Pb（Ⅱ）胁迫培养下Pseudomonas putida EPS组分变化及其对铅的吸附性能

近年来,由微生物产生的胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）对重金属废水的处理技术引起了人们的关注.本研究采用Pb（Ⅱ）胁迫培养恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida,P. putida）,定向调控EPS的化学组成,增加EPS产量,并提高EPS对Pb（Ⅱ）的吸附性能.结果表明,Pb（Ⅱ）胁迫浓度为10 mg·L-1时,P. putida EPS产量最高,达到131.55 mg·g-1（以VSS计,下同）,较胁迫前增加25.35%;其中,蛋白质含量显著增加,达到87.01 mg·g-1,较胁迫前增加35.15%.在此条件下,EPS对Pb（Ⅱ）的吸附量也达到最大,为1372.95 mg·g-1.3D-EEM、FTIR结果表明,胁迫后EPS中氨基酸和蛋白质类物质及C=O、N—H、—COO—、C—N、—OH等负电性官能团增加.进一步实验结果表明,吸附实验最佳pH为6.0,吸附过程符合拟二级动力学和Freundlich等温模型.胁迫后P. putida EPS对Pb（Ⅱ）的理论吸附容量为1452.59 mg·g-1,较胁迫前提高74...     

磁絮凝高效处理高浊度废水的性能及机理研究

自来水供水厂在运行过程会产生大量高浊度废水,其中富集了许多微生物、有机物及无机杂质,若直接排放会严重污染河流水体及周边土壤.采用磁絮凝工艺处理自来水厂供水过程中产生的高浊度废水,通过单因素和正交试验考察了聚合氯化铝(PAC)投加量、磁种(Fe3O4)投加量、废水初始pH值和沉降时间对废水中浊度、COD和UV254去除效...     

零价铁活化过一硫酸盐联合单宁酸调理改善市政污泥脱水性能的机理研究

探讨了零价铁（ZVI）活化过一硫酸盐（PMS）联合单宁酸（TA）调理对市政污泥高压压滤深度脱水的影响;通过单因素试验,考察了TA、ZVI和PMS投加量及初始pH值对污泥脱水性能的影响,并深入探究实现污泥深度脱水的潜在机理.结果表明,初始pH值为6.0,ZVI投加量为120 mg·g^-1干污泥量（DS）,PMS投加量为100 mg·g^-1DS,TA投加量为0.06 mmol·L^-1·g^-1DS时,污泥的脱水效果达到最佳,比阻（SRF）和结合水去除率分别高达88.60%和53.17%.经调理联合高压压滤系统处理后,污泥泥饼含水率由89.75%降低至45.17%.进一步研究表明,联合调理实现污泥深度脱水分为3个阶段,包括氧化、絮凝和蛋白质沉淀.最终,ZVI/PMS联合TA调理可大幅提高污泥的脱水性能.该研究结果可为ZVI/PMS联合TA调理技术在市政污泥深度脱水中的应用提供一定的参考价值.     

负载磁性废茶生物炭活化过一硫酸盐高效降解水中腐殖酸和富里酸

城市污水厂二级处理出水中含有大量的溶解性有机物（Dissolved organic matters,DOM）会对生物和受纳水体构成潜在的危害,因此有必要对二级处理出水进行深度处理.本研究以农业废弃物茶叶渣为原料,通过对废弃茶叶改性和负磁制备一种磁性废茶生物炭（Fe-tea biochar,Fe-TB）,用于活化过一硫酸盐（Peroxymonosulfate,PMS）氧化降解水中的腐殖酸（Humic acid,HA）和富里酸（Fulvic acid,FA）.考察Fe-TB铁负载量、PMS浓度、Fe-TB投加量、初始pH、HA和FA的初始浓度对Fe-TB/PMS体系氧化降解HA和FA的影响.结果表明,在铁碳比为2/1（W/W）、PMS=0.2 g·L^-1,2Fe-TB投加量分别为0.6 g·L^-1（HA体系）和0.4 g·L^-1（FA体系）、初始pH=7条件下,50 min时对初始浓度为20 mg·L^-1的HA和FA的去除率分别达到95.3%和77.4%;经过4次重复循环使用,HA和FA的去除率均在59.0%以上,表明其良好的稳定性和重复使用性.淬灭实验及电子顺磁共振（EPR）分析结果证明2Fe-TB/PMS体系以单线态氧（¹O₂）为主要氧化活性物种降解HA和FA.实际二级处理出水中的DOM降解结果表明,2Fe-TB /PMS体系可以有效降解实际水体中的DOM,具有良好的应用前景.     

Sulfobacillus benefaciens强化中度嗜热菌群浸出铅锌硫化矿尾矿过程机制

针对铅锌硫化矿尾矿生物浸出周期长和效率低的问题,本研究采用Leptospirillum ferriphilum（L. ferriphilum）和Acidithiobacillus caldus（A. caldus）等比例混合构建了中度嗜热菌群,浸出铅锌硫化矿尾矿.引入一株兼性自养铁/硫氧化微生物Sulfobacillus benefaciens（S. benefaciens）,考察其对中度嗜热菌群浸出尾矿过程的影响.结果表明,中度嗜热菌群（L. ferriphilum+A. caldus）8 d Zn浸出率达到93.94%.随着S. benefaciens引入,浸出环境保持更高的氧化还原电位和微生物活性,浸出过程中Fe³⁺浓度以及总铁浓度增加,4 d内Zn浸出速率提升了13.63%,8 d内Zn浸出率达到96.08%,S. benefaciens的加入强化了中等嗜热菌群的浸出效率.相关性分析表明多糖、蛋白质以及溶解性有机碳（DOC）与浸出过程中的溶液介质参数变化具有统计学意义上显著性和强相关性.表面官能团以及胞外聚合物（EPS）结果证实,引入S. benefaciens在浸出过程中促进菌群产生更多的蛋白质和碳水化合物,有助于提高中度嗜热菌群的浸出效率,加快浸出铅锌硫化矿尾矿中有价金属,降低其环境毒性.     

Co3O4-C@Al2O3活化过一硫酸盐耦合化学沉淀去除EDTA-Ni及其机理研究

乙二胺四乙酸-镍(EDTA-Ni)广泛存在于多种工业废水中,浓度低,处理难度大,对水体环境及人体健康具有毒害作用,因此急需寻求一种深度处理方法.本研究采用浸渍煅烧法,以氧化铝(Alumina,Al₂O₃)为基体,负载碳层及四氧化三钴(cobalt oxide,Co₃O₄),合成一种高效的催化剂Co₃O₄-C@Al₂O₃,用于活化过一硫酸盐(Peroxymonosulfate,PMS)进行氧化破络(Co₃O₄-C@Al₂O₃/PMS),耦合化学沉淀去除水中的EDTA-Ni.本文优化Co₃O₄-C@Al₂O₃的制备条件,考察Co₃O₄-C@Al₂O₃/PMS...     

臭氧耦合超声高效降解全氟辛酸和全氟辛烷磺酸及其机理研究

全氟辛酸(PFOA)与全氟辛烷磺酸(PFOS)因分布范围广、难降解且毒性大而受到社会广泛关注.本文采用臭氧耦合超声(O₃-US)体系降解PFOA与PFOS，探究了体系内不同初始pH值、载气流量与超声强度条件对PFOA与PFOS降解效果的影响，并分析了O₃-US体系的作用机制及其对PFOA与PFOS的氧化降解机理.结果表明，O₃-US体系可高效降解PFOA与PFOS，在最佳条件下，PFOA反应30 min降解率高达92.14%,PFOS反应12 min降解率高达98.26%.机理分析表明，反应体系中主要的活性氧化物包含羟基、超氧自由基与单线态氧，其中，单线态氧起主要作用.通过分析PFOA与PFOS的降解中间产物，推断PFOA、PFOS的降解路径为Kolbe脱羧、脱磺和醇化反应.O₃-US体系降解PFOA、PFOS的效率高，应用性强，可为开发新兴有机污染物处理技术提供理论依据.     

响应曲面法优化KOH改性污泥生物炭的制备及其强化去除Pb（Ⅱ）的研究

采用响应曲面法优化了KOH改性污泥生物炭（SB-KOH）的制备条件,研究了各因素之间对生物炭吸附性能的交互影响,并且探讨了KOH强化生物炭吸附能力的机制.同时,研究了吸附时间、吸附温度及pH对SB-KOH吸附Pb（Ⅱ）的影响,探讨其吸附机理.结果表明：KOH浸渍浓度是最显著因素,较高浸渍浓度有利于提高SB-KOH的吸附性能;增加KOH浸渍浓度和升高热解温度可以协同提高SB-KOH的吸附性能;最佳制备条件为2.5 mol·L^-1的KOH浸渍浓度、7 h的浸渍时间、631 ℃的热解温度和44 min的热解时间.KOH改性后的污泥生物炭表面粗糙, 比表面积增大,微孔数量增加,SB-KOH的比表面积为141.22 m²·g^-1,是原污泥生物炭（SB,5.93 m²·g^-1）的24倍,改性后的生物炭碱性提高、K元素含量增加.SB-KOH吸附Pb（Ⅱ）是以化学吸附为主的多分子层混合吸附,膜扩散是主要的速率控制步骤,增加溶液pH、提高温度可促进吸附.吸附机制涉及矿物沉淀（Q_mp）、离子交换（Q_ie）、含氧官能团的络合（Q_oc）和金属π键结合（Q_mπ）,不同吸附机理的贡献顺序为：Q_mp（143.5 mg·g^-1）>Q_ie（39.67 mg·g^-1）>Q_oc（8.56 mg·g^-1）>Q_mπ （1.65 mg·g^-1）,KOH改性强化了生物炭对Pb（Ⅱ）的矿物沉淀和离子交换吸附量.本研究丰富了KOH改性污泥生物炭的制备理论,阐明了SB-KOH吸附Pb（Ⅱ）吸附机理及其影响的主要机制.     

臭氧预破络-重金属捕集耦合体系高效去除废水中络合态镍的机理研究

电镀废水处理厂化学镀镍废水经常规物化处理后,仍存在低浓度、高稳态的重金属污染物,导致后续出现难处理、难生化、难达标排放的普遍技术问题.本文提出一种新型高效的臭氧预氧化破络-重金属捕集螯合深度处理技术体系,即臭氧-重金属捕集剂(O_3-SN-9)耦合体系.通过单因素静态实验,重点考察了臭氧(O_3)氧化初始pH值、氧化时间、臭氧载气流量、重金属捕集剂(SN-9)投加量等对出水总镍(Ni)去除率的影响,并探讨了臭氧氧化破络络合态Ni的途径及SN-9捕集重金属Ni的机理.结果表明,在化学镀镍废水初始总Ni浓度为2.76 mg·L~(-1),臭氧预氧化初始pH值范围为7.0～11.0,反应时间为40 min,载气流量为3 L·min~(-1),SN-9投加量为40 mg·L~(-1)的条件下,处理后出水总Ni浓度稳定低于0.1 mg·L~(-1),可达到《电镀水污染物排放标准》(DB44/1597—2015)水污染物特别排放限值中总Ni的排放限值要求.液相色谱-质谱(LC-MS)、叔丁醇(Tert-Butyl Alcohol,TBA)捕获羟基自由基(·OH)实验和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析表明,在臭氧预氧化破络与螯合捕集Ni前后协同耦合的高效体系中,前端臭氧氧化以间接氧化为主,直接氧化为辅;氧化进程可控制为部分氧化破络,将高稳态镍络合物氧化成易失稳的小分子Ni络合物及部分离子态Ni;后续SN-9高效螯合捕集Ni的主要官能团为巯基官能团(—SH),可从低分子易失稳的Ni络合物上竞争夺取Ni离子,或直接与游离态Ni(II)反应,形成稳定的四边形配位螯合沉淀物,从而达到去除Ni的目的.     

超声-生物沥浸-氧化钙联合超高压压滤系统实现市政污泥深度脱水及其泥饼的毒性评估

本研究采用超声-生物沥浸-氧化钙调理联合超高压压滤系统对市政污泥进行深度脱水试验,探讨了其调理过程对污泥脱水效率的影响,并对调理后的脱水污泥的重金属含量及植物毒性进行评估.结果表明,经超声-生物沥浸-氧化钙调理后,比阻（SRF）去除率和结合水去除率分别达到90.12%和72.21%.经预调理联合超高压压滤系统处理后,泥饼含水率降低至49.94%,泥饼中Cr 、Cu、Cd、 Zn、As 和Pb的去除率分别为42.41%、36.50%、30.92%、27.97%、25.94%、22.11%,白菜发芽指数大于80%.通过分析污泥理化性质及滤液有机物含量,阐明该联合技术的作用机理.首先,超声预处理后,污泥结构被破坏,造成污泥粒径d_0.5减小、zeta电位上升,污泥中多糖和蛋白质被释放,从而改善脱水性能,促进污泥中重金属释放,植物毒性降低;经超声-生物沥浸调理后,污泥粒径d_0.5进一步减小、zeta电位趋近于中性,滤液中酪氨酸/色氨酸类氨基酸类有机物和酪氨酸/色氨酸类蛋白有机物被降解且疏水性的腐殖酸和富里酸类有机物含量升高,污泥脱水性能进一步提高,泥饼重金属含量进一步下降,但植物毒性反而加强;最后添加氧化钙后,污泥颗粒被重新絮凝,形成刚性骨架,增加了污泥的可压缩性能,在高压压滤过程释放出更多有机物,最终实现了污泥深度脱水,重金属总量减少,植物毒性显著降低.此外,经济分析表明该联合工艺具有一定潜在推广应用价值.