产酸脱硫反应器中COD/SO42-比制约的群落生态演替规律

通过产酸脱硫反应器的动态试验和配套的静态试验,考察致变因子 COD/SO₄^2-比制约的乙酸型顶极群落的结构、优势种群的组成和生态演替的规律; 阐明乙酸型代谢和乙酸型顶极群落是产酸脱硫生态系统的典型特征;揭示乙酸型顶极群落内平衡与反馈调节的生理代谢机制,并以因变因子**pH值、氧化还原电位和碱度来表征生态演替过程中优势种群的三维实现生态位.     

NO-3和NO-2作为电子受体时的反硝化除磷实时控制

采用SBR厌氧/缺氧运行方式,研究了NO^-₃和NO^-₂作为电子受体时的反硝化除磷效能及ORP与pH作为反硝化除磷过程控制参数的可行性.结果表明,反硝化除磷过程中COD、磷酸盐、电子受体浓度与体系pH和ORP的变化具有较强的相关性.在厌氧阶段,当释磷结束时,pH值平台的出现指示了释磷的结束;在缺氧阶段,吸磷结束后,ORP出现拐点,标志着缺氧吸磷的完成.另外,考察了2种电子受体（NO^-₃和NO^-₂）反硝化除磷的效能.在以NO^-₃为电子受体的反应中,在缺氧初期30 min反应中,平均摄磷速率为32.68 mg/(L·h),每吸收1 mg PO^3-₄-Ｐ 约消耗1.14 mg NO^-₃-Ｎ.在以NO^-₂为电子受体的反应中,在缺氧初期30 min反应中,平均摄磷速率为17.66 mg/(L·h),每吸收1 mg PO^3-₄-Ｐ 约消耗1.57 mg NO^-₂-Ｎ.综上,提出pH和ORP可以作为2种电子受体（NO^-₃和NO^-₂）反硝化除磷的实时控制参数,并且,以NO^-₃为电子受体系统在摄磷方面优于NO^-₂电子受体系统.     

草鱼池塘水体细菌群落对蓝藻源DOM的降解及其碳代谢特征变化

以水华发生草鱼养殖池塘为背景,利用紫外-可见光谱和BIOLOG-ECO技术探讨了水体细菌群落对蓝藻源溶解性有机质（Algae-derived Dissolved Organic Matter, A-DOM）的降解,并分析了降解过程中细菌群落的碳代谢特征变化.结果显示,在细菌群落不同培养时期（0、12、36、60 h,分别记为B0、B12、B36、 B60）,A-DOM的紫外光谱吸收曲线变化明显（主要表现在0~36 h,240~280 nm处吸光度）,其相对含量（以α_（280）表征）随培养时间延长而逐渐降低（p<0.05）,而分子量（E₂/E₃）和芳香性程度（SUVA₂₅₄）逐渐增大（p<0.05）,这些揭示了细菌群落对A-DOM的显著降解作用.降解过程中,水体pH及DOC、TN、TP、NO₃^-、PO₄^3-浓度均有不同程度的降低,而NH₄⁺、NO₂^-浓度则呈显著升高（p<0.05）;细菌群落碳代谢能力及代谢多样性指数Shannon、Simpson及McIntosh均呈先增大后减小的变化,其中对糖类和羧酸类碳源的利用能力变化显著（p<0.05）;PCA分析进一步表明,细菌群落碳代谢方式存在差异且主要表现在B0、B12、B36之间;相关性Heatmap图及RDA分析显示,细菌群落对A-DOM的降解利用与其碳代谢多样性的变化密切相关,且DOC和pH是影响群落代谢功能变化的主要环境因子.研究认为,草鱼养殖水体细菌群落能有效降解利用A-DOM,降解过程中群落碳代谢特征会发生明显变化并主要受水体pH及A-DOM含量的影响.     

响应面法优化MAP沉淀去除回收尿液中磷的研究

基于模拟尿液的组成特点,利用Box-Behnken Design实验及响应面法对磷酸铵镁(MAP)沉淀去除回收尿液磷过程中反应pH值、Mg²⁺与PO₄^3-物质的量比(Mg/P比)及Ca²⁺与PO₄^3-物质的量比(Ca/P比)3个重要影响因素(分别表示为X₁、X₂、X₃)及各因素之间的交互式影响进行考察,并利用SEM、FTIR、ICP和XRD表征手段分析结晶沉淀组成和晶形特征.实验结果表明,回归方程中X₁、X₂、X₃、X₁X₃、X₂X₃、X₁²、X²₂、X₃²对磷去除率影响显著;当反应pH值和Mg/P比范围分别在8.5~9.5和1.0~1.2之间时,磷去除率响应值能达到99%.产物表征结果表明,模拟尿液中K⁺和Na⁺对结晶干扰较小;当Ca²⁺的浓度相对较低(Ca/P比小于0.25)时,沉淀中MAP的纯度高于85%,晶体形状大部分为斜方形;当Ca²⁺的浓度相对较高(Ca/P比大于0.25)时,沉淀中的MAP下降明显,晶体形状开始不规则,杂质增多;当模拟尿液中Ca/P比为0.5时,MAP纯度仅有约70%.     

黔中岩溶地区草地土壤CO2的稳定碳同位素组成

黔中岩溶地区草地土壤 CO₂ 的δ¹³C值在地 -气界面层上随土层深度的增加而降低 ,在地 -气界面层以下 ,土壤 CO₂ 的δ¹³C值基本不变 .土壤 CO₂ 的 δ¹³C值存在季节变化与昼夜变化的特征 .夏季 CO₂ 的 δ¹³C值最高 (-15.5‰ ) ,冬季 CO₂ 的 δ¹³C值最低 (-18.9‰) ;从夏季到冬季 ,土壤 CO₂ 的 δ¹³C稳定值逐渐降低 ,降低幅度超过 3‰ .在一天中 ,中午土壤 CO₂ 的 δ¹³C值最高(-14.0‰ ) ,早晚土壤 CO₂ 的δ¹³C值较低 (-15.4‰ )     

舟山群岛降水中阴离子及pH值的特征分析

通过对舟山站点降水中的4种阴离子(F^-、Cl^-、NO^3-和SO4₄^2-)及pH值近2a的连续观测,对阴离子和pH值的范围及变化趋势进行了描述;利用本征矢量投影技术对实验数据进行降维处理,并对造成异常样品点的影响因素进行了分析.进一步因子分析结果显示,舟山站点降水样本点在阴离子及pH值方面的分布特征可基本确定为2个因子,SO₄^2--NO₃^-因子(FA1)及Cl^-因子(FA2),可将其概括为“人类活动因子”与“海洋因子”,因子分析结果得到的主要因子FA1、FA2与本征矢量投影得到的主成分PC1、PC2基本对应,因子分析的结果对解释影响样品点差异的实际变量方面更具实际意义,即舟山站点样本点的异常值可归为2类,受SO4₄^2---NO₃^-因子(FA1)影响及受Cl^-因子(FA2)影响.     

松树近旁土壤酸化的二维特征

采用土壤酸中和能力的一种新定义方法：土壤水的pH值降低到4.7时100g土壤消耗的H⁺量,研究了土壤断面的酸化特征。选择了南方的红壤和北方的褐壤,详细研究了松树近旁土壤pH、酸中和能力、以及对SO²－₄吸附等断面的二维分布特征。结果表明,松树近旁土壤的pH、酸中和能力、SO²－₄吸附能力在水平层变化不明显,在垂直深度方向逐渐变大,表层小于下层。从土壤断面ANC的特征揭示出我国南北方土壤表层均受不同程度的酸化。     

甲烷13C同位素比值表征温度对甲烷生成途径的影响

采用测试气相碳同位素比值的方法比较了中温厌氧降解和高温厌氧降解过程中甲烷（CH₄）生成途径的差异,表征了生活垃圾厌氧消化过程CH₄生成途径的演变,并结合气液相化学组分和产甲烷菌荧光原位杂交（FISH）分析对同位素表征结果进行了验证.中温（35℃）条件下,垃圾降解初期甲烷¹³C同位素比值（δ¹³CH₄）下降至-69.5‰,表明此阶段CH₄主要产生自CO₂还原途径;随着垃圾降解进入快速产CH₄阶段,δ¹³CH₄值相应迅速上升至-23.8‰,说明乙酸发酵逐渐成为CH₄生成的主要途径,FISH实验结果也发现此阶段以乙酸发酵型产甲烷菌Methanosarcinaceae为主;当产CH₄速率逐渐减小进入稳定期时,δ¹³CH₄值迅速降低至-55‰后相对稳定,说明乙酸发酵途径的比例减小,并且维持在较稳定的水平.高温（55℃）条件下,δ¹³CH₄值始终维持在约-70‰,表明甲烷主要由CO₂还原作用生成,在快速产CH₄阶段,乙酸氧化和CO₂还原作用是CH₄生成的重要途径.     

辽东湾氮磷营养盐变化特征及潜在性富营养评价

根据2002-06～2002-09之间4个航次的调查资料,阐述了辽东湾海域氮磷营养盐的时空变化特征,并对氨氮NH₄⁺-N、硝酸态氮NO₃^--N和亚硝酸态氮NO₂^--N、磷酸盐PO₄^3--P和pH及盐度进行了相关分析,对海域进行了潜在性富营养化评价.结果表明:该海域氮磷营养盐随月份和空间的不同呈现不同的变化规律,近岸海域受径流影响较大,海区中间则是海洋生物化学过程影响较大.N/P值从6月初的52.5上升到7月初的60.6,在9月初又降到39左右,都远大于Redfield值16.氮磷营养盐和pH及盐度表现出不同的相关关系,如在6月NO₂^--N和pH的相关系数高达0.93.4个航次中辽东湾总氮值为212.0μg/L,磷酸盐值为10.1μg/L,N/P(原子比)为50.77,潜在性富营养化评价结果为:辽东湾在调查期间为磷限制中度营养盐区.     

钠盐对高负荷餐厨垃圾和剩余污泥中温厌氧混合发酵过程的抑制作用

针对高负荷餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统在实际应用过程中存在的盐度抑制问题,通过批次试验探究了不同钠盐（CH₃COONa、NaCl和Na₂SO₄）对中温混合发酵体系的影响,考察了添加不同浓度钠盐时混合发酵体系的甲烷累积产量、有机物去除率、挥发性脂肪酸（VFAs）累积量及水解、酸化、乙酸化和产甲烷速率的抑制作用.结果表明,随着CH₃COONa浓度的增加,相应的甲烷产量逐渐增加,但在高浓度时理论甲烷产量降低,当Na⁺浓度为8 g·L^-1时,对产甲烷抑制率为21%.此外,NaCl和Na₂SO₄对甲烷累积产量具有抑制作用,相同Na⁺浓度下,Na₂SO₄对混合发酵体系甲烷产量的抑制作用更大;当SO₄^2-浓度为8.3 g·L^-1时,相应甲烷抑制率为23%.相反,Cl^-浓度为3.1~6.2 g·L^-1时,对混合发酵过程中甲烷抑制率为4.6%~7.7%;但随着Cl^-浓度增至9.3~12.3 g·L^-1时,甲烷产量提升了14.5%~37.6%.分析认为,NaCl对混合发酵过程有机物去除率的抑制作用主要是Na⁺的影响,而Na₂SO₄的抑制作用主要来源于SO₄^2-和Na⁺的协同作用.NaCl和Na₂SO₄对水解速率和产甲烷速率的抑制作用较大,而对酸化速率和乙酸化速率抑制作用较小.     

乙酸型顶极群落的内平衡与反馈调节机制研究

通过产酸脱硫反应器处理高浓度硫酸盐有机废水的连续流试验，从“动态”角度考察COD／SO4^2-比改变引起的pH值、氧化还原电位（ORP）、碱度（ALK）和末端产物（VFAs）等的变动及生态因子的叠加效应引发的优势种群变迁，分析了乙酸型顶极群落的稳定性及其发生定向性生态演替的规律，进而阐明了乙酸型顶极群落抵抗环境压力的内平衡与反馈调节机制，并指出乙酸型代谢和乙酸型顶极群落是产酸脱硫生态系统的典型特征。     

硫酸盐/氨的厌氧生物转化试验研究

采用厌氧上流式生物膜反应器,通过控制不同的水力停留时间、进水n(NH+4-N)/n(SO2-4-S)和HCO-3浓度研究了无机营养条件下硫酸盐/氨的厌氧生物转化特性.结果表明,反应器中NH+4和SO2-4发生了同步去除,最大NH+4-N和SO2-4-S去除速率分别为47.6 mg·(L·d)-1和16.9 mg·(L·d)-1,稳定去除率最高分别超过了80%和43%;反应过程中有NO-3-N的明显生成,出水NO-3-N浓度最大时为77.6 mg·L-1,整个过程中,未检测到S2-的生成,有单质硫附着在生物污泥表面;由于控制条件的不同,会产生不同的n(NH+4-N)/n(SO2-4-S)转化比,表明NH+4和SO2-4的厌氧生物反应并不是简单地接续反应,反应器中存在更为复杂的反应过程和转化途径.     

广州地区SO42-、NO3-、NH4+与相关气体污染特征研究

本文获得了2009年12月1日至2011年12月31日广州二次无机离子(SO2-4、NO-3、NH+4)及相关反应性气体(NOx/SO2/HNO2/HNO3等)的小时浓度数据,并分析了其污染特征.研究结果表明:PM2.5的浓度季节变化特征为冬秋春夏,SO2-4的浓度季节变化特征为秋冬春夏,NH+4的为冬秋春夏,NO-3则为冬春秋夏,SO2-4、NO-3和NH+4之和占PM2.5的比重大小为秋夏春冬;硫氧化率(SOR)均大于0.1,秋冬季节的值高于春夏季节,与SO2-4的浓度变化趋势一致;氮氧化率(NOR)日变化呈单峰形式,最大值出现在06时,最小值出现在14时,春冬季节的值高于夏秋季节,与NO-3的浓度变化趋势一致;广州地区NH3/NH+4除10—12月外,其月均值均大于1;在典型过程中,SO2-4、NO-3、NH+4、SOR、NOR和NH3/NH+4与能见度的变化都存在较好的对应关系,说明广州地区低能见度与二次离子(SO2-4、NO-3、NH+4)的生成有关.     

燃煤电厂颗粒物中硫酸根与硝酸根离子的转化规律

燃煤电厂排放的颗粒物可以分为可凝结颗粒物（condensable particle matter,CPM）和可过滤颗粒物（filterable particle matter,FPM）.通过分析7个超低排燃煤电厂的湿法脱硫（wet flue gas desulfurization,WFGD）进出口和湿电除尘（wet electrostatic precipitator,WESP）出口烟气中CPM和FPM的SO₄^2-和NO₃^-浓度,揭示了这2种典型水溶性离子在烟道内的变化规律与转化特征.结果表明在WFGD前后,CPM中的SO₄^2-和NO₃^-浓度呈降低趋势,其降低率范围分别为43.12%~86.84%和17.99%~91.58%,而FPM中SO₄^2-和NO₃^-浓度呈增大趋势.在WESP前后,CPM中SO₄^2-和NO₃^-浓度呈增大趋势,增长率范围分别为21.05%~424.65%和13.51%~298.37%,而FPM中SO₄^2-和NO₃^-浓度呈减小趋势.在WFGD中,随着烟气温度降低和湿度增加,部分CPM会通过冷凝和团聚作用进一步转化为FPM;在WESP中,由于烟气一直处于低温、高湿的条件,烟气中存在的SO₂与NO₂会结合水蒸气发生氧化还原反应,进而经过协同作用促进CPM中SO₄^2-和NO₃^-的生成.     

HCO3-浓度对厌氧氨氧化反应器脱氮效能的影响

采用序批式生物膜反应器,通过氮去除速率的测定,研究了HCO3-浓度对厌氧氨氧化反应器脱氮效能的影响.结果表明,当HCO3-与NH4+-N进水浓度比值为0.21时,反应器出水pH值大幅升高,抑制了厌氧氨氧化菌活性,使得氮去除速率大幅下降.当其比值为1.13时,反应器内pH能够降低到厌氧氨氧化菌生长所需要的环境,同时,反应器的氮去除速率开始逐步升高.当过量的HCO3-进入反应器后对厌氧氨氧化反应无影响,说明HCO3-对厌氧氨氧化反应器脱氮效能具有重要的影响,对维持反应器pH值与脱氮效能十分重要.在厌氧氨氧化反应器启动过程中HCO3-与NH4+-N进水浓度最佳比值为1.13.     

真空紫外-亚硫酸盐法降解PFOS影响因素

通过试验,考察了亚硫酸盐浓度、pH值、全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate,PFOS)初始质量浓度及共存物质对真空紫外-亚硫酸盐法降解PFOS的影响.结果表明,亚硫酸盐浓度的增加有利于提高活性物种水合电子的量,PFOS降解率及脱氟率均随之提高,亚硫酸盐浓度从1 mmol·L~(-1)增加至20 mmol·L~(-1)时,PFOS降解率及脱氟率分别从45%及40%提高至97%及63%;随着原水pH值的升高,水合电子的生成量也随之增加,PFOS的降解率及脱氟率均提高,且脱氟率对pH值的变化更敏感;PFOS初始质量浓度的提高降低了PFOS的降解率及脱氟率,但PFOS的绝对降解量却大幅提高,当PFOS初始质量浓度从1 mg·L~(-1)提高至50 mg·L~(-1)时,PFOS在4 h内的降解量提高了约50倍,这主要是由于高污染物浓度条件下水合电子的利用率较高;Cl~-或HCO_3~-的存在对PFOS降解率影响较小,但对脱氟的影响较为明显,在试验研究的浓度范围内,PFOS脱氟率随Cl~-浓度的增加而提高,随HCO_3~-浓度的增加呈现先升高后降低的规律;腐殖酸的存在屏蔽了部分用于光化学反应的光,而且可以捕获体系的活性物种,从而降低了降解率及脱氟率.     

UV/PMS降解水中罗丹明B的动力学及反应机理

采用紫外(UV)活化过硫酸氢钾(PMS)产生强氧化性硫酸根自由基(SO_4~·-)降解人工染料罗丹明B(RhB).考察了溶液初始p H、氧化剂剂量、RhB初始浓度、天然有机物(NOM)、Fe~(2+)浓度、自由基淬灭剂(甲醇和叔丁醇)及水体中常见阴离子对降解效果的影响,并探测反应体系中生成的无机阳离子及小分子有机酸的种类和浓度.结果表明,降解反应遵循准一级反应动力学,其降解速率受到溶液初始pH的显著影响,当溶液酸性越强或碱性越强时,RhB的降解效果越好,且酸性条件下降解效果优于碱性条件.同时,加大氧化剂剂量及降低底物浓度也会对RhB的降解起促进作用.体系中投加过渡金属Fe~(2+)可显著促进RhB的降解效果,当Fe~(2+)与PMS的浓度比为1∶1时,降解效果最佳.水体中的NO_3~-对RhB的降解有着显著的促进作用,而H_2PO_4~-、C_2O_4~(2-)、Cl~-和NOM则对RhB的降解有抑制作用.采用离子色谱分析了UV/PMS体系降解RhB所产生的NH_4~+,以及甲酸、乳酸、乙酸和草酸,推测RhB在UV/PMS体系中的降解主要是通过共轭结构的破坏、N-位脱乙基并伴有苯环结构的破坏进行的.综合分析表明,UV/PMS工艺可有效运用于罗丹明B污染水体的修复处理过程.     

COD/SO42-值对硫酸盐废水厌氧消化的影响

采用间歇试验方式,研究了COD/SO₄^2-值对硫酸盐废水厌氧消化的影响.试验结果表明,COD/SO₄^2-值是影响厌氧消化处理效果的主要参数.本试验中,COD/SO₄^2->15,硫酸盐还原作用对厌氧反应器影响甚微;COD/SO₄^2-=5-15时,硫酸盐还原作用对厌氧反应器产生轻度抑制,相对产甲烷率为79.2%-94.7%;COD/SO₄^2-=0.5-5时,反应器受中度抑制,相对产甲烷率为61.6%-79.2%;COD/SO₄^2-<0.5时,反应器受严重抑制.COD/SO₄^2-≥1时,相对产甲烷率与COD/SO₄^2-值之间有很好的线性关系.     

残留过氧化氢对微波-过氧化氢-碱预处理后污泥水解酸化的影响

前期研究发现,由于残留过氧化氢的影响,经过微波-过氧化氢-碱MW-H2O2-OH(p H=10)预处理的污泥进行水解酸化时存在产酸滞后期.因此,本研究通过批量试验,考察了残留过氧化氢对MW-H2O2-OH(p H=10和p H=11,MHO10和MHO11)预处理后污泥水解酸化的影响.结果表明,过氧化氢酶比二氧化锰具有更高效率的过氧化氢分解能力,能够在10 min内完全降解过氧化氢.水解酸化的8 d时间内,四组试验的SCOD(溶解性COD)浓度和总挥发性脂肪酸(VFA)浓度均呈现先增加后降低的趋势,优化水解时间均为0.5 d;MHO10组、MHO10+过氧化氢酶组(MHO10C)和MHO11+过氧化氢酶组(MHO11C)的优化水解酸化时间均为3 d,MHO11组的优化水解酸化时间为4 d.残留过氧化氢对MHO10预处理后污泥的水解酸化有抑制作用,存在产酸滞后期.与MHO10预处理相比,MHO11预处理释放的SCOD提高了19.29%,释放了更多的有机物,进而显著提高了总VFA产量,5 d时总VFA产量显著提高了84.80%,且MHO11组可以轻微缩短产酸滞后期.投加100mg·L-1过氧化氢酶,明显缩短解除了MHO10组和MHO11组0.5 d的产酸滞后期,并提高了总VFA产量,3 d时,MHO10C组、MHO11C组的总VFA浓度分别比MHO10组提高了23.61%、50.12%.MHO10组、MHO10C组和MHO11C组VFA的主要组分均为乙酸、异戊酸、正丁酸,而MHO11组VFA的主要组分为乙酸、丙酸、异戊酸,在各组的优化水解酸化时间,3种主要的VFA组分之和均占总VFA的75%以上,其中乙酸所占比例均在41%以上.