投加生物激活剂和电子受体修复黑臭底泥的研究

研究了单独投加生物激活剂(CVE)、联合投加CVE和电子受体对南京市南湖北河黑臭河道底泥修复效果的影响。结果表明:单独投加CVE、联合投加CVE和电子受体对底泥和上覆水体均有很好的修复效果,并且联合投加CVE和电子受体对底泥反硫化细菌的抑制和上覆水体TP去除的效果略优于单独投加CVE。试验80 d后联合投加CVE和电子受体组底泥TN和NH3-N分别降低了50.9%和62.1%,有机质削减率达到17.8%,底泥反硫化细菌数由开始时的31.3×103cfu/g(以干土计)减少到2.1×103cfu/g(以干土计);上覆水体COD,NH3-N,TP分别降低了74.8%,85.1%,83.9%,水质指标由劣Ⅴ类变为Ⅴ类。     

微生物-生物促生剂协同修复河道底泥——促生剂投量对修复效果的影响

采用5个110L的模拟河道反应器,在投加菌剂的基础上（底泥稳定后向底泥和水中分别注射浓度为0.09%和0.03%的菌剂）,生物促生剂投量分别设计为0.08,0.09,0.10和0.11g/L,单独投加菌剂组作为空白实验.通过为期四十余天的实验研究微生物与促生剂协同作用时的修复效果.结果表明,促生剂投量为0.10g/L时,上覆水COD去除率69%高于其余各组;各协同修复组上覆水中NO₃^--N基本无积累,且促生剂投量为0.11g/L时NO₃^--N去除率最高,可达96%;40d内各组底泥TOC,TN含量变化不显著,延长反应时间至84d,各协同修复组底泥TOC,TN去除率均有明显提升.各协同修复组脲酶活性均波动下降,蛋白酶活性在15d左右时达到峰值,增幅可达106%~237%.通过高通量测序技术发现,43d时Desulfuromonas,Pseudomonas,Treponema_2,Blvii28_wastewater-sludge_group等主要功能菌群的相对丰度与空白实验组相比均增加,且促生剂投量为0.10g/L可使微生物群落向更适宜降解去除氮素及有机质的方向演替,有效改善底泥环境.协同修复对底泥,上覆水水质及微生物群落有良好改善效果,且促生剂投量为0.1g/L时整体修复情况更为理想.     

含腐殖酸还原菌的污泥降解底泥中溶解性有机质

在实验室条件下,以天津市某污水处理厂二沉池剩余污泥为活性污泥,探究其在投入河道后对底泥中溶解性有机质(DOM)的降解效果及优化措施。结果表明:使用蒽醌-2,6-双磺酸钠(AQDS)驯化活性污泥30 d,可以将其中的腐殖酸还原菌浓度提高约33倍,同时显著提高对底泥DOM的降解效果,降解率由负值提高至22%;腐殖酸还原菌对DOM的降解率随底泥腐殖化程度升高而升高,底泥的E_3/E_4值为6. 34时,DOM降解率仅为30%,E_3/E_4值为4. 54时,DOM降解率为49%;投加Ca(NO_3)_2可以显著提高DOM降解率,由54%提高至71%,最佳投加量为0. 32 g/L;投加促生剂同样可以显著提高DOM降解率,由52%提高至75%,最佳投加量为0. 04 g/L。     

促生剂投量对菌剂-促生剂协同修复沉积物的影响

采用5个110 L的模拟河道反应器,在投加菌剂的基础上(底泥稳定后向底泥和水中分别注射浓度为0.09%和0.03%的菌剂),生物促生剂投量分别设计为0(空白对照实验)、0.08、0.09、0.10和0.11 g·L~(-1),通过为期115 d的修复实验研究菌剂与促生剂协同作用时底泥微生物群落特征变化规律,进而分析其对底泥修复效果的影响.实验表明,投加促生剂后,115 d时Chloroflexi、Proteobacteria、Firmicutes、Betaproteobacteria及Bacteroidetes等主要功能菌群相对丰度增加,脲酶活性与蛋白酶活性后期时总体上低于单独投加菌剂组.促生剂投量为0.10 g·L~(-1)时,上覆水COD_(Cr)稳定浓度为16.82 mg·L~(-1),低于其余各组;底泥TOC含量由初始的0.808%下降至第115 d时的0.687%,去除率为14.9%,显著高于其余各组;促生剂投量为0.11 g·L~(-1)时,底泥全氮去除率最高为14.8%.生物促生剂促使微生物群落向更适宜降解去除氮素及有机质的方向演替,有效改善底泥环境.     

硝酸钙投加对受污染河道修复效果的影响

文章通过分析底泥和上覆水体中污染物含量的变化,探讨了硝酸钙投加对河道污染物控制效果的影响。结果表明:硝酸钙的投加明显改善了底泥的氧化还原电位,控制了底泥TP的释放,并有效削减底泥有机质含量,去除率可达到26.6%;硝酸钙的投加对上覆水体中的NH_4~+-N、COD、TP等都有明显的修复效果,DO含量明显提升,氨氮的去除率接近100%,COD去除率可达到50.1%,总磷去除率为72.0%。结合修复效果和经济成本,选择3.2 g/kg硝酸钙为最佳投加量。     

Pseudomonas flava WD-3对人工湿地中土著微生物量及酶活性的影响研究

从山东南四湖人工湿地的底泥中分离驯化出在低温条件下生长速率及代谢速率最高的一株菌,经形态特征、生理生化特性及16S r DNA序列分析鉴定,确定该菌株为黄假单胞菌(Pseudomonas flava),命名为Pseudomonas flava WD-3.同时,探索了在北方冬季条件下,该菌投加到人工湿地中在提高废水处理效率的同时,对湿地中土著可培养微生物类群数量和酶活性的影响.结果表明:随着Pseudomonas flava WD-3投加量的增加,人工湿地中可培养细菌、真菌、放线菌、硝化细菌及反硝化细菌的数量均产生了显著变化(p0.01).与对照组相比,湿地系统中可培养细菌、放线菌、硝化细菌及反硝化细菌数量最大分别增加了1.3、1.9、2.3、1.3倍,而可培养真菌数量最大减少了23.3%.土壤酶活性也随着Pseudomonas flava WD-3投加量的增加而增强,当Pseudomonas flava WD-3为水处理效果最佳投加量(6.00%)时,与对照组相比,过氧化氢酶、脲酶和脱氢酶活性最大增幅分别高达69.2%、41.3%和54.5%,蔗糖酶最大增加了2.3倍.研究表明,Pseudomonas flava WD-3在提高冬季人工湿地污水净化效果的同时,还能促进湿地土著可培养微生物的生长和酶的活性.     

低剂量硝酸钙联合低氧曝气对黑臭底泥的修复探究

底泥内源污染是导致黑臭水体"反弹"的主要因素.为防止水体黑臭现象反复,以低剂量硝酸钙为修复剂,联合低氧曝气技术修复底泥,降低因ρ（NO₃--N）剧增而造成的生态风险,并对修复过程中菌群转化规律进行探究.结果表明:①当硝酸钙投加量为底泥质量的1.2%、低氧曝气量为0.05~0.10 m3/h时修复效果最佳,其上覆水中ρ（DO）和ORP分别升至4.08 mg/L和119.9 mV,NH₃-N、TOC（总有机氮）去除率平均值分别达42.5%和84.9%.②底泥中NH₃-N和AVS（酸挥发性硫化物）去除率平均值分别达76.8%和97.4%,投加低剂量硝酸钙不会造成NO₃--N在底泥中长期累积.③高通量测序分析表明,底泥优势菌群在纲水平上由梭菌纲（Clostridia）转变为γ-变形菌纲（Gamma-proteobacteria）,其相对丰度达60.0%,且厌氧菌群被有效抑制;在属水平上出现产黄杆菌属（Rhodanobacter）、硫杆菌属（Thiobacillus）和热单胞菌属（Thermomonas）等脱氮菌群.研究显示,低剂量硝酸钙+低氧曝气技术可有效改善底泥-上覆水体系DO条件,加快系统的脱氮速率,抑制AVS的生成,促进底泥优势菌群转化并降低生态风险.      

镧改性膨润土对底泥内源磷控制效果

以商业化的锁磷材料—镧改性膨润土(Phoslock®)为对象,研究了Phoslock®对磷的吸附动力学和等温线,同时研究了材料对上覆水体以及底泥内源磷释放的控制效果.结果表明,Phoslock®对磷的吸附可以用Langmuir模型拟合,相关性达到0.96,模型计算磷的最大吸附量为10.4mgP/g,且磷吸附符合拟一级和拟二级动力学模型.室内模拟培养结果表明,当锁磷剂投加剂量为1553g/m2时,70d(好氧17d和厌氧53d)内,对上覆水中的磷酸盐去除率达到90%以上,沉积物内源磷释放削减83.1%,但会引起上覆水体中总氮、氨氮以及硝氮的增加,磷形态分析结果表明,表层(0~2cm)底泥中有超过50%的Mobile-P和Al-P转化为稳定态的Ca-P和Res-P,且控磷效果随着投加量的增加而增加.研究表明,Phoslock®对底泥内源磷具有较好的控制效果,但长期效果需加强研究.     

硝酸钙对河流底泥中含硫化合物嗅味原位控制

以硝酸钙作为氧化剂,对深圳河污染底泥典型嗅味物质AVS（酸挥发性硫化物）和GEM（土臭素）及2 MIB（2 甲基异莰醇）进行原位控制. 结果表明,当硝酸钙投加量（以单位质量AVS所需NO3- N质量计）为1.68 g/g,AVS去除率达到92%,且可有效避免硝酸钙向上覆水释放,适合工程应用. 但是,硝酸钙对河流底泥GEM和2 MIB等典型嗅味物质的原位控制效果较差. 硝酸钙能够引起底泥中微生物多样性增加,16S rDNA指纹图谱显示,优势菌株包括去除AVS的脱氮硫杆菌(Thiobacillus thioparus),反硝化细菌(Simplicispira sp.和Rhodanobacter sp).以及降解有机物的菌株(Simplicispira sp.、Lysobacter sp.、Pseudoxanthomonas sp.)等.      

关帝山不同海拔土壤碳矿化和微生物特征

以山西省关帝山不同海拔的8个样地土壤为研究对象,分析不同海拔土壤碳氮含量、土壤碳矿化和细菌、真菌、放线菌、固氮菌、硝化细菌和反硝化细菌6类微生物量的变化.结果表明,海拔为2163m时,土壤有机碳和活性碳1（LC1）最高,分别为74.41和6.72g/kg,在海拔2700m总氮含量最高为6.54g/kg.土壤碳矿化累积量和碳矿化速率因海拔的升高而显著增加（P<0.05）,土壤碳矿化累积量和活性碳2（LC2）之间有显著正相关.土壤细菌、放线菌和固氮菌的数量在海拔为1791m时最高,分别为3.41×10⁶、1.90×10⁶和1.21×10⁶个/g,细菌、真菌、放线菌和固氮菌的数量随着海拔的升高而逐渐下降,与海拔之间呈显著负相关;相反,硝化细菌和反硝化细菌数量却逐渐增加,在海拔为2700m时最高,分别为1.37×10⁴和6.02×10³个/g,它们与海拔和总氮之间的关系呈显著正相关（P<0.01）.总之,土壤有机碳、总氮、碳矿化累积量、硝化细菌和反硝化细菌随海拔显著增加,而细菌、真菌、放线菌和固氮菌随海拔的变化呈相反的趋势.     

混合液回流比对改良型氧化沟工艺反硝化除磷的影响

以生活污水培养驯化污泥的小试规模氧化沟工艺为研究对象,进行了混合液回流比为100%、200%和300%时对反硝化除磷的影响研究。结果表明:在试验条件下,混合液回流比对TP去除效果影响不大,但去除途径不同,当混合液回流比为200%和300%时,TP主要是在缺氧区通过反硝化除磷去除的,而混合液回流比为100%时,TP主要是在好氧区去除的;随着混合液回流比增加,NH+4-N和TN去除率也有所增加。在混合液回流比为200%时,系统脱氮除磷效果最好,出水TP和TN去除率分别达到93.9%和82.6%,且NO-3-N可以在缺氧区作为电子受体提供给反硝化除磷。从控制运行能耗和反硝化除磷的角度综合考虑,混合液回流比控制在200%是较适宜的。     

苯酚对厌氧氨氧化工艺耦合反硝化的启动及脱氮性能的影响

研究了ANAMMOX耦合异养反硝化反应器的启动过程,考察了苯酚浓度对耦合反应器脱氮性能的影响.接种2L(占反应器有效容积的20%)挥发性悬浮固体(MLVSS)为6000mg/L的ANAMMOX颗粒污泥,在pH7.8、温度为25℃、HRT为1.5h的条件下经过86d的培养,ANAMMOX耦合异养反硝化启动成功.实验结果表明,在稳定运行阶段,NH4+-N、NO2--N和TN平均去除率分别为85.4%、86.1%和79.9%,TN平均容积负荷和TN平均去除负荷分别为2.63,2.10kg/(m3·d);ANAMMOX颗粒污泥外面包裹着苯酚反硝化菌;系统内异养反硝化与ANAMMOX存在协同和竞争关系.当苯酚浓度≥0.3mmol/L时,ANAMMOX菌的活性受到很大抑制,苯酚浓度的升高加剧了苯酚反硝化菌与ANAMMOX菌之间的竞争;从脱氮效果及系统稳定两方面综合考虑,当苯酚浓度为0.2mmol/L时,耦合效果最好,消耗的NH4+-N、NO2--N与生成的NO3--N之比为1:1.52:0.11.     

β-环糊精包埋纳米零价铁对Cd~(2+)的去除性能研究

为提高纳米Fe0的稳定性,以环氧氯丙烷为交联剂,以β-环糊精为原料对纳米Fe0进行包埋。考察了碱度、交联剂用量对聚合物交联度的影响,对比研究了30%、40%Na OH介质对包埋纳米Fe0去除Cd2+反应活性的影响。利用SEM、TGA对包埋材料的表面形态及热稳定性进行了分析。实验结果表明:40%Na OH介质中交联包埋的纳米Fe0具有更高的反应活性;当Cd2+浓度为100 mg/L时,投加包埋材料3.0 g,反应150 min,Cd2+去除率可达98.9%;于空气中放置1个月,其对Cd2+去除率仍可达90.5%。     

铀尾矿堆中优势菌的分离鉴定及其耐铀性研究

从广东省韶关市某露天铀尾矿堆中筛选分离出一株优势菌株,通过形态观察和16S rDNA基因测序比对,初步鉴定该细菌为苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)。研究了环境条件因素(温度、pH值、盐浓度)对该细菌繁殖增长的影响及其对铀的耐受性。通过生长特性研究确定该细菌的最适生长温度为30℃,pH=7.0,盐度适应范围为0.5~60 g/L。对铀的耐受性实验表明:在接种量为25%(体积分数),初始pH为4.0~10.0和温度为30℃条件下,该菌在铀初始浓度为100 mg/L,NaCl质量浓度为8%以内可保持良好的生长能力。研究结果显示,该细菌对铀具有良好的耐受性,表明其在铀的浸出及铀污染土壤的生物修复方面有潜在的应用前景。     

垃圾焚烧厂渗滤液预处理工艺研究

为了探讨垃圾焚烧厂渗滤液与城市污水合并处理的可能性,采用混凝沉淀-过滤-吹脱联合工艺对垃圾焚烧厂渗滤液进行预处理。实验结果表明:当Fe Cl3投加量控制在1‰,Ca O投加量控制在20 g/L时,COD、TN、NH+4-N和TP的去除率可分别达到6.0%、33.3%、32.0%和71.3%;混凝后渗滤液在50℃下吹脱6 h,TN和NH+4-N去除率分别提高到83.9%和91.4%。预处理后的渗滤液与城市污水按体积比为1∶250混合时,混合污水的C/N和C/P由2.4和27.7分别提高到3.7和45.5。表明垃圾焚烧厂渗滤液经过预处理后,可以作为城市污水反硝化时的补充碳源,与城市污水合并处理具有很好的工程应用前景。     

模拟烟气中NO、NO_x的微生物净化效率强化研究

NO的脱除效率已成为微生物净化燃煤烟气NOx双塔流程的瓶颈。为了提高微生物净化烟气中NO、NOx的效率,分别研究了脱硫塔添加Fe SO4·7H2O、脱氮塔添加Na NO2对微生物净化模拟烟气中NO、NOx效率的影响作用。结果表明:脱硫塔添加0.23 g/L Fe SO4·7H2O,其NO平均脱除率为61.04%,比空白试验的35.31%提高明显;脱硫塔NOx平均脱除率为62.16%,比空白试验的31.10%提高约1倍;双塔NOx平均总脱除率从空白试验的61.8%增至86.9%。浓度梯度试验结果表明:0.23 g/L Fe SO4·7H2O是脱硫塔内较为合适的添加浓度。脱氮塔添加0.50 g/L Na NO2后,脱氮塔NO平均脱除率从空白试验的39.92%提高到52.11%;脱氮塔NOx平均脱除率从空白试验的47.67%增至58.90%;双塔NOx平均总脱除率从空白试验的70.75%增至79.32%。反复多次验证试验均证明:Fe SO4·7H2O和Na NO2的分别添加的确大幅度地强化了烟气中NO、NOx的微生物净化效率。     

NO2-作为缺氧吸磷电子受体的试验研究

利用SBR反应器,采用NO₂^-的2种投加方式研究了以NO₂^-为电子受体吸磷的聚磷菌的诱导过程.采用NO₂^-连续投加方式,经过23d的诱导,聚磷菌可以利用NO₂^-为电子受体吸磷,最大吸磷速率达到10.44 mg/(g·h),缺氧吸磷量占缺氧和好氧吸磷总量的97%以上;比较NO₂^-的2种投加方式,发现NO₂^-集中投加方式的缺氧吸磷速率及缺氧段吸磷百分数都小于连续投加的运行方式,为了得到较好的缺氧聚磷效果,建议采用连续加入NO₂^-的运行方式.在SBR反应器内,通过调节COD负荷、沉淀时间、HRT等操作条件,培养出了具有反硝化聚磷能力的颗粒污泥,颗粒污泥的平均粒径为315μm,污泥比重在1.006 4～1.016 5之间,含水率为96.78%～98.14%,SVI在25～40 mL/g之间.试验中COD处理负荷高达1.5 kg/(m³·d),氮、磷的去除率也在90%以上.     

硝化液回流比对A~2/O-MBBR工艺反硝化除磷效果的影响

采用强化生物除磷系统(A2/O-MBBR)联合工艺,研究硝化液回流比(100%、150%、200%、300%)对该系统反硝化除磷效果的影响。研究结果表明:在进水ρ(COD)为400 mg/L、ρ(NH+4-N)为30 mg/L、ρ(SOP)为8 mg/L条件下,硝化液回流比对A2/O-MBBR工艺系统中COD、NH+4-N和TN的去除率影响不大,而对缺氧区的吸磷量影响明显,缺氧区吸磷量随着硝化液回流比的增大呈现先上升后下降的趋势。当回流比为200%时,缺氧区的NO-3-N浓度为4mg/L左右,吸磷量最大为20.2 mg/L,胞内聚合物PHB代谢活性最好,利用率最高为1.12 g/(g·L)。体现了A2/OMBBR联合工艺具有显著的反硝化除磷效果。     

复合式渗流试验装置对微污染河道水的脱氮除磷研究

针对微污染河道水体的水质特点,考察了复合式渗流试验装置对此类河道水的处理效能。试验结果表明:在10 cm/d和20 cm/d水力负荷条件下,两个阶段TN的平均去除率分别为36.34%、28.53%;TN平均出水浓度分别为6.15,12.45 mg/L;TP的平均去除率分别为90.86%、64.15%;TP平均出水浓度分别为0.05,0.42 mg/L。氮的去除主要发生在前两个格室,前两个格室填充的腐木作为补充碳源,有利于微生物的反硝化脱氮作用;磷的去除主要发生在后两个格室,原因是后两个格室填充了水泥砖块,水泥砖块对磷具有较好的吸附性能,但随着时间的推移,系统的除磷能力会因填料对磷的吸附饱和而逐渐下降,故需要及时更换填料。     

负载镧镁活性氧化铝的制备及除氟性能研究

采用浸渍法制备负载镧镁活性氧化铝改性除氟剂,用于去除溶液中氟离子。通过正交实验考察镧镁摩尔比、焙烧温度和焙烧时间对改性活性氧化铝吸附性能的影响,得出最佳合成条件为镧、镁物质的量比1∶2,焙烧温度300℃,焙烧时间2.0 h。研究吸附时间、投加量、p H值和共存阴离子对氟离子吸附效果的影响。结果表明:吸附时间为3.0 h、投加量为3.6 mg/L,p H值在6~9,除氟效果最好,氟离子去除率为94.5%;对比不同阴离子对除氟性能的影响,除氟性能受阴离子影响力大小为:CO2-3>SO2-4>Cl->NO-3;吸附剂对氟离子的吸附过程符合伪二级动力学模型,吸附等温线满足Langmuir吸附等温式,其饱和吸附量为7.663 mg/g;不同温度下的热力学结果表明该反应为自发吸热反应。