紫外光芬顿+EM菌高效脱氮组合工艺在垃圾渗滤液膜浓缩液处理的中试应用

针对垃圾渗滤液膜浓缩液中有机物成分复杂、难以降解的特点,采用UV-Fenton催化氧化+EM菌(有效微生物菌群)高效生物脱氮组合工艺开展连续120 d的中试实验,考察了组合工艺中各处理单元对浓缩液中COD、TN和NH₃-N的去除效果。结果表明,组合工艺运行稳定,对COD、TN和NH₃-N的去除率分别达到95.2%、90%和95%,出水各项指标均能满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)排放要求。结合紫外可见光谱、三维激发-发射光谱和气相色谱-质谱实验结果,UV-Fenton催化氧化可使浓缩液中含有共轭键有机物的芳香结构在较大程度上被破坏,分子质量聚合度大幅降低,从而将腐殖质以及可见光区富里酸等难降解的大分子有机物降解为小分子,从而提高可生化性。后续的EM菌高效生物脱氮单元基于硝化反硝化,可以进一步高效去除NH₃-N和TN。     

CuMnCeOx/Al2O3/CH催化剂的制备及微波催化燃烧VOCs性能

针对整体式催化剂载体比表面积小和涂层脱落等问题,采用聚乙二醇200 (PEG200) 为粘结剂在蜂窝堇青石 (CH) 载体表面涂覆氧化铝 (Al₂O₃) 涂层,等体积浸渍法制备CuMnCeO_x/Al₂O₃/CH催化剂,微波催化燃烧VOCs以考察其催化性能。结果显示,当酸铝比 ($ {{\text{n}}_{{H^+}}}/{{\text{n}}_{A{l^{3+}}}} $) 为 0.262 5、$ {{\text{m}}_{PEG200}}/{{\text{m}}_{A{\text{l}}OOH}} $为1.5时,PEG200与AlOOH以氢键连接得到分散度高的铝溶胶,涂覆煅烧后PEG的造孔效应改善了载体形貌,为活性组分的负载提供了更多附着位点。在甲苯初始质量浓度1 000 mg·m⁻³和处理气量0.12 m³·h⁻¹的实验条件下,CuMnCeO_x/Al₂O₃/PEG(1.5)/CH催化剂降解甲苯的T₉₀为200 ℃,比CuMnCeO_x/CH和CuMnCeO_x/Al₂O₃/PEG(0.0)/CH催化剂分别降低了62 ℃和53 ℃。SEM、BET和XRD等表征发现,片状γ-Al₂O₃涂层增大了载体比表面积和孔容,活性粒子更均匀地分布于催化剂表面,为VOCs氧化提供更多的有效活性位点;过渡金属氧化物表面丰富的活性位点和Cu⁺/Cu²⁺与Mn³⁺/Mn⁴⁺间价态转化产生的氧空穴提高了催化剂的催化活性和VOCs的矿化效果。该研究结果可为高活性催化剂的制备及其微波催化燃烧VOCs技术应用提供参考。     

活性污泥对硒化镉量子点暴露的胁迫响应机制

为揭示硒化镉(CdSe)量子点(quantum dots, QDs)在复杂环境体系中的生物毒性效应,本研究以活性污泥为研究对象,探讨了CdSe QDs(0.1~10 mg·L⁻¹)长期暴露对序批式活性污泥反应器运行效能、污泥性能以及微生物代谢作用的影响。结果表明,在实验质量浓度范围内,出水COD值和硝酸盐波动较大,而硝化作用影响较小,且低剂量CdSe QDs的存在加速了NH₄⁺-N的降解,1 mg·L⁻¹ CdSe QDs将平均氨氧化速率由2.2 mg·(L∙h)⁻¹提高到3.3 mg·(L∙h)⁻¹。尽管CdSe QDs会引起出水浊度略微增加,但污泥沉降性能始终维持稳定。CdSe QDs主要与污泥表面的C—O—C、C—O、C—C和磷酸基团结合,诱导胞外聚合物的酪氨酸类蛋白荧光淬灭。同时,微生物会通过分泌色氨酸类蛋白以缓解胁迫影响。此外,活性污泥的物种丰富度和多样性均受CdSe QDs的抑制,但低质量浓度CdSe QDs有利于Nitrospirae相对丰度的增加。PICRUSt2预测显示,微生物的新陈代谢和遗传信息处理相关的代谢通路均受到CdSe QDs的显著抑制,膜传输和信号传导的代谢通路丰度最终分别下降至32 552和7 876,导致反应器出水COD值随暴露剂量的增加而逐渐增大。因此,CdSe QDs通过改变微生物群落结构和功能影响活性污泥有机物的去除效果,但对硝化反应及污泥絮凝和沉淀性能并未表现出明显负面效果。     

生物滞留系统植物筛选与综合评价

为科学筛选出生物滞留系统中能有效去除多种污染物的最佳植物,选取10种重庆市本土植物构建雨水生物滞留系统,以控制山地城市道路雨水径流污染; 并采用反向传播动态神经网络(BP-DNN)技术构建了基于多目标污染物的综合评价模型,对所有生物滞留系统进行应用评价。结果表明：植物可有效去除有机物和营养物等多种污染物,但存在差异性; 植被种类对COD的去除影响显著,其中,风车草去除效能最佳,而千屈菜最差; 植物的栽种可有效提高系统对NH₄⁺-N的去除率,但差异性并不显著,同时,部分植物能在一定程度上提高系统对NO₃^--N的去除,但不稳定; 植物的栽种能有效提高系统的除氮性能,选用风车草时系统除氮性能最佳,TN去除率可达64.30%~86.82%,而植物的栽种对TSS和TP的去除无显著影响。在综合评价的10种植物中,风车草和美人蕉为生物滞留系统的最佳植物。     

一株反硝化聚磷菌筛选及其接种量对脱氮除磷效应的影响

以环形推流一体化氧化沟反应器厌氧段污泥为接种污泥,通过吸磷实验、硝酸盐还原产气实验、异染颗粒染色实验及PHB染色实验从接种污泥中筛选得到一株能实现同步脱氮除磷菌株N-12;经过16S rDNA测序鉴定,确定该菌株为不动杆菌属(Acinetobacter)。绘制该菌株的生长曲线,并设置0%、1%、2%、5%、10%和15%等6种不同初始接种比,以接种比作为微生物生物量的衡量参数,研究不同接种比对反硝化聚磷菌脱氮除磷效应的影响,确定菌株最佳接种比。实验结果表明:初始接种比2%体系的脱氮除磷效果最好;利用SPSS statistics 19统计软件对磷酸盐去除率、硝态氮去除率、OD600值及pH进行相关性分析,表明磷酸盐去除率和硝酸盐去除率显著正相关(Person相关系数=0.826,P600值及pH值都显著正相关。     

Ag3PO4-MnO2/g-C3N4非均相臭氧催化对页岩气钻井废水的深度处理

采用热缩聚合成法、水热法制备Ag3PO4-MnO2/g-C3N4三元复合催化剂。利用XRD和SEM对其进行结构表征,并考察催化剂用量、废水pH、臭氧投加量等因素对页岩气钻井废水深度处理效果的影响。结果表明,Ag3PO4-MnO2/g-C3N4三元复合催化剂中,立方晶型Ag3PO4、纳米纤维状MnO2与经模板剂制得的管孔状g-C3N4成功复合,改变了其晶面的有序性并增大了比表面积。通过复合提高了Ag3PO4的稳定性及其与MnO2协同作用对臭氧的催化活性。在催化剂投加量为0.5 g·L-1,废水pH为11,臭氧投加量为3.2 mg·min-1,反应时间为40 min的条件下,对预处理后的页岩气钻井废水（COD含量为1 076 mg·L-1）COD的去除率为85.1%,该复合催化剂重复使用5次后仍保持良好的活性和稳定性。     

臭氧在柱式反应器中的强化传质过程

结合理论分析,提出了影响臭氧在水中传质效率的三大因素：表观气速μobs、初始气泡直径d、液位高H。通过实验设计,以臭氧氧化柱式反应器中气泡的行为为研究对象,以废水COD去除率及臭氧利用率为指标,考察了这三大因素对臭氧传质效率的影响,且探讨了体系中引入搅拌对强化臭氧传质的贡献。结果表明,适当地提高表观气速μobs、初始气泡直径d及液位高H都可强化气液传质、提高废水处理效果,而对于传质控制型反应效果更为显著。在低、中表观气速下,搅拌能促使气泡均匀分散,从而提高气液传质效率;而在高表观气速下,搅拌作用的强化能力是有限的。通过对搅拌作用下反应器内流体热视图分析可知,反应器内中心气泡密度、尺寸均高于近壁面位置。n=100 r·min-1时,反应器内气泡直径小且分布均匀;n=200 r·min-1时,反应器内气泡破碎严重,搅拌杆有气穴生成;n=500 r·min-1时,反应器中心出现明显旋流与气液分层现象。     

AC-GO空气阴极对微生物燃料电池产电性能的影响

考察了氧化石墨烯（GO）修饰活性炭（AC）空气阴极（AC-GO阴极）对微生物燃料电池（MFC）产电性能以及有机物去除率的影响。实验结果表明,向AC阴极中掺杂一定量的GO可以降低阴极的内阻,提高阴极电化学反应速率。其中,GO掺杂量为0.5 mg·cm-2的AC-GO0.05阴极性能最好,该AC-GO0.05阴极MFC体系的最大功率密度（Pmax）为767 mW·m-2,是空白AC阴极体系Pmax（459 mW·m-2）的1.7倍,化学需氧量（COD）去除率和库伦效率（CE）均明显高于空白AC阴极体系。     

Al2O3/β-40催化剂同时脱硫脱硝性能

以溶胶凝胶法制备的30% Al2O3/β-40为载体,采用浸渍法制备出负载不同金属氧化物的催化剂。采用XRD、H2-TPR、BET对催化剂结构和性质进行表征,以CO为还原剂考察催化剂的脱硫脱硝活性。结果显示12% NiO/30% Al2O3/β-40脱硫脱硝活性最佳,500℃时NO、SO2转化率均可达到90%以上。     

污泥臭氧减量化过程中氮溶出物的规律

以污泥臭氧减量化过程中含氮物质的转变为研究核心,分析了减量过程中不同形态氮溶出物随臭氧投量的变化,并利用线性回归方程归纳出污泥溶解过程中各形态含氮物质的溶出规律。结果表明：当臭氧投量在0.15 g O3·（g TSS）-1时,TN的增长速率最高,增幅达437.44%,此时MLSS减少了41.28%,可将0.15 g O3·（g TSS）-1视为臭氧最佳投量;XPS图谱显示,溶出的NH4+-N、NO3--N主要由污泥絮体中铵态氮和硝态氮的释放所致,而凯氏氮主要来源于胞内蛋白质-N（有机态凯氏氮）的溶出,在臭氧投量为0.30 g O3·（g TSS）-1时,凯氏氮占溶出TN的93.46%;最终建立TN关于ΔMLSS、臭氧投量D和臭氧浓度C的数学模型为TN=ΔMLSS·（0.000 96C+0.011 2）=e3.992·D0.774·C1.466·（0.000 96C+0.011 2）,该模型应用范围为MLSS=4 000~5 000 mg·L-1,20 mg·L-1C-1,0.02 g O3·（g TSS）-1D3·（g TSS）-1。