降温过程中生物膜CANON反应器的运行特征

本文以低温高氨氮废水为着眼点,通过不断地调节运行工况,探讨降温过程中全程自养脱氮(CANON)工艺的运行特征,以探索出低温环境下进水NH_4~+-N浓度较高时,CANON工艺获得稳定短程硝化和良好脱氮效果的方法.结果表明:①相较于直接将生物膜CANON反应器的温度条件由中温转变为低温(30℃±1℃→19℃),逐步降温驯化更有利于脱氮功能菌适应低温环境,且每次降温的幅度应尽量减小,同时还应配合运行工况的调节;②温度经25 d逐步降低至19℃左右,18 d后又继续降至15℃左右,NH_4~+-N和TN去除率均能分别长期稳定在90%、70%以上,甚至当温度下降至12℃时,TN去除率与去除负荷仍能分别达到72. 52%、0. 78 kg·(m~3·d)~(-1);③降温过程中驯化生物膜CANON污泥时,应优先考虑短程硝化控制.可通过维持一定的剩余NH_4~+-N浓度并严格控制DO浓度,以抑制NOB的活性,从而获得稳定的短程硝化效果.     

纳米CeO2催化氧化甲苯的形貌效应研究

采用水热法合成CeO2纳米棒、纳米颗粒和纳米立方体,利用XRD、BET-N2、TEM/HRTEM、Raman、O2-TPD和H2-TPR等表征手段进行表征,并利用连续流固定床反应法研究各催化剂对甲苯的催化氧化性能.结果表明,CeO2纳米棒因具有高比表面积和细颗粒尺寸,且表面主要暴露高活性的{100}/{110}晶面,拥有更多的氧空位和高活性氧物种,因此,催化活性最高,CeO2纳米颗粒次之,立方体最低.原位红外甲苯催化氧化机理分析进一步表明,CeO2纳米颗粒和纳米立方体上生成的羧酸盐物质难以进一步深度氧化,而纳米棒能在贫氧和低温条件下诱导甲苯的完全氧化和产物脱附,使甲苯得以快速降解.     

等离子体场内CeO2催化降解甲醇的表面活性氧物种来源与作用研究

利用水热法制备了3种不同形貌(纳米棒、纳米颗粒、纳米立方体)的CeO_2催化剂,并通过比表面积测试(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱分析(Raman)、O_2程序升温脱附(O_2-TPD)手段表征其物理化学性质,结果发现,CeO_2纳米棒的表面氧空位和氧物种最多.等离子体与催化协同降解甲醇性能评价实验结果显示,CeO_2纳米棒展现出最好的催化性能.进一步设计实验(甲醇-TPD、不同气氛常温催化、催化剂内后置比较、O_3催化氧化)推测在等离子体场内CeO_2表面活性氧物种来源及其作用.结果表明:①在等离子体场内参与CeO_2表面催化反应的活性氧物种有两个来源,一是催化剂本身存在的表面氧物种,二是等离子体区域产生的短寿命物种及长寿命物种(主要是O_3),其中,O_3分解产生的活性氧物种是提高催化性能的主要因素.②不同形貌CeO_2由于表面氧空位含量不同,导致O_3在催化剂上分解产生的活性氧物种的量不同,最终影响等离子体催化性能.     

低温热水解处理对污泥流变特性的影响

流变特性对污泥处理至关重要,广泛应用于厌氧消化反应器、泵送运输、热交换器及污泥脱水等的设计。系统研究了低温热水解预处理对污泥流变特性的影响,结果表明:热水解过程中COD增溶与热历时呈对数关系。热水解48h后污泥的流变曲线均符合Power law模型,流动性显著增强。低剪切速率范围内热水解污泥的黏度较原污泥有所降低,但在高剪切速率范围内黏度却略有增加。热水解后污泥极限黏度的增大与s COD(溶解性化学需氧量)的释放呈线性关系,表明污泥流变有望成为评价热水解效率的新工具。热处理造成的污泥极限黏度、流变指数(n)的增大及稠度系数(k)的降低与温度均呈直线关系。当热水解温度为80℃时,n值增大、k值降低与热历时均呈良好的对数关系。     

卡波姆凝胶模拟消化污泥流动性能分析

选用卡波姆-940凝胶溶液,根据同流体流动相似准则分别从密度和流变学参数来分析卡波姆-940透明溶液作为消化污泥相似溶液的可行性。采用质量法和流变仪分别测量不同浓度污泥和添加葡萄糖的卡波姆-940溶液密度和流变特征。结果表明,对污泥和添加葡萄糖的卡波姆-940溶液采用H-B模型进行拟合,拟合度均在0. 96以上。不同含水率污泥与不同质量分数的葡萄糖-卡波姆溶液流变曲线决定系数R_1(动力黏度)均在0. 95以上,R_2(剪切应力)均在0. 93以上,二者均为典型的非牛顿流体。等同性分析表明:在显著性水平α=0. 05时,2种流体中以流变特性(极限黏度)和密度为参数的双侧t检验不具有差异性,符合同流体流动相似准则。故添加葡萄糖的卡波姆-940透明溶液可以作为污泥的相似溶液,为可视化研究污泥等不透明生物质流体在厌氧消化器内的流场分布奠定基础。     

改性煤矸石对上覆水磷及底泥磷代谢关键基因的影响

将热活化煤矸石和镧改性煤矸石应用于封闭水体除磷固磷试验,采用16SrRNA高通量测序技术分析底泥微生态群落结构、聚磷细菌和磷代谢功能基因的变化.结果表明：镧改性煤矸石对上覆水TP的去除能力最高,稳定期上覆水TP浓度为0.023~0.028mg/L,较对照组低83.5%以上,热活化煤矸石对上覆水TP的去除能力较差,稳定期上覆水TP浓度为0.15mg/L左右,略低于对照组.热活化煤矸石和镧改性煤矸石均提高了底泥中微生物多样性,变形菌门（Proteobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）为底泥优势菌种.不同处理组底泥中聚磷细菌为Tetrasphaera和Candidatus_Accumulibacter,镧改性煤矸石显著降低了底泥中聚磷细菌的相对丰度.热活化煤矸石和镧改性煤矸石对多聚磷酸盐激酶（PPK）影响不大,但对外切聚磷酸酶（PPX）的抑制较大,热活化煤矸石抑制最大.     

煤层气采出水对土壤污染的垂向分布和迁移特征

煤层气作为重要的能源与化工原料,采出水若得不到正确的处理会造成严重土壤污染,文章通过对比分析晋西某煤层气井场受污染土壤与未受污染土壤化学性质,探讨煤层气采出水对土壤污染的垂向分布与迁移规律。结果表明,受污染土壤含水率、pH值均高于未受污染土壤,含水率随剖面深度的增大整体呈增大趋势,pH值呈先增大后趋于稳定的趋势;Na~+和Cl~-是该井场采出水污染土壤的主要离子,二者在受污染土壤中含量明显高于未受污染土壤;受污染土壤Na~+、Cl~-含量在垂向分布上均呈现出表层10 cm最高,10～30cm深度最低,30～70 cm深度其含量随剖面深度增大而增大;Na~+、Cl~-随采出水入渗而迁移,10～70 cm深度Na~+、Cl~-含量与土壤含水率在0.05水平上均呈现显著正相关关系(相关系数>0.83)。     

微米级聚苯乙烯对铜的吸附特性

以铜为目标污染物,系统地研究了微米级聚苯乙烯（PS）微塑料对溶液中铜离子的吸附能力.测定了吸附时间、铜离子浓度、PS浓度、粒径以及共存离子对吸附量的影响.结果表明：0.5μm PS比6.0μm PS吸附能力强,饱和吸附量分别达到（0.1638±0.0204）和（0.1091±0.0133）mg/mg;吸附在720min后达到平衡,吸附动力学可用伪二级动力学模型和Elovich模型较好地拟合（R²分别为0.929、0.904和0.866、0.885）;吸附等温线可用Freundlich模型和Langmuir模型很好地拟合（R²分别为0.974、0.976和0.966、0.977）.此外,随铜离子浓度的增加,PS吸附量增加,但吸附速率减小;而随PS浓度的增加,吸附量减小,吸附速率增加;当溶液中存在其他离子时,PS对铜的吸附量增加.本文中微米级PS对铜的吸附行为研究结果,可为深入探究海洋中微塑料吸附铜的环境行为及其对污染物迁移的影响提供理论基础.     

稀土元素钕对菲律宾蛤仔金属硫蛋白的诱导效应

稀土元素能否诱导海洋生物合成MTs(金属硫蛋白),将影响到MTs对海水重金属的指示作用. 以菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)为试验动物,采用含稀土Nd3+的人工海水对其进行暴露培养,测定蛤仔鳃部和内脏中MTs含量随暴露剂量和时间的变化. 结果表明,Nd3+暴露能够增加蛤仔体内MTs含量. ρ(Nd3+)为0.1～10 μg/L时能明显促进蛤仔鳃和内脏MTs的合成;蛤仔在ρ(Nd3+)为1 μg/L下暴露培养7 d,内脏MTs含量达到最高水平;同时,光谱扫描及SDS-PAGE分析表明,Nd3+诱导的蛤仔内脏中MTs在258 nm处有特征吸收峰,主要以二聚体和三聚体的形式存在,分子质量分别为13.0和18.1 ku.      

镧(Ⅲ)离子诱导的菲律宾蛤仔金属硫蛋白性质研究

稀土离子能否诱导海洋生物的金属硫蛋白(MT)合成,将影响到MT对海水重金属的指示作用.以菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)为试验动物,采用含镧(Ⅲ)离子(La3+)的人工海水对其进行暴露培养,测定蛤仔鳃部和内脏中MT含量.结果表明,La3+暴露能够增加蛤仔体内MT含量,其中,10～1×100μg·L-1的La3+对鳃部诱导作用较大;10～1×10000μg·L-1的La3+对内脏MT均有较好诱导;同时,过柱层析洗脱液的光谱扫描及十二烷基的硫酸盐钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳法(SDS-PAGE)分析表明,La3+诱导的蛤仔内脏中的MT在258nm处有特征吸收峰,主要以二聚体和三聚体的形式存在,分子量为13.1kD和18.3kD.