厌氧氨氧化菌的生物特性及CANON厌氧氨氧化工艺

厌氧氨氧化(ANaerobicAMMonium OXidation,缩写为ANAMMOX)指的是在缺氧条件下以亚硝酸盐为电子受体将氨氧化为氮气的过程.该过程由一类独特的、被称为"厌氧氨氧化菌"的专性厌氧微生物催化完成.作为细菌域浮霉菌门的成员,厌氧氨氧化菌具有与普通原核细菌显著不同的细胞结构;更重要的是,厌氧氨氧化在氮循环中扮演重要角色,并在污水处理领域显示出良好的应用潜力:厌氧氨氧化联合短程硝化非常适合处理高氨氮低碳废水.在一段式的CANON(Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite)厌氧氨氧化工艺中,好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌在氧限制的单个反应器内协同去除氨氮,这在节省反应器空间的同时对系统内功能菌群的优化调控提出了更高的要求.本文重点介绍了厌氧氨氧化菌的生物特性以及CANON厌氧氨氧化工艺的最新进展.     

热解工艺参数和污泥理化性质对污泥残渣特性的影响

研究了热解工艺参数和污泥理化性质对热解残渣特性的影响,着重分析了不同热解工艺参数和污泥理化性质下,污泥热解残渣的吸附性能与内部孔结构.研究表明,当热解终温Tend在300℃—550℃之间,污泥热解残渣的碘值在450℃时最大,亚甲基蓝值在500℃时最小.热解残渣的碘值随着RT的延长先增大,当停留时间RT=75 min时达到最大值;亚甲基蓝值的最小值随着RT的延长逐渐往低温区移动.污泥热解残渣的碘值随着升温速率β的增大而减小,无论Tend的高低,亚甲基蓝值的最小值都出现在β=3℃.min-1.污泥热解残渣的比表面积随着颗粒粒径d的增大迅速减小,但d对残渣吸附性能的影响却不大.当含水率M=10%—40%,热解残渣的吸附性能基本不受M的影响;继续提高含水率,热解残渣的碘值迅速减小,而亚甲基蓝值却随M的增大而增大.Tend为450℃、RT为75 min和β为3℃.min-1是较佳的污泥热解工艺参数.     

High-solids anaerobic co-digestion of sewage sludge and food waste in comparison with mono digestions: Stability and performance

System stability and performance of high-solids anaerobic co-digestion of dewatered sludge (DS) and food waste (FW) in comparison with mono digestions were investigated. System stability was improved in co-digestion systems with co-substrate acting as a diluting agent to toxic chemicals like ammonia or Na⁺. For high-solids digestion of DS, the addition of FW not only improved system stability but also greatly enhanced volumetric biogas production. For high-solids digestion of FW, the addition of DS could reduce Na⁺ concentration and help maintain satisfactory stability during the conversion of FW into biogas. System performances of co-digestion systems were mainly determined by the mixing ratios of DS and FW. Biogas production and volatile solids (VSs) reduction in digestion of the co-mixture of DS and FW increased linearly with higher ratios of FW. A kinetic model, which aimed to forecast the performance of co-digestion and to assist reactor design, was developed from long-term semi-continuous experiments. Maximum VS reduction for DS and FW was estimated to be 44.3% and 90.3%, respectively, and first order constant k was found to be 0.17 d^?1 and 0.50 d^?1, respectively. Experimental data of co-digestion were in good conformity to the predictions of the model.     

北京市冬季大气化石源CO_2典型日变化的~(14)C示踪研究

城市作为化石源CO_2(CO_(2_(ff)))排放的热点区域.获得其大气CO_(2_(ff))浓度的日变化特征对于深刻理解城市地区CO_(2_(ff))的时空变化规律,进而制定合理的节能减排政策至关重要。本研究通过AMS-~(14)C技术,示踪了北京市冬季一个典型日变化事件中大气(CO_(2_(ff)))的变化过程,并探讨了其影响因素。本次日变化事件中大气δ~(13)CO_2的值为(-13.9±0.8)%。(-14.8‰—-12.7‰),△~(14)CO_2的值为(-151.6±51.3)‰((-214.2±2.9)‰-(-82.3±3.0)‰),CO_(2_(ff))浓度为104.4±44.0μL·L~(-1)(168.6±2.7-52.1±3.2μL·L~(-1)。CO_(2_(ff))浓度具有较大的曰变化,夜晚CO_(2_(ff))浓度明显高于白天,主要是由于夜间大气混合层高度较低、供暖消耗更多的化石燃料以及在东南风条件下因北京不利的扩散条件而使CO_(2_(ff))聚积。此外,在早晚高峰期间,观察到由于交通流量增加引起的较高CO_(2_(ff))浓度。同期PM_(2.5)浓度相似的日变化过程进一步验证了本次CO_(2_(ff))观测结果的可靠性。     

逆断层作用下大口径薄璧管道安全性分析

针对逆断层错动易导致大口径薄壁埋地管道受压发生屈曲失效的问题,基于土弹簧壳耦合模型,考虑管土材料非线性及几何非线性,分析逆断层错动作用下大口径薄壁管道的力学响应,结合大口径薄壁管道的结构特点,研究了断层位错量变化时管道截面椭圆化变形与应变分布规律.研究表明,断层位错量较大时,大口径薄壁管很快进入非线性状态;在断层错动作用下,管道不仅会产生弯曲变形,而且截面会产生椭圆化变形;大口径薄壁管抵抗逆断层压缩载荷的能力较弱,设计中应尽量避免让管道受压.研究所得结论可用于大口径薄壁管道抗灾设计与防治措施制定.     

无电力驱动的分子筛大气CO_2采样方法的建立及其初步应用

利用~(14)C进行大气化石源CO_2示踪是目前节能减排领域的热点研究,为了更加便利、环保地对大气CO_2进行长期、积时采样,在原有排磷酸溶液集气法的基础上,西安加速器质谱中心研究组设计和建立了新的分子筛采样方法和装置。进一步的实验表明,分子筛解吸附的最佳条件为550℃下热解20 min,该条件下分子筛解吸附效率达99%以上,且重复性良好。该方法所收集的碳量随采样天数呈线性增长,碳吸附速率约为1.04—1.30 mg C?d~(-1),可以满足高精度AMS-~(14)C测定及高分辨率大气~(14)C研究的要求。在相同实验条件下,利用分子筛方法和排磷酸溶液集气法同时采集大气CO_2气体,结果表明,两者存在较好的一致性,说明分子筛法可提供可靠的数据。此外,分子筛法易于操作和运输,并具有便利环保的特性,值得推广使用。目前该方法已应用于大气CO_2的收集,数据表明从冬季供暖期到夏季,西安市大气化石源CO_2浓度以0.22μL?L~(-1)?d~(-1)的速率逐渐降低。化石源CO_2来源分析结果进一步表明,西安市化石源CO_2主要源自于煤燃料的燃烧,而冬季采暖需求导致的煤燃烧量的增加可能是导致冬季化石源CO_2浓度较高的主要原因。     

水热处理高含固污泥的无害化效能和资源属性影响

污水处理厂污泥除含有易腐有机质和营养物质外,还富集了大量的抗生素、抗性基因（ARGs）、病原菌等污染物质.水热处理作为预处理技术,可提高高含固污泥的生物转化率,然而对于高含固污泥的无害化效能和资源属性的影响研究较少.因此,本文考察了不同温度水热处理条件对高含固污泥无害化效能的影响,选取具有代表性的4种氟喹诺酮抗生素（FQs）、ARGs及常见病毒作为无害化的评价指标.结果表明,在160℃和180℃处理60 min的情况下,总FQs去除率分别达到了42.5%和59.5%,而低温条件下FQs的去除效果不明显,表明FQs具有一定的热稳定性.高温处理同样对ARGs的消减效果明显,在180℃水热处理后,ARGs和水平转移因子的消减超过了6个数量级（6 logs）,显著降低了ARGs的传播风险.尽管高含固污泥中可以检出病毒基因如人腺病毒等,但污泥中病毒对水热温度非常敏感,在120℃的水热条件下即可消减病毒基因.除此以外,水热处理可以释放大量的营养物质如多糖、蛋白质、挥发性脂肪酸等,有助于提高和改善后续的微生物转化效率.     

污水处理活性污泥微生物群落研究进展

活性污泥微生物群落研究对于阐明污水生物净化机制、优化工艺条件均具有重要的科学意义。近年来在高通量测序技术助力下,活性污泥微生物群落结构、丰度研究工作获得了众多很有意义的研究结果。文章综述了不同污水特征、工艺条件下活性污泥微生物群落结构、丰度的动态变化与污染物去除之间的相关性,讨论了各环境因素对微生物群落的影响机理,并提出通过改变微生物群落结构及丰度提高污水处理效率的应用策略,对进一步理解城市生活污水微生物降解机理和提高污水处理效率具有重要指导意义。     

昆明松华坝水库沉积物中PAHs垂直分布特征及其来源

为揭示昆明松华坝水库人类活动对PAHs（多环芳烃）的影响程度及其污染历史,研究了松华坝水库2根沉积柱（包括集水区人口较密集的1号柱和以山地为主的2号柱）中16种PAHs的垂直分布特征及其来源.结果表明:1号、2号柱中∑₁₆PAHs（16种PAHs总量）分布范围分别为155.9~471.3和100.7~316.3 ng/g,但1号柱污染程度高于2号柱,可能与其集水区较高的人为排放有关.1号柱中∑₁₆PAHs整体随采样深度的下降而降低,2号柱则随采样深度的下降而增长;这2根柱子PAHs的组成相似,沉积物中PAHs均以2环的Nap（萘）和3环的Phe（菲）为主（二者占比高于50%）,高致癌性的4~6环PAHs也有较大占比.分子比值法和正定矩阵因子分解法结果显示,1号柱中PAHs主要来源顺序为生物质燃烧源（38.8%）>石油源（34.7%）>煤炭燃烧源（13.4%）>石化燃料燃烧源（13.1%）,2号柱主要来源为石油源（44.4%）>生物质燃烧源（26.2%）>煤炭燃烧源（15.3%）>石化燃料燃烧源（14.1%）,反映了集水区人类活动方式与强度对沉积物中PAHs的控制作用.