生物膜SBR反应器中低氨氮浓度废水亚硝化启动试验研究

为建立生物膜SBR反应器处理中低氨氮浓度废水的自养脱氮系统,采用控制DO浓度、HRT和不同生物载体填料的4组小试生物膜SBR反应器,对中低氨氮浓度废水进行了单级自养脱氮工艺亚硝化阶段的启动试验研究.结果表明:接种普通好氧活性污泥和厌氧污泥,在水温30℃±2℃,氨氮浓度60～120mg/L,DO为0.8～1.0mg/L和HRT=24h条件下,运行130d可实现稳定的亚硝化,YJZH软性组合填料更适合于微生物附着.     

三维电极生物膜反应器全程自养脱氮的启动研究

采用人工配制氨氮废水,对三维电极生物膜反应器进行全程自养脱氮的启动研究.反应器中阳极采用钌涂层钛棒,在阳极区电解水产氧供硝化菌进行硝化反应;阴极采用活性炭纤维毡,并在阴极区填充活性炭颗粒构建三维电极,在阴极区电解水产氢供反硝化菌完成反硝化过程.在进水NH₄⁺-N浓度30 mg·L^-1、温度30 ℃、HRT为24 h的试验条件下,通过调节DO和 pH实现对硝化和反硝化反应的控制.结果表明,经过挂膜、驯化、稳定这3个较为典型的阶段后,反应器对NH₄⁺-N去除率达到了97.8%,TN的去除率为92.4%,成功实现了三维电极生物膜反应器全程自养脱氮的启动.扫描电镜结果显示,阴极活性炭纤维毡表面的细菌主要为短杆状假单胞菌,活性碳颗粒表面的细菌为微球反硝化细菌,同属氢自养反硝化细菌,反应器中稳定的自养脱氮系统逐步建立.     

三峡库区消落带土壤N_2O排放及反硝化研究

应用C2H2抑制-原状土柱培养法研究了三峡库区腹地忠县境内两种不同土地利用方式和不同高程消落带土壤N2O排放及反硝化速率的变化及特征。结果表明:研究区域消落带土壤N2O排放速率和反硝化速率具有明显的时空差异,农耕区消落带土壤N2O排放速率均值为23.71±31.61g N/hm2·d,为人工植被恢复区土壤N2O排放速率均值的3.48倍,农耕区反硝化速率均值为105.51±126.60g N/hm2·d,为人工植被恢复区反硝化速率均值的5.39倍,二者反硝化速率差异显著(p0.05)。不同高程消落带土壤N2O排放速率和反硝化速率差异不显著(p0.05),但低高程消落带土壤反硝化作用相对较强。相关性分析表明,农耕区消落带N2O排放速率与土壤温度和Eh存在显著正相关(p0.05),其反硝化速率与土壤温度存在正相关关系,表明消落带土壤N2O排放和反硝化作用受土壤温度影响明显。研究区域N2O/(N2O+N2)介于0.09~0.52,表明N2为消落带土壤反硝化作用的主要产物,但N2O的排放量也不容忽视。三峡库区消落带的土地利用方式对消落带土壤N2O排放和反硝化作用有重要影响,而耕种等人类活动可显著提高消落带N2O排放量和反硝化损失量。     

厌氧氨氧化颗粒污泥胞外聚合物金属元素特性

为探究厌氧氨氧化颗粒污泥胞外金属元素特性,将厌氧氨氧化颗粒污泥根据粒径筛分为0.5~1.4mm、1.4~2.8mm、>2.8mm 3组,提取不同粒径厌氧氨氧化颗粒污泥胞外聚合物（EPS）,研究EPS金属元素特性.结果表明,蛋白质（PN）是厌氧氨氧化颗粒污泥EPS的主要成分,占EPS含量的84.2%以上.随着粒径的增大,EPS中Na、K、Ca、Mg元素含量均增多,且与EPS中蛋白质含量变化一致.EPS中K、Ca、Mg元素的离子形式占比分别为68.6%、56.2%、94.7%.EPS经过阳离子交换树脂（CER）处理后,0.5~1.4mm、1.4~2.8mm、>2.8mm组EPS Zeta电位分别减小了4.7,7.2,9.1mV,EPS中的金属离子可通过压缩双电层作用促进颗粒污泥的聚集,金属离子对大粒径颗粒污泥EPS Zeta电位的影响幅度更大.     

厌氧氨氧化颗粒污泥EPS及其对污泥表面特性的影响

取厌氧氨氧化EGSB反应器中颗粒污泥,根据粒径筛分为R1(0. 5～1. 4 mm)、R2(1. 4～2. 8 mm)和R3( 2. 8 mm)这3组.提取不同粒径厌氧氨氧化颗粒污泥EPS,分析EPS特性及其对厌氧氨氧化聚集体表面特性的影响.随着厌氧氨氧化颗粒污泥粒径的增加,PS含量介于(10. 69±0. 11)～(12. 28±0. 15) mg·g~(-1)之间,而PN含量从(56. 88±0. 86) mg·g~(-1)增加到(98. 59±2. 10) mg·g~(-1),且PN/PS从5. 32提高到9. 05.不同粒径厌氧氨氧化颗粒污泥EPS官能团及三维荧光组分含量不同.随着颗粒污泥粒径增大,蛋白质二级结构α-螺旋/(β-折叠+无规卷曲)值从0. 60逐渐降低到0. 43,这种变化有利于污泥表面疏水性的表达.随着颗粒污泥粒径的增大,污泥表面疏水性由54. 2%提高到63. 1%,Zeta电位由-41. 2 m V增加到-31. 5 m V,疏水性的增强和表面电荷的增大有利于颗粒污泥的聚集.厌氧氨氧化颗粒污泥EPS可以增强污泥疏水性和提高Zeta电位,EPS中的PN发挥着重要的作用.     

碱度对低氨氮部分亚硝化的影响与机理分析

为了探讨进水碱度对低氨氮废水部分亚硝化过程的影响与机理,在控制碱度的条件下启动并运行SBR部分亚硝化反应器。结果表明,控制碱度/NH_4~+-N为3.67～4.05可成功实现低氨氮废水部分亚硝化反应器的启动和稳定运行,亚硝酸盐累积率90%。将稳定运行的SBR部分亚硝化反应器与厌氧氨氧化反应器串联运行,系统TN去除率为37.3%～84.3%。周期试验显示,当碱度值70 mg/L时,SBR部分亚硝化反应器NH_4~+-N转化速率介于2.81～5.67 mg/(L·h),当碱度减小至70 mg/L,NH_4~+-N转化速率明显下降,当碱度60 mg/L时,亚硝化反应停止。机理分析表明,以HCO_3~-盐为碱度物质时,碱度值70 mg/L可导致系统无机碳源匮乏,这是影响NH_4~+-N转化速率和控制亚硝化反应进程的主要原因。     

三峡库区澎溪河流域消落带土壤有机磷生物有效性研究

选取了澎溪河流域六个点位消落带土壤和岸边土壤,以NaOH-EDTA提取土壤中有机磷,并采用酶水解技术表征有机磷生物有效性。结果表明：①消落带土壤NaOH-EDTA提取液中总磷含量为74.55～140.54 mg/kg,无机磷含量为49.91～104.23 mg/kg,有机磷含量为14.61～36.31 mg/kg。消落带土壤有机磷含量低于岸边土壤。②消落带土壤有机磷中总可酶解有机磷（EHP）含量均值为6.23 mg/kg,占土壤有机磷含量的26.7%。消落带土壤EHP含量与有机磷含量呈极显著正相关（n=6,p<0.01）。③消落带土壤EHP含量、活性单酯磷含量与土壤有机质含量呈显著正相关（n=6,p<0.01）,土壤有机质含量是影响有机磷生物有效性的重要因素。④消落带土壤与岸边土壤EHP组分特征相同,含量由高到低依次为类植酸磷、活性单酯磷、二酯磷,但消落带土壤EHP含量显著低于岸边土壤。周期性的干湿交替会造成消落带土壤有机磷向库区水体释放,消落带土壤有机磷地球化学循环对库区水体的潜在影响不容忽视。     

锰铁改性针簇莫来石对水中BPA和EE2的去除

为提高传统水处理工艺对内分泌干扰物的去除效果,本研究合成了锰铁二元金属氧化物改性的针簇莫来石陶粒(MnFe-M),对其理化性质进行了表征,并以黏土陶粒为对照,结合批次吸附实验研究其对水中典型内分泌干扰物双酚A(bisphenol A,BPA)和17α-乙炔雌二醇(17α-ethinylestradiol,EE2)的去除效果和溶液环境对其吸附效果的影响,并对其再生效果进行了研究.结果表明,锰改性后,针簇莫来石陶粒上负载了平均粒径为450 nm的水锰矿,使针簇莫来石陶粒的比表面积、累积孔体积和介孔比表面积均显著增加.未改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2几乎没有去除能力,锰铁改性后的针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的去除效率显著增加.针簇莫来石陶粒比黏土陶粒更适合做改性滤料的载体材料.锰铁改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的吸附动力学符合颗粒内扩散模型,颗粒内扩散是影响吸附速率的重要因素.等温吸附数据与LangmuirFreundlich模型拟合效果较好,基于该模型计算出的BPA和EE2最大吸附量分别为5. 043 mg·g~(-1)和3. 990 mg·g~(-1).热力学研究表明锰铁改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的吸附为自发的吸热反应.锰铁改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的吸附量随pH值的升高而降低.离子强度的增加有利于锰铁改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的吸附去除,共存阴离子中SO_4~(2-)对BPA和EE2的吸附均有促进作用,而CO_3~(2-)和PO_4~(3-)则会抑制BPA和EE2的吸附.吸附剂再生实验表明锰铁改性针簇莫来石陶粒是易于再生可循环使用的吸附剂.因此,锰铁改性针簇莫来石陶粒对水中典型内分泌干扰物有较好的去除效果,其推广应用可有效解决传统水处理工艺中过滤单元对内分泌干扰物去除效率低的问题.     

基于文献计量的光合藻类燃料电池研究趋势分析

近年来,光合藻类微生物燃料电池相关研究受到各界广泛关注.为了解光合藻类微生物燃料电池领域的研究进展,以Web of Science的SCI-EXPANDED数据库为数据源,利用文献计量软件对2000-01-01—2021-12-22范围内该领域内文献进行计量分析.结果表明：①近10年来该领域研究的影响正迅速扩大;②研究主要涉及材料科学、环境工程学等学科,学科交叉现象和环境友好性突出;③学者主要以合作的方式进行研究;④中国目前发文量最高,但学术影响力仍需扩大;⑤前期该领域的研究热点主要与光电转化原理相关,后期该领域的研究热点主要与生物识别、电池其他应用相关;⑥该领域还有待进一步提升的方面,包括：机理的进一步研究、电池应用效能的提升以及藻类选择的优化.对研究现状与成果进行梳理,有助于为该领域研究瓶颈找到突破口,推动新能源技术的进步和碳中和理念的落实.     

三峡库区腹心地带消落区土壤氮磷含量调查

消落区土壤中氮磷是上覆水体营养物质的潜在来源之一。在2008年底三峡蓄水至172 m之前，采样分析了小江（澎溪河）等库区5条典型支流淹没前的消落区土壤氮磷含量分布情况。在研究样区范围内，消落区土壤全氮均值为1317±0484 mg/g，变化范围在0459~2735 mg/g，而土壤全磷均值为0676±0282 mg/g，变化范围在0314~2799 mg/g。不同的土地利用方式消落区土壤全氮含量有明显差异，耕地消落区和园林地消落区的全氮值明显高于河滩地消落区。不同流域之间氮素差异也达到极显著水平，朱衣河和大宁河流域消落区土壤氮素要明显高于其他3条支流。但是，不同土地利用方式的消落区之间全磷差异不显著，不同流域之间磷素差异也不显著。相比长江中下游一些浅水湖泊的底泥，库区消落区土壤中全氮和全磷含量水平已处于偏高状态，向上覆水体释放的风险较大。小江流域的丰乐镇和养鹿镇、朱衣河的胡家坝地区是研究范围内释放风险高的区域.