固定化细胞技术在废水处理中的应用

固定化细胞处理废水是近年发展起来的废水处理新技术,其优点是:①能在生物处理装置内维持高浓度的生物量,提高处理负荷,减少处理装置容积;②污泥产量低,固定化活性污泥的剩余污泥产量仅为普通活性污泥法的1/4—1/5;③可选择性地固定优势菌种,提高难降解有机物的降解效率;④抗有毒物毒性能力强,在废水处理中显示出极大潜力。本文主要介绍国内外有关固定化细胞技术及其在废水处理中的应用研究和发展前景。     

磁性壳聚糖凝胶球固定厌氧铁氨氧化菌对废水氨氮去除的影响

厌氧铁氨氧化(ammonium oxidation coupling with iron reduction,Feammox)反应是一种在厌氧条件下,由厌氧铁氨氧化菌驱动,以三价铁为电子受体,氧化氨氮的生物化学途径,它可以用于去除水体中的氨氮.为提高厌氧铁氨氧化菌对氨氮废水处理效果,采用"氢氧化钠共沉淀-溶胶-凝胶"法制备粒径为1~5mm的磁性壳聚糖凝胶球(magnetic chitosan hydrogel beads,MCHBs),将厌氧铁氨氧化菌固定,研究其对废水中氨氮去除效果和影响因素,并与游离厌氧铁氨氧化菌对废水氨氮去除效率作对比.制备的MCHBs进行X射线衍射(XRD)和振动样品磁强(VSM)等表征分析.结果表明,MCHBs为铁磁性、结晶度高,饱和磁化强度达29.46 emu·g~(-1).MCHBs固定厌氧铁氨氧化菌比游离菌具有更高的氨氧化和铁还原速率,平均增幅为42.96%和20.75%,以MCHBs(1~2 mm)固定厌氧铁氨氧化菌的效果最显著(P0.05).进一步研究发现,不适宜氨氮浓度、温度和pH下,MCHBs(1~2 mm)固定厌氧铁氨氧化菌氧化氨氮的能力均比游离菌高.初始氨氮浓度60.00 mg·L~(-1)、温度25℃和pH 4.50时,厌氧铁氨氧化效果较好,主要产物为硝态氮和二价铁,16 d时MCHBs(1~2 mm)固定厌氧铁氨氧化菌对氨氮去除率高达53.62%.这些结果都表明以MCHBs固定厌氧铁氨氧化菌后,能起到增强厌氧铁氨氧化反应去除废水氨氮的目的.     

ACF负载金属氧化物及尿素低温去除NO

以活性炭纤维(ACF)负载NiO以及NiO-CeO2制备了一系列催化剂,并在催化剂上负载尿素作为还原剂,研究其在30～120℃范围内的催化还原NO的活性.通过SEM、BET、XRD等表征实验选择性地对催化剂进行了理化特征研究.结果表明,3种不同质量分数的NiO催化剂中,5%NiO/ACF效率较低,10%NiO的催化剂活性以及活性稳定性较好,在90℃即可达到50%左右的NO净化效率,15%NiO/ACF的催化活性稳定性较差.在3种不同质量分数的NiO-CeO2/ACF催化剂中,5%NiO-5%CeO2/ACF的活性以及活性稳定性最好,在110℃可达到55%以上的NO净化效率.10%CeO2-5%NiO/ACF活性高于5%CeO2-10%NiO/ACF;活性金属的最佳负载量为10%,过多的负载量会引起催化剂比表面积的减少从而导致催化剂活性下降;金属氧化物是催化反应的活性中心.对10%CeO2/ACF、10%NiO/ACF和5%CeO2-5%NiO/ACF的研究显示,5%CeO2-5%NiO/ACF的催化活性最好,CeO2和NiO的协同作用使催化剂的活性优于2种单独负载的催化剂.本研究还对催化剂的低温催化机制进行了分析和讨论.     

微生物处理含油废水的实验研究

实验以天津大港油田受原油污染的土壤为菌源,原油为唯一碳源,采用限制性底物大剂量冲击驯化方式,共驯化、筛选分离出四株对原油有一定降解能力的优势微生物,初步认定为假单胞菌属(Pseudomonas);以此优势菌株为始发菌株,聚乙烯醇为载体,采用包埋法进行微生物固定化实验,实验结果表明:微生物固定化后微生物的活性相对稳定,可以认为聚乙烯醇是一种比较好的包埋载体。     

铁酸锰活性炭阴极催化剂的制备与对微生物燃料电池产电性能的影响

微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)阴极的氧化还原反应能力对MFC的产电性能起着至关重要的作用,因此,本研究制备了铁酸锰/活性炭(MnFe₂O₄/AC)并对其进行材料学表征,研究其作为MFC空气阴极催化剂时产电和污水处理效果.研究表明,MnFe₂O₄和AC物质的量比为1:3时MFC电功率密度最高,达302.7mW/m².在峰值电压附近维持时间长达200h,维持时间是传统Pt/C催化剂MFC的4倍,库伦效率达到17.45%.在催化剂重复利用实验中发现,在相同的运行时间内,采用Pt/C催化剂的MFC电压下降明显,而采用MnFe₂O₄/AC催化剂的MFC电压基本保持稳定,证明了MnFe₂O₄/AC催化剂良好的循环稳定性.污水处理效果方面,MnFe₂O₄和AC物质的量比为1:3时处理效果最好,COD去除率达74.66%.因此,MnFe₂O₄/AC催化剂制备简单、价格低廉、电化学性能稳定,在提高MFC产电持久性方面具有实际意义.     

固定化填料人工快速渗滤系统运行效果分析

利用微生物固定化载体强化人工快速渗滤系统,研究在常温下该系统对小单元、低浓度生活污水的处理效果。研究表明：在水力负荷30 cm/d的工况下,固定化填料人工快速渗滤系统对有机物具有良好的去除效果,对COD的去除率可达80%,基本出水COD〈50mg/l;该系统对TN的去除率约为30%;对TP的去除率为27.9-59.7%,并随系统运行时间的延长而下降。     

海藻酸钠、聚乙烯醇包埋固定化技术对紫色非硫光合细菌脱氢酶活性影响的试验研究

采用两种包埋载体--海藻酸钠、聚乙烯醇对紫色非硫光合细菌进行了固定化,研究了这两种包埋剂包埋固定化技术对紫色非硫光合细菌性能及脱氢酶活性的影响,并确定了其最佳固定化条件.     

固定化微生物流化床反应器的研究进展

综述了固定化微生物流化床反应器的发展及应用等,包括生物流化床处理废水的特点及发展过程;固定化微生物反应器的几种类型及特点;在工业生产和废水处理方面的应用;影响固定化微生物流化床反应器设计和操作的因素,固定提出了固定化微生物流化床反应器今后的研究方向。     

ZnO催化剂对苯胺光降解的研究

以太阳光，氙灯为光源，ＺｎＯ为光催化剂，对苯胺光降解行为进行研究，考察了溶液的初始浓度催化剂量，溶液ｐＨ值对苯胺光降解速率的影响。实验结果证实苯胺光降解符合准 级动力学规律，氧不足的条件下苯胺降妥的速率减慢。     

非均相芬顿氧化处理乙二醛废水的初步研究

以乙二醛废水为处理对象,采用将Fe3+负载在活性炭纤维为载体的催化剂,以H_2O_2为氧化剂,初步研究了非均相芬顿氧化技术对于乙二醛废水的处理效果,并与均相芬顿氧化处理方法作比较。结果表明:非均相芬顿氧化技术比均相芬顿氧化法处理乙二醛废水的效果更好,不仅大大提高COD_(Cr)、甲醛的去除率以及双氧水利用率,还能较大程度降低氧化后的产泥量。