改性生物炭强化土霉素菌渣厌氧消化研究

为探讨生物炭对厌氧消化的强化作用影响,该研究以土霉素菌渣为底物进行厌氧消化,采用外源添加生物炭解决传统厌氧消化效率低、稳定性弱等问题,通过系统产气量、稳定性及微生物群落变化来说明生物炭和零价铁改性生物炭的强化效果。结果表明：单独加入生物炭与纳米零价铁改性生物炭均可降低体系内的氨氮浓度,促进VFAs的转化与消耗,提高系统的稳定性;产气效率分别提高20.74%和15.49%,达到115.20 mL/g以上。此外生物炭对残留土霉素的去除也有一定的强化作用,与对照组相比其去除效率分别提高2.37%和4.82%,最终体系残留土霉素含量降到10 mg/L以下;加入生物炭零价铁后,产酸菌和产甲烷古菌在门水平丰度有不同程度的增加,从而加强厌氧消化产甲烷的过程。     

城市道路积尘PM 2.5碳组分春秋季节差异分析

为了解城市道路积尘PM 2.5中碳组分春秋季节差异,利用样方法采集石家庄市4种不同类型道路积尘PM 2.5样品,测定有机碳(OC)和元素碳(EC)浓度并分析。结果表明:OC,EC在积尘PM 2.5中平均浓度春季为86.77,12.11 mg/g,秋季为119.70,9.44 mg/g,秋季OC浓度大于春季,EC相反;OC/EC为6.4~7.9(春季)和11.36~17.49(秋季),存在严重的二次污染,秋季明显高于春季。与国内不同地区对比发现,石家庄市道路积尘中碳质颗粒物污染严重。主成分分析发现春季积尘中的碳主要来自于汽油车与柴油车尾气排放、道路降尘的沉积,而秋季则增加了生物质燃烧、燃煤排放的影响。     

白洋淀养殖区春季沉积物垂向微生物群落特征及驱动因素

结合16S rRNA高通量测序技术,对春季白洋淀养殖区（后塘和西李庄）沉积物垂向细菌群落演变特征及影响因素进行解析.结果表明：春季白洋淀沉积物环境因子（硝态氮、铵态氮、溶解性总磷、紫外光谱指数、三维荧光光谱指数和荧光组分强度）均呈现显著差异（p<0.05）,后塘采样点的硝态氮和铵态氮含量明显高于西李庄采样点;高通量测序得到23527个OTU,共分为11个主要门类,其中,变形菌门占比最大,达到15.33%~50.59%;α-多样性显示除辛普森指数和覆盖率外,ACE指数、Chao指数及香农指数呈现显著差异（p<0.05）,并且在后塘采样点高于西李庄;主坐标分析表明,后塘与西李庄采样点沉积物细菌群落存在显著差异,与Adonis分析的结果相一致（p<0.01）;RDA分析发现,硝态氮和铵态氮是驱动沉积物细菌群落结构演变的主要环境因素;物种间网络分析显示,春季后塘和西李庄都为8个主要的模块,西李庄正向相关的边所占比例高达84.79%,明显高于后塘的62.82%;西李庄有244个关键物种OTU,也高于后塘的59个关键物种OTU;相关性分析得出两个采样点在主要属和模块上都存在差异,硝态氮、铵态氮、腐殖化指数（HIX）及生物源指数（BIX）是其主要环境因子.综上,通过对该时期养殖区沉积物垂向细菌群落演变特征及影响因素进行研究,可为白洋淀养殖区的污染控制提供技术支持.     

响应曲面法优化电化学氧化技术处理染料废水

采用IR和XRD等手段对自制磷钼酸铁(FePMo12)杂多酸进行表征,表明杂多阴离子具有Keggin结构。将FePMo12负载于修饰后的分子筛上制备FePMo12/APTES-4A催化剂填充于电化学反应器中,考察电化学氧化体系对酸性大红3R染料废水的脱色效果,其脱色率高于二维电化学反应器。利用Box-Behnken中心组合实验设计及响应面(RSM)分析,以pH值,板间距,槽电压,曝气量为实验因素,建立了以酸性大红3R的脱色率为响应值的二次多项式回归模型。研究表明,当电解时间为60 min时,曝气量0.05 m3/h、pH为2、板间距3.0 cm、槽电压11.0 V,在此条件下色度去除率可达69.4%,模型预测值与实验值能很好地吻合。方差分析结果表明,槽电压和pH、pH和曝气量的交互作用对响应值具有显著性影响。     

炼油厂和城市污泥基活性炭的制备及性能研究

分别以炼油厂污水污泥和城市污水污泥为原料,以Zn Cl2为活化剂,采用化学活化法制备出2类污泥活性炭,借助DTATG、BET、SEM等手段对其进行表征分析,以吸附碘值考察了2类污泥活性炭的吸附性能。研究结果表明,炼油厂污泥中固定碳的含量大约是城市污泥的2倍,但其灰分含量较城市污泥低约18%。TG分析表明前者的最佳炭化温度为720℃,而后者为680℃。前者的比表面积比后者高约10%。炼油厂污泥炭具有更加明显的分层结构,表面孔分布更加丰富。2类污泥炭的碘吸附值均介于300~400 mg/g之间,而炼油厂污泥炭略高。     

微气泡曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

同步硝化反硝化(SND)是废水处理中的新型生物脱氮工艺,和传统生物脱氮工艺相比具有显著的应用优势.本研究采用微气泡曝气固定床生物膜反应器,研究了SND过程中污染物去除效果并检测了生物膜功能菌群的变化情况.结果表明,在微气泡曝气固定床生物膜反应器内可以实现同步硝化反硝化,通过提高进水COD负荷和C∶N比,降低溶解氧(DO)浓度,同时增加填料床层孔隙率,可以改善SND效果.当进水COD负荷和总氮(TN)负荷为0.86 kg·(m3·d)-1和0.10 kg·(m3·d)-1,且填料床层孔隙率为81%时,COD和TN的去除率分别为97.6%和70.2%,实现了COD和TN的同步高效去除;同时,微气泡曝气对氧传质的强化作用使得氧利用率高达91.8%.此外,生物膜活性和硝化及反硝化功能菌群的变化,与反应器COD、氨氮和TN去除能力的变化基本一致.     

膜曝气-生物膜反应器生物强化处理阿特拉津废水运行性能

在疏水SPG(shirasu porous glass)膜表面形成基因工程菌生物膜,构建SPG膜曝气-生物膜反应器(MABR)生物强化处理阿特拉津废水,考察MABR反应器稳定运行过程中污染物去除性能及其影响因素.结果表明,增大SPG膜孔径和曝气压力,能够提高曝气供氧能力,改善COD和阿特拉津生物强化去除效能.1.5μm疏水SPG膜在70 k Pa曝气压力下的最大供氧能力约为22.4 g·(m~2·d)~(-1).曝气压力为70 k Pa、水力停留时间(HRT)为1.5 h时,1.5μm膜MABR反应器COD平均去除率为80.1%,平均去除负荷为1.86 kg·(m~3·d)~(-1);阿特拉津平均去除率为62.5%,平均去除负荷为0.18 kg·(m~3·d)~(-1).进一步缩短HRT、增加进水负荷后,MABR反应器DO浓度显著下降,COD和阿特拉津去除效率大幅降低.DO浓度对阿特拉津去除的影响更为显著.随着MABR反应器的稳定运行,SPG膜表面单一基因工程菌生物膜逐渐演化为复杂微生物群落,但基因工程菌可以较好地存在于生物膜内,从而保持阿特拉津生物强化去除能力.     

华北平原典型城市土壤微生物群落时空变化规律及其驱动因子

微生物群落结构和功能受多种环境因素的共同影响,为阐明典型城市土壤中微生物群落的时空变化规律及其主要影响因素,亟需开展典型城市土壤中微生物群落时空动态变化特征研究.鉴于此,选取华北平原典型城市——石家庄市为研究区,共设置12个采样点,分别于2021年6月（夏季）和9月（秋季）采集表层土壤,并利用16S rRNA高通量测序技术对土壤中微生物群落结构及功能进行研究,探究其时空变化规律;同时运用Pearson相关性分析建立微生物群落与环境因子间的相关性,识别微生物群落时空变化的主要驱动因子.结果表明：①石家庄市表层土壤中主要优势菌门为放线菌（Actinobacteriota）和变形菌（Proteobacteria）;就季节变化而言,在门水平上,Actinobacteriota和Proteobacteria相对丰度均呈降低趋势;在属水平上,夏季主要优势菌属为节杆菌属（Arthrobacter）和未知分类菌属,秋季主要优势菌属为Arthrobacter和Candidatus_Nitrocosmicus,且优势菌属呈显著季节差异（P<0.05）;②就季节变化而言,Simpson、Ace和Chao指数均值呈升高趋势,而OTU均值呈降低趋势;就空间差异而言,Shannon指数和Simpson指数呈显著空间差异（P<0.01和P<0.05）;③各类功能基因无显著季节和空间差异;其中能源生产和转换类功能基因相对丰度最高,在夏季和秋季的相对丰度分别为24.06%~24.84%和24.63%~25.98%;④微生物群落结构组成、多样性指数和功能基因与喹诺酮类抗生素（QNs）、总磷（TP）和硝氮（NO₃^--N）呈显著相关,且与QNs显著相关性最强（|r| >0.900）;这表明在石家庄市表层土壤中抗生素成为影响微生物群落变化的主要驱动因素.因此,为保障城市土壤中微生物群落结构和功能稳定,应进一步加强土壤中抗生素污染的综合管控.     

铝锆改性生物炭对水体低浓度氟的吸附特性

针对低浓度含氟水难处理,氟超标排放造成水污染等问题,制备了铝锆改性生物炭(AZBC),研究其对水体低浓度氟离子(F^-)的吸附特性及吸附机制.结果表明,AZBC是具有均匀孔隙结构的介孔生物炭,能够快速吸附水体F^-,可在20 min内达到吸附平衡.当初始ρ(F^-)为10mg·L^-1,AZBC投加量为30 g·L^-1时,F^-去除率为90.7%,出水浓度低于1mg·L^-1.AZBC的pH_pzc为8.9,推荐pH使用范围为3.2～8.9.其吸附动力学符合拟二级动力学,吸附过程符合Langmuir模型,在25、 35和45℃下的最大吸附量分别为8.91、 11.40和13.76mg·g^-1.可用1mol·L^-1 NaOH脱附F^-,5次循环使用后,AZBC的吸附量下降约15.9%. AZBC的吸附机制为静电吸附和离子交换共同作用.以某工业园区污水厂污水为实验对象...     

电沉积制备PMo12/rGO/PPy阳极及其在微生物燃料电池中的应用

微生物燃料电池(MFC)阳极材料的电化学特性影响其产电性能和污染物还原能力。采用电化学沉积法得到了磷钼酸/还原氧化石墨烯/聚吡咯(PMo₁₂/rGO/PPy)阳极,并对PMo₁₂/rGO/PPy阳极进行形貌表征和电化学特性分析,最后考察了PMo₁₂/rGO/PPy阳极MFC在不同浓度高氯酸盐(ClO₄-)下的产电和还原性能。结果表明:PMo₁₂/rGO/PPy阳极较对照阳极为微生物的附着提供了更大的比表面积,为电子传递提供更多的活性位点;使得MFC阳极表面的电荷转移量增加493%,电荷转移阻抗降低83.3%,交换电流密度提高53.4%。同时,当ClO₄-浓度为420 mg/L时,PMo₁₂/rGO/PPy阳极MFC产电性能最好,最大输出电压可达到148.47 mV。