微波辅助改性稻壳的制备及其对Cd(Ⅱ)的吸附特性

以稻壳为基质,在微波辅助条件下对其进行黄原酸化改性,以期强化其对Cd(Ⅱ)的吸附效果。利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)对改性稻壳进行表征。改性稻壳对Cd(Ⅱ)的吸附实验表明:吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型和准二级动力学模型,在20 min内可达到对Cd(Ⅱ)的吸附平衡,吸附容量达到150. 95 mg/g。经5次循环再生后,其对镉的吸附容量仍可达到初始值的96. 98%。基于微波辅助制备的黄原酸化改性稻壳原材料来源广、制备时间短、吸附容量高、再生能力强,可用于水体中Cd2+的去除。     

曝气生物活性炭滤池深度处理垃圾渗滤液的效能研究

为了考察曝气生物活性炭滤池(BACF)深度处理垃圾渗滤液的效能,研究了填料填充度、曝气位置、气水比、水力停留时间和p H等影响因素对滤池去除有机物、氨氮和总氮的影响。结果表明,最佳的工艺运行条件为:填料填充度为80%,底部曝气,气水比为3:1,水力停留时间为8 h,p H为7~8。在最佳工艺条件下运行反应器,COD、氨氮和TN平均去除率分别达到85%、90%和57%,出水可达到实验设定水质要求。BACF具有较强的抗有机负荷能力,进水COD浓度在323至3 000 mg/L之间时,COD去除率稳定在80%。反应器受氨氮冲击负荷影响较大,氨氮进水浓度低于90mg/L时,出水可达到要求。     

活性污泥胞外聚合物的组成与结构特点及环境行为

在活性污泥处理系统中,微生物大多以污泥絮体的形式悬浮在水中。胞外聚合物(EPS)作为污泥絮体的重要组成部分,以其独特的聚合结构和化学组成,在污水生物处理系统中起到重要作用。为了更好的描述EPS的环境行为,文章综合了近年来国内外相关的研究成果,首先分析了EPS的来源、化学组成及结构分布,得出EPS中包含蛋白质、多糖、腐殖酸、核酸、糖醛酸及脂类大分子等化学物质,其中蛋白质和多糖之和占总有机物含量的70%~80%;在结构上,EPS分为SB-EPS、LB-EPS和TB-EPS,三者与细胞结合的紧密程度递增,其中所含化学成分比例的不同将使其具有不同的理化特性。其次,文章对EPS的理化特征对污水处理系统的影响,如对系统中微生物降解特性的影响、磷和重金属的吸附等进行了讨论,并总结了EPS中相关的官能团对上述环境行为的贡献。同时,文章还论述了EPS中官能团的亲疏水特性及化学成分对污泥絮体的脱水性、絮凝沉降性能的影响。     

利用生活污水提升厌氧-生物电化学耦合系统处理染料废水的效能及关键功能微生物研究

构建了厌氧生物处理过程与生物电化学过程耦合(AD-BES)的废水处理系统,以生活污水为碳源,研究了AD-BES系统对偶氮染料橙黄II的强化去除效果,分析并优化了AD-BES反应器降解橙黄II染料的关键影响因素,包括生活污水所占比例、电解质Na_2SO_4的浓度等因子.结果表明,生活污水作为廉价碳源能够有效提升橙黄II的脱色效率.在8 h降解时间内,生活污水所占比例为1时的脱色效率比生活污水所占比例为1/3时提升了35.8%.进一步研究发现,通过添加电解质Na_2SO_4能够继续提高橙黄II的脱色效率,在0～0.025 mol·L~(-1) Na_2SO_4范围内,随着Na_2SO_4浓度的提高,脱色效率持续升高,通过优化,在0.025 mol·L~(-1)时反应4 h后脱色率达到90.1%,7 h后达到98%,对COD的去除量达到159 mg·L~(-1).通过对碳纤维电极进行扫描电镜(SEM)测试和电极上的生物膜高通量基因测序,发现在微电流刺激下碳纤维电极上快速富集了相对丰度较大的功能菌群,主要包括具有胞外电子传递能力的Proteobacteria(变形菌门)和降解复杂碳源能力的Bacteroidetes(拟杆菌门)中的功能菌属.     

溶解氧对碳氮硫共脱除工艺中微生物群落影响解析

为了研究溶解氧对碳氮硫共脱除工艺中微生物群落的影响,探索供氧条件下提高单质硫转化率的机制,实验采用基因芯片GeoChip技术来解析不同曝气量下采集的污泥样品中的微生物群落结构特征.研究结果表明,微量的溶解氧能显著影响工艺中的微生物群落结构(P<0.001),相对较高浓度的溶解氧可以增加微生物的多样性但是却抑制了对溶解氧比较敏感的反硝化微生物的活性,导致工艺硝酸盐去除率下降.与反硝化微生物相比硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)能抵抗更高浓度的溶解氧,因此工艺的硫酸盐还原过程未受到影响,一直保持较高的硫酸盐去除率.当曝气量为20 mL·min-1时单质硫的转化率最高,通过对sox(sulfur-oxidation)基因丰度分析和聚类分析发现,在该曝气量条件下sox基因的丰度最高,与厌氧条件相比有极其显著的差异.此外,GeoChip还检测到一些硫氧化细菌(sulfur-oxidizing bacteria,SOB)的丰度明显提高,证明适量的溶解氧能够刺激一部分SOB的生长与代谢.     

应用ANFIS预测蠕虫反应器的污泥减量速率并优化其运行条件

利用水生蠕虫的捕食作用可以有效地实现污泥减量.为了研究环境条件波动对蠕虫捕食污泥减量效率的影响,应用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)和人工神经网络(ANN)模型分别预测蠕虫反应器的污泥减量速率.结果表明,溶解氧浓度(D0)、温度(T)、蠕虫密度和污泥负荷是蠕虫捕食过程的主要影响因素,通过性能比较得出ANFIS模型预测值与实验测定值间具有更好的一致性,其相关系数(r)为0.82,绝对平均误差百分比(MAPE)为71.5％,均方根误差(RMSE)为16.7.根据ANFIS模型的预测结果,得出蠕虫反应器的最适运行条件为:DO 1.8 ～3.1mg·L-1,温度18.4～21.7℃,蠕虫密度低于1.7 g·cm-2(以湿重计),污泥负荷563～734 mg·g-1(以TSS计),在此操作条件下获得的污泥减量速率均高于100 mg· g-1·d-1.     

化工园区突发水污染事故应急救援理论框架构建

针对化工园区突发水污染事故,从系统论的思想出发,从安全科学、安全管理学和安全系统工程3方面人手,全面系统地分析了化工园区突发水污染事故的应急目标、应急对象、应急方法和程序、应急管理检验与控制等应急救援理论的构成要素及其相互关系,构建了一个应急救援理论框架,为化工园区应对突发水污染事故提供了方法保障.     

兼养同步脱硫反硝化工艺及影响因素

 应用厌氧附着生长反应器,采用兼养同步脱硫反硝化工艺,以硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体,处理含有硫化物和有机物的模拟废水.结果表明,进水硫化物与有机物浓度分别为200,20mg/L 时,其去除率分别可达99.9%和80.5%.同时,引入的电子受体硝酸盐和亚硝酸盐的去除率分别为83.0%和94.5%.利于兼养脱硫反硝化的葡萄糖负荷与醋酸钠负荷分别为50, 25mg/(L·d),葡萄糖对兼养状态下自养脱硫反硝化的抑制作用小于醋酸钠.     

缺氧附着生长反应器同步脱氮除硫除碳运行效果探讨

在缺氧环境下,应用附着生长反应器,通过降低水力停留时间增加进水底物负荷,对废水中硫化物、硝酸盐、亚硝酸盐和有机物等污染物质的降解情况进行了研究.结果表明,进水硫化物、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和有机物浓度分别为200、52.5、20和20 mg/L,去除率分别达到99%、99%、95.5%和80%,实现了兼养脱硫反硝化氮、硫、碳的同步去除.随着底物负荷的增大,硝酸盐和亚硝酸盐对冲击负荷的适应性逐渐变小;硝酸盐降解对进水负荷冲击的适应性强于亚硝酸盐;与增加进水负荷对反应器带来的冲击相比,缺氧环境的破坏对硝酸盐和亚硝酸盐的降解影响大;去除硫化物的60%被生物氧化为单质硫;缺氧反应器中发生了自养反硝化和异养反硝化作用,自养反硝化占主导地位,异养反硝化的发生力度为21.76%.     

ABR处理大豆蛋白废水的效能及微生物群落动态分析

为考察厌氧折流板反应器(ABR)处理大豆蛋白生产废水的效能及其运行特征,采用有效容积为28 L的四格室ABR,通过为期100 d的运行,研究了基于进水COD浓度提高的有机负荷(OLR)改变对其处理效能的影响,并以真细菌的通用引物SRV3-2P和BSF8/20,通过单链构象多态性(SSCP)和UPGMA群落聚类分析,对反应器运行过程中微生物菌落结构的动态变化进行了研究.结果表明,以啤酒厂二沉池排放的好氧剩余污泥为种泥.在污泥接种量MLVSS为18.0 g·L-1、进水COD浓度2 000mg·L-1、HRT 39.5 h、(35±1)℃等条件下,可在31 d内成功启动ABR并达到初步稳定运行,COD去除率达到96%左右;ABR具有较强的抗OLR冲击能力,当OLR由1.2 kg·(m3·d)-1逐步提高到6.0 kg·(m3·d)-1时,ABR仍能实现安全稳定运行,其COD去除率可以稳定在98%左右;OLR的改变,对ABR内微生物群落的结构以及不同微生物类群在各格室中的分布具有显著影响,随着OLR的逐步提高,ABR各格室微生物的遗传距离逐渐拉大.特异性随之增加,表现出显著的生物相分离特征.