自然水体生物膜和表层沉积物对Hg2+的吸附、解吸研究

选择卫河流域河南段(鹤壁段)为研究站位,在水环境中直接采集生物膜和沉积物样品,进行了Hg2+吸附实验。研究结果表明水体生物膜、沉积物/生物膜复合对Hg2+的吸附动力过程符合Lagergren准二级动力学方程(R20.98),Freundlich和Langmuir等温曲线均可描述Hg2+在表层沉积物和生物膜样品上的热力学吸附过程,显著性水平达到P=0.005(n=7),pH对Hg2+在沉积物、水体生物膜、及二者复合体系的吸附均产生显著的影响,最佳吸附pH介于5~7之间,通过Langmuir等温曲线计算了三类材料对Hg2+的最大吸附容量:水体生物膜沉积物/水体生物膜沉积物。三种吸附材料上Hg2+的NaNO3解吸率从大到小依次为:沉积物沉积物/生物膜生物膜。     

生物膜-活性污泥处理城市污水的中试研究

在节能环保领域中,城市污水的处理多数采用活性污泥法,为了改善出水水质,需要在原工艺基础上改造工艺,采用一种污泥龄短的强化生物膜与活性污泥相结合的新工艺,由于这是一个新的方向,因此需要在改造设计前进行实验研究来观察水处理效果。因此,改系统在去除污水化学需氧量和生化需氧量的同时,能有效地去除氨氮,总氮和总磷,实现节能环保的良好效果。     

水解酸化/生物膜法SBR处理印染废水实验研究

针对印染废水污染物浓度高、种类多、色度高、可生化降解性差等特点,对印染废水采用水解酸化/生物膜法SBR进行处理,结果表明,该处理工艺处理效果较好,出水COD、色度、BOD5、NH3-N浓度分别为60~100 mg/L、50~70倍、20~24 mg/L、5~10 mg/L,平均去除率分别达到92.1%、86.5%、95%、90%。     

生物膜CANON反应器中沉积物影响及其成因分析

以人工配制无机高氨氮废水为对象,通过CANON接种污泥,以聚氨酯海绵为填料,在HRT=9 h,温度为30℃±1℃,pH为6.92~8.52的条件下运行.针对反应器中填料表面的沉积物,试验研究沉积物对CANON工艺的影响及其成分、形成原因.研究发现:1沉积物影响基质的传递,导致CANON反应器中去除效果不佳且反应器中的生物量下降;2沉积物成分是碳酸钙;3填料表面形成沉积物可能是微生物的pH调节作用、吹脱作用、胞外聚合物作用、海绵的吸附作用和物理化学作用的共同结果;4沉积物一旦形成,很难恢复.因此,为了避免沉积物的产生而又不影响CANON工艺,建议采取以下措施:1对原水进行预处理,降低Ca2+和Mg2+等的浓度,2保证短程硝化效果完好,避免因短程硝化效果破坏而要降低DO,造成pH升高,并导致沉积物产生;3在保证反应器良好的总氮处理效果、稳定的短程硝化下,可选用其他合适的填料,以减缓沉积物的积累程度.     

管材对供水管网生物膜微生物种群多样性的影响

研究了3种管材(灰口铸铁管、镀锌管和不锈钢复合管)对管网生物膜微生物种群多样性的影响.采用R2A平板培养计数可培养细菌、荧光定量PCR计数细菌总数、流式细胞法确定活菌比例、扫描电镜观察生物膜形态,高通量测序研究管段生物膜微生物种群多样性.研究结果表明:灰口铸铁管可培养菌数和细菌总数都最高,其次是镀锌管,不锈钢复合管可培养菌数和细菌总数都最少,但活菌比例方面镀锌管活菌比例高于灰口铸铁管和不锈钢复合管.扫描电镜结果与可培养菌数及细菌总数结果一致,即灰口铸铁管细菌量最高,不同管材管壁生物膜细菌形态皆以球菌和杆菌为主,并无显著差异.微生物种群多样性结果显示:灰口铸铁管生物膜种群多样性最高,镀锌管生物膜种群多样性相对较为单一,不锈钢复合管生物膜种群多样性最低.饮用水管网生物膜种群以变形菌门为主,各管道变形菌门都高达90%以上,不同管材生物膜细菌群落组成有很大差异.本研究结果对今后饮用水供水管段材料的选取具有指导性意义.     

3DBER-S-Fe同步脱氮除磷及去除邻苯二甲酸酯的工艺特性

为探究三维电极生物膜耦合硫铁新工艺(3DBER-S-Fe)脱氮除磷并同步去除邻苯二甲酸酯(PAEs)的工艺特性,在水力停留时间(HRT)分别为8、6、4 h条件下,研究分析了系统内总氮(TN)、总磷(TP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)、NO-3-N、SO2-4及pH的变化情况.结果表明,3DBER-S-Fe系统具有较好的脱氮除磷及PAEs去除效果.当水力停留时间为8、6、4 h时,TN去除率分别为80.99%、78.85%、64.76%;TP去除率分别为65.18%、67.17%、43.44%;DBP去除率分别为96.72%、97.32%、96.53%;DEHP去除率分别为91.89%、81.57%、74.30%.在3DBER-S-Fe系统内,存在异养、氢自养、硫自养反硝化脱氮过程,当HRT由8h缩短到4h时,单质硫可以弥补进水NO-3-N负荷增加所导致的反硝化电子供体相对不足问题,维持系统高效的脱氮效率;系统中海绵铁填料腐蚀产生的铁离子能够高效持续沉淀除磷;3DBER-S-Fe工艺结合了物理吸附、生物降解及电化学作用,使其在不同HRT条件下具有较高的DBP与DEHP去除率.     

NASF-MBBR处理污水的试验研究

针对国内外剩余污泥处理处置现状,提出一种剩余污泥资源化利用方法。以剩余污泥、粉煤灰等固体废物为原料,制备新型活性污泥填料,设计制作新型活性污泥填料移动床生物膜反应器(NASF-MBBR),并处理城市生活污水。结果表明,新型活性污泥填料上微生物量的增加速率比普通填料上微生物量的增加速率快,生物膜的更新周期短。NASF-MBBR中填料的最佳填充率为30%左右,此时COD、NH_4~+-N和TP的去除率分别为95.8%、90.3%、68.6%。NASF-MBBR稳定运行时,对实际城市生活污水中COD、NH_4~+-N、TP的去除率分别保持在90%、66.7%、47.1%以上,平均去除率分别为91%、71%、53.1%左右,处理效果良好。填料表面生物膜脱氢酶活性测定结果表明,活性污泥的加入提高了填料表面生物膜的脱氢酶活性,提高了微生物对污水中污染物的去除效果。研究提出了一种新的剩余污泥的处理处置方法,实现了剩余污泥的资源化;若推广应用将减轻污水处理厂剩余污泥的处理处置压力。     

微米级核壳量子点团聚体在生物膜中的扩散与溶解及其毒性

包括量子点在内的人工纳米颗粒是近年来突出的环境污染物,为确定其在生物膜中的扩散过程和特征,应用TIRF（全内反射荧光）、FRAP（荧光漂白后恢复）等技术,研究了CdTe/CdS/ZnS核壳式量子的微米级的团聚体在细菌Comamonas testoteroni生物膜表面的吸附动力学、生物膜内部的扩散及其在生物膜中的溶解和毒性.结果表明:通过TIRF技术观察到生物膜可快速吸附>1 μm的CdTe/CdS/ZnS核壳式量子点团聚体,而且通过CLSM（激光扫描共聚焦荧光显微镜）进行深度扫描发现,量子点团聚体吸附到生物膜表面后可以进一步扩散到生物膜深层,在25 min内可穿透45 μm的生物膜,并在生物膜中随深度呈线性分布特征.FRAP分析表明,量子点团聚体被生物膜固定后还具有较强的移动性,漂白区的荧光强度在5 min可恢复30%.量子点团聚体在生物膜中会溶解产生Cd2+、Zn2+等重金属离子,从而对生物膜产生毒性并杀死细菌.研究显示,虽然纳米颗粒进入环境中会形成微米级的团聚体,但依然可以进入生物膜,对水生微生物生态系统产生危害.TIRF、CLSM和FRAP技术是研究纳米颗粒物在生物膜表面吸附和内部扩散动力学的有效工具.      

应用亲电型悬浮生物载体处理工业废水的现场中试

研究采用本课题组研发的亲电改性聚乙烯为悬浮生物膜载体,构建移动生物膜与活性污泥复合工艺(integrated free-floating biofilm and activated sludge,IFFAS),对东北某工业园区污水处理厂的污水处理进行现场中试。结果表明,当进水ρ(COD)、ρ(NH3-N)、ρ(TN)分别为139~741,19.3~44.9,29.6~148.6 mg/L时,改性载体在10 d左右即可完成挂膜;中试IFFAS工艺稳定运行阶段,出水COD、NH3-N、TN的平均去除率分别高达88%、97%、80%,出水浓度分别为36~48,0.1~0.9,5~14.3 mg/L,达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准。出水水质明显优于污水处理厂原有A2/O工艺出水,说明以亲电改性聚乙烯为载体的IFFAS工艺可显著提高净化污水的能力。     

生物流化床处理含硫污水净化水的探讨

主要从生物流化床小试装置的建立、运行启动、载体和停留时间的选择以及相关的问题进行了试验探讨．