生态高负荷土地快速渗滤系统处理猪场废水的效能及微生态

以经过厌氧反应器处理后的猪场废水为研究对象,探讨了新型生态高负荷土地快速渗滤系统对废水中COD、氨氮及总氮的去除情况;同时分析了该系统中的微生物群落结构以及过氧化氢酶、脲酶、硝酸盐还原酶的含量.结果表明,在水力负荷为11 cm·d~(-1)、进水COD为700 mg·L~(-1)左右的条件下,一级土地渗滤柱与二级土地渗滤柱对COD的去除率分别为78.8%与63.0%,总去除率达到了92.6%;而当水力负荷增大到22 cm·d~(-1)时,总的COD去除率仍在90.0%以上;该系统对于氨氮的去除更为显著,去除率可达99%左右.一级土地快速渗滤系统中上、中、下部的过氧化氢酶含量分别为1.899、0.990、0.323 m L·g~(-1),表明猪场废水中的有机物主要在该系统的上部与中部得以去除;二级土地快速渗滤系统上、中、下部的硝酸盐还原酶含量分别是3.453、3.831、1.971 m L·g~(-1),表明脱氮作用主要发生二级土地快速渗滤系统的上部与中部.该土地快速渗滤系统中微生物以Gram Negative与Gram Positive为主,特别是在二级土地快速渗滤系统中,AM Fungi与Actinomycetes占有一定比例,为猪场废水中难降解有机物的去除提供了保障.     

磁性纳米铁对厌氧颗粒污泥特性及其微生物群落的影响

考察了磁性纳米铁(Fe3O4NPs)对厌氧颗粒污泥溶解性微生物产物(SMP)、疏松胞外聚合物(LB-EPS)、紧密胞外聚合物(TB-EPS)的影响,同时利用高通量测序技术对厌氧颗粒污泥内微生物群落结构的变化进行了分析.结果表明,在长期接触实验过程中,投加Fe3O4NPs的反应器对COD去除率为83.6%,与对照组相比降低了5.7%.对照组与实验组中厌氧颗粒污泥TB-EPS含量(以VSS计)分别为178.20 mg·g-1和138.24 mg·g-1,而SMP含量分别为34.88 mg·L-1和27.44 mg·L-1;同时投加Fe3O4NPs后,在LB-EPS三维荧光(EEM)光谱中,紫外光区类腐殖酸荧光峰消失,辅酶F420荧光峰强度有所降低.在长期接触实验后,甲烷杆菌属(Methanobacterium)所占比例从76.15%增至86.76%,而甲烷丝菌属(Methanothrix)所占比例从17.1%降至7.51%,Methanothrix对于Fe3O4NPs更为敏感;总细菌群落变化明显,其中变形菌门(Proteobacteria)所占比例从66.44%降至47.16%,放线菌门(Actinobacteria)所占比例从8.97%增至17.33%,拟杆菌门(Bacteroidetes)所占比例从8.07%增至17.74%,厚壁菌门和拟杆菌门比例的增加对有机物的厌氧水解过程发挥积极的作用.     

SRIS对垃圾渗滤液中氨氮去除效能及微生态分析

针对垃圾渗滤液中ρ（NH₃-N）较高、可生化性较差、处理困难的问题,以老龄垃圾渗滤液为研究对象,探讨了改良SRIS（土地快速渗滤系统）对NH₃-N的处理效果与最高处理负荷量,同时分析了系统不同深度的ρ（NH₃-N）的变化,并利用高通量测序技术分析了进水前、后系统中的微生物群落演替情况.结果表明:①在进水ρ（NH₃-N）为125 mg/L左右、水力负荷为0.11 m3/（m2·d）、进水频率为1次/d下,垃圾渗滤液经改良SRIS的一级、二级渗滤柱处理后出水ρ（NH₃-N）平均值为3 mg/L,NH₃-N去除率在97.5%以上;提高水力负荷为0.22 m3/（m2·d）后,NH₃-N去除率为87.27%;进水频率改为2次/d,NH₃-N去除率达到96.17%.②改良SRIS的一级、二级渗滤柱所能处理的最高NH₃-N去除量分别为200和110 mg/L,并且主要在下层和底层部分发生去除.③改良SRIS中下层微生物群落多样性最为丰富,微生物群落以变形菌门（Proteobacteria）为主,在属水平下微小杆菌属（Exiguobacterium）相对丰度最高,同时还存在多种有利于NH₃-N去除的硝化、反硝化细菌以及浮霉菌,为NH₃-N的去除提供了保障.研究显示,改良SRIS对垃圾渗滤液中NH₃-N具有良好的去除效果,可为老龄垃圾渗滤液的有效处理提供借鉴.      

广西马尾河沉积物重金属赋存形态及其风险特征研究

随着矿业开发进程加快,广西马尾河重金属污染物总量逐年增加,给下游的贺江、西江水环境带来沉重的压力。为了解马尾河表层沉积物重金属的污染状况,采用现场调查及室内分析的方法,对马尾河表层沉积物中7种重金属(Zn、Mn、Cu、Pb、Cd、Cr和As)的含量、赋存形态及潜在生态风险进行了研究。采用BCR提取法分析重金属形态特征,运用地累积指数法和Hakanson潜在生态风险指数进行风险评价。结果表明,(1)沉积物中重金属Zn、Mn、Cu、Pb、Cd、Cr和As的平均质量分数分别为(886.3±613.6)、(1 215.2±414.8)、(131.2±65.1)、(31.6±28.7)、(2.84±0.73)、(177.1±42.7)、(385.9±373.5)mg·kg-1,分别为广西土壤元素背景值的11.7、2.7、4.7、1.3、10.6、2.2、18.8倍,其中,Zn、Cd、Cr和As的平均含量超过土壤环境质量标准中农用地土壤污染风险筛选值;7种重金属空间分布差异较大,变异系数处于25.8%-96.8%之间;相关性分析表明,As与Cd、Zn与Cd、Pb与Mn呈极显著相关(P0.01),As与Zn、Mn与Cu呈显著相关(P0.05),研究区受到一定程度的人类活动影响。(2)沉积物中Cr、Zn、Cu、As和Pb以残渣态为主要赋存形态,Cd以可氧化态为主要赋存形态,Mn以酸提取态为主要赋存形态。7重金属非残渣态所占比例由大到小排序为MnCdPbAsCuZnCr。其中,Mn的非残渣态所占比例最高,但其毒性小,对环境的影响较小。Cd和As的非残渣态所占比例分别为63.4%和44.4%,二者含量较高,毒性较强,对环境的危害不容忽视。其他元素稳定性较强,对河流和沿岸环境影响较小。(3)7种重金属地累积指数平均值大小排序依次为AsCdZnCuMnCrPb,为偏重到重度污染程度。沉积物中重金属RI均值为555.7,属于强生态风险程度,其中Cd为极强风险程度,As为很强风险程度,其他元素属于轻微生态风险。Cd和As既是最主要的污染因子又是最主要的潜在生态风险因子。空间上看,各采样点均污染严重,存在很强的潜在生态风险。     

污泥质催化剂-过硫酸钾体系降解弱酸艳蓝的研究

探讨了污泥质催化剂制备的最佳条件,同时分析了不同条件下污泥质催化剂-过硫酸钾体系对弱酸艳蓝的去除效果。污泥质催化剂最佳的制备条件为,污泥质量1 g,硫酸亚铁浓度0.2 mol/L,煅烧温度500℃,煅烧时间1 h。在pH值为3、过硫酸钾浓度为0.005 mol/L、催化剂投加量为0.05 g、反应30 min的条件下,该体系对弱酸艳蓝去除率可达92.79%。HPO_4~(2-)与HCO~-_3对整个反应具有较强的抑制作用。对制备的污泥质催化剂进行扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS),表明催化剂与原始污泥相比较Fe元素含量由原来的1%增加到16.34%;进一步做X射线衍射(XRD)分析可知,催化剂在2θ=20.72°,26.65°,50°处出现衍射峰,表明Fe元素存在形式主要为Fe_3O_4以及铁的氢氧化物Fe(OH)_3与FeOOH。     

柠檬酸改性木薯秸秆阳离子吸附剂的制备及其对Cu~(2+)的吸附

以柠檬酸为改性剂对木薯秸秆进行改性制备阳离子吸附剂。以铜离子去除率作为评价吸附剂吸附性能指标,对制备最佳条件进行了优化,利用FT-IR、SEM、Zeta电位和X衍射技术对制备的吸附剂进行了结构表征,考察了对铜离子吸附过程动力学和等温吸附规律。实验结果表明:最佳的改性反应物(木薯秸秆∶柠檬酸)剂量比为1 g∶7.2×10~(-3)mol,反应温度为120℃,反应时间30 min;表征结果证明了改性吸附剂中羧基的存在;柠檬酸改性木薯秸秆吸附剂能够快速吸附重金属铜离子,吸附过程符合准二级动力学模型;吸附等温线符合Langmuir模式,饱和吸附量达到2.19 mmol/g。证明柠檬酸改性木薯秸秆吸附剂是一种潜在的重金属废水处理剂。     

肠杆菌FM-1强化积雪草修复镉污染土壤机理

分析了肠杆菌FM-1的耐镉性及促生特性，并研究了肠杆菌FM-1对矿山型和非矿山型积雪草镉富集及根际土壤pH值的影响.结果表明，肠杆菌FM-1对镉有较强的耐受性，其分泌的吲哚乙酸含量，铁载体A/A_r值和溶磷能力分别达到（72.85±0.62）mg/L，0.21±0.01和（143.33±2.13）mg/L，表明肠杆菌FM-1具有良好的促生能力.将肠杆菌FM-1接种于采自广西柳州泗顶铅锌矿周边4种类型的土壤中，均不同程度提高了矿山型和非矿山型积雪草对镉的富集.其中，下游区土壤接种肠杆菌FM-1后，矿山型积雪草茎和叶中镉含量分别增加了87.90%~161.84%和21.85%~76.42%，非矿山型叶片中的镉含量增加了5.84%~35.20%.研究表明肠杆菌FM-1促进了积雪草对镉的富集.同时，肠杆菌FM-1的添加在一定程度上影响了积雪草根际土壤的pH值，显著降低了下游区矿山型积雪草根际土壤中的pH值.     

中药渣与城市污泥好氧共堆肥的效能

以中药渣与城市污泥为原料进行共堆肥实验,考察了不同物料质量配比与中药渣不同时间投加条件下,堆体在堆肥过程中温度、有机质、挥发氨、蛋白酶活性等理化指标的变化情况,确定了最佳的物料质量配比与中药渣投加时间;同时探讨了中药渣投加对堆肥过程中溶解性有机质(DOM)及微生物群落结构的影响.结果表明,中药渣作为外加碳源投加后(60 g中药渣+300 g污泥),提高了堆体的温度,减少了氨的挥发,且提高了堆体中蛋白酶的活性,氨的挥发量减少了35.9%,蛋白酶的含量提高了80.5%.同时中药渣可作为调理剂,在堆肥前期投加,促进了有机质的降解,从而加快了堆肥的进程.而通过对DOM的紫外-可见和荧光光谱特征分析表明,投加中药渣有利于提高堆肥的腐殖化程度;同时通过磷脂脂肪酸(PLFA)分析可以发现,投加中药渣后使得堆体中革兰氏阴性菌与真菌的数量有所提高.