聚乙烯醇包埋铁粉／活性炭微球处理含铬废水

采用液-液相分离方法制备了共包埋铁粉和活性炭的微球,并考察了其对模拟含铬废水的处理效果.实验结果表明:当废水pH值2,处理时间4 h,微球对废水中的Cr(Ⅵ)的去除率可达99.7%;利用微球连续化处理,出水可达国家排放标准,且运行稳定,不存在填料结块现象,优于普通的铁炭固定床内电解法.     

Catalyzed degradation of disperse dyes by calcium alginate-pectin entrapped bitter gourd （Momordica charantia） peroxidase

Calcium-alginate pectin entrapped bitter gourd peroxidase (BGP) has been employed for the treatment of disperse dyes: Disperse Brown 1 (DB 1) and Disperse Red 17 (DR 17). Peroxidase alone was unable to decolorize DR 17 and DB 1. However, the investigated dyes were decolorized maximally by BGP in the presence of 0.2 mmol/L redox mediator, violuric acid (VA). A slow decrease in percent decolorization was observed when VA concentration was higher than 0.2 mmol/L which could likely be due to the high reactivity of its aminoxyl radical (> N–O.) intermediate, that might undergo chemical reactions with aromatic amino acid side chains of the enzyme thereby inactivating it. Maximum decolorization of the dyes was observed at pH 3.0 and 40°C within 2 hr of incubation. Immobilized peroxidase decolorized 98% DR 17 and 71% DB 1 using 35 U of BGP in batch process in 90 min. Immobilized enzyme decolorized 85% DR 17 and 51% DB 1 whereas soluble enzyme decolorized DR 17 to 48% and DB 1 to 30% at 60°C. UV-visible spectral analysis was used to evaluate the degradation of these dyes and their toxicity was tested by Allium cepa test. The generally observed higher stability of the bioaffinity bound enzymes against various forms of inactivation may be related to the specific and strong binding of enzyme with bioaffinity support which prevents the unfolding/denaturation of enzyme. Thus entrapped peroxidase was found to be effective in the decolorization of the investigated dyes.     

基于包埋填料的短程硝化反硝化工艺的脱氮性能优化

为优化短程硝化反硝化工艺对模拟城市污水的脱氮处理性能,通过包埋固定化技术分别制得短程硝化、反硝化填料,形成连续流脱氮工艺。结果表明,短程硝化填料活性恢复后的氨氧化速率(AOR)可达39.83 mg∙(L∙h)⁻¹,亚硝酸盐积累率(NAR)稳定在96.60%。采用响应曲面法考察了短程硝化过程中的DO、HRT和填充率等因素对氨氮去除率(ARR)和NAR的影响,并建立了二次回归模型,通过模型预测的最佳运行工况为：HRT为3.48 h,DO为3.64 mg∙L⁻¹,填充率为20%。此时,后置反硝化包埋填料,当平均C/N为2.82时,总氮出水平均质量浓度为2.29 mg·L⁻¹,去除率稳定在94.27%,说明该工艺对城市污水具有良好的脱氮性能。高通量测序结果表明,短程硝化和反硝化包埋填料内部的功能菌均有大量增殖,并始终保持着优势地位。     

聚乙烯醇包埋水化硅酸钙粉末制备薄片状材料用于处理含磷废水

采用聚乙烯醇（PVA）包埋固定水化硅酸钙（CSH）粉末,硝酸钠作为交联剂,制备片状除磷材料（PVA-CSH）,解决粉状CSH易流失、易堵塞等实用性问题,同时尽量避免对CSH粉末吸附性能的影响。通过SEM和FTIR对材料进行表征,通过批量的静态实验研究材料对含磷废水的吸附行为,通过连续运行实验考察材料的实际应用性能。结果表明,PVA-CSH材料成多孔网状结构,包埋前后CSH基团种类不变;PVA的加入对CSH除磷的吸附速率会有一定的影响,但平衡吸附量基本不受影响,准二级动力学方程可用于描述吸附过程,吸附等温曲线符合Langmuir等温方程;连续柱实验中,同等条件下,CSH及PVA-CSH柱出水磷浓度超出0.5 mg· L-1时,运行时长均为7 d左右,PVA-CSH柱出水COD浓度始终小于10 mg· L-1,NO3--N浓度始终小于2 mg·L-1,PVA-CSH柱出水浊度接近0 NTU显著优于CSH粉末。     

不同材料包埋固定化厌氧氨氧化混培物

为探寻一条维持反应器中厌氧氨氧化混培物生物量的新途径,采用CMC、PVA、SA以及PVA.SA混合液等为包埋材料.对厌氧氨氧化混培物进行包埋固定,制成固定化小球.结果表明,4种包埋固定化小球均表现出较高的厌氧氨氧化活性,氨氮和亚硝酸盐氮的去除率分别达到100%和96%～98%,其中氨氯、亚硝酸盐氮去除量和硝酸盐氮生成量的比值在1:(1.142～1.252):(0.200～0.365)之间.4种包埋固定化小球的厌氧氨氧化活性排序为CMC小球>SA小球>PVA-SA小球>PVA小球.机械性能排序为PVA-SA小球>PVA小球>SA小球>CMC小球.PVA小球粘连现象严重,成球效果最差.综合评价PVA-SA为最佳的固定化材料.     

β-环糊精包埋纳米零价铁对Cd~(2+)的去除性能研究

为提高纳米Fe0的稳定性,以环氧氯丙烷为交联剂,以β-环糊精为原料对纳米Fe0进行包埋。考察了碱度、交联剂用量对聚合物交联度的影响,对比研究了30%、40%Na OH介质对包埋纳米Fe0去除Cd2+反应活性的影响。利用SEM、TGA对包埋材料的表面形态及热稳定性进行了分析。实验结果表明:40%Na OH介质中交联包埋的纳米Fe0具有更高的反应活性;当Cd2+浓度为100 mg/L时,投加包埋材料3.0 g,反应150 min,Cd2+去除率可达98.9%;于空气中放置1个月,其对Cd2+去除率仍可达90.5%。     

PN/A双菌层系统的构建及其脱氮性能

分别采用SBR反应器和MBR反应器驯化培养亚硝化污泥和厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation,ANAMMOX)污泥,并通过微生物包埋技术将两类污泥分别包埋,构建亚硝化-厌氧氨氧化(partial nitrification-ANAMMOX,PN/A)双菌层系统.短期实验证明该系统中亚硝化菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)和ANAMMOX菌在不同阶段分别起主导作用,维持系统的酸碱平衡,并实现NH+4-N的高效去除(98.8%).长期实验表明,在溶解氧受限时,PN/A双菌层系统能够有效提高系统对溶解氧的利用效率,并增强系统的稳定性和脱氮效能.在溶解氧为1.0 mg·L~(-1),进水NH+4-N质量浓度分别为200 mg·L~(-1)和400 mg·L~(-1)时,对照组脱氮效率仅为58.1%和61.4%,而PN/A双菌层系统脱氮效率均稳定在80%左右;溶解氧为3.0mg·L~(-1),进水NH+4-N质量浓度为400 mg·L~(-1)时,PN/A双菌层系统总氮去除率达87.9%,总氮积累负荷(NLR)为0.4kg·(m3·d)-1,总氮去除负荷(NRR)为12.8 mg·(g·h)-1.     

异养硝化-好氧反硝化菌Burkholderiasp.YX02强化连续流反应器中微生物群落结构解析

为揭示生物脱氮反应器中微生物群落结构随时间变化的动态演替过程,以投加包埋固定化异养硝化-好氧反硝化菌Burkholderia sp.YX02建立的连续流反应器为研究对象,利用PCR-DGGE技术获得了不同阶段下微生物群落结构的DNA特征图谱并对图谱进行了多元统计分析,同时考察了微生物群落结构的变化与反应器中p H、NH+4-N、NO-2-N、NO-3-N及COD等环境因子的相关性.结果表明,反应器在18 d的运行期间微生物群落较为丰富,各阶段群落结构的相似性并不随着反应器的运行而有序递减,相邻阶段群落结构的相似性先下降后上升,反应器内的菌群经演替最终形成了稳定的菌群结构.Shannon-Wiener多样性指数变化与反应器的运行显著关联,不同阶段多样性指数差异明显,整体上呈先下降后上升的趋势,运行后期出现了新的菌群.UPGMA聚类分析大致将反应器的运行过程划分为3个时期,且不同时期存在一定的演变关系.对DGGE图谱进行主成分分析(principal component analysis,PCA)表明,随着反应器的运行,劣势菌被大量淘汰、优势菌株常驻,运行后期形成以包埋菌Burkholderia sp.YX02为代表的新的菌群结构.对微生物的群落结构与环境因子的相关性进行典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)表明,NO-2-N对微生物群落结构的影响最大,其次为NO-3-N、NH+4-N和COD,p H影响最小.     

硝化细菌的培养及包埋固定化中试

为实现硝化细菌规模化富集及包埋固定化技术的工业化应用.以污水厂回流污泥为菌源,利用工业级生物发酵罐,连续投加并逐渐提高底物浓度,控制FA和FNA实现硝化细菌的快速增长,实现了氨氧化速率118 mg·(L·h)~(-1)的高表达.高通量种群分析结果表明,回流污泥生物多样性较大,具有硝化作用的Nitrosomonas比例仅为0.53%;富集培养后污泥多样性明显降低,Nitrosomonas比例上升至10.27%,相较于驯化前,比例提高了20倍.以此为菌源,用PVA(聚乙烯醇)进行包埋固定化,包埋填料填充率为30%,通过连续流的方式进行包埋填料的活性恢复,仅用27 d填料的硝化速率达到62mg·(L·h)~(-1),证明包埋填料活性恢复.     

微生物复合载体制备及包埋Halomonas sp.NH2B的硝化性能

包埋固定化技术可为微生物提供附着载体,提高循环水养殖系统曝气生物滤器(BAF)中微生物去除含氮污染物的能力。文章在聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)复合载体材料基础上,添加0%～2%(w/w)的环糊精(β-CD)、硅藻土(DIA)和沸石(Z-13X),通过正交实验、理化性质、水质监测和扫描电子显微镜分析,考察复合载体机械强度、物化稳定性、可重复利用性、硝化性能和内部结构。结果表明：复合载体最佳复合比例为PVA 10%、SA 2%、β-CD 0%、DIA 2%、Z-13X 1%,该比例的复合载体机械性能良好,改性后的复合载体可适用于酸性尾水中,其内部呈现多孔结构,孔径适合微生物生长。同时,筛选出一株高效硝化菌株Halomonas sp.NH2B,将其包埋于复合载体中进一步研究,该微生物复合载体36 h可100%去除初始浓度为50 mg/L的NH₄⁺-N,且7个循环周期后,复合载体孔隙结构基本保持不变,且有微生物附着,NH₄⁺-N去除率仍可达76.93%。新型复合载体材料可有效解决微生物接种后生存能力弱...