黑水虻转化厨余垃圾过程中病原菌灭活规律的研究与综合评价

黑水虻能够有效取食厨余垃圾等有机固体废弃物,其自身转化为昆虫蛋白和脂肪等生物质,将厨余垃圾转化为虫沙有机肥,处理过程是一种有机固体废弃物的资源化新方法.为评估黑水虻处理厨余垃圾的效率与安全性,本课题研究黑水虻在厨余垃圾处理过程中,对大肠杆菌O157：H7（EC）、鼠伤寒沙门氏菌（ST）及金黄色葡萄球（SA）的灭活能力,评价黑水虻体内的抑菌因子,分析3种病原菌对黑水虻生长增重及厨余转化效率的影响.经过18 d的黑水虻处理,研究发现：①第0和第6 d两次以6.4~7.1 log₁₀ CFU·g^-1的浓度向厨余垃圾中分别接种EC、ST和SA以后,EC经4~6 d处理被全部灭活、ST经3~4 d处理被全部灭活,SA经6 d处理,浓度下降到1.9~2.6 log₁₀ CFU·g^-1,但不能被全部灭活,病原菌的灭活效率呈现EC=ST>SA的趋势（p < 0.001）,且黑水虻体内无EC、ST或SA残留;②厨余垃圾降解过程中,初期和中期pH值主要呈现酸性（4.0~5.3）,对抑制EC、ST和SA起到了促进作用,后期pH值呈中性至弱碱性;③黑水虻对于EC和ST能够产生自身免疫抑制因子,且抑制活性ST>EC,但对SA无明显的免疫抑制能力,SA的灭活主要依赖于黑水虻肠道菌群的竞争性抑制作用;④黑水虻的体长、体重、预蛹率、产率,以及厨余垃圾的生物转化率和减量化率未受病原菌存在的影响,18 d后EC组、ST组和SA组的预蛹率均达到在80%以上,厨余减量化率分别达到74.0%、79.1%和78.5%,生物转化率分别达到13.0%、13.2%、19.4%.综上,黑水虻能够在彻底灭活EC、ST,99%灭活SA的同时,高效降解厨余垃圾（减量化率>74%）,并转化为虫体有机质（虫产率>10%）,是一种高效卫生的厨余垃圾资源化方法.今后的研究中,还需要加强以金葡菌为代表的抗逆性病原菌的灭活机制的探讨.     

电凝聚臭氧化耦合工艺的二级出水处理特性与机理研究

构建电凝聚臭氧化耦合工艺对城市污水处理厂二级出水进行深度处理,研究了不同初始pH值、臭氧投加量和电流密度对二级出水处理效果的影响.结果表明,当初始pH值为5、臭氧投加量为1.5 mg·mg^-1、电流密度为15 mA·cm^-2时,该工艺处理效果达到最佳,二级出水中溶解性有机物的去除率可达到58.6%.与单独电絮凝和臭氧氧化工艺相比,耦合工艺对有机物有更好的去除效果.由于金属盐水解产物可以作为臭氧化的催化剂,为了甄别其活性点位,将磷酸盐引入体系中,结果表明磷酸盐占据了混凝剂水解产物表面的羟基,从而阻碍了臭氧与水解铝盐混凝剂之间的反应,使得有机物的去除率降低,傅立叶红外（FT-IR）分析的结果进一步证明表面羟基是产生的铝盐混凝剂催化臭氧化的活性点位.为了进一步明确该耦合工艺去除溶解性有机物的机理,选择对氯苯甲酸（pCBA）探针法间接证明和电子顺磁共振（EPR）实验直接证明体系中羟基自由基（·OH）的存在,结果表明,电凝聚臭氧化耦合工艺较单独臭氧氧化工艺产生了更多的·OH,说明电絮凝产生的铝盐混凝剂水解产物可以作为催化剂催化臭氧产生·OH,提升体系对有机物的去除效率.     

西藏地面太阳光谱观测

通过使用德国TriOS公司生产的RAMSES-ACC-UV/VIS光谱仪,在2016—2017年对西藏四个地区(拉萨、林芝、阿里和定日)进行了阶段性的太阳光谱(波长280—950 nm)实地观测。初步研究了西藏四个地区地面太阳光谱强度、光谱曲线特征以及光谱随时间的变化等,结果显示在本次观测期间,2017年7月21日(晴天)当地正午(北京时间13点58分)拉萨晴天光谱在476.6 nm波长处出现强度最高,峰值达到2.05 W?m~(-2)?nm~(-1)。同时对比了观测期间拉萨与定日、拉萨与林芝的当地正午晴天太阳光谱特征,对比结果表明:定日光谱强度高于拉萨,拉萨光谱强度高于林芝。定日光谱曲线平滑程度高于拉萨,拉萨光谱曲线平滑程度高于林芝,主要由水汽、氧气吸收造成。     

基于氮稳定同位素分馏原理的活性污泥脱氮性能评价

基于氮稳定同位素分馏原理,运用瑞利分馏方程,论文构建了活性污泥脱氮性能评价模型,以分析城市污水的微生物脱氮效率与活性.实验通过对城市污水处理厂的长期监测,确定了模型的主要参数.为验证模型在不同出水无机氮组成情况下的适用性,本研究监测了反硝化限制作用、硝化限制作用、氨化限制作用3种情况下的脱氮效能.结果表明,这3种情况下的脱氮效能均可以通过测定活性污泥的δ15N值,利用该评价模型预测.为验证该模型在不同脱氮能力下的适应性,本研究设置了3种典型工况,测得的3种工况下活性污泥的δ15N值分别为13.97‰、8.33‰和4.47‰,利用评价模型得出的脱氮效率分别为96%、71%和22%,与实际脱氮效率吻合度高,污泥脱氮活性也呈现递减趋势.说明该模型对于具有不同脱氮能力的水处理系统均适用.该模型可避免复杂的布点监测等过程,仅通过污泥的δ15N值即可了解整个系统的脱氮能力及污泥脱氮活性,对污水处理厂的强化脱氮具有指导意义;为评价污水处理过程中氮的去除效果提供了更为便捷、准确的途径.     

椭圆小球藻对汞的吸附-解吸探究

以椭圆小球藻（Chlorella ellipsoidea）为试验藻种,探究黑暗环境中活藻、死藻在不同条件下对水中汞的吸附-解吸特征、动力学过程和等温吸附模型。结果表明,椭圆小球藻在弱酸性或中性（pH=3～8）水环境中对汞的吸附能力最强,吸附总量随藻浓度的增加而增加,单位吸附量随藻浓度增加而降低,最佳吸附丰度约为3.2×10⁶ cells/mL,其中活藻处理对汞的最大吸附率为71.2%,死藻处理的最大吸附率为62.9%。椭圆小球藻对汞的吸附主要分为生物吸附和生物富集吸附两个阶段,其中死藻细胞主要以生物吸附为主,活藻细胞除了具备生物吸附以外还可进行生物富集吸附,藻细胞生物富集汞的能力与藻丰度和环境中汞浓度有关。二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型可较好地描述椭圆小球藻对汞的吸附过程。在解吸汞的过程中,椭圆小球藻死藻解吸能力更强,活藻在解吸过程中伴随着生物富集,1 440 min后死藻和活藻均可达到解吸平衡。     

模拟酸雨对福州平原水稻田土壤化学结合态有机碳含量的影响

为阐明酸雨对水稻田土壤化学结合态有机碳含量的影响,以福州平原水稻田为研究对象,在早稻和晚稻生长期中,设置对照(CK)、模拟pH=2.5、pH=3.5、pH=4.5酸雨处理,对酸雨影响下福州平原水稻田土壤化学结合态有机碳含量进行了测定与分析.结果表明,酸雨作用下早、晚稻土壤有机碳(SOC)含量介于13.40～20.17 g·kg~(-1),与土壤全氮(TN)含量显著正相关(p0.01);各处理下早稻田SOC含量均低于晚稻田,且早稻田土壤各处理间SOC含量差异不显著(p0.05),其中,晚稻CK、pH=2.5和pH=3.5处理的SOC含量与早稻差异显著(p0.05),酸雨处理均高于CK(p0.05).早、晚稻土壤Ca-SOC含量介于0.31～0.42 g·kg~(-1),早稻期间pH=2.5处理中Ca-SOC含量与其他处理差异明显(p0.05).早、晚稻土壤Fe(Al)-SOC含量介于2.90～4.64 g·kg~(-1),早稻各处理间差异不显著(p0.05),而晚稻各处理间差异显著(p0.05).相比之下,晚稻残渣态-SOC含量显著高于早稻(p0.05),酸雨处理显著高于CK(p0.05),且pH=2.5处理含量最高,均值为(15.21±0.37) g·kg~(-1),而早稻各处理残渣态-SOC含量差异不显著(p0.05).此外,早、晚稻SOC与Fe(Al)-SOC、残渣态-SOC之间均具有显著正相关关系(p0.01),早稻残渣态-SOC、晚稻Fe(Al)-SOC与土壤TN显著正相关(p0.01).综上所述,酸雨通过提高晚稻SOC和Fe(Al)-SOC含量,进而增强土壤碳库稳定性,促进有机碳的积累.     

4种重要因素对柴油机颗粒物排放因子的量化影响研究

在发动机台架测试基础上,按照发动机排放阶段、油品种类、后处理装置和运行工况4种因素的不同,进行了24组测试,研究了颗粒物排放因子.同时,应用单因素敏感性分析,探究了发动机排放阶段和油品种类对颗粒物排放因子的影响;并运用多元线性回归分析,探讨了4种因素对颗粒物排放因子的影响力大小排序.结果显示:24组柴油机测试的颗粒物排放因子均值为(21.9±24.5) mg·kWh~(-1);使用国Ⅴ排放标准柴油机的颗粒物排放因子((14.7±5.6) mg·kWh~(-1))比国Ⅳ排放标准柴油机((19.4±16.4) mg·kWh~(-1))有所下降;国Ⅳ柴油、国Ⅴ柴油和混合柴油的颗粒物排放因子平均值分别为120.0、(11.8±1.0)和(11.5±1.3) mg·kWh~(-1),混合柴油颗粒物排放因子与国Ⅴ柴油相近,两者相比国Ⅳ柴油有明显下降;油品种类是影响颗粒物排放因子的第一大因素,后处理是影响颗粒物排放因子的第二大因素.     

新型铈钨钛复合氧化物催化还原脱硝机理

利用水热共沉淀法制备了铈钨钛复合氧化物催化剂,考察了H₂O₂络合修饰对其催化脱硝转化频率（TOF）的影响;并借助傅里叶原位红外光谱仪研究了H₂O₂络合修饰后铈钨钛复合氧化物的催化脱硝机理.结果表明：H₂O₂络合修饰可增强铈钨钛复合氧化物表面Brønsted酸位强度,提高其表面NH₃低温吸附和中低温NH₃-SCR脱硝性能,400℃时其NO_x催化脱除频率TOF高达0.658s^-1;NH₃和NO_x在H₂O₂络合修饰后铈钨钛复合氧化物表面存在竞争吸附,其表面催化脱硝反应主要为吸附态NH₃、NH₂和NH₄⁺与气态NO+O₂的反应,其低温NH₃-SCR反应机理遵循Eley-Rideal（E-R）机理.     

排水速率对潮汐流人工湿地中CANON作用的强化

为强化潮汐流人工湿地（TFCW）中基于亚硝化的全程自养脱氮（CANON）作用,探究了不同排水速率（v_d）下系统中氮素的迁移转化机制与微生物特征.结果表明,v_d可显著影响TFCW中脱氮功能微生物的数量与活性,进而影响其氮素转化速率.当v_d由1.00降至0.50L/min时,填料层中逐渐形成较为严格的限氧环境,有利于短程硝化的稳定和厌氧氨氧化菌的富集,进而有助于CANON反应体系在TFCW中形成.而当v_d小于0.50L/min时,填料层中溶解氧相对不足,好氧氨氧化菌活性受到抑制,数量随之减少,CANON作用的强化效果有限,系统脱氮性能受到影响.当v_d为0.50L/min时,TFCW中的CANON作用可得到最大限度的强化,系统脱氮性能达到最佳,其TN和NH₄⁺-N的去除负荷分别为（116.79±13.16）和（102.75±4.35） mg/（L·d）.对v_d的合理设置可实现TFCW中CANON作用的强化,有利于CANON型人工湿地的构建.