成的影响,探讨了磁性活性炭强化活性污泥系统脱氮除磷机理.结果表明：1^#对TN和TP的平均去除率分别为68.59%和78.25%;而0^#对于TN和TP的平均去除率则为53.17%与54.10%,1^#出水NO₃^--N浓度平均降低了7.03mg/L,两系统对NH₄⁺-N和COD的去除效率差别不大,均在95.00%以上.典型周期内1^#中TN、NH₄⁺-N、TP、COD的下降速率快于0^#;0^#同步硝化反硝化效率为60.31%,反硝化速率为4.44mg/（L·h）,1^#同步硝化反硝化效率为80.74%,反硝化速率为6.13mg/（L·h）,实验组1^#脱氮速率明显快于空白对照组0^#.高通量测序结果表明,1^#内污泥的优势菌门为Saccharibacteria（38.74%）、Proteobacteria（22.52%）、Actinobacteria（18.54%）和Chloroflexi（8.40%）.此外,与0^#相比,1^#引发污泥膨胀密切相关的Actinobacteria菌门的微生物相对丰度显著下降;与脱氮除磷功能相关的Micropruina、Shinella、norank_f_Anaerolineaceae和norank_f_Xanthomonadaceae 4种菌属的相对丰度都明显上升.SBR系统中加载一定量的磁性活性炭既能抑制引起污泥膨胀微生物的生长,又能利于脱氮除磷微生物的富集,整个污泥系统表现出良好的稳定性和脱氮除磷性能.     

不同氧化还原条件下氯乙烯的微生物脱氯

氯乙烯是土壤和地下水中存在的污染物,其去除的有效途径之一为微生物降解.本研究在温度20℃、氯乙烯初始浓度100μmol/L条件下,对不同氧化还原条件下四氯乙烯、cis-二氯乙烯及一氯乙烯的微生物降解进行了实验.结果表明,在铁还原和碳酸氢盐存在条件下,四氯乙烯以0.26/d和0.31/d的速率分别脱氯为三氯乙烯和cis-二氯乙烯.在脂肪酸存在条件下,四氯乙烯、cis-二氯乙烯和一氯乙烯均完全脱氯为乙烯,但后两者脱氯速率(0.04/d)明显低于前者(0.57/d).在反硝化、锰还原及硫还原条件下,不同取代氯乙烯降解均不明显.当环境温度降至12℃,脱氯菌活性降低,但氯乙烯完全脱氯还原过程仍可发生.     

吸附-放电等离子体分解去除NOx研究

采用吸附-放电等离子体分解工艺去除NO_x,考察吸附剂类型和放电方式以及循环操作对NO_x去除性能的影响.所考察的4种分子筛(ZSM-5、MOR、SAPO-34和SSZ-13)中SSZ-13具有较大的NO_x吸附容量和较低的吸附强度,有利于延长吸附时间并促进等离子体作用下NO_x的脱附和分解.程序升温脱附和红外光谱分析结果表明,NO_x主要以物理吸附或较弱化学吸附的形式吸附于SSZ-13表面,少量转化为NO₃^-和NO₂^-等强吸附物种.放电方式显著影响等离子体去除SSZ-13表面NO_x的性能,与N₂吹扫放电和封闭放电相比,采用先封闭放电后N₂吹扫放电的方式可同时获得较高的NO_x去除率和去除能效以及较低的NO_x残留率和N₂O选择性.吸附-等离子体分解循环操作时可获得稳定的NO_x去除性能,循环使用6次后SSZ-13晶相和孔结构无显著变化.     

红土镍矿基材料吸附及有氧降解水体污染物

以红土镍矿为研究对象,考察了原矿（HT）及改性矿（HT-FeNi）去除水体中罗丹明B （RhB）的效果.借助XRD、BET、IR等表征手段,结合吸附动力学和等温吸附模拟研究了HT吸附RhB的过程及机制.结果表明：HT的孔隙结构较为丰富,有良好的RhB吸附性能.当HT添加量为0.2g/L时,RhB去除率为39.03%,吸附量达到93.80mg/g.HT添加量增加,RhB去除效果增强,平衡吸附量减小.HT吸附RhB的过程更符合准二级动力学,包含表面扩散及颗粒内扩散两个步骤.等温吸附模型拟合发现Freundlich能够准确描述HT吸附RhB的过程.1/n<0.5,表明吸附过程较易进行.HT经5次循环实验后,吸附量仍能达到39.67mg/g,表明HT有较好的循环使用性能.HT吸附RhB主要归因于Si-O吸附位点.通过气基还原制备得到改性矿（HT-FeNi）.采用SEM、XRD、BET、XPS等手段对HT-FeNi进行表征分析,并考察了HT-FeNi降解RhB的效果.结果表明：HT-FeNi比表面积小（14.374m²/g）,主要成分为铁镍双金属.HT-FeNi不能通过吸附作用去除RhB,而HT-FeNi/Air/pH=3体系在40min内RhB降解效率为94%.捕获活性氧物种的实验证明,HT-FeNi/Air/pH=3体系去除RhB过程中起主要作用的活性氧物种是羟基自由基（·OH）.在酸性条件下,HT-FeNi通过活化O₂生成·OH,Ni⁰诱导的Fe²⁺/Fe³⁺循环促使HT-FeNi/Air/pH=3体系生成更多的·OH.将HT-FeNi/Air/pH=3体系应用于去除水体中甲基橙（MO）和二硝基氯苯（DNCB）,去除效率分别为47%、78%.     

PRB活性介质球磨硫铁矿去除硝基苯

采用机械化学法制备了球磨硫铁矿粉末（BMP）,采用批次实验研究了BMP对硝基苯（NB）的还原性能,采用砂柱实验考察BMP用于填充可渗透反应屏障（PRB）以修复硝基苯污染地下水的可行性.X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）对BMP反应前后的形态、晶体结构和元素组成进行表征分析.结果表明,BMP可以有效地去除NB,去除率达98.8%,主要还原产物为苯胺（AN）.准一级动力学模型较好地拟合了NB的降解过程,降解动力学常数为59.03×10^-3min^-1.GC-MS分析未检出除AN外的其它污染物.砂柱实验结果表明,BMP-PRB可以连续高效去除模拟地下水中的NB,地下水成分保持稳定,急性毒性显著降低.表征分析表明,BMP对NB及其还原产物有一定的吸附作用.BMP表面持续产生具有还原性的Fe²⁺和S^2-等活性物质,可与NB的强吸电子基团硝基反应生成AN和Fe³⁺,而Fe³⁺氧化硫铁矿会产生Fe²⁺并促进Fe²⁺-Fe³⁺循环.     

钢铁废水污泥吸附除磷特性

为处理含磷废水同时实现钢铁污泥资源化利用,将钢铁污泥用于吸附除磷,从磷吸附影响因素、动力学模型、吸附等温线等方面研究了钢铁污泥对水中磷酸盐的吸附特性,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等表征手段对吸附机理进行了探究.结果显示,钢铁污泥对水中磷具有优良的吸附性能,在pH = 2.00,温度为40℃时,磷的理论饱和吸附量可达8.917mg/g.实验数据符合Langmuir方程,为单分子层吸附.60min即可达吸附平衡,吸附过程符合拟二阶动力学方程,主要为化学吸附.SEM和XRD分析结果表明,吸附后污泥表面可能存在FePO₄、Ca_xFe_y(PO₄)_2x/3+y等物质,推测磷的去除可能是PO₄^3-与Fe³⁺或Ca²⁺等的化学沉淀作用,以及Fe³⁺的水解产物与PO₄^3-发生化学吸附并进行络合反应形成络合物的共同沉淀作用.研究结果表明钢铁污泥在吸附除磷方面具有潜在应用价值.     

纳米过氧化钙对地下水中硝基苯的类-Fenton降解效果

为了探究基于纳米过氧化钙（CaO₂）的类芬顿氧化技术（Modified Fenton,MF）修复污染地下水的可行性,本研究先对纳米CaO₂制备方法进行改进,制备出有效含量高达88.35%的纳米CaO₂粉末;其次,通过分析静态试验中反应体系的pH值、DO以及硝基苯浓度变化,探究纳米CaO₂降解硝基苯的过程和影响因素,确定了硝基苯的降解动力学和最佳反应条件;通过掩蔽实验探究不同自由基的作用效力;最后进行一维模拟柱动态模拟,综合分析评估纳米CaO₂去除硝基苯的机理和效果.结果表明：CaO₂投加量、EDTA-Fe²⁺浓度与硝基苯初始物质的量浓度满足48：8：1时降解效果最佳,其降解曲线符合一级动力学曲线,且反应过程中起主要降解作用的自由基是·OH,但降解效果会受到HCO₃^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等离子的影响;一维模拟柱的模拟结果表明,在存在适量铁的条件下,纳米CaO₂可以作为过氧化氢缓释剂,通过类芬顿催化产生自由基降解污染物,这说明纳米CaO₂在场地修复中具有较好的应用前景.     

Ca2+在饮用水铜绿微囊藻控制中的应用

为改善饮用水藻类的混凝去除效果,以铜绿微囊藻为研究对象,考察了单独投加Ca²⁺、Ca²⁺与PAC联用、Ca²⁺与CO₃^2-原位结晶三种方法的除藻效果,并对Ca²⁺和结晶产物CaCO₃的除藻机制进行探讨.结果表明,单独采用Ca²⁺时,Ca²⁺在低浓度下对藻细胞具有吸附电中和作用,高浓度时同时还有架桥作用,但两者均无法实现对铜绿微囊藻的去除.Ca²⁺与PAC联用,Ca²⁺可以通过吸附电中和显著提高PAC的除藻效果,最大去除率可达98.0%,同时Ca²⁺与溶解性藻源有机物（dAOM）的络合可将残余铝降低50%以上.含藻水中原位CaCO₃结晶对铜绿微囊藻的去除率最高可达83.5%,其产物为带正电荷、粒径2~4 μm左右的球型球霰石.球霰石对藻细胞的去除机制包括球霰石与藻细胞的互絮凝,以及球霰石团聚物对藻细胞的卷扫絮凝,同时球霰石还可以作为加重剂促进藻晶产物沉降分离.自来水厂采用CaCO₃原位结晶与PAC联用除藻,可望降低PAC投加量和残余铝风险,并解决CaCO₃原位结晶导致的浊度和pH偏高问题.研究成果为饮用水除藻提供了新思路.     

铁锰复合氧化物滤料去除地下水中四环素的效能

以化学挂膜成熟运行5a的铁锰复合氧化物滤料为研究对象,利用静态与连续流柱实验相结合的方式,探究了该滤料去除四环素的效果与机理.结果表明,去除过程符合准二级反应动力学模型;且滤料质量越大,初始浓度越高,对四环素去除的效果越好;当水中共存阳离子浓度为0.01mol/L时,Mg²⁺抑制四环素的去除,而Ca²⁺、K⁺对四环素的去除过程无显著影响.连续流柱实验与发光细菌毒性检测分析,表明,铁锰氧化物滤料对四环素去除效果显著高于石英砂,且铁锰复合氧化物滤料去除四环素后急性毒性降低.此外,机理探究实验结果证实了铁锰复合氧化物滤料去除四环素是吸附与氧化的过程.