自生动态膜-生物反应器结构优化的研究

针对自生动态膜-生物反应器内部结构进行了动力学运行的理论分析,通过能量平衡机理对自生动态膜-生物反应器体系进行了讨论,基于体系总能耗最小的原理推导出液相循环流动方程.建立的混合液流速与清水流速之间的关系模型可以很好地反映混合液流速与清水流速之间的关系.通过建立的清水流速测定方法得出反应器结构与清水膜面错流流速之间的关系：调整降流区横截面积(A_d)与底部通道截面积(A_b)的比值为0.7以及升流区横截面积(A_r)与顶部通道截面积(A_u)的比值为0.9,调整降流区横截面积与升流区横截面积的比值在1.2～1.5范围内以及增加反应器的有效高度H_D都可以在不改变曝气强度的条件下增加膜面错流速度,此结果与推导出的循环流动方程可以很好地吻合.     

分置式膜-生物反应器处理生活污水及其体积负荷的确定

分置式膜－生物反应器处理生活污水的运行结果表明,在不同的污泥龄和水力停留时间下,处理效果稳定,污泥上清液中ＣＯＤ浓度平均为１９．５ｍ ｇ／Ｌ,膜出水ＣＯＤ浓度平均为５．３ｍ ｇ／Ｌ． 对分置式－生物反应器的体积负荷进行推导表明,浓缩区的存在是该工艺处理能力较大的原因． 体积负荷由膜出水有机物浓度与污泥混合液有机物浓度之比α,浓缩区与反应器体积之比β和膜出水量与污泥混合液循环流量之比λ决定,即可以通过增加浓缩区体积和调整循环流量来控制分置式－生物反应器的处理能力．     

固定化工程菌对偶氮染料脱色及强化作用

利用聚亚胺酯大孔泡沫吸附固定基因工程菌Escherichia coli JM109 (pGEX-AZR),研究其对偶氮染料的脱色动力学及生物强化作用.实验表明,固定的E.coli JM109(pGEX-AZR) 对酸性大红GR的脱色动力学符合Andrews方程,动力学常数为μ_max,c、K_c、K_ic分别为49 .2 mg·(g·h)^-1、710 .43 mg·L^-1和681 .62　mg·L^-1,R²为0 .995.将固定的E.coli JM109(pGEX-AZR)按10%的比例投加到厌氧序批式活性污泥反应器中连续运行32 d,含有固定化工程菌的强化体系耐浓度冲击的能力和脱色率均高于对照体系,脱色率可以稳定在90%以上.利用RISA对其微生物群落结构进行分析,E.coli JM109(pGEX-AZR)及降解酸性大红GR的优势菌群可以在污泥体系中稳定存在.     

不同形态厌氧氨氧化菌处理磁分离出水脱氮性能及微生物群落结构变化分析

采用两种不同形态（固定生物膜和颗粒态）的厌氧氨氧化菌（AnAOB）,考察了其对磁分离出水的脱氮性能、氮负荷的差异,同时从分子生物学的角度分析了微生物群落结构的变化.结果表明：采用自模拟污水,35℃恒温、不同水力停留时间（HRT）条件下,两个反应器对NH₄⁺-N和NO₂^--N的去除率均大于90%.此外,反应器内的微生物群落结构也发生改变,固定生物膜和颗粒反应器中Candidatus Kuenenia菌属消失,Candidatus_Brocadia、Candidatus_Jettenia成为体系厌氧氨氧化优势菌属,相对丰度分别上升至0.89%、0.63%（固定生物膜）和8.79%、2.92%（颗粒）.采用磁分离出水,随着HRT的降低,两种形态的厌氧氨氧化菌对NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率均在80%以上.反应器中厌氧氨氧化菌Candidatus_Brocadia、Candidatus_Jettenia的相对丰度明显下降,最终稳定维持在0.7%左右,并伴随异养菌的出现.     

改进型气升式硝化反应器剪切特性的研究

研究了气升式硝化反应器的剪切特性及其影响因素.结果表明,该反应器的剪切率呈现一定的空间分布.当进气流量为430～2 700 L·h^-1时,反应器总体剪切率为(0.702～3.13)×10⁵s^-1,升流区剪切率为(1.07～31.3)×10⁵s^-1,气液分离区剪切率为(1.12～25.0)×10⁵s^-1,最大剪切率出现在升流区.操作条件和反应器结构对该反应器的剪切率均有重大影响.当进气流量控制在1 300～2 700 L·h^-1时,升流区和气液分离区的剪切率先降低后升高.剪切率与导流筒直径呈负相关,导流筒直径从4.0cm增大到5.5cm,升流区、气液分离区及总体剪切率分别降低85.5%、82.3%、80.6%.而与混合元件数成正相关,当导流筒直径为4.0cm时,较之普通反应器,改进型反应器升流区剪切率增大6.14(N=10)和7.97(N=39)倍,气液分离区剪切率增大7.18(N=10)和9.14(N=39)倍,总体剪切率增大6.35(N=10)和8.44(N=39)倍.该反应器的局部最大剪切率与总体剪切率之比(β)为3.68～7.66,采用较大的导流筒尺寸和适宜的静态混合元件数可促进剪切率的均匀分布.     

活性污泥性质对短期膜污染影响的解析研究

采用统计分析方法研究了16种不同性质活性污泥混合液对膜生物反应器膜污染的影响机理.结果表明,胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)、溶解性有机物(soluble microbial products,SMP)、上清液胶体颗粒(suspended solids insupernatant,SS_s)、污泥混合液粘度(μ)、相对疏水性(relative hydrophobicity,RH)、Zeta电位(Zeta potential)均对膜生物反应器膜渗透性能有显著的影响作用,其与膜污染阻力的皮尔逊相关系数r_p分别为:0.898、0.712、0.810、0.691、0.837、-0.881;同时发现,胞外聚合物是影响活性污泥中溶解性有机物含量(r_p=0.682)、污泥粘度大小(r_p=0.633)、上清液胶体颗粒含量(r_p=0.783)、Zeta电位(r_p=-0.953)及相对疏水性大小(r_p=0.877)的主要因素;在活性污泥性质中胞外聚合物是影响膜污染的根本原因,是膜生物反应器膜污染的重要影响因素.     

典型有机污染物影响下海水二氧化碳体系变化的室内模拟研究

通过室内模拟实验,研究了典型有机污染物［乙醇、丙酮、尿素(ON)和多灭磷(OP)］对海水pH和二氧化碳体系的影响.结果表明,t=7　d时,低浓度的醇和酮（<0.5 mmol·L^-1）促进生物固碳体系生长,相应水体中的pH值升高,而DIC、HCO^-₃和p(CO²)与对照组相比都明显下降（p<0.01）;引起DIC、HCO^-₃及p(CO²)下降幅度最大的醇和酮浓度分别为0.25 mmol·L^-1和0.1 mmol·L^-1. 当醇、酮达到一定浓度后,藻类固碳能力开始下降,甚至分解并转化为无机碳,从而引起DIC、HCO^-₃和p(CO²)含量的升高及pH值的下降.实验设计范围内的ON和OP添加组中,上述二氧化碳体系各组分含量与其初始值相比,均呈现负变化,即对应水体中DIC、HCO^-₃和p(CO²)均在降低.t=7　d时, 4种典型有机污染物影响下的DIC变化幅度(ΔDIC)与相应水体中孔石莼干重变化量(Δm)呈现显著负相关（p<0.01或p<0.05）,相关系数分别为：-0.902、 -0.945、 -0.898和-0.918.造成以上差异的原因与生物固碳体系在不同种类不同浓度有机污染作用下对海水二氧化碳利用性不同有关.     

滴流床催化湿式氧化苯酚的动力学

通过自行设计制作的滴流床反应器,研究了苯酚在以CuO/γ-Al₂O₃为催化剂的催化湿式氧化反应.结果表明,在相对温和的操作条件(温度180 ℃,压力3 MPa,液相流量1.668 L·h^-1,气相流量160 L·h^-1)下,苯酚的去除率均达到90%以上.苯酚的降解曲线与自催化反应的S型曲线类似,符合自由基链反应机理.所建立的活塞流拟均相反应器模型能很好地拟合苯酚催化湿式氧化反应过程.还研究了苯酚初始浓度、苯酚水溶液流量及反应温度对反应结果的影响.     

利用FISH和DGGE对产甲烷颗粒污泥中微生物种群的研究

利用FISH和DGGE技术对厌氧反应器内处于不同运行阶段的4个产甲烷颗粒污泥进行研究,考察其中真细菌和古细菌的种群结构,并对其中的优势古细菌进行系统发育分析.FISH结果表明,颗粒污泥中真细菌含量明显高于古细菌,真细菌主要分布在颗粒污泥外层,古细菌则主要分布在内层;DGGE结果表明,随着反应器COD负荷的增加以及运行时间的延长,真细菌种群结构相对较稳定,而古细菌种群结构则发生了较明显变化,其中占优势的古细菌种类逐渐减少;将有代表性的7个古细菌条带切胶回收并测序,结果显示,反应器运行后期占优势的菌种主要包括甲烷微粒菌(Methanocorpusculum)、甲烷杆菌(Methanobacterium)和甲烷髦毛菌(Methanosaeta)等.     

纳米杀藻布杀藻效果研究

针对应急性杀藻需求,采用纳米材料研制了纳米杀藻布并对其进行了实验室和小型现场杀藻试验.结果显示,当纳米布面积为0.08cm²·mL^-1藻液时,光照3 000 lx下处理24h,藻悬浮液中微囊藻(Microcystis aeruginosa)、鱼腥藻(Anabaena 7120)、裸藻(Euglena gracilis)、衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)的细胞密度分别下降了77%、69.1%、89.1%和56.9%,硅藻舟型藻(Navicula incerta)的叶绿素下降了18.7%.在无锡五里湖水华发生现场小试结果显示处理1d可使水体Chla的水平下降76%.鱼类急性毒理测试显示该材料无毒性.     

三相内循环流化床光催化反应器及其光辐射传递规律

提出并建立了三相内循环流化床光催化反应器 ,对其内部光辐射传递规律进行了研究 .结果表明 ,在气固相共同作用下(通气量>0.3m³/h) ,光强的径向分布服从指数衰减规律 ,与Rose公式中通过均匀悬浊介质时的光强分布规律一致 .光辐射能的数值受初始光强 .催化剂颗粒浓度和液层厚度的共同影响 .通气量只影响床层流化状态 ,对光强分布影响可以忽略 .对罗丹明B的光催化降解实验表明 ,三相内循环流化床的光催化效率高于传统的悬浆式反应床 ,本系统的最佳催化剂浓度为10～12g/L .     

利用太阳光与固定床型光反应器处理有机废水的研究

自制了一种模拟工业处理废水的光催化反应器。该反应器将TiO2固定在玻璃板上，以太阳光为光源，以邻氯苯酚为处理对象，研究了邻氯苯酚水溶液光降解的可行性。结果表明，在实验条件下，该系统能对邻氯苯酚水溶液进行有效的光解。光照60分钟后．其降解率可达87％。此外还探讨了流速、邻氯苯酚溶液初始浓度和初始pH值对光解反应的影响。     

苯甲酸类物质的光催化降解及其QSAR

研究了１３种苯甲酸类化合物在固定膜平板型反应器中的光催化降解。首先用紫外辐射法将粉末二氧化钛固定在平板上；并研究了苯甲酸化合物在此平板上的光催化降解，考察了固定催伦剂下污染物的降解动力学，以及不同取代基团和取代位置对光降解速率的定性影响；最后探讨了苯甲酸物质光降解速率与其结构的定量关系。     

平板构型太阳光催化反应系统中甲基橙降解脱色研究

利用太阳光作为光源，采用自制的非聚焦开放式平板构型光催化反应装置和二氧化钛悬浆体系，以甲基橙溶液光催化脱色为依据，考虑了不同催化剂投加量、溶液初始浓度、ＵＶ辐射强度及体系流量等因素条件下，反应系统的运行情况．实验结果表明，自制的平板式太阳光反应系统能够很好的利用太阳光，在较广泛的运行条件下均能达到较高的去污效果．本实验的最佳运行条件为：平均ＵＶ光照强度２６９３Ｗ／ｍ２的晴天，ＴｉＯ２催化剂投加量１ｇ／Ｌ，系统循环流量１６００Ｌ／ｈ，初始浓度为２０ｍｇ／Ｌ的甲基橙溶液１５Ｌ，光照１ｈ色度去除率达８３６％以上，光照２ｈ达９７９％．     

内循环厌氧膨胀床反应器颗粒污泥特性

研究了内循环厌氧膨胀床反应器(the internal circulation anaerobic expanded bed reactor, ICAEB reactor)的颗粒污泥特性.结果表明,该反应器在平均COD容积负荷28.2kg/(m³·d)下稳定运行时,平均COD去除率为89.0%,内循环比约12.5.反应器中培养出普通颗粒污泥和悬浮颗粒污泥.位于反应器第2反应区液面的悬浮颗粒污泥层具有动态稳定性,相对稳定的运行条件可降低其对反应器的不利影响,必要时也可采取适当的措施予以清除.     

塔体倾斜条件下船舶尾气SO2洗涤脱除强化

针对恶劣海况下船舶洗涤塔倾斜的情况,利用船舶尾气净化小试试验台,开展了洗涤塔不同倾斜角度下对镁基吸收剂脱硫效率影响的实验,研究了液气比、入口SO₂浓度、烟气量、浆液pH值、对洗涤塔内SO₂脱除效率的影响.结果表明：脱硫效率随洗涤塔倾角度的增大而降低.脱硫效率随液气比的增大而升高,较低的液气比时倾斜角度对SO₂脱除效率的影响更明显;脱硫效率随SO₂入口浓度的增大而略微降低,入口SO₂浓度较高时,SO₂脱除效率的降低随倾斜角度的增加变化较为明显;相同液气比条件下,脱硫效率随塔内烟气量的增加而升高;脱硫效率随浆液pH值的增大而升高,低pH值时SO₂脱除效率的降低随倾斜角度的增加变化较为明显.筛板-边壁环的加入可有效提高倾斜条件下洗涤塔的脱硫效率,倾斜角度为15°时,脱硫效率提高将约3%;倾斜角度为10°时,脱硫效率提高约5%;倾斜角度在5°以下时,脱硫效率可提高将近7%.     

光催化降解模拟室内挥发性有机污染物研究

用浸渍-提拉法制备玻璃弹簧负载型TiO2薄膜催化剂,在自制的反应器中进行光催化降解由丙酮、甲苯、对二甲苯组成的模拟室内挥发性有机污染物VOCs研究。研究发现：催化剂中掺杂金属离子能影响催化剂的降解效果,降解效果依次为掺铈TiO2〉纯TiO2〉掺银TiO2;气体流量显著影响降解效果,丙酮、甲苯和对二甲苯的最佳降解流量分别为3、5、7L／min;混合气体中非对称性的极性分子的降解效率高于对称性分子,导致丙酮、对二甲苯组分降解率降低,甲苯降解率增高。     

太阳能固定膜光催化灭菌的特性

以实用型太阳能固定膜光催化中试装置对水中大肠杆菌的灭活特性进行了研究.结果表明,太阳能固定膜光催化灭菌包含光催化灭菌和阳光直接灭菌的协同作用,光催化杀菌效果优于阳光的直接杀菌效果.环境扫描电镜分析(ESEM)表明,光催化处理对菌体产生了致命性破坏.光催化灭菌还具有良好的持久性,灭菌处理8 h后,没有出现明显复活再生现象.光催化灭菌速率随循环流速、光强的增大而增大.太阳能固定膜光催化灭菌技术具有良好的应用前景.     

利用太阳能和斜板式光反应器降解耐晒翠蓝染料的研究

自制了一种斜板式光反应器，将ＴｉＯ２固定在该斜板上，在铁离子存在的条件下，以太阳光为光源，对有机染料直接耐晒翠蓝ＧＬ进行了光催化降解的研究。结果表明，在实验条件下，本体系对直接耐晒翠蓝ＧＬ染料有明显的降解作用。浓度为２５ｍｇ／Ｌ的直接耐晒翠蓝染料溶液，经６０ｍｉｎ光照，其降解率达８１．４％。此外，还探讨了多种因素对光催化降解的影响     

Contributions of biofilm and suspended sludge to nitrogen transformation and nitrous oxide emission in hybrid sequencing batch system

Hybrid system combines the nature of suspended growth and attached growth has been widely applied to wastewater treatment. In this research, the contributions to N transformation and N2O emission by biofilm and suspended sludge in the hybrid sequencingbatch reactor for a simultaneous nitrification, denitrification and phosphorus removal process were investigated. For the hybrid system, nitrification occurred mostly in the suspended sludge, while the biofilm played the major role in denitrification. The interaction of the biofilm and the suspended sludge in the same reactor resulted in a better overall nitrogen removal performance with simultaneous nitrification and denitrification. However, N2O emission was the main end product of nitrogen removal for the hybrid system; while it was N2 for the biofilm. The relative low N2O emissions from the pure biofilm and the pure suspended sludge corresponded to the relatively high nitrate at the end of the aeration period compared with the hybrid system.