基于宏基因组与宏转录组分析石化废水生物处理系统脱氮功能菌群

石化行业是我国的支柱产业,长期以来,石化废水处理一直是水污染治理领域的重难点,阻碍了石化行业高质量可持续的发展.由于石化企业和园区多临河或临海而建,其废水排放易造成流域性或区域性水生态风险,尤其石化废水中的氮素污染,严重威胁了水生态安全及人民群众身体健康.因此,从上海某化工区的某条石化废水A/O脱氮工艺线中采集了污泥样品,通过宏基因组和宏转录组对比分析了出水水质稳定时期与出水水质波动时期的不同污泥中微生物的群落结构,脱氮菌群的功能特征和关键的氮代谢途径.结果表明,工艺的氨氧化功能易波动,而亚氮和硝氮的去除相对稳定.菌群研究发现该A/O工艺主体脱氮途径为硝化-反硝化脱氮途径,未发现工艺内有厌氧氨氧化相关基因片段.体系脱氮关键功能基因中约有90%与反硝化作用相关,只有约0.17%的基因参与了硝化过程中氨氮的转化.进一步研究发现,氨氧化功能菌在工艺中丰度极低且结构单一,主要的氨氧化功能菌属是Nitrosomonas.这可能是工艺线出水氨氮浓度易波动的主要原因.     

三氯乙烯在不同土壤中的吸附特性及其影响因素研究

吸附作用是影响三氯乙烯(TCE)在土壤环境中迁移、归趋的主要过程.采用有机碳含量不同的2种天然土壤以及用H2O2去除低聚合"软碳"和高温灼烧去除全部有机碳后所得到的4种土壤为吸附剂,考察了有机碳含量及组成、矿物质、TCE初始浓度、溶液pH、土壤含水率、离子强度等因素对吸附TCE的影响.结果表明,TCE在6种土壤上的吸附等温线呈非线性,随有机碳含量增加,土壤对TCE的吸附量增加;但矿物质的吸附贡献率却减小.土壤对TCE的吸附是土壤中有机碳和矿物质的共同作用,以有机碳为主,但矿物质的作用不可忽略;且TCE初始浓度越高,矿物质的贡献率相对越低.土壤中"软碳"的吸附等温线线性较好;而"硬碳"的吸附等温线为非线性.此外,增大离子强度对吸附具有促进作用,而pH和含水率对吸附几乎没有影响.     

D401与N-117负载 Fe（Ⅱ）非均相Fenton法催化降解苯酚

分别采用D401和N-117负载Fe（Ⅱ）制备非均相Fenton催化剂,探讨两种催化剂在不同初始溶液pH、初始H₂O₂质量浓度和保存条件下,催化降解苯酚的效果和铁溶出情况。结果表明：两种催化剂均能拓展Fenton反应pH范围;D401负载Fe（Ⅱ）催化苯酚降解速率较快,苯酚降解率随初始溶液pH升高而下降,溶出铁催化的均相Fenton反应是苯酚降解的主要原因;N-117负载Fe（Ⅱ）催化剂苯酚降解速率随初始溶液pH升高而下降,非均相Fenton反应是主要反应过程;初始H₂O₂质量浓度升高能使D401负载Fe（Ⅱ）的溶出总铁质量浓度显著升高,但对N-117负载Fe（Ⅱ）影响很小;水中较高的DO能显著降低两种催化剂的苯酚降解效果。     

同步短程硝化-厌氧氨氧化-短程反硝化颗粒污泥培育过程及其性能

本研究以低碳氮比废水为基质,厌氧氨氧化污泥优配普通活性污泥为接种物,在新型气升式内循环反应器中培育同步短程硝化-厌氧氨氧化-短程反硝化颗粒污泥.结果表明,经过225 d的连续运行可培育成熟稳定的颗粒污泥,其总氮去除率高达91.4%.相较于絮状污泥,颗粒污泥中厌氧氨氧化活性显著增加,并且厌氧氨氧化活性在4个脱氮过程中活性最大,其次是短程硝化,且短程反硝化比活性是亚硝酸盐还原比活性的2.1倍.高通量测序结果表明,颗粒污泥中短程硝化和厌氧氨氧化的优势菌分别为Nitrosomonas和Candidatus_Brocadia,并相较于絮状污泥,它们的丰度分别增加至0.70%和0.57%.Thauera可能是颗粒污泥中潜在的短程反硝化优势菌,其丰度达到0.26%.RT-qPCR分析结果表明,相比接种阶段,短程硝化的功能基因amoA和hao转录水平分别增加了3.5和1.5倍,厌氧氨氧化功能基因hzsA转录水平增加了2.1倍,短程反硝化过程中napA和narG转录水平增加的倍数之和是nirK和nirS的倍数之和的4.8倍.本研究结果将为处理低碳氮比废水提供新的思路.     

浅水体浮萍污水净化系统的除氮途径

以稀释的猪场厌氧污水为供试水样,少根紫萍为供试生物材料,对夏、冬2季浅水体浮萍污水净化系统TN、NH4 -N和NOx--N(NO2--N与NO3--N之和)的去除途径进行了试验研究。结果表明,在夏季气温条件下,TN通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附NH4 -N和NOx--N得以去除,3途径去除的N分别占TN去除量的30.5%、15.9%和53.6%;NH4 -N通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附和硝化反应得以去除,3途径去除的N分别占NH4 -N总去除量的33.1%、17.3%和49.6%;NOx--N则完全通过浮萍系统吸收/吸附得以去除。在冬季气温条件下,TN通过气态氨挥发和浮萍系统吸收/吸附NH4 -N得以去除,2途径去除的N分别占TN去除量的31.7%和68.3%;NH4 -N通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附和硝化反应得以去除,3途径去除的N分别占NH4 -N总去除量的28.9%、69.5%和1.6%;而水体中的NOx--N含量始终保持稳定。     

生物炭负载纳米铁镍双金属去除水中1,1,1-三氯乙烷

以小麦秸秆为原料制备生物炭,再通过液相还原法制备了生物炭负载纳米铁镍双金属材料(Ni/Fe/BC),运用FTIR,SEM,XRD技术进行了表征,并将该材料用于水中1,1,1-三氯乙烷(TCA)的去除。表征结果显示,生物炭具有良好的空隙结构和较大的比表面积,能有效负载纳米铁镍双金属,防止纳米铁镍双金属颗粒的团聚。实验结果表明:Ni/Fe/BC的最佳制备条件为生物炭、Fe、Ni的质量比1∶1∶0.01;在TCA质量浓度200 mg/L、Fe加入量1 g/L的条件下,反应60 min时,Ni/Fe/BC对TCA的去除率达99.2%,与未经生物炭负载时的39.1%相比显著提高;生物炭通过吸附TCA使TCA与双金属的接触增多,而铁腐蚀产生的氢被吸附在镍金属表面形成活性氢自由基,促进了TCA的去除。     

活性炭吸附对生化出水中不同种类有机物的去除效果

研究活性炭吸附对城市污水生化出水中疏水酸、非酸疏水物质、弱疏水物质及亲水物质的去除效果,在静态吸附实验中,当活性炭投加量为0.3g·l-1时,达到吸附平衡后,对DOC和UV254的去除率可分别达到54%和76%,同时能够完全消除生化出水的生物毒性,活性炭吸附对疏水酸和亲水物质均有良好的去除效果,其DOC去除率分别达到50%和80%,对非酸疏水物质和弱疏水物质去除率相对稍低,DOC去除率分别为29%和28%,活性炭吸附对有机物的亲疏水性没有明显偏好.     

黄浦江原水中各类有机物在铝盐混凝过程中的去除效果

通过XAD-8/XAD-4吸附树脂联用技术将黄浦江微污染原水中溶解性有机物分为疏水酸、非酸疏水物质、弱疏水物质及亲水物质4类有机物,研究了铝盐混凝工艺对黄浦江水中4类有机物的去除效果.硫酸铝在最佳混凝条件下,即投加量为8 mg·l~(-1)(以Al计),pH=5.5时,水中的DOC和UV_(254)的去除率分别达到23%和32%.有机物的亲疏水性对混凝工艺有较大影响,混凝法倾向于优先去除水中疏水性有机物,而疏水性有机物的酸碱性对混凝工艺没有明显影响,酸性和非酸类疏水物质均能破混凝工艺所去除.疏水酸是水中最主要的三氯甲烷类消毒副产物的前体物质,混凝工艺对于三氯甲烷类消毒副产物有良好的控制作用,总体减少了 39%的生成量.而不同类的有机物之间,混凝工艺对消毒副产物控制效果不同,其中对疏水酸的控制三氯甲烷消毒副产物的效果最好,减少了63%的生成量,亲水物质的控制效果最差,三氯甲烷生成量仪减少了3%.疏水酸表现出比亲水物质更强的生物毒性,混凝工艺能明显降低原水的毒性.     

UV/H_2O_2-NaOH沉淀法处理铜-酒石酸络合体系模拟电镀废水的研究

含铜电镀废水中酒石酸等络合剂的存在,使得采用普通氢氧化物或硫化物沉淀法难以满足达标排放的要求。采用UV/H2O2-NaOH沉淀法处理铜-酒石酸络合体系模拟电镀废水,考察了光照时间、初始pH、H2O2投加量等因素对处理过程的影响。结果表明,对于铜-酒石酸络合体系(酒石酸质量浓度为418mg/L,CuSO4·5H2O质量浓度为196mg/L),得出的最佳处理条件为:光照时间70min,H2O2投加量1.07g/L,初始pH 3.0,出水中铜质量浓度可以低于0.3mg/L的排放标准,为后续工业化应用奠定了基础。     

制浆造纸废水生化出水的混凝处理研究

研究了硫酸铝和三氯化铁对制浆造纸废水生化出水的处理效果.研究发现,不调节原水pH值,硫酸铝投加量为600 mg/L或三氯化铁投加量为300mg/L时,混凝后废水的COD＜150 mg/L,色度＜50倍,出水均符合现阶段排放标准.混凝剂比较发现,在最佳反应条件下,2种混凝剂的处理效果相当,但硫酸铝混凝的成本低于三氯化铁....