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.     

纳米Fe3O4短期与长期接触下对活性污泥特性的影响

通过短期与长期接触实验,探讨了纳米Fe_3O_4颗粒(Fe_3O_4 NPs)对于活性污泥除污效能、松散型胞外聚合物(LB-EPS)和紧密型胞外聚合物(TB-EPS)组分的影响,并利用高通量测序技术对活性污泥中微生物群落结构的变化进行了分析。结果表明:(1)短期接触实验中,投加Fe_3O_4 NPs的实验组COD去除率(81.56%)低于未投加Fe_3O_4 NPs的对照组(84.01%),氨氮去除率(53.98%)低于对照组(55.16%);但在LB-EPS与TB-EPS三维荧光光谱(EEM)中,均出现了色氨酸类与芳香族蛋白荧光峰。(2)长期接触实验中,实验组的平均COD去除率为91.67%,略高于对照组(90.75%),平均氨氮去除率(98.26%)与对照组(98.35%)相差不大。Fe_3O_4 NPs的投加对于活性污泥去除污染物方面并没有明显抑制,且脱氢酶含量提高。(3)长期接触实验后,拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度从29.05%降至26.25%;浮霉菌门(Planctomycetes)相对丰度从11.83%增加到16.76%。     

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.     

壳聚糖改性海泡石吸附直接耐晒黑染料的效能研究

制备了壳聚糖改性海泡石的复合吸附剂,同时利用FTIR对其进行表征,探讨了该复合吸附剂对直接耐晒黑染料的吸附动力学行为,并利用Box-Behnken响应曲面实验得出了其吸附直接耐晒黑的最佳条件。结果表明:壳聚糖改性海泡石在保持海泡石骨架的基础上,N—H的振动峰与N—C=O的伸展峰明显增加,可提供更多的活性电位,有利于对染料的吸附。壳聚糖海泡石对直接耐晒黑的吸附符合拟二级动力学方程;Langmuir与Freundlich两种模型描述吸附等温线的拟合结果表明,Freundlich模型的拟合程度更好,且为优惠吸附。壳聚糖海泡石吸附直接耐晒黑的最佳条件为:吸附剂投加量为2.95 g/L,溶液pH值为5.84,反应时间为4.64 h,在此条件下脱色率可达93.74%,吸附剂投加量与溶液pH对脱色率影响显著。     

阳极位置对新型ABR-BEF系统处理性能及微生物群落的影响

研究了阳极所处位置对新型厌氧折流板-生物电Fenton（ABR-BEF）系统处理中药废水效能与产电能力的影响,并对各格室污泥的疏松胞外聚合物（LB-EPS）及紧密胞外聚合物（TB-EPS）组分情况进行了分析,继而通过高通量测序技术对系统中微生物群落演替进行了探讨.结果表明,当将阳极电极位置由系统的第4格室调整到第3、第2格室后,由于阳极与阴极距离的增大,COD平均去除率由原来的90%分别下降到70%和65%;输出电压由149.8mV降至95.3mV、50.0mV左右,同时最大功率密度由76.78mW/m³减少到55.57mW/m³和52.87mW/m³;但阴极室对邻苯二酚的降解率仍保持在95%左右.改变阳极位置后LB-EPS、TB-EPS中蛋白质含量均下降,TB-EPS尤为明显;而对于多糖而言,阳极在第3号格室时,各组分多糖含量最高.阳极位置由第4格室改为第2格室后,第1到第4格室甲烷丝状菌属（Methanothrix）所占比例分别增大到71.09%、72.47%、58.03%和76.79%;在总细菌纲水平上产电菌所属的d变形菌纲（Deltaproteobacteria）在第1到第4格室中分别减少了2.54%、6.06%、4.40%和4.87%,阳极与阴极距离的增大使得产电菌数量减少,这成为该系统产电能力下降的重要原因.     

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。     

温度对E-D厌氧反应器处理餐厨垃圾效能及污泥特性的影响

考察了不同温度下新型E-D厌氧反应器处理餐厨垃圾的效能,并从污泥的粒径分布、金属离子含量等角度分析了反应器内污泥理化特性的变化。结果表明,在进水COD为5 000 mg/L、HRT为24 h、温度为25~30℃时,E-D反应器对餐厨垃圾COD的平均去除率在90%以上。当温度降低到20℃后,COD去除率仅为77%左右,出水COD高达1 000 mg/L以上,且出水中乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸的含量分别达到了287.1,546.7,89.8,156.8,93.4 mg/L;颗粒污泥中钙、镁含量分别减少为21.84,5.14 mg/L;其表面积平均粒径、体积平均粒径减少为97.9,333.3μm。这表明温度为20℃,对颗粒污泥的稳定性造成了负面影响,产甲烷菌的活性受到抑制,导致效能降低。     

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.     

固体废弃物堆肥过程中氮素转化及损失控制策略研究

好氧堆肥是一种有效处理城市固体废弃物的方法,不但操作简便,且能将废弃物转化为有机肥。而氮素作为重要的营养元素,其转化与损失是衡量堆肥效率的重要标准。在堆肥过程中,堆体中的氮素以有机氮、铵态氮、硝态氮等形态存在并相互转化,在转化过程中不可避免会产生氨气,而氨气的挥发是固体废弃物堆肥过程中氮素损失的主要途径。结合国内外专家学者的研究对污泥及餐厨垃圾好氧堆肥过程中氮素的转化过程、损失因素、损失机理及控制其损失的措施进行总结,并对城市固体废弃物好氧堆肥过程进行展望,以期为该领域的研究提供科学参考。