好氧污泥-微藻耦合颗粒的培养及特性研究

研究以好氧颗粒污泥为生物载体、小球藻与栅藻为接种微藻,开展了菌藻耦合颗粒化系统构建与解析工作,并考察了选择压关键因子—沉降时间的作用影响.研究结果指出好氧污泥与微藻可形成稳定的耦合颗粒体,沉降时间会影响耦合进度,但其并非耦合实现的决定性因素.在稳态颗粒性质方面,沉降时间差异设定会显著影响耦合颗粒的沉降性能、氮素去除能力、粒径大小及生物柴油产量(P0.05),但耦合颗粒的微生物表面电荷、关键脂肪酸甲酯组分及磷素去除能力对其作用响应并不显著(P0.05).蓝藻和真核藻类在颗粒中所占比例约为5%和95%,接种微藻在真核藻类群落中可保持主导地位(相对丰度98%),但不同沉降时间处置下小球藻和栅藻在颗粒体中相对优势性具有明显区别.     

厌氧反应器中污泥迅速颗粒化研究

以实验室规模的厌氧膨胀污泥床反应器(简称EGSB)内的活性污泥为研究对象，主要讨论影响活性污泥迅速颗粒化的因素，以加快絮状污泥的颗粒化进程。采用对比的实验方法，分别在反应器内加入小球藻和活性炭为载体进行对照实验。结果表明，小球藻和活性炭的加入在迅速提高COD去除率，污泥粒径增大和增强颗粒污泥沉降性方面有明显优势，胞外多聚物的含量均比接种时和对照实验中的相关数据有明显增加，颗粒污泥表面以产甲烷丝状菌和杆状菌为主。小球藻和活性炭的加入有助于加快活性污泥的颗粒化进程。     

高岭土和蒙脱土存在下nC60纳米颗粒稳定性研究

通过沉降实验研究了不同浓度高岭土和蒙脱土分别对富勒烯纳米颗粒（nC₆₀）稳定性的影响,利用沉降模型并结合zeta电位、粒径、SEM、TEM进行原因分析.单体系中nC₆₀的稳定性好,高岭土胶体稳定性差且随浓度增加而降低,蒙脱土胶体稳定性好且与浓度无明显关系.整体上,高岭土和蒙脱土可以降低nC₆₀的稳定性.随着高岭土浓度增加,nC₆₀稳定性显著降低;而蒙脱土对nC₆₀稳定性降低较小且与浓度无明显关系.结果表明,nC₆₀的稳定性由黏土控制,两种黏土在结构和比表面积上的差异,使它们对nC₆₀稳定性影响不同.模型分析表明,一阶沉降模型和修正的一阶沉降模型分别适用于高岭土和蒙脱土参与的胶体沉降过程.该研究可为评估nC₆₀对地下水环境的影响提供重要参考.     

不同分散条件和pH值对TiO_2悬浊液性能影响研究

TiO2悬浊液的稳定性对于光催化应用而言是非常重要的。对于不同粒径的纳米TiO2颗粒在超声分散和搅拌分散、不同pH条件下的团聚和沉降进行了考察,结果显示颗粒的团聚和沉降与分散形式、颗粒粒径、pH值密切相关。颗粒采用超声分散的稳定性较好,但仍会发生沉降,而颗粒粒径越大,团聚和沉降越明显;pH值的影响与距离等电点远近有关系,越近则越容易团聚和沉降,但酸性条件下的分散性要好于碱性条件。结合相关理论,对于其中的机理也进行了探讨。     

废水生物处理好氧污泥颗粒化研究进展

综述了好氧污泥颗粒化技术在废水生物处理中的研究进展,着重讨论了好氧颗粒污泥理化特性及微生物结构、污泥颗粒化主控因子、颗粒污泥形成机理及其应用潜力等方面的研究,旨在阐明多种工艺操作条件下好氧污泥颗粒化过程.好氧颗粒污泥是近年来发现的、在好氧条件下污泥自絮凝形成的固定化颗粒,其外形规则、结构致密、沉降性能优异、抗冲击负荷能力强.污泥颗粒化过程取决于基质组成与负荷、适当的水力选择压和工艺操作参数等因素.     

利用污泥残渣制备生物絮凝剂及其絮凝机理的探讨

考察了由污泥残渣制备生物絮凝剂的条件,同时对其絮凝机理进行了初步的探讨。结果表明,絮凝剂的最佳制备条件为:污泥残渣浓度100 g/L,处理方式为水洗,水洗次数为3次。该絮凝剂具有良好的热稳定性和pH稳定性,储存100 d内,絮凝剂的絮凝活性均保持在94%以上;对其成分分析的测定结果表明该絮凝剂的主要成分为多糖类物质;絮凝剂与高岭土颗粒之间通过离子键结合;利用扫描电镜观察絮体形态,发现其结构密实,有利于絮体沉降。推测其絮凝机理为絮凝剂和高岭土之间首先以离子键结合,然后通过吸附架桥作用絮凝沉淀。     

SiO2纳米颗粒对小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长活性的影响

从Si02纳米颗粒对小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长活性的影响来探讨纳米材料的生物安全性问题.结果表明Si02纳米颗粒降低了小球藻的生物量和蛋白含量,并可以附着在细胞表面和进入细胞内部,造成了细胞的形变和结构损伤,从而抑制了小球藻的正常生长活性.Si02纳米颗粒对小球藻具有一定的毒性效应.     

紫外辐射对高岭土混凝过程的影响机制

高岭土普遍存在于水源水体中,对水处理过程以及污染物的迁移转化有着重要的影响.本文以聚合氯化铝作为混凝剂,通过烧杯实验系统考察了紫外辐射对高岭土混凝过程的影响规律.结果表明,在中性和偏酸性环境下,紫外辐射对高岭土悬浊液的混凝过程具有一定的促进作用.当溶液pH、混凝剂投量以及辐射时间分别为7.0、30 mg·L~(-1)和2.0 h时,紫外辐射后高岭土在混凝出水中的去除率可由原来的81.05%增至93.90%.这可能与光辐射后高岭土结构中的—OH伸缩振动吸收强度降低,Si—O伸缩振动吸收峰和Si—O弯曲振动吸收峰有所增强有关,使得高岭土表面的活性位点(—OH)数量下降;宏观上表现为微粒表面所带负电性下降,有利于在混凝过程中脱稳沉降.然而,在碱性条件下,其沉降性能却略低于未经紫外辐射处理的水样.     

复合型生物絮凝剂成分分析及其絮凝机理的研究

蒽酮反应、考马斯亮蓝、紫外扫描等测定结果表明，絮凝剂CBF的主要成分为多糖类物质．红外光谱扫描分析CBF中含有羧基，分别以-COO^-和COOH的形式存在．用凝胶色谱柱测其相对分子量为10^5-10^6．Zeta（ζ）电位测定及氢键和离子键检验结果表明，CBF与高岭土等无机颗粒之间的作用力为离子键，絮凝过程中存在架桥作用．利用原子力显微镜观察其絮凝形态发现絮体结构密实，有利于絮体沉降．其絮凝机理为絮凝剂和高岭土以离子键的形式结合，之后通过架桥作用絮凝沉淀．     

污染物粒子地面浓度扩散模式的研究

本文通过对颗粒物的沉降作用的讨论，对高斯地面浓度扩散模式进行相应修正，推导出有风和小风条件下的倾斜烟云的地面浓度扩散模型。通过对静风条件的讨论，同时考虑颗粒的重力沉降作用，推导出静风条件下可沉降粒子的地面浓度扩散模式为正态分布模式。     

有机改性层状双金属氢氧化物与甲基橙联合暴露对小球藻的毒性影响

为探究有机改性层状双金属氢氧化物(O-LDH)与甲基橙(MO)联合暴露对微藻的毒性影响,选取小球藻(Chlorella vulgaris)作为受试藻种,考察O-LDH、MO单一及联合暴露对小球藻的生长抑制率、叶绿素含量、细胞结构等指标的影响,并通过测定溶液剩余MO浓度和藻细胞表面电位,探究O-LDH、MO与小球藻的吸附作用及毒性机制。结果表明：1)O-LDH、MO对小球藻96 h生长抑制率拟合均符合Logistic模型(R²>0.99),EC_50-96h值分别为122.18,26.73 mg/L,MO对小球藻的抑制作用大于O-LDH;2)O-LDH对小球藻的毒性机制包括纳米片层聚集在微藻细胞表面所产生的阴影效应以及纳米片层割裂细胞结构所造成的氧化损伤;3)在低O-LDH浓度范围(0～50 mg/L),溶液中O-LDH被微藻细胞强烈吸附,阻碍微藻光合作用并割伤微藻细胞结构,对微藻产生阴影效应和氧化损伤,导致O-LDH和MO对小球藻的联合毒性增强;在高O-LDH浓度范围(50～500 mg/L),溶液中O-LDH、O-LDH吸附MO后产物共...     

反相微乳液聚合PAM在悬浮介质中的絮凝过程研究

研究了Span80-Tween80/异辛烷/H2O反相微乳液聚合丙烯酰胺反相微乳液聚合所得到的PAM的微观结构及其在1%高岭土悬浮液的模拟废水中的絮凝过程与机理。采用电子显微镜、激光纳米粒度仪、分光光度计等测试手段,测定了PAM粒子以及与悬浮介质结合的絮体形态、粒径和粒径分布等微观结构及其絮凝性能。试验结果表明:反相微乳液聚合所制备的PAM为单分散、球形的纳米材料,粒径(D)在145～175nm之间;AMPS改性PAM与高岭土结合后,高岭土与高分子团状结构包埋在一起,透过率较大,絮凝范围宽,可以理解为高分子絮凝剂的"架桥-吸附-网捕"机理。     

滇池微囊藻沉降细胞生理特性及沉降比率动态变化研究

通过比较滇池漂浮细胞与沉降细胞生理活性差异,比较表层水样与底层水样沉降比率、活细胞的比例,揭示沉降细胞的生理特征,进而调查沉降比率与叶绿素a含量的动态变化,探讨藻细胞沉降与微囊藻水华发展趋势的关系.野外水样在室内放置2 h后,漂浮细胞与沉降细胞在水柱中基本稳定.沉降细胞PSⅡ的最大光化学效率、细胞膜完整性与漂浮细胞无显著性差异(p0.05),但沉降细胞电子传递速率,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸)[NAD(P)H]依赖型氧还脱氢酶活性显著低于漂浮细胞(p0.01).比较表层样品与底层样品,底层样品沉降比率显著高于表层样品(p0.01),噻唑蓝(MTT)阴性细胞比率也显著高于表层样品(p0.01).这些结果表明,沉降细胞受到损伤,代谢活性下降.在2007年10月~2008年5月研究期间内,表层水样沉降比率在冬季最高达40%,沉降比率的动态变化与水体叶绿素a浓度变化呈负相关(p0.05).藻细胞的沉降是微囊藻水华衰退的重要原因,沉降比率的研究将有助于了解水体微囊藻水华发生发展,沉降细胞生理特性研究为将沉降比率引入微囊藻水华发展趋势预测提供了理论依据.     

聚合氯化铝-腐殖酸(PACl-HA)絮体的物理与分形特征研究

采用低温急速冷冻-真空干燥技术制备了PACl-HA絮体的粉末样品,研究了这些样品的物理与分形特征.结果表明,PACl-HA絮体具有无定形结构,主要组成元素为C、O、Al,所含特征官能团保留了絮体组成原料的一些特征;絮体的BET比表面积为130～161 m²·g^-1,BJH累积吸附孔体积为0.38～0.52 cm³·g^-1,BJH脱附平均孔径为7.7～9.6nm,PSD峰值对应孔径8.4～11.2nm.PACl-HA絮体具有自相似性的粗糙表面,呈现多尺度分形特征;图象法和N₂吸附/脱附等温线法确定的表面分形维数Ds分别为2.03～2.26、2.24～2.37,前者的分形尺度大约处于23～390nm之间,主要属于絮体外表面尺度,而后者的分形特征尺度区间的下限大约为0.2nm,属于孔表面尺度;另外,对同一絮体,N₂吸附法和脱附法确定的孔表面分形维数不同.热力学模型计算出的D_s远大于3,与Sahouli等的研究不符.     

用粉末活性炭作前助凝剂提高PAC除藻效果的研究

采用烧杯搅拌实验研究了用粉末活性炭作前助凝剂提高聚合氯化铝(PAC)去除铜绿微囊藻的有效性。结果表明,单独使用粉末活性炭作前助凝剂的除藻效果并不好,而先投加20 mg/L高岭土,再将15 mg/L PAC与粉末活性炭同时投加,除浊除藻效果明显提高。考虑首先充分发挥粉末活性炭对有机物的去除能力,在除浊除藻率仍然较高的情况下,采用粉末活性炭先于高岭土2 min投加的方式,粉末活性炭的最佳助凝剂量为10mg/L。采用粉末活性炭、高岭土和FeCl3依次投加的完整助凝技术路线,除浊除藻效率最高。碱性水体比酸性水体有利于联用三种助凝剂除藻。扫描电镜(SEM)观察结果表明,采用助凝技术,藻细胞主要与高岭土无机颗粒发生凝聚,投加粉末活性炭有助于絮凝体体积增长,而在絮凝阶段投加FeCl3可使絮凝体的分维数达到1.947的最高值。联用粉末活性炭、高岭土和FeCl3是非常有效的助凝除藻新技术。     

基于季铵盐添加的改性环氧树脂涂层的制备及其抑藻性能研究

针对污水处理厂污水处理构筑物藻类生长与黏附现象严重的问题,采用共混方法制备季铵盐（QAC）/环氧树脂复合涂层,并探究QAC投加量对复合涂层的性质和抑藻性能的影响。结果表明:QAC与环氧树脂涂料成功复合,改性涂层表面的季铵基团（R₄N+）数量随QAC投加量增大而增加;QAC改性对涂层的疏水性、耐水性不产生明显影响。但与环氧树脂涂层相比,随QAC浓度的增加,复合涂层表面的Zeta电位向正电性偏移,粗糙度略微减小;以小球藻（Chlorella vulgaris）作为模型藻类进行的涂层抑藻性能研究表明,QAC/环氧树脂复合涂层表面黏附的小球藻数目明显少于环氧树脂涂层,且QAC投加量越多,涂层抗藻污染性能越好。     

小球藻对土壤-水稻系统砷化学形态转化的影响

为揭示绿藻对土壤-水稻系统砷形态转化的影响特征,系统分析了不同浓度小球藻共存条件下水稻土砷氧化还原与溶解释放行为的变化,并结合水稻培育试验,对小球藻影响水稻砷吸收与体内砷形态的发生机制进行探讨.试验设置对照组及小球藻浓度（以体积分数计）分别为1%、5%、10%的处理,研究了小球藻对溶液体系、淹水土壤体系和淹水土壤-水稻体系中砷的化学形态转化的作用.结果表明:加藻组使As（Ⅲ）溶液和淹水土壤E_h（氧化还原电位）与pH均普遍高于对照组.在As（Ⅲ）溶液体系中,加藻组As（Ⅲ）氧化转化率较对照组升高2.38%~4.95%,该作用在淹水土壤中得到印证,小球藻的共存使土壤孔隙水ρ[As（Ⅴ）]较对照组升高129.22%~221.41%,而ρ（甲基砷）出现显著下降（5.25%~53.31%）.水稻栽培试验进一步发现,小球藻明显促进土壤中晶体态铁铝氧化物向弱结晶与无定形铁铝氧化物结合态砷等的转化,导致水稻幼苗对砷的吸收积累量增加-3.4%~23.11%,推测这与小球藻作用下土壤孔隙水ρ（DOC）的增加密切相关.研究显示,尽管小球藻有利于提高淹水土壤体系E_h并加速As（Ⅲ）的氧化转化,但小球藻可能通过有机酸等分泌物的竞争吸附作用促进铁铝氧化物结合态砷的溶解释放,从而增加水稻砷吸收;淡水藻类对土壤-水稻体系砷吸收积累的风险值得引起高度关注,并需要在大田试验中进一步加以验证.      

颗粒计数仪在水处理絮凝过程中的应用研究

以水中高岭土颗粒和腐殖酸有机物为去除对象,首次采用颗粒计数仪对铝盐絮体的动态絮凝变化过程进行了在线监测和分析。通过改变水力条件和投药量,分析了硫酸铝和聚合氯化铝(PAC)絮凝剂絮凝过程中各阶段的絮体颗粒粒径分布情况,在此基础上分析并确定絮凝反应的最佳条件。通过实验表明:颗粒计数仪能够较好地表现出絮凝过程的粒径分布变化,同时得出颗粒总数变化与絮凝效果的相关性很好,可以灵敏地表征絮凝效果的好坏,因而可以用来优化絮凝剂的投加量,提高出水水质和降低出水成本。可以预期,颗粒计数器在未来水处理中一定会得到广泛的应用。     

石家庄一次沙尘气溶胶污染过程及光学特性

为掌握沙尘气溶胶远距离输送特征及其规律,对2015年4月15日影响石家庄空气质量的沙尘天气背景、污染特征进行了分析,利用HYSPLIT—4模式分析了沙尘气溶胶的后向轨迹,并利用微脉冲激光雷达和太阳光度计CE318监测资料分析了沙尘气溶胶的垂直分布和光学特性演变,与大风无沙尘沉降另一过程进行了对比,探讨了沙尘沉降对消光系数的影响,估算了沙尘沉降对地面PM10浓度的贡献.结果表明:来自蒙古国的沙尘气溶胶以西北路径远距离输送沉降是导致石家庄PM10浓度骤升的主要因素;沙尘沉降对消光系数和地面PM10浓度具有重要贡献;气溶胶快速沉降时间与冷锋过境、冷空气下沉相一致;微脉冲激光雷达监测到整个沙尘气溶胶输送沉降过程,沉降之前沙尘气溶胶主要分布在1500~3000m高空,气溶胶消光系数随高度上升而增大,输送飘浮空中到沉降持续时间较长,为沙尘污染预警提供了"强信号"特征;气溶胶光学厚度随沙尘到达明显上升,浑浊度较高,粒径偏大,地面能见度随气溶胶光学厚度呈幂指数递减.     

微生物絮凝剂对微颗粒高岭土悬浊液的絮凝特性

从活性污泥和土壤中分离、筛选得到66株微生物絮凝剂产生菌,研究分析了其中具有较好絮凝性的8株菌种所产絮凝剂对高岭土悬浊液中粒径小于1 μm的高岭土颗粒粒度分布的影响情况,并且研究了微生物絮凝剂投加量和助凝剂CaCl2对高岭土悬浊液粒度分布的影响.研究结果表明微生物絮凝剂对于粒度大小为0.200～0.300 μm的高岭土悬浮颗粒的絮凝效果最佳,絮凝剂投加量的变化对高岭土悬浊液粒度分布有一定的影响,助凝剂在一定的投加浓度范围内对微生物絮凝剂絮凝有明显的促进作用.