利用玉米浸泡液产电的微生物燃料电池研究

以玉米淀粉生产过程中的浸泡液（玉米浸泡液）作为接种液和基质,利用“三合一”膜电极的单室空气阴极微生物燃料电池进行试验,采用在线监测电压和废水分析方法对产电功率和化学需氧量（COD）、氨氮进行测定,探讨高COD、高氨氮有机废水产电及废水处理的可行性.结果表明,经过94 d（1个周期）的连续运行（固定外电阻为1 000 Ω）,17 d时输出电压达到最大（525.0 mV）,稳定期最大输出功率可达169.6 mW/m²,此时电池相应的电流密度为440.2 mA/m²,内阻约为350 Ω,开路电压619.5 mV;但燃料电池电子利用效率较低（库仑效率为1.6%）;1个周期结束时浸泡液的COD去除率达到51.6%,氨氮去除率25.8%.本试验利用玉米浸泡液成功获得电能,同时对浸泡液有效地进行了处理,为其资源化利用提供新途径.     

温度对好氧颗粒污泥吸附铅离子的影响

由活性污泥培养得到好氧颗粒污泥,研究了温度对好氧颗粒污泥吸附Pb²⁺的影响.结果表明,好氧颗粒污泥主要含有C、H、N、O、P等元素,其经验结构式为C_5.7H_10.9O3.9NS_0.04.好氧颗粒污泥表面主要由球状细菌组成,具有明显的孔隙结构.在20～40℃时,Pb²⁺在好氧颗粒污泥上的吸附过程可以由Langmuir和Freundlich等温方程进行拟合（R²>0.914）.Pb2+最大吸附量Qmax由80.65 mg·g-1（20℃）增至97.09　mg·g-1（40℃）.吸附过程的表观自由能变ΔG<0、 ΔH>0、 ΔS>0,表明Pb2+在好氧颗粒污泥表面的吸附为吸热、熵增的自发过程.红外扫描分析(FTIR)结果表明,吸附过程Pb2+主要与—OH、蛋白质中的—COOH以及PO发生作用,与含氮官能团无关.     

固定化微生物技术处理城市微污染河水研究

将陶粒、功能化聚氨酯泡沫(FPUFS)、阿科蔓柔性填料、人工水草等4种不同载体与高效复合菌剂BP35应用于曝气生物滤池(BAF)构成固定化曝气生物滤池(G-BAF),研究固定化微生物技术对城市微污染河水的净化效果.4种G-BAF对NH4+-N、叶绿素和浊度的去除率分别为83.0%~89.0%、77.5%~89.0%和84.4%~95.2%,均大于对COD、UV254和TP的去除效果.FPUFS含有羟基、环氧基和酰胺基等反应性基团,对酶和微生物的负载量大,因此FPUFS-G-BAF对污染物的去除效率高于其余3种G-BAF.水力停留时间(HRT)对4种G-BAF去除NH4+-N的影响均不显著,而对COD的去除效果影响较大.当溶解氧(DO)浓度由2 mg/L升至4 mg/L时,4种G-BAF对COD和NH4+-N的去除率分别提高了11.9%~18.0%和12.7%~16.1%.GC-MS分析结果表明,G-BAF工艺能有效地将河水中分子质量较大的难降解有机物降解为小分子物质.     

典型Pb/Zn矿区土壤重金属污染特征与Pb同位素源解析

以我国典型的铅锌矿区——湖南水口山铅锌矿区及其周围地区为研究对象,分析自然土壤(A层和C层)样品中不同重金属(Pb、Zn、Cr、Cu、Cd、Hg)的污染特征和Pb同位素组成.结果表明,受铅锌选矿和冶炼活动的影响,研究区域A层土壤明显受到重金属的污染,尤其是在中心区域(水口山矿区),土壤中Pb、Zn、Cr、Cu、Cd、Hg含量最高达3966.88、 2086.25、 135.31、 185.63、 56.15、 16.434 mg/kg;受原生地质环境的影响,C层土壤重金属含量虽然变化很大,但基本反映土壤背景值.土壤中不同重金属的潜在生态危害大小顺序为Cd>Hg>Pb>Cu>Zn=Cr.中心区域多重金属综合潜在生态危害明显高于周围区域,其34%、 33%、 11%、 22%的采样点分别属于轻微、中等、强和很强生态危害,而周围区域属于轻微、中等、强和很强生态危害的采样点比例分别为68%、 16%、 10%、 6%.与C层Pb同位素相比(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb为1.168～1.246,²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb为2.014～2.130),由于人为Pb源的污染A层土壤中²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb值(1.166～1.226)低而²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb值(2.043～2.135)高.与铅锌选矿、冶炼废水和烟尘中Pb同位素比值对比表明,A层土壤铅污染主要来自于冶炼厂烟气粉尘的沉降.     

泥沙对双酚A的吸附及其影响因素研究

以黄河泥沙为例,用SPE HPLC MS MS的方法分析了双酚A在泥沙上的吸附规律及其影响因素.结果表明,由于黄河泥沙碳酸盐含量较高,双酚A的等温吸附规律不能用线性吸附方程和Freundlich吸附方程来描述;去除泥沙中碳酸盐后,泥沙对双酚A的吸附量增加,且其吸附规律可用线性吸附方程和Freundlich吸附方程来描述.泥沙总有机质含量和可溶态有机质含量都会影响双酚A的吸附,沉积物和悬浮物对双酚A的吸附量分别与其可溶态有机质含量负相关;由于价态不同,钙离子和钾离子对双酚A的吸附影响规律相反,随着钙离子浓度的增加双酚A吸附量亦增加,而随着钾离子浓度的增加双酚A吸附量却减少.     

电流密度对BDD电极电化学矿化吲哚的影响与机制

掺硼金刚石膜(BDD)电极电化学氧化法是去除难降解有机污染物的有效手段.与总有机碳(TOC)等的测定相比,气态中间产物的逸出量能够更直观有效地反映有机物的矿化程度与去除效果.本研究以吲哚为代表性污染物,通过对比不同电流密度(10、20和30 m A·cm-2)下BDD电极对吲哚的去除率与矿化率,结合降解过程中碳和氮形态的变化与守恒情况,分析吲哚的降解机制.结果表明,BDD电极对吲哚有良好的去除效果,电流密度为10、20、30 m A·cm-2时,吲哚达到100%去除的时间分别为8、5和4 h;TOC去除率、CO_2产生量均随电流密度的增加而增大,证明矿化率与电流密度成正相关;电解产生的CO_2气体与TOC、无机碳(TIC)构成了碳守恒体系.4~5 h时,体系TOC、TON和CO_2产生量均没有变化,表明电解产生的靛红具有较高的稳定性,此时为中间产物积累阶段;XPS表征进一步证实了中间产物靛红、苯醌等在电极表面的吸附,随着电解时间的延长,这些吸附的中间产物可进一步被降解.本研究从气态产物检测及碳氮形态分析与守恒的角度阐释吲哚矿化过程,对于辅助揭示有机物的电解过程有重要意义.     

菌株Sphingomonas sp. FL降解溴氨酸的特性研究

分离了1株澳氨酸降解菌.其可以溴氨酸为唯一碳源进行降解并使其脱色,通过16S rRNA基因序列比较和生理生化特性分析,将其归为鞘氨醇单胞菌属.溴氨酸降解和菌株生长的最适条件为:温度30℃,pH 7.0,摇床转速100 r/rain,(NH4)2SO4作为氮源,在此条件下,溴氨酸(100 mg/L)在14 h内的脱色率可达99%.低浓度NaCl(<2%)对脱色有促进作用,而高浓度NaCl(≥2%)对脱色产生抑制.以Haldane底物抑制模型表征溴氨酸初始浓度对脱色的影响.确定当初始浓度为1 393.5 mg/L时可取得最佳比降解速率1.4 h-1.菌株不能将溴氨酸完全矿化,至反应终点52.4%的有机碳得到去除.利用GC-MS和HPLC-MS分析代谢产物显示.溴氨酸降解的中间产物是邻苯二甲酸,终产物可能为2-氨基-3-羟基-5-溴苯磺酸或2-氨基-4-羟基-5-溴苯磺酸,邻苯二甲酸可经3,4-二羟基苯甲酸途径进一步降解而被菌体利用.     

阴极材料对三相三维电极反应器电解处理酸性橙7的影响研究

采用具有不同阴极材料的三相三维电极反应器,对300 mg/L酸性橙7(AO7)模拟废水进行处理研究,重点考察阴极材料对脱色率和反应体系矿化能力的影响,同时利用HPLC、UV-Vis、GC-MS等分析方法对·OH、H2O2以及降解产物进行测定,探讨了3种电极对AO7的降解行为.结果表明,在电压20 V条件下电解60 min后,活性炭纤维(ACF)、石墨和不锈钢等3种阴极体系对于AO7的脱色率均高于96%,三者之间没有明显差别.但是ACF体系对TOC的去除率可达到57.4%,高于其它两者.3种阴极体系中均有高活性的·OH和H2O2生成,但是ACF阴极体系中产生的浓度较高,从而决定了其具有较高的矿化能力.几种不同电极体系电解AO7过程中都遵循了相同的产生酮类和萘酚类物质的过程.     

近40年来玛纳斯河流域土壤水分补给量的变化分析

以西北干旱区的新疆玛纳斯河流域为例熏针对区域自然地理和土地利用特点,利用地理信息系统的空间分析技术,根据土壤水分平衡原理熏考虑研究区内降雨、径流、地下水以及灌溉等影响因子,建立土壤水分补给模型来推算土壤补给量的空间分布;分析了近40年来穴1961-2000年雪该流域土壤水分补给量的时空变化规律。结果表明:流域内的土壤水分补给量与降雨量变化趋势一致,夏季最高,冬季最低;流域内的土壤水分补给总体上较少但也存在空间差异,其中在绿洲区最高,在山地区略高于荒漠区。     

流域水权市场中的节水激励

流域水权制度是否具有内在的节水激励是能否纾缓一个国家或地区水资源危机的关键.水权再分配机制是水权制度的重要组成部分,而水权市场则是水权再分配机制的方式之一.该文通过构建节水投资收益净现值(NPV)模型,分析水权市场对节水激励的作用,讨论各因素对不同层次用水户进行节水投资决策的不同影响,并且应用节水投资收益净现值模型对黄河流域进行了案例分析.分析表明:有效的流域水权市场能够激励用水者进行节水投资,获得水权交易收益,同时缓解水资源供需矛盾,实现流域水资源的优化配置;跨地区跨行业的水权交易由于规模大,需要的投资金额多,交易成本较高,只能由较高级别的水资源管理机构或取水工程完成,但需要采取适当的节水设施管理方式;地区内行业内的水权交易规模小,需要的投资金额少,交易成本低.对于微观用水户具有激励作用,但需要政府提供相应的信贷支持.