猪粪与酒糟混合厌氧发酵的产甲烷和三元pH缓冲体系特征

以猪粪和酒糟为发酵原料,考察了5种混合比例(猪粪与酒糟总固体含量(TS)比100:0、95:5、90:10、80:20、50:50)下混合厌氧发酵的产甲烷特性,并研究了其三元pH缓冲体系特征。结果表明,混合比例显著影响猪粪与酒糟混合发酵的甲烷产率(P0.05)。当猪粪与酒糟TS比为95:5时,甲烷产率最大(271 mL·g~(-1)(VSadded)),比纯猪粪厌氧发酵的甲烷产率提高了6.2%。纯猪粪、猪粪与酒糟TS比为95:5的2组累积产甲烷量符合修正Gompertz方程(R~2=0.993 3;R~2=0.989 6),无明显滞后期。酒糟含有的大量硫酸盐影响了甲烷产量。VFAs-氨氮-TIC三元pH缓冲体系特征的研究结果表明,由于酒糟的碱度严重缺失,酒糟添加量过大时,体系偏离合适的pH缓冲区域,体系酸度过高,抑制了厌氧发酵的进行。     

热电厂双膜法中水深度处理回用系统膜污染机制分析

以某热电厂实际规模的双膜法中水回用系统为考察对象,对膜污染结构、形貌、组成与特征进行了研究。结果表明:污染物以有机-无机-微生物复合形式存在,形成致密的膜污染层,无机物主要以P、S、Ca、Si、Mg为主,存在垂直分布特征;有机污染物以腐殖质类、蛋白质、微生物代谢产物为主,且研究发现RO过程富里酸类物质主要为微生物源。碱性清洗液具有更佳的膜污染清洗效果。通过分析可知:微生物污染是膜污染暴发的关键原因,其以杆菌和球菌为主,且具有显著的垂直分布特征;表层微生物主要是α和β变形菌,底层中γ变形菌丰度显著增加。微生物污染垂直分布的主要原因是杀菌和化学清洗过程的选择作用,γ变形菌是先锋微生物,是形成稳定膜污染层的关键物种。因此,控制微生物的滋生是RO中水深度处理的关键,这个过程主要包括预处理工艺的选择和优化杀菌、阻垢和化学清洗策略等。     

改性蒙脱石对正态磷酸盐和非正态磷酸盐混合体系的吸附特性

为研究吸附剂对正态磷酸盐、非正态磷酸盐的吸附特征,以及正态磷酸盐和非正态磷酸盐混合体系下的竞争吸附行为,制备出3种改性蒙脱石SWy-焙烧、SWy-Al、SWy-Fe,将其分别用于对不同形态的磷酸盐吸附实验中。结果表明,制备的3种改性蒙脱石对磷的吸附效果均有所提升。SWy-Fe的吸附效果最佳,对正态磷酸盐和非正态磷酸盐4 h吸附去除率分别提高了56.1%和55.3%,实验结果符合Ho拟二级吸附动力学方程。根据Langmuir吸附热力学方程,对正态磷酸盐和非正态磷酸盐的饱和吸附量分别为21.9 mg·g~(-1)和18.8 mg·g~(-1)。此外,在初始总磷浓度高于3.0 mg·L~(-1)的条件下,正态磷酸盐和非正态磷酸盐混合体系中的非正态磷酸盐吸附量显著高于正态磷酸盐,二者单位平衡吸附量之比为2.9∶1.0。改性蒙脱石对正态磷酸盐和非正态磷酸盐的吸附结果均表现为吸附外部液膜扩散、表面吸附、颗粒内扩散等多种过程的综合作用,可交换阳离子Ca~(2+)/Fe~(3+)/Al~(3+)的引入通过吸附络合作用提高了蒙脱石对磷酸盐的吸附能力。在初始总磷浓度高于3.0 mg·L~(-1)的条件下,正态磷酸盐和非正态磷酸盐混合体系存在吸附竞争现象,这为实际处理含磷废水吸附技术的发展和应用提供了理论依据。     

氨氮浓度对猪粪厌氧消化及产甲烷菌群结构的影响

氨氮抑制是影响高含固厌氧消化推广应用的主要因素之一。通过批式实验,采用外源氨氮投加方式,考察了厌氧消化过程中不同氨氮浓度对鲜猪粪产甲烷效果和产甲烷菌群结构的影响。结果表明:氨氮添加量为2 000 mg·L~(-1)(TAN≈3 596.7 mg·L~(-1))时,日产甲烷速率及累积产甲烷量均明显下降;添加量大于4 000 mg·L~(-1)(TAN≈5 618.7 mg·L~(-1))时,氨氮抑制加剧,出现VFAs累积、产甲烷高峰期后移、丙酸降解失败。不同氨氮投加量下猪粪中挥发性固体(VS)产甲烷率分别为(369.0±17.3)、(318.5±7.6)、(234.7±2.5)、(165.4±19.4)mL·g~(-1),产甲烷效率较对照组分别下降14%、36%和55%。超过4 000 mg·L~(-1)的外源氨氮投加促使产甲烷菌群结构发生显著变化,乙酸利用型产甲烷优势菌Methanosaeta逐渐被Methanosarcina代替,而氢利用型产甲烷菌属中Methanospirillum的优势性逐渐被Methanoculleus和Methanomassiliicoccus取代,说明后者均有较强的氨氮耐受性。主成分分析和冗余分析表明,高浓度氨氮会促使产甲烷途径由乙酸利用型为主向氢利用型为主转变。     

全国大气扩散输送模态与区划研究

基于NCEP再分析气象资料,使用HYSPLIT模式对我国大陆区域进行了一整年的连续轨迹计算.轨迹以1°×1°的网格化经纬度分辨率进行计算.考虑气候、地理及经济因素,将全国计算区域分为10个大区,分别统计各大区出发的轨迹在全国的分布频率.根据全年和各季的轨迹统计结果,分析我国不同区域的大气输送扩散特征以及区域间大气环境的相互影响潜势.结果表明,全国10个大区的大气扩散输送模态可分为特性不同的7大类,其中以西北方向的3个大区为一类,西南高原的2个大区为另一类,其它各区自成一类.10个大区大气扩散物质的累积效应差异显著且季节变化特征各异.全国以西南区(XN)东部大气累积效应最强,东北区(DB)累积效应最弱.     

紫外光降解对生物过滤塔去除氯苯性能的影响机制研究

紫外-生物过滤联合工艺中的紫外单元促进了后续生物过滤单元的氯苯去除性能.为了进一步揭示紫外光降解对生物过滤塔运行性能的影响机制,本研究系统分析了紫外光降解对生物过滤塔填料层pH、生物膜特性和填料层结构特性等方面的影响.结果表明,氯苯紫外光降解产物导致了生物过滤单元填料层pH的下降(从pH 6～8降至pH 4～7);另外,紫外单元产生的臭氧降低了生物过滤单元生物膜厚度和生物膜的EPS含量,改善了生物膜的特性,提高了氯苯和营养物质在生物膜内的传质效率.同时,臭氧可以有效控制生物量过量积累,增加了填料层的比表面积(从784 m2.m-3增加至880 m2.m-3),优化了填料层的结构特性,提高了污染物的反应速率.上述各方面的综合作用最终促进了生物过滤单元的氯苯去除性能.     

LED红光/蓝光对栅藻LX1生长及产油特性的影响

基于藻细胞叶绿素主要吸收可见光中的红光及蓝光用于光合作用,研究了LED红光/蓝光对栅藻LX1生长及产油特性的影响.在1 400 1x的同等光照强度下,以红光、蓝光和红蓝光为光源时,栅藻LX1的比生长速率分别比白光高出15.8%、13.2%和18.4%,藻细胞密度和种群生物量增长速率也明显大于白光;其中,以红蓝光为光源,栅藻LX1生长最快,培养至第4.5 d时,栅藻LX1的藻细胞密度和种群生物量增长速率最高可分别达到白光的2.7倍和3倍.表明LED红光/蓝光的光能效率更高,对栅藻LX1的生长具有明显促进作用.以白光、红光、蓝光、红蓝光为光源时,培养17 d栅藻LX1的油脂总产量分别为0.27、0.34、0.31和0.28 g·L-1;油脂含量分别为43.3%、39.5%、36.3%和30.1%.可见,以LED红光/蓝光为光源,栅藻LX1生长得到促进的同时单位藻细胞油脂含量略有下降,但油脂总产量仍相对较高.     

沸石床多级生物膜焦化废水处理系统的NH_~4+-N去除稳定性研究

焦化废水处理中预处理蒸氨工艺不稳定容易引起生物处理出水NH+4-N的波动,为了在有机物去除的同时提高生物系统对NH+4-N的去除效果和稳定性,采用对NH+4-N有良好吸附性能的天然斜发沸石为生物填料构建沸石床多级生物膜系统,考察了进水负荷对系统运行稳定性的影响、抗冲击负荷能力以及系统的功能分区和污染物迁移转化规律.结果表明,当系统进水NH+4-N负荷≤0.21 kg/(m3·d)、COD负荷≤1.35 kg/(m3·d)时,出水NH+4-N和COD的平均浓度分别为(2.2±1.2)mg/L和(228±60)mg/L,平均去除率分别达(99.1±0.5)%和(86.0±2.6)%.在低、高两次NH+4-N冲击负荷[0.03 kg/(m3·d)和0.06 kg/(m3·d)]条件下,系统对NH+4-N的平均去除率仍然分别高达99.0%和92.9%,高于对比系统的96.8%和89.3%,表现出良好的抗NH+4-N冲击负荷性能与处理稳定性.系统好氧单元反应器沿程出现脱碳/硝化功能区(C/N区)和硝化功能区(N区),其中N区的NH+4-N 降解速率为C/N区的2～8倍.系统进水中相对分子质量＜1×103、 1×103～1×104、＞1×104的TOC浓度分别为227.6、104.8和35.0 mg/L,处理出水中的TOC浓度分别为31.2、 22.9和31.5 mg/L,其中相对分子质量＜1×103和1×103～1×104这2个范围的有机物降解良好,出水残余物质主要为相对分子质量＞1×103的有机物.     

pH和铜离子对微囊藻毒素-LR荧光免疫检测的影响与消除

研究了pH和铜离子对倏逝波全光纤免疫传感器检测微囊藻毒素-LR（MC-LR）的影响及其消除措施.研究表明,过酸或过碱条件对MC-LR免疫检测均有较强烈的影响,当pH<6或pH>8时,系统检测的信号随pH的降低或增大明显下降;而当pH在6～8之间时,检测标准曲线的IC₅₀为1.01～1.04 μg/L,检测区间在0.12～10.5 μg/L之间,较适合MC-LR的检测.低浓度铜离子对MC-LR免疫检测的影响不大,当CuSO₄浓度>5 mg/Ｌ时,系统检测荧光信号明显下降,而当CuSO₄浓度达到10 mg/Ｌ时,系统检测信号下降70％以上.在预反应混合物中添加1%的螯合剂EDTA,能有效抑制铜离子对免疫检测的影响.     

硝基苯污染底质的微生物强化修复研究

采用从污染底质中分离出的可降解硝基苯的恶臭假单胞菌,对硝基苯污染底质的微生物强化修复进行了实验室和现场实验研究.该细菌在未灭菌的河水中可以硝基苯为唯一碳源生长,低温条件下(5℃),对于100g的含有11.8mg/kg硝基苯的污染底质,投加2mL(107cells/mL)菌液可以在4d完全降解底质中的硝基苯,实现对污染底质的强化修复.该过程中无须投加额外的氮、磷及其他的营养盐,说明污染底质中含有足够的细菌生长所需的营养物质.在使用河水和底质的现场实验中,当底质和河水中的硝基苯初始浓度在7～8mg/kg,50～61mg/L之间时,投加硝基苯降解菌可使底质和河水中硝基苯的降解时间缩短了40h以上,河水中的硝基苯先于底质中的硝基苯被细菌所降解.