羊粪生物炭对水体中诺氟沙星的吸附特性

以羊粪为原料分别在350、450、550、650℃条件下制备生物炭,通过元素分析、BET-N_2、电镜扫描及FTIR表征了不同热解温度下羊粪生物炭的结构特征,并采用序批实验研究了pH、生物炭投加量、热解温度、初始浓度等因素对羊粪生物炭吸附水体中诺氟沙星(NOR)的影响及吸附机制.结果表明,随着热解温度的升高,生物炭的比表面积、总孔容、平均孔径增大,芳香性和稳定性也有所提高.羊粪生物炭吸附NOR的最佳初始pH为6.0,吸附在180 min左右达到平衡,采用准二级动力学模型能更好地拟合动力学数据(R~20.96),吸附速率由表面吸附和颗粒内扩散共同控制.等温吸附拟合发现,Langmuir模型能较好地描述NOR在羊粪生物炭上的吸附行为(R~20.93),吸附过程均为有利吸附,且可能与氢键和π-π键作用密切相关,4种热解温度下生物炭的吸附能力大小为:650℃550℃450℃350℃.吸附过程中ΔGθ0、ΔHθ0、ΔSθ0,表明羊粪生物炭对NOR的吸附是自发、吸热及熵增加的过程.650℃和550℃条件下制备的羊粪生物炭可作为水体中NOR的优势吸附材料.     

游离氯联合湿干比调控启动CRI系统短程硝化研究

短程硝化反硝化工艺为解决人工快渗(CRI)系统脱氮效率低的弊端提供了新思路,通过适宜的调控方法启动短程硝化是实现该工艺的关键。为此,考察了游离氯和湿干比对CRI系统内氮素污染物转化的影响,分析了不同阶段的菌群活性和结构特征,探究了游离氯联合湿干比调控启动CRI系统短程硝化的可行性。结果表明,连续添加3 mg/L游离氯23 d后NO2--N积累率稳定在70%左右,亚硝酸氧化菌(NOB)的活性将受到严重抑制且难以在短期内恢复。此时调节湿干比为1∶5,NH_4~+-N平均去除率、NO_2~--N平均积累率分别升高至97.41%、94.80%,成功启动短程硝化。16S rRNA高通量测序结果表明,CRI系统内氨氧化菌(AOB)的主要类型为Nitrosomonas、Nitrosovibrio,NOB的主要类型为Nitrospira。CRI系统短程硝化启动成功后,AOB的相对丰度由启动前的4.21%增加到6.69%,而NOB的相对丰度由4.34%降低到0.17%。因此,游离氯联合湿干比调控能选择性抑制NOB活性和促进AOB增殖,可为CRI系统启动短程硝化提供一种可行的新方法。     

不同填料人工快渗系统对富营养化水体的处理效果

以富营养化湖水为处理对象,分别考察了天然河砂填料型人工快渗系统(C1)、天然河砂+沸石砂混合填料型人工快渗系统(C2)、天然河砂+沸石砂+海绵铁混合填料型人工快渗系统(C3)对该水体的处理效果。结果表明:填料类型对人工快渗系统的处理性能具有重要影响,C3的挂膜启动周期为40 d,比C1、C2分别缩短了12,3 d。稳定运行期间,C3对COD、NH_4~+-N、TN、TP、叶绿素a的平均去除率依次为93. 9%、90. 3%、83. 3%、76. 9%、97. 8%,比C1分别提高了19. 6,40. 4,55. 3,53. 3,19. 2百分点,比C2分别提高了7. 2,8. 8,49. 2,32. 4,7. 1百分点。C3型人工快渗系统启动速度快、抗负荷冲击能力强、处理效果好,用于处理富营养化水体具有可行性。     

CRI系统厌氧氨氧化协同反硝化脱氮的启动及性能

为进一步提高脱氮效率,该文采用人工快渗(CRJ)系统作为厌氧氨氧化反应器,考察了有机物添加对氮素污染物转化及菌群结构的影响,探讨了厌氧氨氧化协同反硝化脱氮的可行性.结果 表明,通过逐步提高进水COD浓度至20 mg/L,可在49d内实现CRI系统厌氧氨氧化协同反硝化的快速启动,稳定运行期间TN平均去除率达到98.1％,相比未添加有机物时启动周期缩短了11d,TN平均去除率提高了7.3％.当进水COD浓度提高至25 mg/L时,厌氧氨氧化对脱氮的贡献率降低了27.2％,主要厌氧氨氧化功能菌属Candidatus Kuenenia的相对丰度降至12.42％,而反硝化功能菌属Flavobacterium的相对丰度升至11.16％,反硝化菌与厌氧氨氧化菌竞争反应基质而导致厌氧氨氧化活性被削弱,TN平均去除率下降了13.5％.因此,将进水有机物浓度控制在适宜范围时可有效改善厌氧氨氧化的脱氮性能.     

电极生物膜耦合硫自养强化型人工快渗系统脱氮性能

由于人工快渗(CRI)系统对TN去除率较低,该技术在污水处理领域的应用受到限制。为提高TN去除率,将电极生物膜和硫自养反硝化技术耦合应用于CRI系统,考察了"异养+氢自养+硫自养"反硝化脱氮的可行性,并通过菌群结构解析了电极生物膜耦合硫自养强化脱氮的机理。结果表明,电极生物膜耦合硫自养强化型CRI系统在电流强度为15mA时,TN平均去除率可达73.0%,相比传统CRI系统提高了48.0百分点。从稳定运行的电极生物膜耦合硫自养强化型CRI系统反硝化区共检测出231个已知菌属,其中具有硫自养反硝化功能的产硫酸杆菌属(Thiobacillus)和具有氢自养反硝化功能的噬氢菌属(Hydrogenophaga)相对丰度较高,分别为35.9%、15.7%。硫自养反硝化、氢自养反硝化和异养反硝化的共同作用促进了CRI系统脱氮性能的提高。     

K+、Ca2+、Mg2+对高盐肝素废水处理的影响

高盐废水的生物处理效率因盐分对活性污泥系统的抑制作用而受到很大的限制。寻求降低盐抑制作用,提高生物处理效率的方法和技术是目前研究的热点。针对SBR工艺处理高盐肝素钠生产废水的活性污泥,从金属离子间的拮抗效应出发,研究了K+、Ca2+和Mg2+3种金属离子对污泥性能的影响。结果表明,K+、Ca2+和Mg2+添加量分别为40、50和150 mg/L时,COD去除率比对照组分别提高了2.8%、8.0%和3.8%,其余添加量下无明显改善;K+、Ca2+和Mg2+添加量分别为100、200和20 mg/L时,氨氮去除率比对照组分别提高了39.8%、9.8%和28.4%,其中Ca2+对氨氮去除效果的改善能力最差,同时在最佳添加量下讨论了这3种金属离子对污泥浓度以及污泥沉降速率的影响。     

K+对肝素钠废水厌氧生物处理中污泥性能的影响

以肝素钠生产废水为研究对象，研究了不同盐浓度下K+对厌氧污泥性能的影响。实验结果表明:在ρ(NaCl)小于8000mg/L的低盐浓度条件下，K+对污泥的解抑作用不明显;在ρ(NaCl)大于16000mg/L的高盐浓度条件下，K+对污泥表现出解抑作用。ρ(NaCl)为24000mg/L、K+加入量为60mg/L时，COD去除率、产气量和甲烷体积分数相比空白对照组分别提高了17.1%、43.3%和71.8%，氨化率变化不大，均在32%左右。     

玉米芯生物炭对含盐污水中氨氮的吸附特性

以玉米芯为原料制备生物炭,并采用"盐酸+超声波"改性,研究了其对含盐污水中氨氮的吸附特性。结果表明,改性玉米芯生物炭的比表面积和酸性含氧官能团含量较改性前分别提高了7.5、18.2倍,在氨氮初始质量浓度为40 mg/L、盐度为0.45%、p H值为5.0、投加量为2.5 g时,对氨氮的吸附率可达79.4%。改性玉米芯生物炭在含盐条件下对氨氮的吸附过程更符合准二级动力学模型和Langmuir模型,理论最大吸附量为2.538 2~2.842 6 mg/g,显著高于改性前。热力学分析表明,玉米芯生物炭对含盐污水中氨氮的吸附主要为物理吸附,且是自发、放热及熵增加的过程。以HCl为解吸剂,改性前后玉米芯生物炭的最佳吸附-解吸循环次数分别为3、7次,再生后对氨氮的平衡吸附量分别为解吸前的85.1%、93.8%。     

诺氟沙星对人工快渗系统处理生活污水性能的影响

近年来生活污水常检测出含诺氟沙星(NOR)而引起广泛关注,为了探寻含NOR生活污水对人工快渗系统(CRI)处理污水性能的影响,考察了不同NOR进水浓度下CRI系统出水中的化学需氧量(COD)、氨氮、总氮等浓度和脱氮菌的空间分布特征。试验结果表明,进水NOR浓度在300μg/L以下时,CRI系统对总氮的去除效果随浓度升高而升高,最终去除率较不含NOR系统升高了2.03%。但对COD、氨氮的去除效果是降低的,最终比不含NOR系统分别降低了3.34%、2.71%。进水NOR浓度超过300μg/L后,系统去除COD、氨氮、总氮的效率下降明显,分别较不含NOR系统下降了19.44%、17.90%、4.04%。NOR浓度对反硝化菌(DNB)的抑制作用强于硝化细菌,对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制作用强于氨氧化菌(AOB)。初步证明处理含NOR浓度为300μg/L以下的生活污水对CRI系统无较大的影响。     

低温冲击对人工快渗系统厌氧氨氧化脱氮性能的影响

文章采用人工快渗(CRI)系统启动厌氧氨氧化处理低基质浓度污水,分别考察了(20±1)、(15±1)、(10±1)、(5±1)℃低温冲击对其脱氮性能的影响,并探讨了低温冲击后厌氧氨氧化脱氮性能的可恢复性。结果表明,在(30±1)℃条件下,CRI系统经83 d运行后可成功启动厌氧氨氧化,稳定运行期NH_4~+-N、NO_2~--N、TN平均去除率分别为99.7%、99.8%、91.3%。(20±1)℃低温冲击对脱氮效果的影响较小,厌氧氨氧化在20～30℃范围内均能高效稳定的运行。受(15±1)、(10±1)、(5±1)℃低温冲击后,CRI系统对TN的平均去除率分别较低温冲击前降低了5.7%、20.9%、59.3%,低温冲击对厌氧氨氧化的抑制作用随温度的降低而增大。当恢复(30±1)℃运行后,受(15±1)、(10±1)℃低温冲击的CRI系统分别于6、19 d后恢复至受冲击前水平,而受(5±1)℃低温冲击后的厌氧氨氧化脱氮性能难以在短期内恢复。