基于寡培养可视化的铀污染检测的微生物组合

为了评估监测铀污染对环境影响程度,为环境治理提供参考依据,本研究通过筛选获得对铀胁迫敏感和抗性的2类微生物,用以响应土壤或水体的铀污染,并考察其对铀污染响应灵敏度。实验筛选得到的红色敏感菌与粉色抗性菌经鉴定分别为粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）和玫瑰色考克氏菌（Kocuria rosea）,明显的菌落特征实现了微生物检测的可视化与简单化。通过寡培养基的应用,成功地以粘质沙雷氏菌：玫瑰色考克氏菌为1：2的比例构建了微生物检测体系。经验证,该体系在水体中能够检测出铀的最低浓度约为5 mg·L-1,在土壤中能检出的铀浓度高于10 mg·kg-1才有明显效果,表明本微生物组合对于监测水体和土壤铀污染是有效的。该体系为水体和土壤铀污染的微生物监测提供了前期技术基础。同时,寡培养方式的使用为外界因素对微生物的影响的"效果保真培养"提供了一定的参考。     

PLA、PPC或PBAT与2次改性小麦秸秆全降解复合材料的力学性能与生态风险

制作复合材料是小麦秸秆资源化利用的有效途径之一。小麦秸秆的改性处理对制成的复合材料力学性能有很大影响,且不同的基体材料与小麦秸秆制成的复合材料性能也有所不同。以聚乳酸（PLA）、聚碳酸亚丙酯（PPC）、聚己二酸（PBAT）为基体材料,分别以改性前或碱处理及偶联剂方法2次改性后的小麦秸秆纤维为增强材料,采用压缩成型工艺制备了6种全降解复合材料,并对制成的6种复合材料进行了力学性能测试与比对;分析了3种改性后小麦秸秆制成的全降解复合材料的降解性能,并通过种子发芽实验研究了它们的浸提液的潜在生态风险。结果表明,2次改性小麦秸秆与基体材料制成的复合材料,其力学性能较原始秸秆与基体材料制成的复合材料有明显的增强,其拉伸、弯曲、冲击强度均有20%~50%的提升。3种可降解材料降解率由大到小的顺序为：PLA全降解复合材料 > PBAT全降解复合材料 > PPC全降解复合材料。质量分数1%的3种全降解复合材料浸提液对种子发芽过程基本不造成影响。     

光合产氢-膜曝气生物膜反应器耦合系统产氢与底物降解特性

为提高光合产氢反应器性能,构建了一种采用沼泽红假单胞菌CQK01接种的光生物产氢-膜曝气生物膜反应器（PBR-MABR）耦合系统。实验表明,在序批培养条件下,由于产氢过程中有机酸和氢离子不断积累,使得PBR系统的产氢速率远低于PBR-MABR系统,其产氢速率为0.49 mmol·（L·h）-1;而PBR-MABR、PBR-2MABRs和PBR-3MABRs的产氢速率则分别可达到0.61、0.76和0.85 mmol·（L·h）-1。这主要是由于有机酸被MABR中的透气膜上生长的生物膜不断降解所致。有机酸的降解不仅提高了耦合系统内pH值并在一定程度上缓解了体系中的产物抑制。     

中试规模下蜂窝式Mn-Ce/Al2O3脱硝催化剂的低温性能

采用自行设计的反应装置,研究中试规模条件下关键参数对蜂窝堇青石Mn-Ce/Al2O3催化剂脱硝效率的影响以及抗硫抗水性能,并通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）和比表面积测试仪（BET）研究催化剂的理化性质。结果表明,反应温度、空速、氨氮比对催化活性均有明显影响,同时,催化剂对氮氧化物浓度有较强适应性,NO浓度在134~469 mg·m-3区间内脱硝效率均可保持在75%以上。催化剂在100 oC,空速3 336 h-1,[NH3]/[NO]为0.9,烟气量20 m3·h-1条件下连续反应168 h,其催化效率可以稳定保持在75%~80%,说明蜂窝式Mn-Ce/Al2O3具有良好的稳定性。催化剂在含5%H2O气氛中催化效率由80%减少至60%,在去除H2O后抑制作用消失。反应气中通入143 mg·m-3 SO2后催化效率由80%降低至62%,停止通入SO2后活性不能恢复。同时通入143 mg·m-3 SO2和5%H2O,催化效率下降并维持在53%左右,停止通入后活性恢复至67%。通过对SO2中毒前后的催化剂表征分析可得,SO2存在条件下生成的硫酸铵盐堵塞了20 nm孔径以下的部分孔道,覆盖了催化剂表面活性位点,是引起效率下降的主要原因。     

改性高炉渣对甲基橙的吸附

以盐酸和十六烷基三甲基溴化铵对包钢高炉渣进行表面改性,通过XRD、SEM和N2吸附-脱附测试研究其微观结构和孔径分布,并以阴离子型染料甲基橙溶液为模拟染料废水研究其吸附性能,进而探索最佳改性制备条件。研究结果表明：有机改性高炉渣主要化学成分为SiO2,表面有明显的孔道结构,比表面积高达394.5 m2·g-1,平均孔径为12.4 nm;有机改性高炉渣对甲基橙溶液均具有较强的吸附性能,最佳改性条件为加入改性剂盐酸浓度为3 mol·L-1、十六烷基三甲基溴化铵的最终投加浓度为8 g·L-1、水热温度160 ℃和16 h,此时所制备的有机改性高炉渣吸附性能最强,吸附率为98.06%,最大吸附量达357.14 mg·g-1。等温吸附实验表明,有机改性高炉渣对甲基橙溶液的吸附属于多分子层吸附。     

废弃混凝土的水热固化与力学强度

为实现废弃混凝土的资源化规模利用,将废弃混凝土回收、粉碎后,掺入适量氢氧化钙(Ca(OH)2)、碱性激发剂(NaOH)和水,经均匀混合、模压成型后,在高温饱和水蒸气环境中转化为具有较高机械强度的块状制品。实验系统考察了原料配比以及反应温度和时间等因素对水热固化样品劈裂抗拉强度(简称劈拉强度)和微观结构的影响。研究结果表明:Ca(OH)2掺量为20%时对于结晶性水化硅酸钙(托勃莫来石相)的形成最为有利,水化产物彼此交织成密实结构,实现了最高的样品力学强度;NaOH的引入可激发废弃混凝土的水热反应活性,但掺量不宜过高;水热反应条件下,样品的劈拉强度随环境温度的升高或反应时间的延长而明显增大,但温度过高、时间过长,会因晶型转变及内部结晶应力等原因而导致样品力学强度降低。     

蒸发浓缩预处理黄姜皂素水解废液

针对黄姜皂素水解废液有机物浓度高、酸度高、可生化性差等特点,采用常压蒸发浓缩法预处理黄姜皂素水解废液,研究了初始pH值和浓缩倍数对废液主要污染物蒸发浓缩效果的影响。结果表明：初始pH值对蒸出液COD、氨氮、VFA浓度变化影响较大。pH-1、1 742 mg·L-1快速降低到980 mg·L-1、82.9 mg·L-1;氨氮浓度在25 mg·L-1处波动;pH>7时,COD浓度在1 000 mg·L-1处波动,乙酸由82.9 mg·L-1缓慢降低到6.4 mg·L-1,氨氮浓度由26.2 mg·L-1快速升高到207 mg·L-1。浓缩倍数对蒸出液污染物浓度影响也很大。浓缩2~10倍,COD、氨氮、乙酸浓度分别由980、26.2、82.9 mg·L-1升高到3 372、141、2 250 mg·L-1,对应占其污染物总量的百分比由0.66%、1.91%、1.46%升高到4.08%、18.5%、71.5%。考虑工艺设备耐腐蚀性、蒸发能耗、耗时和处理效果等因素,选择初始pH=7、浓缩5~7倍比较适宜。蒸出液经过适当处理可做工艺回用水,达到废水处理资源化、减量化的目的。     

两级自养反硝化实现垃圾渗滤液的深度脱氮

针对目前生物工艺难以解决垃圾渗滤液深度脱氮的问题,探究了短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化(两级自养)工艺处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液的脱氮效果。结果表明, 当进水垃圾渗滤液中氨氮平均浓度为2 560 mg·L⁻¹,COD值为4 000~5 000 mg·L⁻¹时,经过短程硝化反硝化-厌氧氨氧化处理后,总氮去除负荷可达1.19 kg·(m³·d)⁻¹、总氮去除率可达93.1%(出水TN=176.3 mg·L⁻¹)、COD去除率可达52.2%。但是,厌氧氨氧化反应器出水中${\rm{NO}}_x^{-} $-N浓度为154.5 mg·L⁻¹,仍未达到我国生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理排放标准(TN≤40 mg·L⁻¹)。在厌氧氨氧化反应器之后串联硫自养反硝化,整体工艺最终出水${\rm{NH}}_4^{+} $-N、${\rm{NO}}_2^{-} $-N、${\rm{NO}}_3^{-} $-N平均浓度分别为1.9、0.6、9.7 mg·L⁻¹,TN≤15 mg·L⁻¹,进水总氮去除率为99.5%。在短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化两级自养深度脱氮反应系统中实现了垃圾渗滤液深度脱氮。     

聚合铁钛混凝剂对印染废水的处理

采用钛铁矿为主要原料,以硫酸溶出部分铁和钛,并调节Ti/Fe比、碱化度制备高效的新型含钛聚合硫酸铁混凝剂(T-PSF),将其用于分散兰和活性黄2种模拟印染废水的脱色处理并研究其混凝去除机理。实验结果表明,在Ti/Fe为1∶6和碱化度为2.0时,制备出的T-PSF混凝效果最好。T-PSF对分散兰的去除率为94.3%,比FeCl3的去除率提高53.8%;对活性黄的去除率为34.0%,比FeCl3提高12.7%。T-PSF处理分散兰和活性黄的最佳投加量均为0.3 mmol·L-1,最佳水样初始pH分别为6和8。絮体粒径及结构分析结果表明,T-PSF处理分散兰过程中形成的絮体粒径较FeCl3大,处理活性黄过程中所形成的絮体粒径较FeCl3小,但絮体结构均比FeCl3更密实。结合T-PSF的表征、Zeta电位及絮体特性分析表明,在分散染料去除过程中,T-PSF产生的多羟基钛铁聚合物的电中和及吸附架桥起主要作用;对于活性染料的去除,主要机制为T-PSF水解产生的带正电的多羟基钛铁聚合物的吸附络合作用。     

给水厂铁铝泥构建过滤柱去除富营养化河水中过量磷

为避免因FAS释放过量有机物和氮而产生的潜在不利影响,分析了以给水厂铁铝泥(FAS)构建过滤柱处理富营养化河水的特征与机制,研究了以厌氧热处理改性后的FAS作为辅助基质(2%)构建过滤柱。结果表明：在对其他性质无影响的情况下,FAS的添加显著提高了过滤柱对水体中磷的去除率,促使出水磷浓度在整个运行期间小于0.01 mg·L-1;被FAS吸附的磷主要以NaOH提取态、HCl可提取态和残渣态存在。高通量测序分析结果表明,FAS的添加促使过滤柱中富集了Rhodoplanes、Sulfuritalea、Nitrospira、Leucobacter、Geobacter、Dechloromonas等有助于生物地球化学循环和复合污染控制的菌群。FAS作为辅助基质构建过滤柱可有效控制富营养化河水中磷污染。