降解剩余污泥中纤维素/半纤维素微生物富集培养实验研究

为促进剩余污泥中木质纤维素能源转化,首先需要探知污泥中是否存在可以降解纤维素/半纤维素的微生物.以木聚糖作为单一碳源分别从剩余污泥和厌氧消化污泥中富集培养可降解纤维素/半纤维素的微生物.实验结果显示,两种污泥源中均存在可降解纤维素/半纤维素的微生物,并可成功富集培养获得该类微生物.FISH与LIVE/DEAD实验证实,富集微生物为梭状芽孢杆菌属和芽孢杆菌属的混合物,并以梭状芽孢杆菌为主;富集微生物均具有很高活性.     

水体冻结过程中荧光物质的迁移转化研究

本研究利用荧光区域积分法考察了在水体冻结过程中,溶解性有机物(DOM)组分中荧光物质的迁移转化.同时,利用XAD树脂,将DOM分为3个部分:疏水性有机酸(HPO-A)、过渡亲水性有机酸(TPI-A)和亲水性有机物(HPI).结果表明,在水体冻结过程中,HPO-A、TPI-A和HPI的DOC浓度在水相中逐渐增加,而在冰相中先减少后增加,并且这3种DOM组分在冰、水两相间的分配系数排序为:HPITPI-AHPOA.在水体冻结过程中,水相中HPO-A和HPI的总累计荧光强度(ΦT,n)值,以及冰相中3种DOM组分的总ΦT,n值随冻结时间的变化趋势均为先降低后升高.在水体冻结过程中,水相中3种DOM组分的类腐殖酸荧光峰发生蓝移.冻融作用导致HPO-A和HPI的荧光性降低.与HPO-A和HPI相比,TPI-A的荧光性受冻融作用的影响相对较小.此外,在4类荧光物质中,冻融作用对DOM组分中的类富里酸荧光物质和类腐殖酸荧光物质的影响较显著.     

沿面放电氧活性物质注入协同SCR脱除烟气中NO_x

为了提高选择性催化还原(SCR)在低温区(200℃)的脱硝性能,提出利用插在烟道中的沿面放电反应器生成氧活性物质,部分氧化NO以实现低温快速SCR脱硝过程.同时,研究了氧活性物质注入实现快速SCR的脱硝性能,考察了氧活性物质注入降低二氧化硫和水蒸汽对SCR反应的影响.实验结果表明:在模拟烟气温度为150℃时,采用氧活性物质注入,部分氧化烟气中的NO以实现快速SCR反应条件下(NO/NO2浓度比为1),脱硝效率为51.9%,比标准SCR提升23%;当模拟烟气中存在SO2或H2O时,氧活性物质注入可有效降低SO2、H2O对SCR脱硝效率的影响.     

异步周期换向电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水及其机理研究

针对传统电凝聚法处理废水过程中易出现的电极表面钝化和极化而影响处理效果的现象,采用铝和铁板作为两极同步换向方法,通过周期性改变电流方向使电极钝化和极化现象得以减缓或消失,并实现两极均可溶,利用铝、铁系无机絮凝剂共存时可提高处理效果的特点,对活性艳蓝X-BR模拟染料废水进行处理;通过正交试验,获得了该方法的最佳处理条件.在此基础上,为避免金属铝成分在废水中出现剩余影响水质,采用异步周期换向方式加以改进,考察了铝、铁电极不同通电时间对处理效果的影响,并利用紫外-可见光分光光度法、高效液相色谱法、ICP法、高分辨质谱技术、激光粒度分析仪等手段对废水处理过程主导因素和污染物去除机理以及该方法对强化处理效果的作用机理进行了分析.研究表明,最佳条件下采用异步换向周期电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水30 min可使模拟废水脱色率接近100%,COD去除率可达76%以上;处理过程中起主导作用的是电凝聚过程而非电氧化还原过程;除大部分染料分子被电凝聚气浮或沉降导致脱色外,其余的活性艳蓝X-BR染料分子在电解作用下首先断裂生成了1,4-二氨基蒽醌-2-磺酸根,之后1,4-二氨基蒽醌-2-磺酸根又被直接絮凝上浮或沉降,或者在氢离子作用下发生了加氢反应使双键消失而脱色,模拟废水脱色是上述作用的综合结果.采用改进后的异步周期换向电凝聚法可以使铝铁离子凝聚过程形成的絮体具有更为合理的粒度和结构特性,从而更易于被去除,因此处理效果略优于同步换向和定向电流电凝聚过程,且可以实现处理后废水中铝离子含量降低到无法检出,避免其在处理后的废水中出现剩余影响水质.     

堆肥过程中通气方式对碳氮代谢相关基因表达影响的研究

采用实时荧光定量PCR对两种不同强制通气方式(罐体内嵌式通气和整体式通气)好氧发酵过程中碳氮代谢相关基因表达,包括细菌16S r DNA、β-glucosidase、amo A、nxr B1基因进行了定量分析,并对比研究了发酵过程中理化参数及堆体中碳氮代谢相关基因表达的变化.实验结果表明,在堆肥过程中,罐体内嵌式通气发酵堆体细菌总量大于整体式通气发酵;罐体内嵌式通气与整体式通气发酵中β-glucosidase基因拷贝数分别在堆肥第7 d与第4 d达到最大值,该数值分别是堆肥第1 d的4.0倍和6.2倍,表明发生了强烈的生物降解作用,碳代谢活动剧烈;氨氧化细菌(AOB)在强制通气好氧发酵的高温期含量极少,直至腐熟期才大量积累,导致大量铵态氮转化为氨气造成氮损失;高温对nxr B1基因表达有严重阻碍作用,在腐熟阶段罐体内嵌式通气方式发酵中nxr B1基因优先于整体式通气发酵表达并达到峰值.     

高碑店湖表层水中雌激素的分布及其光降解影响因素

雌激素等内分泌干扰物在水体中普遍存在,其在再生水中的存在以及在水体中的迁移转化会产生潜在的健康和生态风险。光降解是水体中雌激素消除的主要途径之一,水体中共存的无机离子及有机质等对雌激素的光解存在不同的影响。对高碑店湖再生水体中雌激素的污染状况进行了调查,结果显示表层水中天然雌激素雌酮(E1)和人工合成雌激素17α-乙炔基雌二醇(EE2)的浓度最高。在模拟太阳光照射条件下对E1在水溶液中的降解规律及影响因素进行了研究,发现在模拟1 SUN的光密度条件下,15 min时E1降解率可达85%(C0=5μg·L-1),而氨氮对E1的光降解存在一定的抑制作用,并且抑制作用随着氨氮的升高而变大。与纯水系统相比,高碑店湖表层水基质中E1的光降解速率较低,说明整体上氨氮、HCO-3、浊度等因素对E1光降解产生的抑制作用占主导。对雌酮及其降解产物进行了红外光谱分析,结果显示1 720 cm-1对应的C=O键特征峰在光照时间为0、10和20 min样品中的强度逐渐减弱,而2 854 cm-1和2 925 cm-1对应的脂肪碳的C-H键特征峰先增强后减弱,可能是因为E1结构中的C-C=O发生了反应生成了C=C-OH,而随着反应的继续,C=C也被进一步氧化,但降解产物的结构需要进一步研究推断。随着E1的光降解,E1水溶液的内分泌干扰活性逐渐下降,氨氮虽然对E1的光降解有一定的抑制作用,但随着降解反应的进行E1水溶液的内分泌干扰活性依然呈下降趋势。     

铁柱撑累托石的制备及其对活性艳蓝的降解

以天然粘土矿物累托石为载体、以铁盐作交联剂,利用水溶液插层方法制备了铁/累托石复合物。采用FT-IR和XRD两种表征方法对铁/累托石复合物进行了表征,分析了复合物的结构变化和层间间距变化,并探讨了复合物制备条件以及反应过程中溶液初始浓度、溶液初始pH、复合物投加量和H2O2浓度因素对催化降解活性艳蓝的影响。研究表明:铁聚合物插入到累托石的层间结构中,扩大了累托石的层间距;当Na+/Fe3+比值为0.5,Fe3+/累托石比值为10 mmol/g,p H为3左右,催化剂用量为0.5 g/L时,H2O2浓度为100 mg/L时,活性艳蓝的去除率达到90%以上。实验表明,铁柱撑累托石/UV/Fenton工艺对活性艳蓝具有良好的降解效果。     

基于荧光细菌感受器的AgNPs生物有效性研究

采用可表达绿色荧光蛋白的大肠杆菌(lac::GFP)为模型,研究了新鲜的和经氯化钠溶液老化的纳米银(AgNPs)生物有效性。经0、0.5、1、2μg/m L新鲜的AgNPs处理大肠杆菌10 h后,利用酶标仪、荧光显微镜、流式细胞仪和质粒抽提试剂盒检测AgNPs毒性。经不同浓度氯化钠(Cl/Ag摩尔比分别为0、100、500、800)老化12 d后的AgNPs(0、0.5、1、2μg/m L)及其离心后相应上清处理大肠杆菌10 h后,利用紫外可见分光光度计检测AgNPs在Na Cl溶液中吸收光谱,并用酶标仪和流式细胞仪统计细菌GFP抑制率。结果表明:AgNPs抑制大肠杆菌GFP表达,影响重组质粒复制,即有显著的生长抑制作用;氯离子的存在可加速AgNPs溶解,且在老化过程中,随着Cl/Ag比例增大,AgNPs的抑制作用有所下降。     

乌江水库水体中有机胶粒的三维荧光特征研究

超滤与三维荧光光谱的结合可以表征不同类型荧光物质相对分子量的分布规律,揭示它们的来源以及组分差异.本项研究用截留相对分子量为1 000和10 000的再生纤维素超滤膜,对乌江水库不同深度水体中的溶解有机质进行了分离,利用三维荧光光谱表征了3种不同相对分子量组分中发荧光有机质的光谱特征.结果表明:荧光物质主要存在于真溶液(＜1 000)中.水体在丰水期和枯水期的荧光峰存在差异.丰水期主要存在4种类型的荧光峰:类富里酸荧光A峰和C峰,类蛋白荧光峰B峰和D峰.枯水期则只表现出3种类型的荧光峰,类富里酸荧光峰C不明显,原因可能是此时水库处于蓄水状态,内部生物活动作用显著,产生的类蛋白荧光物质强度较大从而掩盖峰C的强度.然而72 m以下由于厌氧还原条件的出现,沉积物向水体释放了溶解有机质组分,原本强度被掩盖的荧光峰C明显出现在1 000～10 000组分中.     

改性钢渣颗粒除藻的特性研究

以高温活化改性钢渣颗粒为研究对象,对其在机械搅拌条件下对水体中不同种属藻的去除效果和对藻类的光合作用活性的影响进行试验研究,并对其除藻机理进行了初步探讨.结果表明:改性钢渣颗粒对水体中各藻属均有很好的去除效果,对藻类的光合作用活性具有很好的胁迫抑制作用;改性钢渣颗粒在100 r/min的搅拌强度下,对藻类的去除主要以吸附为主,在400 r/min的搅拌强度下,对藻类的去除以吸附和机械损伤为主.