基于催化膜耦合颗粒活性炭阴极的微生物燃料电池体系处理焦化废水

含难降解污染物的工业废水,处理难度大、成本高,如未达标却大量排放,会造成严重的水体污染并威胁生态平衡和人类健康。为了开发高效、节能和可持续的环保技术,制备了新型催化电极膜组件,并内置活性炭颗粒或负载二氧化锰的活性炭颗粒,以扩大阴极的总体积,研究了其在11 L上流式微生物燃料电池与膜生物反应器耦合系统中对焦化废水的处理效果,考察了其对系统的产电性能和废水处理效果。结果表明,在产电和水处理成效上,催化电极膜内放置负载二氧化锰的活性炭颗粒阴极的耦合体系>催化电极膜内置活性炭颗粒阴极的体系>碳纤维布电极内置活性炭颗粒阴极的体系。碳纤维负载催化剂电极膜及内置活性炭颗粒阴极的系统,最大功率密度为1 041.35 mW·m−3,比仅用碳纤维布的电极膜内置活性炭颗粒阴极的对照组,提高了7.4倍,系统内阻也由309 Ω减小至104 Ω,有效降低了能量损耗。催化电极膜内置负载二氧化锰活性炭颗粒阴极的耦合系统,可高效去除焦化废水中的COD和${ {\rm{NH}}_4^ + }$-N,去除率最高可达95.75%和92.81%;COD去除负荷为1.55 kg·(m3·d)−1,比对照组提高了25%。增大阴极曝气速率,可提高COD去除效率(另一焦化废水,出水COD值低于40 mg·L−1,达到一级排放标准);COD去除负荷达到1.67 kg·(m3·d)−1。该耦合体系对焦化废水具有较好的处理效果和较高的产电能力,可为焦化废水等工业废水的处理提供一种有效可行的新方法。     

基于碳源条件的燃料乙醇生产废水脱氮工艺优化

某厂稻谷燃料乙醇DDG废水处理工艺因好氧进水碳氮比失调,导致出水TN难以达标。通过对反硝化系统碳源种类的筛选,寻找适宜的碳源并对废水处理系统工艺进行调整,以提升反硝化脱氮效率。碳源筛选实验在葡萄糖、乙醇和清液(原废水),3种碳源条件下进行。通过考察实验系统pH和TN浓度的变化,对反硝化系统投加不同碳源时TN去除速率,以及相应碳源条件下的运行成本进行对比。结果表明：乙醇作为碳源时系统的TN去除速率最大,为8.33 mg·(L·h)⁻¹,是清液为碳源时的1.1倍、葡萄糖为碳源时的1.18倍;而清液作为碳源的运行成本是乙醇为碳源的9%、葡萄糖为碳源的37%。综合对比反硝化投加不同碳源情况下的脱氮反应速率和运行成本,以清液作为碳源来调整脱氮工艺是最佳方案。经现场工艺验证,当A/O系统进水TN为300~600 mg·L⁻¹、投加清液量使废水中COD/TN达到12.1以上时,可确保该厂废水处理系统经处理外排废水TN稳定在50 mg·L⁻¹以下。上述研究结果可为DDG废水的处理提供经济合理的碳源补充方案,并能为可生化性较好的发酵行业废水处理提供参考。     

高浓度苯酚降解产电菌ZY07的筛选及其降解产电特性

从以苯酚为燃料且运行至稳定的微生物燃料电池阳极碳毡上筛选驯化获得一株能够降解高浓度苯酚的产电菌株ZY07,经18S rRNA序列分析,鉴定该菌为热带假丝酵母菌(Candida tropicalis)。初步探究了菌株ZY07的生物学特性和产电特性。结果表明,经驯化后,菌株ZY07的耐酚质量浓度可达到2 000 mg·L⁻¹,48 h基本能完全降解1 700 mg·L⁻¹的苯酚;菌株ZY07的最适生长及降酚条件为：接菌量为8%、pH为8、温度为35 ℃。循环伏安分析结果表明,菌株ZY07具有良好的电化学活性,以ZY07构建的MFC最大输出电压为0.72V,最大功率密度达48.02 mW·m⁻²;阳极碳毡扫描电镜显示,产电菌ZY07附着在碳毡表面形成生物膜。综合循环伏安和扫描电镜分析结果可推测,菌株ZY07是通过生物膜与电极表面直接接触的方式传递电子。     

生物电化学系统对河道沉积物中抗生素的强化去除

生物电化学系统已被证明可以有效降解废水或污泥中的抗生素,但对于河道沉积物中抗生素降解效果的研究还十分有限.本研究以河道沉积物为底物,考察了沉积物中本底抗生素在微生物电解池(microbial electrolysis cell,MEC)和微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)中的去除、迁移和降...     

温度对淀粉酶强化污泥为燃料微生物燃料电池的影响

采用单室无膜悬浮阴极微生物燃料电池(MFC),对比分析了温度变化对淀粉酶强化剩余污泥为燃料的MFC(ESMFC)产电特性和污泥减量化效果的影响.研究表明,在40℃时ESMFC最大功率密度相对于参照组(投加等量失活酶系统)功率密度输出增加最大,为94%;此时CE也最大,为9.2%。这主要是由于在此温度下淀粉酶对系统的促进作用更明显。在45℃时,ESMFC系统中污泥减量化效果最好.当运行温度为45℃时,ESMFC中TCOD去除率为87.2%,投加等量失活淀粉酶的ESMFC中TCOD去除率为55.7%;ESMFC中VSS/TSS从原泥中的67.34%下降到28.07%,对照组则下降到45.61%。此研究对投加淀粉酶的ESMFC实际应用具有一定指导意义。     

阳极电势对MFC中产电的影响

在微生物燃料电池(MFC)中,与微生物接触的阳极自身电场环境就可能会对产电菌的生长和代谢产生重要影响,进而影响到MFC产电效能.为探索阳极电势的作用,本研究在微生物燃料电池的阳极室中通过设置附加电路来人为改变阳极电势,考察了阳极电势对MFC产电的影响.结果表明,当阳极电势在-380 mV降低到0 mV过程中,MFC输出功率提高.当阳极电势小于200 mV时,COD去除效率在60%~73%之间变化不大.较低或较高的阳极电势均可增加电池的库伦效率.阳极电势处于-380 mV到0 mV下,厌氧微生物主要以丙酸型发酵为主,产生大量乙酸;COD的分解和利用是分阶段进行的.不同阳极电势下MFC内阻变化主要受浓差内阻影响.阳极电势为-200 mV时欧姆内阻最低,但电化学活性较高.     

高盐废水MFCs不同阴极电子受体产电及微生物群落分析

为探查不同电子受体产电性能及对阳极微生物群落的影响,研究了3种电子受体(铁氰化钾、曝气阴极、过硫酸钾),构建了双室榨菜废水微生物燃料电池系统(microbial fuel cells,MFCs),实现了污水处理和能量回收的双重目的,探讨了不同电子受体(铁氰化钾、曝气阴极、过硫酸钾)对榨菜废水MFCs产电性能及阳极微生物群落的影响。结果表明：在产电性能方面,当过硫酸钾作为阴极电子受体时,电池输出电压、库仑效率、功率密度均优于另外2种常用阴极电子受体(铁氰化钾和氧气);在500 Ω的外接电阻间歇运行的条件下,其输出电压、库仑效率、功率密度分别为802 mV、(33±1.6)%、697 mW·m⁻²。阳极生物16S rRNA基因测序分析表明,水解发酵菌为榨菜废水微生物燃料电池阳极核心菌群,铁氰化钾、氧气和过硫酸钾MFCs阳极微生物菌群相对丰度分别为64.3%、63.6%和75.51%,包括Lentimicrobium、Synergistaceae、Sphaerochaeta、Anaerolineaceae、Draconibacteriacea菌属。阴极电子受体不同的MFCs的阳极微生物群落核心菌群类似,但是丰度有所不同。势差较大的电子受体(过硫酸钾)微生物群落多样性和丰富度较高,产电和污染物去除效果较好。     

超高效液相色谱三重四极杆质谱联用法测定水中的苯胺及联苯胺

将含有苯胺及联苯胺的水样过滤后加入乙腈(水样中乙腈比例为20%)直接进样,使用超高效液相色谱三重四极杆质谱联用法测定。通过选择离子反应监测,可实现定性和外标法定量分析。该法测定生活饮用水及其水源水中苯胺和联苯胺的最低检测浓度分别为2和0.2ng/mL,对实际样品的加标回收率为苯胺:112%～115%,联苯胺:84.5%～86.5%,该方法绿色环保、简单、具有较高的灵敏度和较低的检出限。     

Characteristics and removal mechanism of the precursors of N-chloro-2,2-dichloroacetamide in a drinking water treatment process at Taihu Lake

• N-Cl-DCAM, an emerging N-DBP in drinking water was investigated. • A new BAC has a better removal efficiency for N-Cl-DCAM precursors than an old BAC. • N-Cl-DCAM precursors are more of low molecular weight and non-polar. • Adsorption of GAC plays a major role in removal of N-Cl-DCAM precursors by an O₃-BAC. N-chloro-2,2-dichloroacetamide (N-Cl-DCAM) is an emerging nitrogenous disinfection by-product (N-DBP) which can occur in drinking water. In this study, an analytical method based on liquid chromatography with tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) was developed to validate the concentration of N-Cl-DCAM, which was found to be 1.5 mg/L in the effluent of a waterworks receiving raw water from Taihu Lake, China. The changes of N-Cl-DCAM formation potential (N-Cl-DCAMFP) in the drinking water treatment process and the removal efficiency of its precursors in each unit were evaluated. Non-polar organics accounted for the majority of N-Cl-DCAM precursors, accounting for 70% of the N-Cl-DCAM FP. The effect of conventional water treatment processes on the removal of N-Cl-DCAM precursors was found to be unsatisfactory due to their poor performance in the removal of low molecular weight (MW) or non-polar organics. In the ozonation integrated with biological activated carbon (O₃-BAC) process, the ozonation had little influence on the decrease of N-Cl-DCAM FP. The removal efficiency of precursors by a new BAC filter, in which the granular activated carbon (GAC) had only been used for four months was higher than that achieved by an old BAC filter in which the GAC had been used for two years. The different removal efficiencies of precursors were mainly due to the different adsorption capacities of GAC for individual precursors. Low MW or non-polar organics were predominantly removed by GAC, rather than biodegradation by microorganisms attached to GAC particles.     

贵州贫困农村室内不同燃料产生PM10的微观特征

应用高分辨率扫描电镜(SEM)和图像分析研究了贵州贫困农村不同燃料类型(拌泥煤、煤、蜂窝煤和柴)产生室内PM10的微观形貌和不同类型颗粒物的数量-粒度、体积-粒度分布.结果表明:不同类型燃料产生的PM10中颗粒物以烟尘及其集合体、矿物颗粒和飞灰为主,烟尘及其集合体均达到72.69%以上;在数量-粒度分布上,以煤和蜂窝煤燃烧产生的PM10中烟尘集合体和燃煤飞灰呈单峰分布;以拌泥煤为燃料产生的室内PM10中烟尘及其集合体呈单峰分布,燃煤飞灰呈双峰分布;以柴为燃料的室内PM10中烟尘及其集合体呈单峰分布.不同类型燃料产生的PM10中颗粒物体积-粒度分布基本呈单峰分布,主要分布在粒径>1.0μm.