厌氧颗粒污泥吸附去除废水中Hg~(2+)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、-cH,、P-H、C=O、C-N、P=O、S=O及=C-H,同时在吸附过程中还存在一定的离子交换吸附.     

Zn/Al双金属氧化物对水中硫酸根离子的吸附性能

研究了用Zn/Al水滑石制得的Zn/Al双金属氧化物(Zn/Al-300)吸附剂对水中硫酸根离子的吸附,考查了吸附剂投加量、初始pH等因素对硫酸根离子吸附的影响。结果表明,Zn/Al-300对水中硫酸根离子的吸附符合Langmuir吸附等温方程,理论最大吸附量为62.5 mg/g。运用动力学方程进行拟合,吸附过程符合准二级动力学方程;溶液的pH影响吸附剂对硫酸根的吸附,在pH=5.5时硫酸根的去除率最大;X射线衍射结果显示,水滑石经过焙烧后丧失了原有的构形,并在吸附硫酸根离子后重新恢复水滑石的部分层状结构。吸附机制主要为Zn/Al-300从溶液中获取阴离子以重建水滑石的晶体结构,即"记忆效应"。对吸附后的双金属氧化循环应用4此后,吸附容量几乎不变,说明双金属氧化物具有可循环型。通过将Zn/Al-300与其他几种吸附剂的经济性分析,表明此吸附剂在使用过程中具有一定优势。     

耐受重金属的芘降解真菌的筛选及芘降解动力学研究

为了提高复合污染土壤修复的微生物资源的丰富度,为混合菌群修复污染土壤积累资料,利用多环芳烃-重金属双抗培养基在污染土壤中筛选得到一株对Cu和Cd有高耐受性的芘降解真菌,经分子生物学鉴定为米曲霉。探究了米曲霉对芘污染水体的降解效果及对重金属Cu和Cd的耐受程度,利用缺乏生长基质的毒性抑制动力学模型对芘单基质降解过程进行了拟合,以期为后续共代谢、固定化的研究及实际工程应用提供一定的理论支撑。结果表明:(1)米曲霉以芘为单基质代谢时,降解率为33%;(2)米曲霉对重金属Cu和Cd的耐受浓度分别为500 mg/L和50 mg/L,分别高出国家土壤重金属二级标准5倍和83倍;(3)米曲霉对单基质芘的降解符合Crridle提出的毒性抑制动力学简化模型Sc=Sc0·Tb*cX0(1-e-bt)(R2=0.9237)。芘初始浓度Sc0=80 mg/L,米曲霉投加量X0=85 mg/L时,数值拟合得到内源呼吸常数b=0.027,生物转化量Tb*c=0.2875。该米曲霉对单基质芘及重金属Cu和Cd表现出一定的降解性能及耐受性能,故可经过适当强化后作为多环芳烃-重金属污染土壤的微生物修复菌种。     

以吡啶、喹啉和吲哚为单一碳源时反硝化过程中亚硝酸盐积累及动力学研究

以吡啶、喹啉和吲哚为单一碳源,通过摇床实验进行反硝化过程动力学研究。实验结果表明,以吡啶和喹啉为单一碳源的反硝化过程中,NO-2-N的积累率分别达到了53.4%和16.4%;以吲哚为单一碳源的反硝化过程中,NO-2-N的积累现象不明显,最高不超过4%。以NO-3-N+0.6 NO-2-N作为反硝化电子受体,采用基于Monod方程的动态模型进行拟合,拟合曲线与实验测定值相关性良好。其次,采用基于Monod方程的微分方程组模型,也能够很好地拟合3种碳源条件下反硝化过程硝酸盐、亚硝酸盐质量浓度的变化,得到相应的动力学参数。     

厌氧反硝化产甲烷体系中喹啉与吲哚共基质的降解特性

研究了厌氧反硝化产甲烷体系中,典型含氮杂环化合物喹啉、吲哚作为共基质碳源,厌氧生物对二者的降解特性,及群落分析.结果表明：在共基质条件下,喹啉的存在对吲哚的生物降解有抑制作用,且抑制随喹啉浓度的升高而升高;吲哚的存在对喹啉的生物降解有促进作用,但吲哚浓度过高（150mg/L）抑制了喹啉的降解;喹啉、吲哚共基质时,二者的降解都遵循零级反应动力学;通过GC-MS分析,喹啉的主要中间代谢产物分别为2（1H）喹诺酮与8-羟基-2（1H）喹诺酮;吲哚的主要代谢产物为2-吲哚酮与靛红;通过高通量测序对共基质体系的微生物群落进行分析,发现厌氧功能菌群得到富集,细菌菌门以变形菌门Proteobacteria为主,菌纲以Gammaproteobacteria和Betaproteobacteria为主,菌属以Acinetobacter,Candidimonas,Azospira,和Desulfomicrobium为主.     

硫酸根自由基预处理剩余污泥产酸效能与机理

为了优化最适宜的预处理条件,探究了不同高铁酸钾（PF）亚硫酸钠（Na₂SO₃）投加量对污泥EPS剥离和有机物转化短链脂肪酸（SCFAs）的贡献情况.结果表明,Fe（VI）/S（IV）联合预处理对污泥结构,尤其是紧密附着层EPS有较强的分解作用.当PF/Na₂SO₃的物质的量比从0/1（单独Na₂SO₃组）增加至2/3时,SCFAs的最高产量由1169.5mg COD/L增加到4796.9mg COD/L（第4d）,是单独Na₂SO₃和PF实验组的4.5和1.6倍.同时,当PF/Na₂SO₃物质的量比为2/3时,溶解性糖类和蛋白质释放量达到最大值,分别为260.1和2212.2mg COD/L.因此,适宜剩余污泥发酵产酸的最佳PF/Na₂SO₃物质的量比为2：3.基于本研究结果,结合传统厌氧发酵各个阶段,阐明了Fe（VI）/S（IV）强化污泥产酸的机理,为采用基于SO₄^·-的高级氧化方法强化污泥发酵产酸技术的应用提供了理论基础.     

废弃轮胎制备热解炭对醋糟厌氧产甲烷性能的提升效果研究

醋糟在酿造行业中大量产生,除少量用于饲料添加外,大部分成为生物质废弃物,适合于厌氧产沼方式进行能源化处理,但较低的产气量又成为制约厌氧消化工艺应用的主要因素.本研究发现利用废弃轮胎热解过程产生的热解炭,可有效提升醋糟厌氧产甲烷效果,在接种比为1：1（以VS计）时,产甲烷效果最优,相对于未投加热解炭的对照组,甲烷产率提高56%,达到283 mL·g^-1;进一步对热解炭制备温度和投加量影响产甲烷效果进行了研究,结果表明,在接种比为1：1的条件下,热解炭投加量越多,热解温度越高,甲烷产率提升效果越明显,本研究中,当热解炭投加量为12 g,热解温度为1000℃时,甲烷产率相比对照组提升104.4%.通过高通量测序分析,同时结合热解炭本身特性表征,进一步证实热解炭投加可提升水解产酸菌和厌氧产甲烷菌丰度,而其热解炭本身的导电性能可能在增强菌群间互营产甲烷过程中发挥重要作用.     

吸附-厌氧序批式反应器对有机物的去除

用全脂奶粉配制废水,研究了吸附-厌氧序批式反应器(AB-ASBR)对有机物的去除效果和特性,并与普通厌氧序批式反应器(ASBR)进行了比较.结果表明,AB-ASBR 能显著提高出水水质,当原水COD 为2000mg/L 时,其出水COD 在100mg/L 以下,COD 总去除率可达95%~96%.A 段进水后30min 内对COD 的去除率可达90%,以厌氧颗粒污泥对非溶解性COD 的初期快速吸附作用为主.B 段的半饱和常数(Ks)仅为5.4mg/L,厌氧颗粒污泥对COD 具有很好的亲和性,使B 段出水COD 低于普通厌氧序批式反应器.     

生物阳极型MFC对磺胺喹噁啉的降解性能研究

磺胺喹噁啉（Sulfaquinoxaline,SQX）作为一种磺胺类抗生素,广泛用于禽畜球虫病防治,易在环境中残留从而造成环境污染,对其降解研究较少.本研究通过微生物燃料电池（Microbial fuel cells,MFCs）,以10 mg·L^-1 SQX和乙酸钠为底物研究SQX降解特性、电化学性能、产物生物毒性及菌群结构.结果表明,SQX降解率随着乙酸钠浓度的升高先增大后减小,其中SQX与TOC在10 d内最大降解率分别为87.1%和94.0%;MFC体系的最大功率密度和输出电压分别为309.8 mW·m^-2和0.702 V;大肠杆菌和青海弧菌Q67毒性实验结果表明,SQX经MFC处理后可有效降低生物毒性;通过LC-TOF/MS分析,SQX生物降解过程中的主要中间产物,推测出羟基化反应、磺酰胺键断裂、吡嗪环C-N键断裂、水解反应、分子重排等降解路径;微生物群落分析表明,MFC阳极体系中Terrimonas、Aquamicrobium、Thiobacillus等菌属与SQX生物降解相关.     

紫外耦合游离亚硝酸强化剩余污泥厌氧发酵产酸研究

为打破传统厌氧发酵过程中污泥破壁溶胞困难和产酸效能低的瓶颈,探究了紫外光（UV）耦合游离亚硝酸（FNA）预处理对污泥发酵产酸的影响,并与热（H）和超声法（US）耦合FNA预处理进行了对比分析.结果表明,UV辅助FNA联合预处理（FNA-UV）对细胞破碎和胞外聚合物的剥离具有协同效应,·OH和·O₂^-作为反应中间体,其强度远高于其他预处理组（FNA-US和FNA-H）,与·NO,·NO₂及ONOO^-等中间产物共同促进了溶解性有机物的释放,溶解性碳水化合物和蛋白质含量相比FNA组分别提升60%和90%,进而为后续水解产酸过程提供了充足的底物.FNA-UV组短链脂肪酸（SCFAs）浓度于第4d达到峰值,为（201.8±4.8） mg COD/g VSS,相比FNA组提升67%,乙酸占比高达56.8%.通过发酵末期对各体系进行碳平衡分析表明,紫外耦合FNA预处理在污泥减量、溶解性有机物的释放与转化、SCFAs的产生方面具有重要作用.微生物群落分析表明,FNA-UV对功能菌群的富集发挥重要作用,表现为厌氧发酵菌和反硝化菌的有效增强,相比其他各组提升了23.7%~270.6%.