污泥生物炭对土壤中Pb和Cd的生物有效性的影响

以污泥为原料,在500 ℃缺氧条件下制备污泥生物炭,结合X射线能谱（EDS）、环境扫描电镜（SEM）和红外光谱（FTIR）等表征手段,分析添加污泥生物炭后污染土壤pH和Pb与Cd化学形态的变化来探究污泥生物炭对土壤中Pb、Cd的固定效果,并用盆栽方式评估添加污泥生物炭对小青菜生物量及体内重金属含量的影响。结果表明：添加污泥生物炭后,污染土壤的pH随平衡时间的延长显著升高;对于单一污染土壤和复合污染土壤,污泥生物炭对Pb和Cd均有较强的固定作用,而污泥生物炭在复合污染土壤中对Pb的固定效果优于在单一污染土壤中;添加污泥生物炭能提高小青菜的生物量,且能有效降低小青菜对污染土壤中Pb和Cd的吸收。     

厌氧动态膜生物反应器处理冷轧平整液废水

平整液废水作为碱性含油废水,一直是冶金行业较难处理的废水之一。搭建了一套厌氧动态膜生物反应器（AnDMBR）,通过梯级驯化的方式,处理COD为2 500 mg·L-1左右的平整液废水。经过88 d的启动驯化,在膜通量为6 L·（m2·h）-1,HRT为2.5 d的条件下,出水稳定在500 mg·L-1左右,甲烷产率约0.151 L·g-1,动态膜的一个运行周期可以分为成膜阶段、稳定阶段和堵塞阶段3个阶段。成膜阶段出水浊度随动态膜的逐渐形成而下降;而后动态膜形成,出水浊度稳定,为稳定阶段;最后为堵塞阶段,跨膜压差激增,出水浊度上升。同时对驯化及稳定运行阶段的污泥进行了微生物菌群分析,在细菌群落中主要的微生物菌群为Clostridia（梭状芽胞杆菌纲）、Bacteroidia（拟杆菌纲）、Anaerolineae（厌氧绳菌纲）、OP8_1和Spirochaetes（螺旋体纲）,其中拟杆菌纲是处理平整液废水的优势细菌菌群。在古菌群落中,Methanolinea（甲烷绳菌属）和Methanosaeta（甲烷鬃毛菌属）为主要菌种,随着反应器的长期驯化和运行,甲烷鬃毛菌逐渐成为反应器中优势菌群。     

施粪肥土壤中抗生素的提取条件优化及残留特征

为确立高效的土壤抗生素提取条件,揭示施用粪肥土壤中抗生素的残留水平,分别采集江苏省常州市某养猪场新鲜猪粪样品6份、施用粪肥及无机肥水稻土壤样品各13份,对土壤抗生素提取液配比与超声提取时间进行筛选,利用高效液相色谱-串联质谱（HPLC-MS/MS）对生猪粪便和土壤中的四大类（四环素类、磺胺类、喹诺酮类和大环内脂类）15种抗生素含量进行检测分析。结果表明,最优提取条件选择为：提取液配比为甲醇：EDTA=1：1,超声提取时间为10 min,四环素类抗生素的加标回收率为73.2%~93.4%,磺胺类为81.2%~101.1%,喹诺酮类为106.3%~110.8%。该养猪场猪粪与施粪肥土壤中均未检测到大环内脂类抗生素,其余各类抗生素平均残留量从高到低排序分别为：猪粪中四环素类 > 磺胺类 > 喹诺酮类;施粪肥土壤中四环素类 > 喹诺酮类 > 磺胺类,四环素类是最主要的抗生素污染物,残留量分别为猪粪中1.9~12.5 mg·kg-1、施粪肥土壤中23.9~212.4 μg·kg-1;施无机肥土壤中未检测出抗生素,施粪肥土壤中的抗生素来源于生猪粪便。     

生物炭基固定化菌剂对石油类污染物的高效降解

以生物炭为载体,采用吸附法制备固定化菌剂,通过分析不同材料生物炭的结构差异,探讨了不同生物炭的结构在固定化中的影响机制。SEM和EDS分析表明,降解菌主要固定在生物炭表面。生物炭内含有C、N和P成分,能为降解菌提供营养物质。生物炭的多孔结构能促进石油污染物的降解。结果表明,经玉米芯和秸秆生物炭固定化后F-3、R-7及其混合菌的除油率显著提高,分别为41.7%和29.5%、52.5%和42.8%、63.8%和53.2%。玉米芯生物炭固定化菌剂的除油率比秸秆生物炭固定化菌剂高10.6%。玉米芯生物炭表面比秸秆生物炭粗糙,其固定的微生物量为4.2×1010 cfu·g-1,固定效率达71.2%;秸秆生物炭固定的微生物量为2.5×1010 cfu·g-1,固定效率为57.6%。固定化菌剂的最佳制备条件为：选择500℃下热解3 h的玉米芯生物炭为载体,微生物接种量为10%,载体投加量为10 g·L-1,置于35℃、130 r·min-1摇床中固定18 h。     

不同菌种组合对发酵残余物好氧堆肥进程及氮素变化的影响

适宜菌剂组合对于初始电导率（Electronic conductivity,EC）较高的发酵残余物二次干化腐熟效果具有重要影响。通过在发酵残余物（猪场沼渣、城市生活污泥）好氧发酵过程中添加不同菌种组合,研究堆肥腐熟指标变化,特别是不同形态氮素指标变化,以期更好提升发酵残余物的干化和腐熟程度。结果表明：F3菌剂组合处理高温期达16 d,最高温度为69.5℃,最早进入腐熟阶段,全氮损失比例最少,为8.72%;对照组在高温期（14 d、69.3℃）及全氮损失比例（9.21%）指标上仅低于F3处理组,表明自然堆体存在耐盐菌种;在促进堆肥腐熟效果方面,霉菌起着关键的作用,堆肥后期酵母菌的存在促进堆体腐熟度的提升;菌种比例和种类的合理设置对于堆体腐熟度提高的重要性要高于活菌添加量;在堆肥保氮过程中,真菌（霉菌和酵母菌）起着重要作用。F3处理（即芽孢杆菌：霉菌：酵母菌=1：2：2）,是实现发酵残余物快速高效堆肥的理想菌剂配方,其他复配菌种组合保氮效果改良侧重点各不相同。     

产漆酶血红密孔菌对城市污泥堆肥过程中有机氯农药的降解效应

为降低城市污泥堆肥中有机氯农药对环境的影响,实验室通过外加热源提供堆肥环境温度条件,并在不同堆料中接种不同剂量的产漆酶血红密孔菌,研究不同处理下产漆酶血红密孔菌对污泥中HCH、DDT和HCB的降解性能的影响。结果表明,供试血红密孔菌对3种有机氯农药的降解有明显的促进作用。未接种菌剂情况下,高温堆肥本身对HCH、DDT和HCB的降解率分别为51.1%、43.6%和63.4%;接种1%菌剂时,HCH、DDT和HCB比未接种堆料降解率分别提高了16.2%、34.6%和21.7%;接种3%菌剂时,HCH、DDT和HCB比未接种堆料降解率分别提高了41.1%、34.6%和20.1%。供试菌剂对DDT的降解效果最好,且DDT和HCH的降解能力与接种量大小呈正相关。此外,供试菌剂剂量大小对HCH不同异构体和DDT不同衍生物降解效果也不尽相同。     

小尺度农田土壤Pb、Zn和Cd空间分布及污染评价——以云南沘比江沿岸某农田为例

以沘江沿岸面积为96 000 m2的整片农田作为研究对象,采集144个表层土壤样本,利用ICP-MS测定土壤中Pb、Zn和Cd的含量,使用地统计学方法分析Pb、Zn和Cd的空间分布,采用污染负荷指数评价土壤Pb、Zn和Cd污染程度,并对污染来源进行解析。结果表明研究区域农田土壤中Pb、Zn和Cd含量均超过当地土壤背景值,出现了污染富积。根据国家土壤环境质量标准,Pb未超标,Zn超标率为98.6%,Cd超标率为100%。普通克里金空间插值分布图显示,Pb、Zn和Cd高含量区域均沿着省道227和靠近居民区分布,而临近沘江的区域Pb、Zn和Cd含量相对较低,其中Pb、Zn含量变化基本呈现由省道227向沘江方向递减规律。Pb、Zn和Cd之间具有较好的相关性,三者同源概率较大。对Pb、Zn和Cd的污染评价表明,研究区域农田土壤57.78%为中度污染,42.22%为重度污染。从污染负荷指数法（PLI）空间插值图可见,重度污染区域位于省道227沿线与居民区东侧区域,其余区域为中度污染。本研究结果说明,小尺度空间分析方法用于农田土壤污染状况的分析,能有效预测重金属空间分布情况,在土地紧缺的情况下,该方法能有效指导对农田的不同区域进行选择使用和精准管理。     

好氧-富氧曝气生物处理在黑臭河涌原位修复中的应用

近年来,反复强调治理黑臭河涌的必要性,为了修复广东南海某黑臭河涌,采用优势菌接种和多级好氧-富氧生物处理原位修复集成工艺系统修复黑臭水体。实验结果表明,通过向底泥和上覆水体里投加培养、驯化的优势菌种,辅以光合细菌、硝化细菌,上覆水体的水质显著好转,水体透明度由初始的5 cm 左右,上升至35 cm 左右,水体黑臭完全消除。在土著微生物的作用下,水体中的有机物得到很好的去除,上覆水体的COD、氨氮、BOD5和总磷的浓度显著下降,其去除率分别达到68.1%~78.7%、79.8%~80.1%、84.8%~85.2%和76.4%~83.6%,河涌的自净能力得到大大提高。     

多相催化臭氧氧化技术处理染料废水生化出水

采用多相催化臭氧氧化技术对某染料废水一级好氧生化出水进行系统实验研究,考察该技术对废水COD、色度的去除能力,并探讨其提高废水可生化性的能力。结果表明：在最佳操作条件下,即臭氧投加量200 mg·L-1,接触时间20 min时,COD平均从647 mg·L-1降低到440 mg·L-1,臭氧化指数约等于1;进水色度2 000倍左右,色度去除率达95%以上;SOUR值平均提高至原水的4倍;毒性由65%左右降低至0%;GC-MS结果显示废水中苯胺类、挥发酚类和硝基苯类等有毒污染物几乎全部被去除。另外,对实验所用的自制催化剂（连续使用90 d）进行ICP、BET、SEM、EDS分析,其有效成分锰、铈基本无损耗,催化剂性能稳定。研究表明在废水处理一级生化阶段后增加多相催化臭氧技术,不仅能够进一步去除COD,还可以明显提高二级好氧生化脱氮能力,对于污水处理的升级改造具有重要意义。     

偏心双轴搅拌用于污泥搅拌混合的数值模拟

在大型污泥搅拌机中探索采用偏心双轴搅拌,使用Fluent软件对偏心双轴搅拌槽内污泥流体的流场变化进行数值模拟,并与中心双层搅拌进行比较,分析2种结构搅拌槽内宏观流场结构、速度分布及功耗特性,通过实验测量不同转速下偏心双轴的功耗,仿真计算结果和实验值吻合较好。结果表明：偏心双轴搅拌形成的流场结构打破了中心搅拌的流场对称性,有效的消除了隔离区。偏心双轴搅拌槽内流场各方向的速度分量均比中心双层搅拌有明显的提高,速度梯度较大,能够增大搅拌混合区,有利于污泥固液两相的混合。在N=5 r·s-1时偏心双轴搅拌的功耗约为中心双层搅拌的90.4%,具有明显的节能效果。