Microbiological characteristics in a zero-valent iron reactive barrier

Zero-valent iron (Fe⁰)-based permeable reactive barriertreatment has been generating great interest for passivegroundwater remediation, yet few studies have paid particularattention to the microbial activity and characteristics withinand in the vicinity of the Fe⁰-barrier matrix. The presentstudy was undertaken to evaluate the microbial population andcommunity composition in the reducing zone of influence byFe⁰ corrosion in the barrier at the Oak Ridge Y-12 Plantsite. Both phospholipid fatty acids and DNA analyses were usedto determine the total microbial population and microbialfunctional groups, including sulfate-reducing bacteria,denitrifying bacteria, and methanogens, in groundwater andsoil/iron core samples. A diverse microbial community wasidentified in the strongly reducing Fe⁰ environment despitea relatively high pH condition within the Fe⁰ barrier (up topH 10). In comparison with those found in the backgroundsoil/groundwater samples, the enhanced microbial populationranged from 1 to 3 orders of magnitude and appeared to increase from upgradient of the barrier to downgradient soil. Inaddition, microbial community composition appeared to change overtime, and the bacterial types of microorganismsincreased consistently as the barrier aged. DNA analysisindicated the presence of sulfate-reducing and denitrifyingbacteria in the barrier and its surrounding soil. However, theactivity of methanogens was found to be relatively low,presumably as a result of the competition by sulfate/metal-reducing bacteria and denitrifying bacteria because of the unlimited availability of sulfate and nitrate in the site groundwater. Results of this study provide evidenceof a diverse microbial population within and in the vicinity ofthe iron barrier, although the important roles of microbial activity, either beneficially or detrimentally, on the longevityand enduring efficiency of the Fe⁰ barriers are yet to be evaluated.     

基于因子分析法优选河流水体中氮浓度预测方法的研究

定量的河流水体中氮浓度预测方法有很多种,如何优选出预测精度较高的方法一直是学术界多年来致力于研究的重点。本研究采用因子分析法对预测方法的精度评价指标进行分析,并建立了预测方法精度的评价模型,对回归分析法、神经网络法、灰色系统法和增长率统计法4种水体氮浓度预测方法进行综合评估,优选出精度较高的河流水体氮浓度预测模型——BP神经网络预测模型。结果表明,此评估模型对类似研究具有一定的参考价值,能为选择出合适的河流水体氮浓度预测方法提供依据。     

厌氧折流板式微生物燃料电池堆影响因素研究

微生物燃料电池(MFC)中输出电压/电流的提升,以及反应器体积的扩展放大是其工程化应用的关键。本文构建了一个总体积为6.4 L的新型厌氧折流板式微生物燃料电池堆(ABSMFC)。以葡萄糖作为底物,探讨了阳极材料、液面高程差和水力停留时间(HRT)等因素对ABSMFC性能的影响。结果表明,碳纤维毡作为阳极时,电池单体外电路平均分压(R_(ex)=1 000Ω)为210 mV,填充石墨颗粒后增加到319.8 mV。格室间存在液面高程差时,电池单体、串联和并联的功率密度分别为207.1、181.1和215.7 mW/m~2,当无液面高程差(即水力相连)时为205.8、69.5和151.5 mW/m~2。4个电池单体串联和并联连接时,HRT对ABSMFC的产电稳定性无影响,溶解性COD的去除率和库仑效率均随HRT的增加而升高,且并联效果优于串联。     

3种浮床植物系统对富营养化水体净化效果研究

研究了风车草(Cyperus alternifolius)、菖蒲(Acorus calamus)和富贵竹(Dracaena sanderiana)3种浮床植物系统对富营养化水体净化效果,试验共持续35 d。结果表明,在水温24～30℃条件下,风车草和菖蒲生长良好,生物量大,而富贵竹生长较差,生物量增加少;3种植物对NH_4~+-N的去除率分别为76.8%、85.5%和53.6%,对TN的去除率分别为69.1%、66.2%和54.4%,对TP的去除率分别为76.9%、84.6%和61.5%,对PO_4~(3-)-的去除率分别为91.7%、91.7%和75%,对真实色度有明显的去除效果;3种植物对氮磷和真实色度去除效果与对照之间均达到显著差异(P0.05),自然沉淀是浊度去除的主要原因,植物吸收同化作用是NH_4~+-N去除的主要途径,植物吸收是溶解性磷去除的主要途径。试验表明,风车草和菖蒲对富营养化水体中氮磷和真实色度有较好的去除效果,可作为富营养化水体治理的优良物种而推广使用。     

3种大型海藻对含铅废水的生物吸附研究

运用批吸附技术研究了海带、裙带菜和条斑紫菜对水溶液中Pb2+的吸附特性。结果表明:pH是影响生物吸附的重要因素,海带和裙带菜吸附Pb2+的适宜pH在3~5之间,紫菜吸附Pb2+的最佳pH为4;在20~40℃范围内,3种海藻对Pb2+的生物吸附非常快,40 min达到吸附平衡,动力学数据符合准二级动力学模型;Langmuir和Freundlich模型成功地拟合了平衡数据。热力学分析表明吸附能够自发进行。红外光谱分析表明,羧基是海带和裙带菜吸附Pb2+的主要官能团。实验结果表明,用这3种海藻吸附剂对水溶液中Pb2+具有较好的吸附性能,海带和裙带菜的吸附容量相近,优于紫菜。     

活性半焦用于油田含油污水除油的研究

以经济廉价的半焦为原料,制备用于处理油田含油污水的吸附剂。采用高温焙烧活化、水蒸气活化、高压水热活化以及硝酸、氢氧化钾活化等方法对半焦进行活化处理,通过静态吸附实验测定除油率来评价活化效果,重点讨论了氢氧化钾活化条件对除油效果的影响。结果表明:KOH与半焦质量比为6∶1,80℃浸渍3 h,550℃焙烧1.5 h时,制备的活性半焦吸附除油效果最好,除油率可以达到75.6%;活性半焦对油的吸附符合Freund lich吸附方程。利用酸碱滴定法对样品表面酸碱官能团进行分析,发现KOH活化后半焦表面碱性亲油官能团明显增多;通过SEM对半焦的微观结构进行分析,发现KOH活化后半焦产生大量有利于吸附的孔结构。     

ASBBR-二级SBBR-化学除磷组合工艺处理榨菜腌制废水

针对榨菜腌制废水高盐高氮磷高有机物浓度的特征,提出厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR)-二级序批式生物膜反应器(SBBR)-化学除磷组合处理工艺,在前期对组合工艺中单元工艺的关键工况参数研究的基础上,考察组合工艺的处理效能。实验结果表明,采用该组合工艺,可使进水COD、NH4+-N、TN及PO43--P分别为10 000、345、550和38.5mg/L的榨菜腌制废水,处理出水COD、NH4+-N、TN及PO43--P分别达到93.6、12.3、18和0.1 mg/L,去除率分别为99.1%、96.4%、96.7%和99.9%,出水达到污水综合排放一级标准。     

颗粒物对无电压作用下离子交换膜分离去除铜离子的影响

在无外加电压条件下研究了颗粒物对阳离子交换膜分离去除铜离子效果的影响。选用硅酸、二氧化硅、氧化铝和水杨酸等4种物质作为颗粒物分别进行实验,其添加量均为50 mg/L。Cu2+及其补偿离子K+的浓度分别为0.0787mmol/L(5 mg/L)和0.787 mmol/L,水温为25±1℃,搅拌强度为600 r/min,水力停留时间为12 h。在所述实验条件下运行96 h后,水中无颗粒物干扰时,铜离子去除率为84%;水中存在带负电荷颗粒物(硅酸)和不带电荷颗粒物(二氧化硅和氧化铝)时,铜离子去除率略为下降至81%;而当水中存在带正电荷颗粒物(水杨酸)时,铜离子的去除率进一步下降为79%。研究结果表明带正电荷颗粒物对铜离子的交换去除影响较带负电荷或不带电荷颗粒物大,因为带正电荷颗粒物更易迁移至阳离子交换膜表面甚至进入膜内,并与膜表或膜内离子交换基团结合,从而导致铜离子交换去除明显下降。     

厌氧流化床处理白酒废水运行参数的研究

研究了床层膨胀率、HRT、温度以及有机容积负荷冲击等因素对AFB反应器COD去除率的影响。结果显示:温度为32±2℃,进水COD 6 000 mg/L,pH7.2条件下,AFB反应器处理白酒废水的优化运行参数为床层膨胀率为36%,回流比1∶7,水力停留时间8 h,此时废水COD去除率可达80%左右;同时该反应器在有机容积负荷达到36.1 kg COD/(m3.d)时COD去除率明显下降。     

脉冲电解法预处理酸性染料废水

研究了脉冲电解法预处理酸性偶氮类染料废水的处理效果,考察了不同工艺条件对废水COD去除率、脱色率和可生化性的影响。结果表明,脉冲电源峰值电压12 V,频率600 Hz,占空比50%的条件下电解40 min后,COD去除率可达59%,废水脱色率达91.4%,BOD5/COD由0.09提高至0.34。在相同条件下,脉冲电解法的电流效率是直流电解法的2倍左右。与现行常用的铁/碳反应床相比,脉冲电解法在成本上也具有一定的优势,应用前景较好。