煤化工废水生化处理系统活性污泥膨胀控制及菌群迁移

针对煤化工废水生化处理系统存在的活性污泥丝状菌膨胀问题,根据微生物营养学原理,利用活性污泥调理剂对污泥膨胀进行控制和修复,并对修复前后的活性污泥细菌菌群进行高通量测序,研究了菌群的迁移变化途径。研究结果表明,修复后的煤化工废水生化处理系统中活性污泥的SVI值明显下降,维持在85 mL·g-1左右,系统对废水中有机污染物的降解能力有所提升,COD去除率由原来的93%左右提高到96%以上。细菌菌群种类、数量和丰度都有明显改善。     

AC/PTFE微生物燃料电池阴极去除罗丹明B及同步产电性能

采用辊压成型法制备了活性炭（AC）/聚四氟乙烯（PTFE）质量比分别为6、5和3的AC/PTFE 电极,并利用SEM对电极表面进行表征。结果表明,随着质量比的降低电极表面活性炭颗粒间的连接更为紧密。以制得的AC/PTFE电极,碳毡分别为微生物燃料电池（MFC）的阴极、阳极,利用AC/PTFE阴极在曝气条件下产生的过氧化氢在阴极处理模拟的罗丹明B废水。研究了不同质量比AC/PTFE阴极对罗丹明B的去除效果及同步产电情况,结果表明以AC/PTFE质量比为6的AC/PTFE阴极在96 h内对罗丹明B的去除率达到96%,MFC获得的最大功率密度为105 mW·m-2;同时研究了在阴极液加入0.2 g·L-1 Fe2+的条件下,阴极液为不同pH值时,阴极对罗丹明B的去除效果及MFC产电情况。结果表明在阴极液pH= 3的情况下,罗丹明B的去除率在36 h内达到了98.9%,MFC的最大功率密度达到210 mW·m-2,罗丹明B的去除速率及MFC能量的输出得到了明显提高。     

基于高通量测序的OMS-2对序批式反应器系统微生物群落的影响

随着纳米材料的广泛应用,越来越多的纳米材料随着废水进入污水处理厂,纳米材料对污水生物处理系统的潜在影响越来越受到重视。探讨了氧化锰八面体分子筛(manganese oxide octahedral molecular sieve, OMS-2)纳米颗粒对序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)中活性污泥微生物群落结构的影响;以活性艳红X-3B溶液模拟印染废水,将不同浓度的OMS-2混入稳定运行的SBR中,采用Illumina MiSeq高通量测序分析技术,对不同SBR中微生物分布规律进行了研究。结果表明：SBR添加0.25 g·L⁻¹的OMS-2后,其COD去除率和脱色率分别提升了6%和13.6%;Illumina MiSeq高通量测序显示,在混入0.25 g·L⁻¹的OMS-2后,SBR内污泥菌群中拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)的微生物DNA序列操作分类单元(operational taxonomic units,OTU)分别增加了16.8%和96.4%,这2类菌种可能提升了SBR降解有机污染物的能力;不同浓度的OMS-2改变了菌群的多样性和结构,低浓度的OMS-2可以提升微生物菌群的多样性和改变菌群的结构。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,OMS-2在SBR中存在锰(Ⅳ)/锰(Ⅲ)转变为锰(Ⅱ)的氧化还原反应,该过程可能影响了菌群的组成。研究为纳米材料的实际应用和环境风险提供了参考。     

过硫酸钾-偶氮复合引发体系合成杂化高分子絮凝剂PACS-PAM及其表征

采用过硫酸钾(K2S2O8)-偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(VA-044引发剂)复合引发体系合成了聚硫氯化铝-聚丙烯酰胺(PACS-PAM)杂化高分子絮凝剂。以特性黏度为指标,考察了引发剂配比、引发剂总用量、单体质量浓度、总铝浓度(AlT)、反应温度和反应时间等因素对杂化絮凝剂PASC-PAM的合成影响,结果表明,杂化絮凝剂PACS-PAM的最佳合成条件为引发剂K2S2O8与偶氮VA-044质量比为3:1、引发剂总用量为单体总质量的0.2%、单体质量浓度为0.21 g/mL、总铝浓度(AlT)为0.15 mol/L、反应温度为50 ℃、反应时间为3 h,在最佳条件下合成的杂化高分子的特性黏度为14.70 dL/g。电导率分析、红外光谱(FTIR)分析和热重-差热(DTA-TGA)分析表明,杂化絮凝剂中有机组分同无机组分是通过PAM分子链端的硫酸根离子(—SO42-)的桥连作用以离子键形式连接的。对黄泥悬浊液的絮凝效果研究表明,杂化絮凝剂PASC-PAM的絮凝效果优于复配絮凝剂PASC-PAM。     

基于磷脂脂肪酸法分析A+OSA污泥减量工艺微生物群落结构

以传统缺氧-好氧(AO) 工艺为参照,采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析技术研究了缺氧-好氧-沉淀-厌氧(A+OSA)污泥减量工艺微生物生物量变化及群落结构分布特征。结果表明,参照工艺及减量工艺PLFAs组成以饱和脂肪酸、支链脂肪酸和单不饱和脂肪酸为主,并含有少量环丙烷脂肪酸和羟基脂肪酸。减量工艺污泥减量主要是源于贮泥池中污泥衰减,好氧菌和革兰氏阴性菌(G-菌)为与污泥衰减相关的微生物类群。真菌含量变化表明,减量工艺有抑制真菌生长的作用。减量工艺由于贮泥池的插入造成其微生物群落结构与参照工艺有显著不同,减量工艺缺氧池与好氧池微生物群落结构相似度提高。     

阳宗海沉积物中磷的稳定性

絮凝剂(FeCl3)治理阳宗海砷污染的过程中,水体中的磷被大量沉积进入底泥,弄清其是否会在环境条件变化后发生反溶形成二次污染对湖泊富营养化防治具有重要意义。通过模拟实验模拟泥-水界面pH变化、物理扰动和微生物活动的变化,旨在分析这些环境因子变化对沉积物中磷溶出的影响。结果表明,阳宗海水体在目前这种磷浓度下,底泥的磷会随时间的增加而溶出再次造成水体磷污染,当暴露在清洁水条件下时磷的释放率会增加;这种由于絮凝剂吸附沉淀到湖底的磷,在上覆水pH增加0.5时底泥磷解吸附释放速率增加;每年秋季湖泊上下层水的交换活动会造成水体磷浓度的季节性升高,形成不可忽视的磷内源。而夏季水温分层导致湖泊底部厌氧,使厌氧微生物活性增强,这将进一步促进底泥中磷的释放。     

一种新型铋基光催化剂的合成及其可见光催化性能

采用水热法合成铋基光催化剂Bi4VO8Br,通过X-射线粉末衍射、扫描电镜等手段对其进行表征.选择甲基橙为目标降解物来评价不同条件下合成的Bi4VO8Br在可见光下的光催化活性,发现pH 3、反应时间15 h、反应温度160℃为材料水热合成的最佳条件.考察了Bi4VO8Br在可见光及紫外光下对几种农药和增塑剂的光催化降解性能,显示了Bi4VO8Br对不易光解的含苯环有机物的可见光高活性.五氯酚的光催化过程影响因素优化结果表明,可见光和紫外光分别照射120 min和20 min,其降解率分别达到97%和99%,Bi4VO8Br表面上活性基团的捕获即空穴的氧化作用是主要反应原理.     

A method to estimate the impact of clear-cutting on nutrient concentrations in boreal headwater streams

Large-scale forestry operations, like clear-cutting, may impair surface water quality if not done with environmental considerations in mind. Catchment and country level estimates of nutrient loads from forestry are generally based on specific export values, i.e., changes in annual exports due to the implemented forestry operations expressed in kg ha⁻¹. We introduce here a specific concentration approach as a method to estimate the impact of clear-cutting on nutrient concentrations and export in headwater streams. This new method is potentially a more dynamic and flexible tool to estimate nutrient loads caused by forestry, because variation in annual runoff can be taken into account in load assessments. We combined water quality data from eight boreal headwater catchment pairs located in Finland and Sweden, where the effect of clear-cutting on stream water quality has been studied experimentally. Statistically significant specific concentration values could be produced for total nitrogen, nitrate, ammonium, and phosphate. The significant increases in the concentrations of these nutrients occurred between 2 and 6 years after clear-cutting. Significant specific concentration values could not be produced for total phosphorus and total organic carbon with the whole dataset, although in some single studies significant increases in their concentrations after clear-cutting were observed. The presented method enables taking into account variation in runoff, temporal dynamics of effects, and the proportional size of the treated area in load calculations. The number of existing studies considering large site-specific variation in responses to clear-cutting is small, and therefore further empirical studies are needed to improve predictive capabilities of the specific concentration values.     

基于微生物生物完整性指数的北京市城市河道生态系统健康评价

生物完整性指数（IBI）是河道生态系统健康评价的重要且被广泛应用的指标,然而,基于水体中分解者微生物群落构建IBI评价标准的研究较少。针对北京市城市河道生态系统健康状况开展评价,探索微生物生物完整性指数(M-IBI)评价流程与标准构建方法。基于沉积物中微生物Illumina高通量测序信息,筛选出关键环境因子（水质指标TN、TP、NH₃-N、NO₃-N和NO₂-N）确定候选生物指标,根据判别能力分析结果,确定Shannon指数、拟杆菌门（Bacteroidota）相对丰度、绿弯菌门（Chloroflexi）相对丰度、蓝藻门（Cyanobacteria）相对丰度、COD_Cr耐受属相对丰度和NH₃-N清洁属相对丰度6个指标,提出了指标标准化公式和健康评价标准。结果表明,以自然水体为补水的永定河各采样点评价结果均为健康状态,其他3条以城镇再生水厂出水为补水的河道中,清河4个采样点为健康至亚健康状态,凉水河5个采样点为健康至一般状态,大龙河4个采样点为亚健康至一般状态。M-IBI可以有效区分不同程度的受损点位,较合理地评价城市河道生态系统健康状况。

     

双氰胺-甲醛聚合物-聚合氯化铝复合絮凝剂的合成及应用

以双氰胺、甲醛、氯化铝为主要原料,加入添加剂合成了双氰胺-甲醛聚合物（DF）-聚合氯化铝（PAC）复合絮凝剂。采用模拟印染废水考察了各种因素对DF—PAC复合絮凝剂混凝脱色性能的影响。实验结果表明,在双氰胺、甲醛、氯化铝、添加剂加入量分别为29．1,57．8,4．8,12．5g,反应温度（70±1）℃、反应时间2．5h的条件下制得的DF—PAC复合絮凝剂的絮凝脱色性能良好,COD去除率不小于90％,色度去除率不小于99％。与PAC和DF絮凝剂相比,DF—PAC复合絮凝剂对实际印染废水的絮凝脱色效果更好。