活性污泥和生物膜复合模型的建立与模拟

针对近年来出现的城市污水处理厂活性污泥和生物膜复合工艺,首先建立了能同时描述碳氧化、脱氮和除磷的修正ASM1（Activated Sludge Model No.1）,以及与ASM1中微生物生长过程速率方程结构形式相同、物理意义明确的生物膜模型。然后将该生物膜模型与修正的ASM1相结合,形成了活性污泥和生物膜复合模型,利用VB6.0编写了相应的模拟软件。以西安市第五污水处理厂复合工艺为对象,对其碳、氮和磷的去除进行模拟,结果表明该模型可以较好地反映出水各污染指标的变化规律。通过对进水流量、填料区的位置及填料区填料的投加率进行模拟,为填料区的优化和系统运行提出了建议。     

不同阴离子下纳米TiO2催化臭氧化对溴酸盐生成的影响

为研究不同阴离子条件下纳米TiO2催化臭氧化（nano-TiO2/O3）过程对溴酸盐（BrO3-）生成的影响,本研究通过小试实验分别考察了不同浓度溴离子（Br-）、氯离子（Cl-）、碳酸氢根离子（HCO3-）、硫酸根离子（SO42-）和亚硝酸根离子（NO2-）对纳米TiO2催化臭氧化过程BrO3-生成的影响,并对不同阴离子条件下单独臭氧化（O3）过程和nano-TiO2/O3过程BrO3-生成情况进行对比。结果表明,不同Br-初始浓度下,相对于O3过程,纳米TiO2对BrO3-生成的抑制效果规律不明显;Cl-浓度从0增至150 mg·L-1时,纳米TiO2抑制率呈现先增加后下降的趋势;HCO3-存在的水体,投加纳米TiO2对BrO3-生成的抑制效能大大减弱;当SO42-初始浓度为0~90 mg·L-1时,相对于O3过程,nano-TiO2/O3过程BrO3-生成量减少了22.50%~68.77%;当NO2-初始浓度为0~1 mg·L-1时,相对于O3过程,nano-TiO2/O3过程BrO3-生成量减少了2.22%~68.77%。     

基于给水污泥吸附水溶液中磷的影响因素

以给水污泥为吸附材料,采用正交实验与单因素实验研究了多种因素对除磷效果的影响。正交实验结果表明最佳反应条件为:pH为3,粒径1.98 mm,投加量8.0 g/L,吸附时间24 h。结合SEM/XRD和EDS等表征方法,对给水污泥的表面形貌和结构特征进行表征和分析。Langmuir、Freundlich和D-R等温吸附方程均能较好的拟合给水污泥对磷的吸附特征。在298、308和318 K温度下,Langmuir拟合得到的理论饱和吸附量分别为3.47、3.84和4.39 mg/g。由D-R方程计算的吸附自由能E为10.77~10.83 kJ/mol,表明吸附过程为离子交换吸附。     

新型给水污泥-粉煤灰陶粒性能与除磷效果

为资源化利用自来水厂剩余污泥,以给水污泥、粉煤灰、水玻璃制备新型给水污泥-粉煤灰陶粒（ceramsite made by water treatment sludge and fly ash,CWTSFA）,用作污水处理填料。采用短时多段高温煅烧法烧制新型给水污泥陶粒,通过等温吸附实验探讨其吸附磷机理,通过动态吸附实验及CWTSFA基质折流曝气生态滤池除磷效果探究其在实际水处理中的应用前景。实验结果表明：CWTSFA内部存在许多孔径不均匀、密闭和贯通的孔状结构,表面存在釉和通向内部的孔道;不含有机物,Al3+、Ca2+、Fe3+等金属离子含量较高,高温煅烧使部分原料成分改变,形成新物相莫来石。持续振荡24 h后,CWTSFA平均磨损率仅1.49%,对磷酸盐静态吸附去除率最高达到94.92%,为化学吸附;当HRT=24 h时,CWTSFA动态吸附磷出水浓度稳定在0.03 mg·L-1左右,持续运行49 d后去除率由93.33%下降至81.82%,CWTSFA基折流曝气生态滤池运行19 d可自然挂膜,对总磷去除率稳定在92%以上。CWTSFA具有较强的抗水力冲刷能力及对磷酸盐的吸附效果,用作水处理填料能在较短时间内完成挂膜,且总磷出水水质良好,具有实际应用前景。     

酒石酸钾钠(PST)对纳滤处理重金属废水的强化机理

在已有纳滤处理重金属实验中,发现适当添加酒石酸钾钠可以使金属去除率增大的同时膜通量没有明显降低,而且纳滤膜表面接触角与膜通量呈稳定的负线性关系。采用X-射线（单晶）衍射法对酒石酸钾钠（PST）与Cd2+、Ni2+、Zn2+、Cu2+ 4种金属离子的络合配位方式进行分析。通过对晶体结构和键长键角等参数的分析表明,酒石酸钾钠主要通过羧基氧原子和邻位羟基氧原子与金属离子鳌合配位形成五元鳌合环;络合配位的中心金属离子Ni2+、Zn2+和Cu2+是六配位形式,而Cd2+是七配位形式。进一步通过配位分析方法计算了不同配比下配合物水分子量的大小,发现其变化特征与纳滤膜通量的变化趋势相似;金属离子络合物体积变化受到配位键长键角和酒石酸根配位数的控制,其变化特征与纳滤截留率变化一致。说明络合物的配位水分子量和配位体积大小2个参数能够分别解释PST强化纳滤处理重金属膜通量和截留率的变化特征。     

白醋废水制备微生物絮凝剂的响应面法优化及其对造纸废水的处理

以选取微生物絮凝剂的廉价培养基为研究目的,从活性污泥中筛选微生物絮凝剂产生菌,选取白醋废水为廉价培养基代替发酵培养基对菌种进行培养,通过单因素培养条件优化,考察了不同体积分数废水、外加碳源、外加氮源、培养时间和pH值对微生物絮凝剂产生菌的絮凝率的影响,通过P-B筛选与响应面分析相结合用于优化白醋培养基培养条件,并对实际造纸废水进行处理研究。实验结果表明,经过预处理灭菌后,单独以白醋废水作为廉价培养基,最适条件为体积分数80%、转速140 r·min-1、培养时间48 h、温度32℃、pH 6.88、磷酸氢二钾4.08 g·L-1、氯化铵2.39 g·L-1,并对造纸废水加以处理,絮凝率达96.77%,COD去除率56.13%,色度去除率95.60%。因此,利用白醋废水作为微生物絮凝剂的替代培养基是完全可行的,并且可以用于实际废水的处理,达到以废治废的目的。     

NaOH预处理对秸秆与蓝藻混合厌氧发酵产沼气的影响

以稻秸和蓝藻为原料,在实验室自制小型发酵装置内进行混合物料厌氧发酵实验,研究不同质量分数NaOH预处理对秸秆与蓝藻混合厌氧发酵产沼气的影响。结果表明,经过NaOH预处理后,稻秸组分被破坏,产气量较对照组有明显增加,发酵时间缩短。扫描电镜观察显示,经碱性预处理过的稻草秸秆孔隙度增大,机械组织暴露,酶解的有效比表面积增大,酶解速率加快。NaOH质量分数为6%的处理组产气效果最好,总产气量比对照组高出248%,且甲烷平均含量达到58.89%,预处理效果最为理想。     

柴油降解菌的筛选、菌群构建及其对柴油和十五烷的降解机理

针对柴油污染土壤生物修复技术效率低的问题,通过构建高效降解菌群修复柴油污染的土壤,采用组合优化和正交实验构建最佳组合与接种比例的菌群,并研究其柴油降解特性。结果表明,通过筛选、鉴定并命名的4株柴油降解菌为Bacillus sp. VOC18-L1、Enterococcus faecalis-L2、Lysinibacillus-L3、Rhodococcus equi-L4;当4株菌接种比例为3∶1∶3∶4,pH = 7.0,30 ℃,转速150 r·min⁻¹时,柴油降解的效果最佳,14 d对7.0 mL·L⁻¹的柴油降解率达到89.0%。通过气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测柴油降解产物,发现该混合菌株能将柴油中的烷烃降解为短链烷烃,最终转化为小分子物质。同时利用KEGG数据库获得代谢丰度图并初步预测每种菌的功能,根据微生物多样性测试结果,进一步证明了混合菌对柴油完全降解的效果优于单种菌种。通过人工构建的微生物菌群可以有效地应用于柴油污染土壤的修复。     

基于环境DNA宏条形码的青岚湖自然保护区鱼类组成及分布特征

为探究在不同引物、不同参考数据库下环境DNA技术检测结果的差异,于2021年4月,采用环境DNA宏条形码技术分析了青岚湖鱼类多样性。选取16S rRNA及Cytb 2种引物,NCBI及本地数据库2种数据库,分别进行比对注释。结果表明:在青岚湖29个采样点中,共检测到7目15科43属64种鱼类,其中在16S-NCBI情形下获得4目9科19属20种鱼类,在16S-本地数据库情形下获得6目13科27属38种鱼类,在Cytb-NCBI情形下获得4目6科16属19种鱼类,在Cytb-本地数据库情形下获得2目5科15属20种鱼类。在青岚湖29个采样点中,鱼类更多地分布于湖面宽阔的中间地带(如S31附近),且南部较北部更少,鱼种的分布呈现一定的空间相似性。就研究区域而言,选择16S rRNA引物及本地数据库可以获得更全面的鱼类物种。通过与青岚湖鱼类历史数据比对发现,环境DNA技术在研究区域具有较强的适用性,如能选择适当的引物和本地数据库,可以更全面地反映研究区域的物种组成情况。     

液相色谱-串联质谱法同时测定污水中10种精神活性物质

建立了采用液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)同时测定污水中10种精神活性物质的分析方法。污水样品经甲酸与甲酸铵调节pH后,加入氘代内标混匀,离心并过滤膜后可直接上样分析。研究表明,在1~250 ng/L的线性范围内,10种精神活性物质的线性相关系数均大于0.992,定量限均低于0.5 ng/L。在3个加标水平下,10种精神活性物质的加标回收率为87.2%~114%,相对标准偏差为0.53%~3.60%(n=3)。将该方法应用于某区域10份生活污水样品的检测,在3份水样中检出吗啡、甲基苯丙胺、氯胺酮等精神活性物质,对应的质量浓度范围分别为3.41~9.55、0.90~1.63、1.06~1.78 ng/L。与经固相萃取前处理后的分析方法相比,该方法可在10 min内完成分离和检测的全过程,具有简单、快速、节约的优点,可用于污水样品中10种痕量水平精神活性物质的定量分析。