水锰矿氧化水溶性硫化物过程及其影响因素

作为表生环境中易生成且分布广泛的氧化锰矿物,水锰矿参与水溶性硫化物的氧化反应,影响其迁移、转化和归趋.本研究考察了水锰矿氧化水溶性硫化物(S~(2-))的过程与产物,探讨了初始pH、氧气对反应速率与中间产物的影响,X-射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和透射电镜(TEM)表征水锰矿与水溶性硫化物反应固相产物晶体结构、组分和微观形貌;分光光度计、高效液相色谱仪和离子色谱仪分析S~(2-)及其氧化物的浓度与变化趋势.结果表明水锰矿氧化S~(2-)产物主要为单质S,起始pH降低可加速S~(2-)的初始氧化反应,对产物组成并无显著影响;有氧环境中单质S会进一步氧化生成S_2O_3~(2-),且水锰矿表现出良好的催化作用与化学稳定性,反应约10 h,晶体结构保持稳定.     

水体致黑硫离子高效氧化菌的固定化条件优化

S~(2-)是导致城市河流水体变黑的主要污染物。该文开展了水体致黑硫离子高效氧化菌寡养单胞菌(Stenotrophomonas sp.)的固定化条件优化研究,分别考察了固定化初始p H、吸附时间、接种量及载体添加量这4个固定化过程中的主要因素对寡养单胞菌氧化黑臭水体中S~(2-)的影响,以及对COD、NH_3-N和TP去除的影响。实验结果表明,固定化初始pH、吸附时间、接种量以及载体添加量皆可显著影响寡养单胞菌对S~(2-)的氧化率,以及对COD、NH_3-N和TP的去除率。适宜的单因素条件分别为:固定化初始pH值8.0,吸附时间37.5 h,接种量5%和载体添加量1.0 g;在单因素实验条件下,S~(2-)氧化率最高可达76.8%,COD、NH_3-N和TP去除率最高可分别达到31.2%、60.7%和31.9%。在此基础上,响应面优化结果表明,最佳的固定化组合条件为:固定化初始pH值为8.1,吸附时间为37.4 h,菌体接种量为6.0%,人造沸石载体添加量为0.98 g。在上述最优条件下,S~(2-)氧化率的预测值最高可达到82.4%,与实际值拟合率达到99%以上,较未固定化的菌体对S~(2-)的氧化率提高了47.7%。     

真菌菌株XS3-2-5对含锰废水中Mn(Ⅱ)的生物氧化作用

该研究以一株从锰污染土壤中筛选、分离得到的具有高Mn(Ⅱ)耐受性并具有氧化Mn(Ⅱ)的特性的真菌菌株XS3-2-5为对象,考察了p H值和Mn(Ⅱ)初始浓度对该菌株生长及其氧化Mn(Ⅱ)能力的影响,并结合扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线能量色散谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等方法,对经过菌株XS3-2-5氧化后的生物锰氧化物进行了表征。ITS(internal transcribed spacer)r RNA基因测序结果表明,该菌株属于Phaeosphaeriopsis sp。pH和Mn(Ⅱ)初始浓度对该菌株的生长速度无显著影响。该菌株(湿重)在p H 5~7范围内对Mn(Ⅱ)(300μmol/L)的氧化率接近200 mg/g。SEM、TEM、EDS和XPS的分析结果表明,Mn(Ⅱ)经过该菌株氧化后的生物锰氧化物主要为二氧化锰。     

废水同步脱硫脱氮关键工艺参数及微生物群落结构的研究

大量未经处理的含硫化物和硝酸盐废水的排放将带来严重的环境问题.根据以废治废原则,使用厌氧滴滤塔反应器构建的同步脱硫耦联反硝化脱氮反应(SDD)能很好的去除废水中S~(2-)和NO-x-N.其中以聚氨酯泡沫为填料的厌氧滴滤塔反应器中生物活性最强,脱氮脱硫效果最好.体系中功能菌优先将S~(2-)氧化成S0,待S~(2-)去除完全后,再进一步将S0氧化成SO_4~(2-).同时,SDD反应降解NO_3~--N的速率快于NO_2~--N.进水S/N摩尔比越大,产物中SO_4~(2-)相对含量越低.结合实际工程考虑,应控制进水S/N摩尔比在5/3~5/2之间,S~(2-)浓度控制在538 mg·L-1以下.微生物群落结构分析结果表明,Thiobacillus属在4组反应器上占绝对优势,其相对丰度均高于40%.其次相对丰度较高的Rhodanobacter、Arenimonas和Truepera属与厌氧反硝化作用密切相关.对4组反应器中微生物进行Alpha-多样性分析结果表明取得较好脱硫耦联反硝化效果的体系中物种多样性指数也较高.     

湿法脱硫工艺对汞的脱除性能研究进展

汞是煤中一种有毒的重金属痕量元素,汞污染对人类和生物环境造成极大危害,汞具有在大气中的停留时间长,毒性大,在生物体内累积等特性,成为近年来全球研究的热点。本文重点从湿法脱硫工艺上对汞的脱除进行了综述,主要从提高烟气中二价汞比例,同时要抑制脱硫浆液中的二价汞的还原这两方面进行了研究综述,提高WFGD系统脱汞效率的措施有添加氧化剂,气相氧化技术,液相氧化技术,催化氧化技术,光氧化技术,以及电氧化脱汞技术,本文给出它们各自的研究进展及各自的优缺点;抑制零价汞的再释放主要是通过添加沉淀剂的方法实现,在WFGD系统中添加S~(2-)、H~(S-)等还原性离子,使Hg~(2+)形成沉淀从而抑制零价汞的再释放。     

氧化亚铁硫杆菌培养条件的筛选及脱硫效果研究

从湖南某煤矿附近的土壤中,分离出能有效脱除燃煤中硫的菌株TFD-9,鉴定为氧化亚铁硫杆菌。通过不同温度、pH值和底物浓度对TFD-9菌生物量的影响,确定了最适宜的培养条件;并试验了该菌株对不同能源物质的利用以及对煤的脱硫能力。实验表明:TFD-9菌的适宜生长条件为温度30℃、Fe2+浓度9g/L、pH值2.0,此时最大生物量达到9.26×107个/mL;菌株对能源物质的利用能力分别为Fe2+100%,S2O32-62%,S少于50%;生物处理20d燃煤总硫脱除率为75.6%,硫化物硫脱除率为82.75%。     

土壤及铁锰结核中锰氧化菌的氧化特性分析

利用从土壤铁锰结核及其附近土壤中分离筛选得到的4株锰氧化菌,研究了不同pH、Mn(Ⅱ)初始浓度下菌株的锰氧化效率及生长情况,并用SEM-EDS及TEM对菌株WHS26、GY16形成的生物氧化锰及水羟锰矿进行了表征.结果表明,pH及Mn(Ⅱ)初始浓度对菌株的锰氧化效率均有影响,4株菌在pH 7~8、Mn(Ⅱ)初始浓度为10~20 mmol·L-1时,锰氧化效率最高;GY16、WHS26形成的生物氧化锰的形貌与化学合成的水羟锰矿存在明显差异,前者呈胶膜状附着在菌株表面,后者呈结晶态.该结果可为生物氧化锰应用于重金属污染修复提供技术支撑.     

菌株Desulfovibrio sp. CMX的DNRA性能和影响因素

微生物的硝酸盐异化还原为铵(DNRA)过程对自然界中铵根离子的存在和转化具有重要影响,然而关于SRB菌株DNRA过程影响和机制尚未探明.本文考察了实验室筛选的SRB菌株Desulfovibrio sp.CMX的DNRA能力、影响因素及其影响机制.结果表明,无外加氮源的情况下,分别以10 mmol·L-1NO_3~-和NO_2~-作为唯一电子受体,菌株Desulfovibrio sp.CMX最终NH_4~+生成率分别达到85.8%和97.3%,且无N2和N2O等副产物产生.实验探究了不同外加氮源、不同初始浓度的SO_4~(2-)、S~(2-)对菌株DNRA过程的影响.酵母浸粉作为外加氮源可促进菌株的生长和代谢从而促进菌株DNRA过程;SO_4~(2-)对于NO_3~-还原为NO_2~-阶段起促进作用,而对NO_2~-还原为NH_4~+阶段起抑制作用,综合两方面影响,最终表现出对菌株DNRA过程的抑制作用;S~(2-)对菌株生长及DNRA过程都表现出抑制作用,且S~(2-)浓度越高抑制作用越强,当S~(2-)浓度达到6 mmol·L-1后,S~(2-)对于NO_3~-还原为NO_2~-阶段的抑制作用强于NO_2~-还原为NH_4~+阶段的抑制作用,NO_3~-还原为NO_2~-速率低于NO_2~-还原为NH_4~+速率,此时体系中不再有NO_2~-的积累.     

土壤中耐受Mn(Ⅱ)真菌菌株的分离及氧化Mn(Ⅱ)特性研究

采用分离纯化的方法从锰矿企业含锰土壤中筛选分离能够耐受并氧化二价锰离子(Mn(Ⅱ))的真菌,并研究分离菌株的生长特性及对Mn(Ⅱ)的氧化能力。共分离得到4株具有耐受Mn(Ⅱ)的真菌菌株,分别为XS2-1,XS2-2,XS3-2-4,XS3-2-5。其中XS2-2,XS3-2-4,XS3-2-5能够将Mn(Ⅱ)氧化生成锰氧化物(Mn(Ⅲ,Ⅳ))。根据ITS(Internal Transcribed Spacer)rRNA基因测序结果,这4株真菌菌株分别属于Cladosporium、Plectosphaerella、Epicuccum和Phaeosphaeriopsis属。考察了pH值以及Mn(Ⅱ)浓度对菌株生长和氧化Mn(Ⅱ)能力的影响。发现这4株真菌菌株的生长受pH值影响较小,但受Mn(Ⅱ)浓度影响较大;菌株的Mn(Ⅱ)氧化能力受pH值和Mn(Ⅱ)浓度的影响均较为显著。菌株XS3-2-5的Mn(Ⅱ)氧化能力最为突出,随着Mn(Ⅱ)浓度的增加(最高至15 000μmol/L),其Mn(Ⅱ)氧化能力不断升高,并未出现不耐受的情况。能够氧化Mn(Ⅱ)的真菌菌种的发现对于治理受锰污染的水及土壤具有潜在的实际意义。     

湿法脱硫工艺对烟气中二价汞吸收特性的模拟研究

利用湿法脱硫模拟实验装置,研究脱硫剂(CaO)、有机硫化物(TMT-15)以及不同实验因素(包括SO32-的浓度、反应温度、初始pH值、曝气条件中的O2浓度、初始Hg2+浓度以及Cl-的浓度)对溶液中Hg2+还原过程的影响。研究表明:CaO会抑制Hg2+向Hg0的还原转化,当CaO的加入量从0.3%增至0.7%时,Hg0的释放率会由51.6%降至19.9%;TMT-15对于Hg2+的还原具有明显的影响,TMT-15加入量从0增至0.06 mg/L时,Hg0的释放率可降低10倍左右;溶液中SO32-的浓度是Hg2+还原反应的主要影响因素之一,SO32-浓度的增加会明显促进Hg2+的还原;此外,温度和初始Hg2+的增加对Hg2+的还原亦具有促进作用,而初始pH值、O2百分含量以及Cl-浓度则对Hg2+的还原具有抑制作用。     

微生物絮凝剂产生菌XN-5的筛选及其絮凝活性试验研究

为了解决无机和高分子絮凝剂处理的水体对人体有害、且产生二次污染等问题,本文采用富集培养、稀释平板分离法从活性污泥中筛选出一株具有稳定、高絮凝活性的细菌XN-5作为生物絮凝剂菌株,并通过试验研究了该菌株在不同培养时间、初始pH值、装液量和絮凝剂投入量条件下的絮凝率以及絮凝活性分布。结果表明:通过生化显色反应初步确定该菌株产生的絮凝剂主要是多糖类胞外产物;在初始pH值为7、絮凝剂投入量为2mL/100mL高岭土悬浊液、培养时间为48h、装液量为50mL/250mL三角瓶的最佳培养条件下,该菌株产生的絮凝剂的絮凝率达到了93.1%。     

嗜酸性氧化亚铁硫杆菌对高砷尾矿生物氧化行为影响的研究

含砷尾矿在生物氧化作用下会产生大量含砷(As)酸性矿山废水，从而对周围生态环境造成严重危害，亟需系统性明晰含砷尾矿生物氧化过程中As的迁移转化规律.探究含砷尾矿生物氧化行为的影响因素有利于揭示As的迁移转化规律.以高砷尾矿(As含量>20%)为研究对象，考察了不同初始pH条件(1.2～2.8)和固体浓度(2.0～10.0 g·L^-1)对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)生物氧化行为的影响.结果表明：As的生物氧化受初始pH值和固体浓度的显著影响.As的生物氧化效率随着初始pH或固体浓度的升高呈先升高后下降的趋势；在初始pH值2.0时，观察到As的浸出率(高达92.94%)比其他初始pH条件高.在固体浓度8.0 g·L^-1时具有最优的As浸出率(高达93.24%).在所有初始pH和固体浓度条件下可以发现生物浸出前期As的浸出效率快速上升，而生物氧化中期维持相对稳定并在生物氧化后期出现下降趋势，这与微生物活性变化和黄钾铁矾的形成有关.XRD和SEM分析结果显示在生物氧化过程中微生物氧化释放的...     

Na2SO3氧化处理高浓度含硫废水的过程探讨

采用Na₂SO₃氧化法在常温常压下对实验室模拟的高浓度含硫废水进行处理,考察了初始pH和氧化剂投加量对硫化物去除效果及氧化产物产量的影响,并对固相产物的晶体结构进行分析;同时结合Na₂SO₃氧化脱硫电极电动势的理论计算,采用反应-离心分离耦合的方法及时分离目标产物单质硫S0的方式研究了Na₂SO₃氧化硫化物的反应历程。实验结果表明:在初始pH值为5,氧化剂投加量为5 g/L,反应时间为15 min的条件下,硫化物去除率为71.79%,S0产量为603.5 mg/L;采用反应-离心分离耦合的方法及时分离S0,在转速为2500 r/min时,S0产量可提高到819.5 mg/L;X射线衍射(XRD)分析表明,普通反应体系和离心反应强化体系中固相产物均主要为环状斜方硫(α-硫)。     

氨法脱硫工艺S(IV)氧化动力学模型研究

目前,有关氨法脱硫技术对S(IV)氧化的研究未考虑HSO-3及离子强度等因素的影响.因此,本文根据氨法脱硫反应机理建立实验装置对S(IV)氧化动力学进行了研究,考察了SO2-3浓度、SO2-4浓度、pH值、温度和氧化空气量对S(IV)氧化速率的影响.结果表明,S(IV)的氧化速率与SO2-3浓度呈-0.5级关系,与SO2-4浓度之间的关系为r(IV)=0.00121exp(-0.89CSO2-4);HSO-3较SO2-3更容易被氧化,保持较低pH值时对S(IV)的氧化有利;S(IV)的氧化速率随氧化空气量和温度的升高而增大,反应的表观活化能约为28.0 kJ·mol-1.利用数学模型对S(IV)氧化过程进行了数值模拟,结果表明,该模型能够较好地反映氨法脱硫S(IV)氧化过程.     

UV强化草酸络合Fe3+活化过硫酸盐氧化降解苯胺

采用UV-草酸络合Fe~(3+)[UV-Fe(C_2O_4)3-3]活化过硫酸钠(PS)氧化降解苯胺,研究了Fe(C_2O_4)3-3浓度,PS浓度,pH对PS活化效率及苯胺氧化降解效果的影响机制.结果表明,Fe(C_2O_4)3-3浓度和pH决定了UV-Fe(C_2O_4)3-3体系中Fe~(3+)向Fe2+的转化过程,并对活化PS氧化降解苯胺产生显著影响.随着Fe(C_2O_4)3-3浓度增加,PS的分解率不断提高,但当浓度高于0.75 mmol·L~(-1)时,草酸根离子(C2O_2-4)对硫酸根自由基(SO·-4)的竞争以及SO·-4之间的相互淬灭作用降低了苯胺的降解效果,降解速率大小顺序为5 mmol·L~(-1)0.25 mmol·L~(-1)0.5 mmol·L~(-1)1 mmol·L~(-1)0.75 mmol·L~(-1);中性和碱性条件不利于Fe(C_2O_4)3-3发生光化学反应生成Fe2+,但当初始pH为7和9时,由于PS活化分解过程降低反应体系pH,反应300min时PS的活化率可分别达到74%和67%,苯胺去除率分别高达91%和97%,均高于初始pH为酸性条件下的结果;苯胺降解率随初始PS浓度增加而增大,当PS浓度大于10 mmol·L~(-1)时,苯胺降解过程由二级反应变为准一级反应,但此时过量的PS因与SO·-4发生反应而显著降低PS用于氧化降解苯胺的利用率.     

制革脱毛废水中硫化物的气提脱除作用研究

采用上流式反应器,通过实验室气提模拟试验研究了pH,硫化物浓度,进水速率、气提流速,污泥存在等因素对制革脱毛废液中硫化物气提脱除效果。研究结果表明:pH主要控制液相中硫化物向H2S的转化,对污泥吸附的硫化物无影响。厌氧酸化可使废液pH降到6以下,此时气提脱硫率可达80%以上。污泥对硫化物的吸附随进水浓度的增加而增大,其吸附量约占硫化物总量的10%￣15%。降低上升流速Vup和提高气提流速可使脱硫率迅速增加,但后者的作用更明显。     

土壤污染及其防治

X53 200502730 烟气脱硫副产物改良碱性土壤过程中化学指标变化规律的研究/王金满(中国农业大学水利与土木工程学院)…∥土壤学报/中科院南京土壤研究所.-2005,42(1).-98-105 环图S-4 通过士柱淋洗试验的方法,研究了脱硫副产物在改良碱性土壤过程中对碱性土壤化学指标(代换性钠、ESP、SAR、pH值)的影响。本研究采用两种碱性土壤(强度碱化土和碱土),两种土壤各分两个脱硫副产物施用水平(强度碱化土为3gkg-1和3.6gkg-1;碱土为7gkg-1和8.4gkg-1)。结果表明,经过施加烟气脱硫副产物和淋洗各种试验处理的代换性钠、ESP、SAR和pH值都有了     

烷烃降解菌的筛选及其降解能力

以正十二烷、正十五烷和正十六烷为唯一碳源,从腈纶废水及其处理构筑物的生物膜中,分离、筛选出两株高效降解正烷烃的菌株C-14-1和C-14-2.经形态学观察和生理生化特征研究,两者均鉴定为诺卡氏菌(Nocardia spp.).通过摇瓶试验得出两菌株的最适生长条件为35℃,pH6,摇床转速(间接反映通气量)为250r/min,接种量为0.1%.在最适生长条件下,分别对不同初始浓度烷烃进行降解率试验.结果表明,两菌株降解正烷烃的能力显著,当混合烷烃中各烷烃的初始浓度约为50mg/L时,培养11h对正十二烷、正十五烷和正十六烷的降解率达到93%～100%;各烷烃的初始浓度约为100mg/L时,培养22h降解率达到97%～100%;各烷烃的初始浓度约为150mg/L时,培养22h降解率达到85%～93%.这两菌株在实际工程中将具有较好的应用前景.     

常温下加装脱硫装置的MCAnMBR处理高硫酸盐有机废水试验

研究了加装脱硫装置的沼气循环厌氧膜生物反应器对含高硫酸盐有机废水的处理效能.在26~34℃的室温下,历时63d成功地启动了加装脱硫装置的MCAnMBR反应器.调试初期,通过调节气路平衡和采用甲醇驯化的方法有效解决了MCAnMBR反应器在处理高硫酸盐有机废水时存在的跑泥和pH上升问题.结果表明,当控制HRT为120 h,有机负荷(以COD计)为3.61~4.36 kg·(m~3·d)~(-1),pH为7.18~7.61时,在23.3~25.4℃的室温下,对含SO_4~(2-)浓度为650~5 800 mg·L~(-1)的有机废水处理效果极佳,出水COD浓度最低可至23 mg·L~(-1),COD总去除率稳定在96.23%~99.77%,SO_4~(2-)还原率可达83.83%~95.51%.说明加装脱硫装置可有效解决硫化物的次级抑制作用问题,且通过梯度试验发现本反应器处理高硫酸盐有机废水的上限为:COD浓度18 000~21 000mg·L~(-1)、SO_4~(2-)浓度9082~9600 mg·L~(-1),COD/SO_4~(2-)为2.     

赤铁矿对砷的吸附解吸及氧化特征

采用等温吸附热力学的方法,研究了赤铁矿(α-Fe2O3)对三价砷离子的吸附和氧化特征,以及温度、pH值等因素对吸附和氧化效果的影响.研究结果表明,Langmuir方程可以很好地表述吸附量与初始三价砷离子浓度的关系(R2=0.9939);随着初始砷离子浓度的增大,溶液中As(V)的浓度(氧化量)也逐渐增大,然而氧化率却随着初始砷离子浓度的增大而减小;35℃条件下的吸附量和吸附率、氧化量和氧化率都比25℃时大,表明升高温度有利于赤铁矿对砷离子的吸附和氧化作用.溶液酸度对于As(Ⅲ)的吸附和氧化有着不同的影响,在pH<8时,吸附量和吸附率随pH上升而增加,在pH=8时达到最大,随后随pH上升而减小;当pH低于6.0时,随着pH的增加As(Ⅲ)氧化量、氧化率逐渐增大,而当pH高于6.0时.随着pH增加As(Ⅲ)氧化量反而降低.最大氧化量出现在pH=6.0处.