酚类化合物对硝化颗粒污泥活性抑制的定量结构-活性相关研究

测定了酚类化合物对硝化颗粒污泥活性抑制的logIC50值,以量子化学参数为自变量,应用偏最小二乘法（PLS）,建立了酚类化合物对硝化颗粒污泥活性抑制的定量结构-活性相关（QSAR）模型。模型所提取的PLS主成分所能解释的因变量总方差的比例Qc2um为0.820,表明模型具有较好的稳定性和预测能力。模型的结果表明,影响酚类化合物对硝化颗粒污泥活性抑制的主要因素是logkow、CCR和Ehomo,酚类化合物对硝化颗粒污泥活性抑制的logIC50随着分子logkow的增大而减小,随着Ehomo和CCR的增大而增大。     

NO2对颗粒污泥甲烷化动力学特性的影响

采用间歇试验方法，以乙酸和乙酸盐混合物为基质，对取自EGSB反应器具有厌氧甲烷化反硝化与厌氧氨氧化活性的颗粒污泥的甲烷化动力学以及NO₂影响进行研究。无NO₂时，最大比基质降解速率为0.158 mg COD/mg VSS·h，半饱和常数为464 mg COD/L，甲烷的产率系数为0.254 mL CH₄/mg COD。添加微量NO₂对甲烷化有抑制作用，抑制程度随着微量NO₂浓度的增高而增大，在NO₂浓度为30.36 mg/m³、50.6 mg/m³、101.2 mg/m³、202.4 mg/m³和303.6 mg/m³条件下，甲烷化抑制程度分别为7.40％、11.87％、27.56％、39.75％和43.24％，外推得NO₂的甲烷化半抑制浓度IC₅₀值为383.8 mg/m³。NO₂气氛下甲烷化动力学可用反竞争性抑制动力学进行描述，最大比基质降解速率为0.148 mg COD/mg VSS·h，半饱和常数为396 mg COD/L，NO₂抑制系数为250 mg/m³。     

苯酚及其衍生物对氨氮生物硝化的抑制研究

利用富集培养的硝化污泥研究了苯酚及其衍生物2,4-二氯苯酚、对氨基酚、邻甲基酚和对硝基酚对氨氮生物硝化过程的抑制特性。结果表明,上述5种酚类化合物对硝化细菌的抑制类型均为非竞争性抑制,抑制常数K_I和EC₅₀值相等,分别为2.61、1.92、8.50、1.18和6.65 mg/L。上述5种酚类化合物对硝化细菌的抑制程度由大到小的顺序为：邻甲基酚>2,4-二氯苯酚>苯酚>对硝基酚>对氨基酚。酚类化合物对硝化细菌的抑制是可逆的,通过简单的抑制剂稀释或洗涤可以使硝化细菌恢复活性。在保证出水水质的前提下,抑制剂存在时硝化工艺的泥龄被迫延长,且抑制程度越大,泥龄延长的程度越大。当系统受到有毒物质冲击时,和调控泥龄相比,调节工艺的进水流量或改变容积负荷是缓冲冲击的更简捷、快速和有效的途径。     

微量NO2对厌氧氨氧化甲烷化反硝化耦合影响的动力学分析

采用批试验方法,研究微量NO₂对颗粒污泥厌氧氨氧化、甲烷化和反硝化耦合的影响。基于Haldane模型建立了厌氧氨氧化的NO₂强化函数,估计了强化函数中的最大强化系数（30.55）、NO₂半饱和常数（1.96 mg/L）、NO₂抑制常数（0.0082 mg/L）和基础速率系数（0.0314）。微量NO₂对甲烷化和反硝化动力学可用反竞争性抑制动力学方程进行描述。甲烷化的最大比乙酸盐去除速率为0.15 mg COD/（mg VSS·h）,乙酸盐半饱和常数为395 mg COD/L,NO₂抑制系数为0.623 mg/L。反硝化的亚硝酸盐氮最大去除速率0.00685 h^-1,亚硝酸盐氮半饱和常数 0.214 mg/L,NO₂抑制系数为22.4 mg/L。试验中大部分的NOx气体物质出现损失。     

污泥的分形维数与粒度随统计样本的变化特征

研究了厌氧折流板反应器(ABR)中成熟颗粒污泥和某污水处理厂回流、厌氧、曝气、消化4个单元中絮状污泥的一维、二维分形维数(D₁、D₂、D′₂)及平均粒径在不同统计样本数下的变化规律。结果表明,当统计样本数达到200以上时,ABR中成熟颗粒污泥的D₁、D₂、D′₂值趋于稳定;当样本数达到300以上时,某污水处理厂4个单元中絮状污泥的D₁、D₂、D′₂值也分别趋于稳定。此外,1^#ABR中的颗粒污泥在统计样本数达到350以上时其中位直径趋于稳定,而2^#ABR和某污水处理厂4个处理单元中的污泥,在试验样本数下并未达到稳定。基于研究的结果和相关文献的结论,研究认为,如果需要得到稳定的平均粒径结果,可能需要大量的统计样本数,该样本数至少要大于600。     

碳酸根对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响简

以模拟的厌氧消化液为处理对象,通过小试实验,考察不同初始磷浓度C_P、Ca/P物质的量比、pH和温度下,碳酸根（CO₃^2-）对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响;利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对沉淀产物进行表征。结果表明,高浓度的CO₃^2-对以磷酸钙沉淀反应去除和回收磷的效率影响较大;C_P相同时,CO₃^2-浓度（C_CO3^2-）越大,P的去除率越低,低C_P（20 mg/L）时尤为显著;当C_CO3^2-相同时,随着C_P的增大,反应速率加快,P的去除率逐渐升高,但升高幅度越来越小;增大Ca/P比和pH能提高P的去除率,降低CO₃^2-对磷酸钙沉淀反应的抑制作用,综合考虑实际效果,应选择Ca/P比为3.33,pH为9.0作为适宜的反应条件;升高温度对降低CO₃^2-对磷酸钙沉淀反应的抑制作用贡献不大。在C_P为60 mg/L,Ca/P比为1.67,pH为9.0,温度为20℃的条件下,当C _CO3^2-为0时,得到的沉淀产物主要为羟基磷灰石HAP;当C _CO3^2-为30 mmol/L时,得到的沉淀产物为磷酸钙和碳酸合磷灰石的混合物。     

酸度对好氧颗粒污泥生物吸附含铅废水影响的研究

为了有效地控制铅污染,利用序批式反应器（sequencing batch reactor,SBR）培养的以醋酸钠为碳源的好氧颗粒污泥作为吸附剂,进行生物吸附含铅废水的效能和机理的研究。通过考察酸度、接触时间和Pb²⁺初始浓度等因素的影响,验证好氧颗粒污泥吸附模型,并利用不同的脱附剂,进一步解析其生物吸附的Pb²⁺。实验结果表明, 酸度是影响好氧颗粒污泥生物吸附Pb²⁺的关键因素,当初始pH为5时,好氧颗粒污泥对含铅废水生物吸附效果最好。对低浓度（0～20 mg/L）含铅废水, 10 min后可快速达到吸附平衡。好氧颗粒污泥对Pb²⁺的实测饱和吸附量为101.97±9.00 mg/g,符合朗缪尔（Langmuir）模型。好氧颗粒污泥生物吸附Pb²⁺的过程,伴随着pH值的升高和K⁺、 Ca²⁺、 Mg²⁺的释放,此现象揭示离子交换作用是好氧颗粒污泥生物吸附Pb²⁺的机理之一。此外,脱附剂HNO₃、EDTA和CaCl₂能实现Pb²⁺的回收和好氧颗粒污泥的重复利用。     

原位水解生成的羟基氧化铁凝聚吸附除磷效能与机制简

将不同摩尔比Fe³⁺与OH^-（[Fe³⁺]：[OH^-]=1：0、1：1、1：2和1：3）反应获得原位水解生成的羟基氧化铁（in situ FeO_xH_y）,研究了具有不同水解程度的羟基氧化铁对凝聚吸附除磷效能与机制。研究显示,In situ FeO_xH_y对磷的去除率随铁投量增大而升高,且均在中性pH范围内具有最佳除磷效果;在相同铁投量条件下,磷去除率随着[OH^-]：[Fe³⁺]的升高而降低;当体系碱度较低时（pH<6）,引入OH^-可促进Fe³⁺水解而提高除磷效果。4种羟基氧化铁均可在15 s内可快速吸附磷,且吸附过程符合准二级动力学模型;Freundlich模型均可很好地描述磷在4种羟基氧化铁表面的吸附行为。磷酸盐吸附后,In situ FeO_xH_y表面Zeta电位明显降低,且[Fe³⁺]：[OH^-]为1：0的羟基氧化铁降低最为显著。结合MINITEQ计算软件磷酸盐、铁盐形态分析结果显示,对于碱度较低的体系,通过投加一定量OH^-可促进Fe³⁺水解,进而使得其更易与水中H₂PO₄^-与HPO₄^2-结合,生成具有多核羟基的磷酸铁络合物,进而提高除磷效果。     

厌氧颗粒污泥吸附去除废水中Hg2+的研究

在实验室条件下,以静态、序批的方法研究了厌氧颗粒污泥对废水中Hg²⁺的吸附特性及环境条件对其吸附能力的影响,并通过红外光谱和能谱对比手段,初步探讨了厌氧颗粒污泥吸附Hg²⁺的机理。结果表明,厌氧颗粒污泥对Hg²⁺的吸附过程符合准二级吸附动力学模型,其吸附等温线与Freundlich型拟合得较好(R²=0.9933);pH是影响吸附的重要因素,在pH值为3～8的范围内,吸附量较大,最大为64.64 mg/g,当pH值大于8或小于3时,吸附量逐渐下降;温度对吸附也有一定的影响,但影响程度不明显。红外光谱和能谱分析表明,厌氧颗粒污泥表面功能基团对Hg²⁺的络合作用是吸附的主要机理,这些基团包括—CH、—CH₂ 、—CH₃、P—H、CO、C—N、PO、SO及C—H,同时在吸附过程中还存在一定的离子交换吸附。     

降低负荷以提高反硝化颗粒污泥的稳定性

在上流式污泥床反应器（USB）内,接种好氧活性污泥,以甲醇为碳源,NO-3为电子受体,经过40多d培养,得到良好的反硝化颗粒污泥,粒径2～3 mm,MLSS为36 g/L,氮去除速率和COD去除速率分别在0.15 g NO₃-N/(g VSS·d)和0.8 g COD/(g VSS·d)。当负荷提高至6.44 g NO₃-N/(L·d)继续运行1周后,观察到反应器内颗粒污泥出现上浮,浓度降低,颗粒粒径多数在3～5 mm,外观呈乳白色。为恢复反应器稳定运行,当负荷降至3.86 g NO₃-N/(L·d)时,上浮现象减轻,当负荷降至2.57 g NO₃-N/(L·d)时,上浮现象消失,颗粒污泥密度由不稳定时的1.0018 g/cm³提高到1.0126 g/cm³,颗粒粘连现象基本消失,污泥氮去除速率在0.19 g NO₃-N/(g VSS·d),连续运行30 d,系统保持稳定。分析认为,颗粒污泥表面微生物生长速度过快是导致不稳定的主要因素,较长的泥龄有利于系统稳定。     

黄菖蒲和狭叶香蒲根系对氮磷的吸收动力学

采用改进的常规耗竭法,研究了黄菖蒲（Iris pseudacorus L.）和狭叶香蒲（Typha angustifolia L.）根系对NH₄⁺、NO₃^-和H₂PO₄^-的吸收特征及差异。结果表明,这2种植物根系对NH₄⁺、NO₃^-和H₂PO₄^-的吸收动力学特征均可采用Michaelis-Menten方程描述。2种植物根系对NH₄⁺、NO₃^-和H₂PO₄^-的亲和力（Km）和最大吸收速率（Vmax）有显著差异。吸收H₂PO₄^-时,黄菖蒲根系具有较高的Vmax值和较低的Km值,说明黄菖蒲具有嗜磷特性,并能够适应广范围浓度的H₂PO₄^-环境,适宜用于污染水体磷的去除;吸收NO₃^-时,狭叶香蒲根系具有较高的Vmax值和较低的Km值,表明狭叶香蒲可用于广范围浓度NO₃^-污染的水体修复;吸收NH₄⁺时,黄菖蒲根系具有较低的Vmax值和Km值,而狭叶香蒲根系具有较高的Vmax值和Km值,说明黄菖蒲适宜用于NH₄⁺污染较轻水体的修复,而在NH₄⁺污染较重水体中宜选用狭叶香蒲作为先锋植物。     

O3/BAF工艺系统中有机物生物降解数学模型

研究臭氧预氧化/曝气生物滤池（O₃/BAF）联合工艺深度处理实际城市污水二级出水过程中,后续BAF系统中有机物的生物降解数学模型。以有机底物浓度、填料层高度两个基本变量为控制条件,研究BAF的总体运行常数和填料特性常数,得出BAF有机物生物降解动力学方程为S_e/S₀=exp(－Kh/qSⁿ₀)。出水与进水COD浓度比值（S_e/S₀）的对数与反应器填料高度（h）之间可表达成一次函数关系。在不同的进水浓度（S₀）下,根据ln（S_e/S₀）~h和关系式m=K/qSⁿ₀,得到方程ln(q_m)=－nln(S₀)+lnK。BAF总体运行常数K和填料特性常数n分别为1.708和0.5063。该模型对BAF工艺有如下指导意义：可以根据设计流量、进水有机物浓度和出水浓度,初步确定BAF的尺寸（如横截面积、高度等）。     

短程硝化过程中NO-2-N高效富集的工艺条件实验研究

针对厌氧氨氧化工艺需要提供充足的亚硝酸盐氮为电子受体的问题,利用培养基对SBR中具有一定短程硝化功能的污泥进行富集培养,得到氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的数量之比为104︰1,并研究了工艺条件对短程硝化的影响,结果表明,适合氨氧化菌生长的最佳温度为30℃、pH为7.5、nHCO^-₃/nNH⁺₄-N值为1。以适合氨氧化菌生长的最佳环境条件优化SBR,在进水氨氮浓度为250 mg/L时,氨氮的转化率达到90％以上,亚硝酸盐氮积累率维持在85％以上,反应器中氨氧化菌与亚硝酸盐氧化菌的数量之比为10³∶1,亚硝酸盐的高效积累为厌氧氨氧化工艺处理高氨废水的过程提供了稳定的电子受体。     

城市垃圾焚烧渗沥液中Ca2+对厌氧EGSB处理效果的影响简

研究了城市生活垃圾焚烧厂渗沥液中Ca²⁺对厌氧颗粒污泥膨胀床反应器（EGSB）处理效果的影响,并采用静态实验方法考察了Ca²⁺对厌氧颗粒污泥产甲烷活性的影响。实验结果表明,进水COD为17 000 mg/L的条件下,当Ca²⁺浓度低于6 000 mg/L时,EGSB对COD去除率达93%以上;当Ca²⁺浓度高于6 000 mg/L时,COD去除率随运行时间明显下降,并在污泥中形成大量沉淀。静态实验结果表明,废水中低浓度Ca²⁺促进了厌氧颗粒污泥的产甲烷活性,但高浓度Ca²⁺明显抑制了其产甲烷活性,这是导致高Ca²⁺浓度条件下EGSB对COD去除率降低的主要原因。研究表明,颗粒污泥产甲烷活性恢复程度随Ca²⁺浓度增加而减弱。     

市政污泥与生活垃圾混烧技术验证简

对市政污泥与生活垃圾混烧进行了验证研究。结果表明,与生活垃圾单独焚烧相比,污泥与生活垃圾混烧后烟气中NO_x、CO和HCl的浓度没有出现明显变化,而SO₂浓度出现了下降（从82~93 mg/m³下降至41~70 mg/m³）;Hg、Pb、Sn、Cr和Zn的浓度均表现为不同程度的上升,但仍然符合GB18485;二恶英从0.0087 ng TEQ/m³降至0.0047 ng TEQ/m³。掺烧半干污泥比例为10%、12%和15%时,吨物质的发电量分别为311.8 kWh/t、306.7 kWh/t和296.1 kWh/t。混烧污泥在一定程度上降低了系统的发电量,因此建议混烧污泥的比例不应大于15%。测算的污泥混烧成本约209元/t（80%含水率）。     

漆酶对活性黑KN-B和直接大红染料的脱色性能

利用白腐真菌漆酶对活性黑KN-B和直接大红2种偶氮染料进行脱色实验。考察反应时间、加酶量、pH值、染料浓度、温度对脱色率的影响,研究了ABTS介体以及金属离子存在下的脱色效果,并分析了漆酶脱色的动力学性能以及其对偶氮染料的降解规律。结果表明,活性黑KN-B和直接大红脱色适宜条件为：反应时间为30 min,加酶量8 U/mL,pH=7,染料浓度分别为50 mg/L和80 mg/L,温度40~45℃。ABTS介体对酶促偶氮染料脱色没有明显促进作用。Fe²⁺对漆酶脱色有较强的抑制作用;Cu²⁺对漆酶催化活性黑KN-B促进作用较大,对直接大红影响较小。漆酶对2种染料的脱色反应符合米氏方程,其催化活性黑KN-B和直接大红染料的K_m值分别为114.81 mg/L,317.5 mg/L,v_max值分别为6.57 mg/（L·min）和26.0 mg/（L·min）。     

Triton X-100在土壤颗粒上的吸附特征研究

采用平衡振荡法,研究了砂土对非离子表面活性剂Triton X-100的吸附特征。结果表明,砂颗粒对Triton X-100的吸附能力总体较低,单位吸附含量均＜1.1 mg/g;砂颗粒吸附Triton X-100过程中存在显著的吸附剂浓度效应,砂颗粒上Triton X-100含量随着固液比（吸附剂浓度）的增大而减小;吸附容量q_m与平衡常数K_L值随固液比变化而变化,Langmuir方程适用范围是起始浓度C₀相对较小的固液吸附体系;0.5～1 mm石英砂的吸附能力略＞0.2～0.5 mm石英砂,0.5～1 mm和0.2～0.5 mm石英砂吸附Triton X-100变化特征具有显著的一致性,采用高斯拟合模型可以反映出石英砂吸附Triton X-100的变化规律,相关系数R²均＞0.98。     

反硝化除磷颗粒污泥培养方式的对比实验研究

采用两完全相同的气升式间歇反应器（SBAR）进行反硝化除磷颗粒污泥培养方式的对比实验研究。R1始终以厌氧/好氧/缺氧（A/O/A）模式运行,在颗粒化的同时富集反硝化除磷菌（DPAOs）;R2以厌氧/好氧（A/O）模式培养颗粒,待颗粒形成后加入缺氧段,形成A/O/A模式,强化富集DPAOs。结果表明,R2中颗粒化时间较短,但所形成颗粒的沉降速率和比重分别为30.4 m/h和1.022 g/cm³,低于R1培养颗粒的35.9 m/h和1.061 g/cm³;R1中颗粒对于COD、NH⁺₄-N、TN和TP的平均去除率分别是86%、98%、82%和91%,高于R2中的86%、99%、74%和66%;反应器运行至183 d时,DPAOs所占比例分别为44.7%和20.9%。     

Fe3O4/Ag磁性纳米颗粒去除水中的铅离子

采用水相共沉淀法制备小尺寸磁性Fe₃O₄纳米颗粒,以没食子酸作为还原剂和表面修饰剂,还原Ag[(NH₃)₂]⁺制备出Fe₃O₄/Ag磁性纳米颗粒。研究该磁性纳米颗粒对水溶液中铅离子的吸附行为,研究结果表明,pH为7.0,吸附温度30℃时可得到最好的处理效果,铅的去除率可达99.7%以上,Fe₃O₄/Ag颗粒吸附行为符合二级动力学模型(R² > 0.99)。该磁性纳米颗粒经过多次再生处理后,仍具有很好的吸附效果,表明Fe₃O₄/Ag在水处理方面拥有良好的应用前景。     

锰掺杂WO3-TiO2复合光催化剂的制备及其性能研究

溶胶-凝胶和浸渍相结合的方法制备锰掺杂WO₃-TiO₂复合光催化剂，RXD表征，考察WO₃和Mn²⁺掺入量、焙烧温度、焙烧时间及催化剂用量对光催化降解甲基橙的影响。结果表明，500℃焙烧2h，掺杂量n_{（Mn²⁺）}∶n_（WO3）∶n_（TiO2）＝0.8∶1∶100时，光催化活性最高，光催化降解甲基橙溶液，120min后，降解率达90%, 比单纯 TiO₂的光催化活性提高81%。