二氧化锰氧化降解五氯酚的动力学模拟研究

研究了五氯酚(PCP)在二氧化锰(MnO2)氧化作用下的降解反应动力学,并讨论了无机离子和有机组分对PCP降解动力学的影响.采用n级反应速率模型对PCP降解动力学进行非线性拟合,结果显示n＞0.999,这表明一级反应速率模型适用于模拟PCP降解反应.在保证95%置信区间的条件下,采用准一级反应速率模型对0.5 h内的PCP降解动力学进行了非线性拟合,得到的离心法和维生素C破坏法下PcP降解表观速率常数kobs分别是2.86和2.14 h-1.二价金属离子的加入能降低PCP的kobs;当超过MnO2初始浓度2%以上的Mn2 存在时,Mn2 能对PCP的kobs产生显著影响,而其它不同类型和浓度的离子对kobs不产生显著影响.8种酚酸中的咖啡酸、丁香酸和五倍子酸对kobs的抑制作用达到了显著性水平;而肉桂酸、香豆酸、阿魏酸和邻(对)羟基苯甲酸的影响不明显.研究表明,降低PCP降解速率的主要原因是由于导致PCP在MnO2表面的吸附作用减弱或在MnO2表面与PCP发生竞争反应造成的.     

一株溶藻菌株的分离鉴定及溶藻特性

从某湖泊中分离出一株具有溶藻作用的菌株W4,并且研究了该菌株溶解铜绿微囊藻的作用效果、作用方式以及铜绿微囊藻与溶藻菌株所处生长期对溶藻效果的影响,并对溶藻菌株进行了生理生化鉴定.结果表明,该菌株对铜绿微囊藻具有很好的去除效果,加入特定量的菌株培养液,8d后铜绿微囊藻的去除率可达99.5%.该菌株通过间接作用方式溶解铜绿微囊藻,并且该菌株分泌的抑藻活性物质为非蛋白质类物质.菌株W4对铜绿微囊藻的溶解作用受藻细胞所处生长期的影响,但不受该菌株所处生长期的影响.根据形态特征及生理生化试验初步鉴定W4菌株为链霉菌属.     

碱性催化剂对农业废物液化产生生物油和气体的影响

采用热化学处理法对农业废物玉米秸秆和苹果渣进行处理,3种碱性物质Na2CO3、K2CO3和KOH作为催化剂,都能不同程度提高液化生物油收率、减少固体残渣收率.但碱性催化剂会降低气体收率,因而不适合作为以获得气体产物为目的的生物质气化试验的催化剂.就增加液化生物油收率方面而言,Na2CO3的催化效果最好,KOH催化效果次之,K2CO3的催化效果最差.     

Effect of proteins, polysaccharides, and particle sizes on sludge dewaterability

Four batch experiments of hydrolysis and acidification were carried out to investigate the distributions of proteins (PN) and polysaccharides (PS) in the sludge, the PN/PS ratio, the particle sizes, and their relationship with sludge dewaterability (as determined by capillary suction time, CST). The sludge flocs were stratified through centrifugation- and ultrasound-based method into four fractions: (1) slime, (2) loosely bound extracellular polymeric substances (LB-EPS), (3) tightly bound EPS (TB-EPS), and (4) pellet. The results showed that PN was mainly partitioned in the pellet (80.7%) and TB-EPS (9.6%) fractions, while PS distributed evenly in the four fractions. During hydrolysis and acidification, PN was transferred from the pellet and TB-EPS fractions to the slime fraction, but PS had no significant transfer trends. The mean particle sizes of the sludge flocs decreased with hydrolysis and acidification. The pH had a more significant influence on the dewaterability of sludge flocs than temperature. Sludge dewaterability during hydrolysis and acidification processes greatly deteriorated from 9.7 s at raw sludge to 340–450 s under alkaline conditions. However, it was just slightly increased under acidic conditions. Further investigation suggested that CST was a ected by soluble PN, soluble PN/PS, and particle sizes of sludge flocs, but was a ected slightly by total PN, PS, or PN/PS in the whole sludge flocs and other fractions (except slime).     

Association of serum levels of perfluoroalkyl substances with gestational diabetes mellitus and postpartum blood glucose

This study was conducted to examine the association of perfluoroalkyl substance(PFAS)exposure with gestational diabetes mellitus(GDM) risk and postpartum fasting blood glucose.We used a 1:2 matched case–control study with 84 GDM subjects and 168 healthy pregnant women from Beijing, China. The maternal blood was collected at 1–2 days before delivery, and eight linear isomers and fourteen branched isomers were determined in maternal serum.Logistic regression analyses were performed to evaluate the associations after adjusting for potential confounders. The median of the sum of levels of total PFASs was 4.24 ng/m L with a interquartile range(IQR) of 2.82–6.54 ng/m L. Although maternal PFAS exposure was not associated with risk of GDM, significant positive associations were observed between evaluated exposure to specific PFAS congeners and increasing blood glucose. The odds ratio(ORs) of the highest category of postpartum fasting blood glucose for perfluoro-1-metylheptylsulfonat(1 m-PFOS), perfluoro-3/4-metylheptylsulfonat(3 m+4 m-PFOS), perfluoro-5-metylheptylsulfonat(5 m-PFOS), and perfluorohexane sulfonate(PFHx S) were 2.03(95% CI: 1.09–3.77), 1.93(95% CI:1.04–3.58), 2.48(95% CI: 1.33–4.65), and 2.26(95% CI: 1.21–4.21), respectively, suggesting negative effects of maternal exposure to specific PFAS compounds on glucose metabolism.     

生物滞留系统处理水产养殖尾水的效能和机制

为探究生物滞留系统(bioretention system,BS)对水产养殖尾水的处理效能,设计并构建倒置(inverted bioretention system,IBS)和正置(control bioretention system,CBS)2组生物滞留系统,在不同进水条件下比较了2种BS构建方式的运行效能,通过胞外聚合物(EPS)、三维荧光光谱和电子传递活性(ETSA)等方法阐述了不同构建方式下BS的脱氮机制。结果表明：在不同进水条件下IBS的处理效能优于CBS,当运行间隔周期为1 d时,IBS的TN和NO₃⁻-N去除率分别达到71.79%~82.00%和68.70%~85.84%,平均去除率比CBS分别高出10.65%和15.89%。CBS和IBS的TN和NO₃⁻-N去除率随进水负荷的增加呈先升高后稳定的趋势,TP波动最小,去除率均稳定在97.04%~99.22%。构建方式对EPS的组分无明显影响,但对EPS含量和ETSA影响显著。IBS的构建方式可促进微生物分泌更多的EPS,其中EPS的多糖(PS)和蛋白质(PN)含量分别比CBS高出66.89 ug·g⁻¹和603.24 ug·g⁻¹,并且IBS的酪氨酸、色氨酸和微生物代谢产物明显高于CBS;此外,与CBS的ETSA为(0.47±0.07) ug·(g·min)⁻¹,相比IBS提高了0.35 ug·(g·min)⁻¹。以上研究结果为应用生物滞留系统技术处理养殖尾水提供参考。     

活性污泥对硒化镉量子点暴露的胁迫响应机制

为揭示硒化镉(CdSe)量子点(quantum dots, QDs)在复杂环境体系中的生物毒性效应,本研究以活性污泥为研究对象,探讨了CdSe QDs(0.1~10 mg·L⁻¹)长期暴露对序批式活性污泥反应器运行效能、污泥性能以及微生物代谢作用的影响。结果表明,在实验质量浓度范围内,出水COD值和硝酸盐波动较大,而硝化作用影响较小,且低剂量CdSe QDs的存在加速了NH₄⁺-N的降解,1 mg·L⁻¹ CdSe QDs将平均氨氧化速率由2.2 mg·(L∙h)⁻¹提高到3.3 mg·(L∙h)⁻¹。尽管CdSe QDs会引起出水浊度略微增加,但污泥沉降性能始终维持稳定。CdSe QDs主要与污泥表面的C—O—C、C—O、C—C和磷酸基团结合,诱导胞外聚合物的酪氨酸类蛋白荧光淬灭。同时,微生物会通过分泌色氨酸类蛋白以缓解胁迫影响。此外,活性污泥的物种丰富度和多样性均受CdSe QDs的抑制,但低质量浓度CdSe QDs有利于Nitrospirae相对丰度的增加。PICRUSt2预测显示,微生物的新陈代谢和遗传信息处理相关的代谢通路均受到CdSe QDs的显著抑制,膜传输和信号传导的代谢通路丰度最终分别下降至32 552和7 876,导致反应器出水COD值随暴露剂量的增加而逐渐增大。因此,CdSe QDs通过改变微生物群落结构和功能影响活性污泥有机物的去除效果,但对硝化反应及污泥絮凝和沉淀性能并未表现出明显负面效果。     

厌氧序批式生物膜反应器处理葡萄酒生产废水性能及菌群演替分析

为探究厌氧序批式生物膜法处理葡萄酒生产废水的可行性,采用厌氧序批式生物膜反应器(AnSBBR)预处理模拟葡萄酒生产废水,通过逐级增加进水浓度来提升有机负荷并对AnSBBR在不同负荷下的运行特性及菌群演替规律。结果表明： 在35 ℃、HRT为20 h、周期为4 h的运行工况下,当OLR为1.2~9.6 g·(L·d)⁻¹时,AnSBBR均能保证出水COD值低于200 mg·L⁻¹,当OLR为5.4 g·(L·d)⁻¹时,运行性能最佳,COD去除率为(97.2±0.5)%,甲烷产率为(349.9±7.6) mL·g⁻¹;与OLR为1.2 g·(L·d)⁻¹相比,OLR为9.6 g·(L·d)⁻¹时产甲烷速率提高69.3%,生物量增加294.3%,辅酶F₄₂₀浓度增加190.8%,电子传递活性(INT-ETS)提高88.4%;当OLR增至10.2 g·(L·d)⁻¹后,反应器中VFA浓度持续增加,丙酸和丁酸积累,缓冲能力明显下降,系统无法适应该负荷条件;高通量测序显示,群落中主要的细菌为Desulfovibrio、Brevinema、Treponema、Longilinea、Paludibacter和Leptolinea,主要的古菌为Methanobacterium、Methanobrevibacter,Methanosaeta和Methanosarcina;受进水基质组分和负荷的影响,细菌和古菌中丰度占比最大的分别为Desulfovibrio(12.4%)和Methanobacterium(17.1%);当OLR为5.4 g·(L·d)⁻¹时,产甲烷菌多样性更高且在门和属水平上整体丰度最大,分别为26.7%和26.3%;当OLR为9.6 g·(L·d)⁻¹时,培养出特定的菌属(Methanobrevibacter)以适应环境。由此可以看出,逐级提升OLR的运行策略可促进生物膜系统的增殖和代谢活性。本研究确定了AnSBBR处理葡萄酒生产废水的最大及最佳运行负荷,该结果可为推动AnSBBR的工程化应用提供依据。     

基于粒度分布的活性污泥胞外聚合物提取及凝聚特性分析

胞外聚合物(EPS)在活性污泥的凝聚及结构方面起着重要的作用。现有研究一般根据分离难易程度及空间分布,将EPS分为溶解型EPS(SEPS),松散结合型EPS(LB-EPS)和紧密结合型EPS(TB-EPS)。本研究提出了根据EPS功能进行分类的概念,将EPS分为絮体EPS(extra-microcolony polymeric substances,EMPS)和菌胶团EPS(extra-cellular polymeric substances,ECPS)。以活性污泥粒度分布的演变为基础,采用阳离子交换树脂法作为一次提取法,甲醛加碱法和超声-高速离心法2种方法分别作为二次提取法,对EMPS和ECPS进行分离提取,并对其功能及凝聚特性进行分析。结果显示,阳离子交换树脂法可有效提取EMPS,而超声-高速离心法可有效提取ECPS。ECPS比EMPS含有更多的蛋白质和多糖,且ECPS比EMPS具有更强的疏水性。此外,EMPS和ECPS都表现出较强的带负电特性。结果表明,活性污泥絮体层级和菌胶团层级的聚合力不同,絮体层级的絮凝主要由二价阳离子的桥联作用引起,而菌胶团层级的凝聚则是由疏水作用等其他作用力引起。     

黄水为碳源的颗粒污泥除磷机理研究

颗粒污泥作为近年来备受关注的一种生物处理技术,具有结构密实、沉降性好、生物相丰富且活性高等优点。为了了解好氧颗粒污泥除磷机理,以黄水为碳源的同步脱氮除磷颗粒污泥为研究对象,研究颗粒污泥的物理特性、除磷特性,重点研究颗粒污泥中磷的形态及含量,同时研究不同方法对颗粒污泥胞外聚合物(EPS)的提取效果及其对磷去除的影响,揭示该颗粒污泥的除磷机理,为城市污水利用同步脱氮除磷颗粒污泥实现高效低耗除磷提供理论与技术支持。