城市污水处理过程中不同形态氮类营养物的转化特性

针对不同形态氮类营养物在城市污水处理系统中迁移转化机理尚不明确这一问题,通过现场监测和实验室模拟分析,研究不同形态氮类营养物在整个城市污水处理系统(A/A/O工艺)中的转化特性。研究结果表明,在原污水总氮中溶解态氮和颗粒态氮比例相当,浓度分别为39.28 mg/L和41.24 mg/L,无机氮是溶解态氮的主要成分,比例占93.2%(36.61 mg/L),而有机氮含量极少,仅为2.67 mg/L。在颗粒态氮中有机氮比重很大,约占96.58 %(39.83 mg/L)。在整个一级处理过程中溶解态氮变化量很小,而颗粒态有机氮减少了45%,总氮降低主要是由于颗粒态有机氮通过沉淀作用去除而实现的。现场监测和模拟实验结果表明,溶解性有机氮在厌氧区和缺氧区中由于被厌氧微生物降解而大幅度减少,而在好氧区却有一定程度的增加。二级出水中的氮主要还是以无机氮为主,可通过进一步优化工艺参数来强化系统硝化/反硝化作用,去除污水中残留的无机氮。     

碳酸钙和海泡石组配对水稻中Pb和Cd迁移转运的影响

为研究组配改良剂LS(碳酸钙+海泡石)对农田土壤重金属Pb和Cd的固化效果以及水稻各部位吸收累积Pb和Cd的影响,在湘南2个矿区(矿区A和矿区B)附近污染稻田中施用了不同添加量的LS (0、2、4和8 g/kg),并进行了水稻种植的田间实验。结果表明,(1)施用2~8 g/kg的LS能使矿区A和矿区B土壤pH值分别增加1.11~1.95和1.61~2.31个单位,能使矿区A和矿区B土壤中Pb和Cd的TCLP提取态含量分别降低18.6%~62.7%、15.7%~37.1%和38.6%~66.7%、0~76.6%。(2)LS能不同程度地降低水稻各部位重金属含量。矿区A糙米中Pb和Cd含量降低9.4%~35.6%、56.1%~66.8%;矿区B糙米中Pb含量降低14.4%~36.6%,而Cd含量变化不明显。(3)LS对水稻中Pb和Cd在各部位之间的转运系数均有不同程度的影响,其中Pb和Cd从茎叶到谷壳的转运系数最大,说明水稻茎叶对重金属的转运能力最强。(4)LS添加量为8 g/kg时,Pb和Cd从谷壳到糙米的转运系数最小,且糙米中Pb和Cd含量最低。     

壳聚糖改性红壤去除铜绿微囊藻

研究了聚合氯化铝铁和壳聚糖改性对高岭土、海泡石和红壤去除水中铜绿微囊藻效果的影响。结果表明,壳聚糖改性的红壤对铜绿微囊藻的去除效果最好,其生成絮体密实度大,抗扰动能力强。当改性红壤的投加量为50 mg/L时,叶绿素a和铜绿微囊藻去除率分别达到98.0%、95.1%。该絮凝剂适应性好,在pH为3.0~6.0的范围内对铜绿微囊藻均可取得很好的去除效果,对叶绿素a和浊度的去除率可达90%以上。壳聚糖通过包裹红壤颗粒,借助壳聚糖的粘结架桥和电中和能力,大幅度提高了红壤的絮凝性能。该絮凝剂处理富藻水,具有絮凝效果明显、絮体密实度大、投加量少、绿色环保、经济等优点,在工程上具有较大的实用价值。     

自然通风条件下无砾石微孔管地下渗滤系统除污效果

为进一步探讨无砾石微孔管地下渗滤系统的污水处理效果,在3.3 cm/d的水力负荷下,进行了有无通风条件下实验系统处理生活污水的中试研究,对比分析了稳定运行期内2个系统对污染物的处理效果和净化效率;同时采用统计学中的T检验方法考察了2个系统的除污效果差异是否显著;最后探讨了降低进水污染负荷对GPPLF系统除污效果的影响。结果表明,在相同工况下,通风系统对COD、TP、TN和浊度的平均去除率分别为86.1%、58.0%、61.1%和93.6%,较正常系统分别提高了2.0%、5.4%、10.2%和3.2%;2个系统的T检验结果显示,自然通风条件能明显改善系统对TN和浊度的处理效果,但对COD和TP的去除作用不显著;通过降低进水污染负荷,GPPLF系统出水中的COD、氨氮和TN基本能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中一级B排放标准,TP能达到上述标准中的二级排放标准。     

生物酶生态修复重金属污染土壤

以多种重金属污染的土壤为材料,研究了酶对重金属的去除效果.在单因素实验基础上,采用响应面法对重金属去除的反应条件进行优化,结果表明,α-淀粉酶质量浓度0.2%、pH 3.5、反应时间12 h为最佳淋洗修复条件,Cd、Cr、Cu、Ni、Zn去除率分别为82.36%、75.02%、38.38%、34.69%和57.54%,去除率的大小顺序为Cd >Cr >Zn >Cu >Ni.酶作为土壤的组成部分,利用酶修复重金属污染的土壤,可以降低环境风险,具有较好应用前景.     

沼气增温与控制系统的设计与仿真

冬季北方寒冷地区温度偏低,难以满足大中型沼气厌氧发酵系统对于温度的要求。为了解决该问题,针对天津地区某奶牛场沼气工程,设计了一套回收发电机余热并辅助电加热为发酵罐体供热的沼气增温控制系统,且实验确定最佳控制温度为35℃。在该系统中,罐体内部均匀布置竖直型循环加热管路,从而使料液温度分布更加均匀,热响应更加迅速,6 d左右即可将发酵罐内发酵料液提升到所需最佳温度;另外,采用罐内部温度及循环水流量的反馈调节,使料液的温度波动维持在±1℃范围内,解决了在冬季由于温度过低而导致沼气产气率偏低、甚至停滞的问题;同时,采用MATLAB软件对基于F-PID及传统PID的温度控制系统进行了仿真。对比结果表明,F-PID控制器较传统PID控制器超调量减小3℃,响应时间缩短60%,表明F-PID系统具有更高的效率、稳定性及实用价值。     

高铁酸钾辅助土壤吸附Cu2+的性能及影响因素

研究了汾河边砂壤土(A土)和细砂土(B土)在不同影响因素下对Cu2+的吸附特性,对比2种原土和加入高铁酸钾后对水相中Cu2+的吸附动力学和热力学参数。结果表明,B土有机质含量比A土高,其对Cu2+的吸附量大于A土。高铁酸钾的加入对土壤吸附Cu2+有显著效果,最佳吸附条件为A土和B土加入K2FeO4的Fe/Cu质量比分别为20:1和5:1,pH=8~10,T=35 ℃,此时A土、B土、加入K2FeO4的A土、加入K2FeO4的B土的最大吸附量分别为0.36、0.41、0.41和0.46 mg/g。A土和B土对Cu2+的吸附过程满足Freundlich方程,吸附能力大小为:加入K2FeO4的B土 >加入K2FeO4的A土 >B土 >A土。吸附热力学表明,该吸附是自发吸热过程,吸附动力学满足准二级动力学模型,表明土壤A和B对Cu2+吸附是以多层吸附为主,同时存在物理和化学吸附过程。     

柴油降解菌的筛选、菌群构建及其对柴油和十五烷的降解机理

针对柴油污染土壤生物修复技术效率低的问题,通过构建高效降解菌群修复柴油污染的土壤,采用组合优化和正交实验构建最佳组合与接种比例的菌群,并研究其柴油降解特性。结果表明,通过筛选、鉴定并命名的4株柴油降解菌为Bacillus sp. VOC18-L1、Enterococcus faecalis-L2、Lysinibacillus-L3、Rhodococcus equi-L4;当4株菌接种比例为3∶1∶3∶4,pH = 7.0,30 ℃,转速150 r·min⁻¹时,柴油降解的效果最佳,14 d对7.0 mL·L⁻¹的柴油降解率达到89.0%。通过气相色谱质谱联用仪(GC-MS)检测柴油降解产物,发现该混合菌株能将柴油中的烷烃降解为短链烷烃,最终转化为小分子物质。同时利用KEGG数据库获得代谢丰度图并初步预测每种菌的功能,根据微生物多样性测试结果,进一步证明了混合菌对柴油完全降解的效果优于单种菌种。通过人工构建的微生物菌群可以有效地应用于柴油污染土壤的修复。     

土壤电阻加热技术原位修复有机污染土壤的关键问题与展望

为解决我国近年来重污染企业搬迁遗留的有机污染土壤问题,土壤电阻加热修复技术(electrical resistance heating,ERH)等热处置技术日益受到重视。ERH是目前修复挥发性、半挥发性有机污染土壤最具有潜力的原位热修复技术之一,其污染物去除率及土壤性质变化是用以评估该土壤修复技术的核心指标。在查阅文献的基础上,系统分析了热处置及电阻加热技术相关原理与适用范围,并对ERH处置过程中土壤性质可能发生的变化进行了深入讨论,以期为我国有机污染土壤原位热修复技术的推广和应用提供参考。     

应用籽粒苋修复镉污染农田土壤的潜力

针对农田土壤镉污染问题,采用超富集植物籽粒苋并配施不同组合的外源活化剂进行盆栽实验和田间实验,并测定籽粒苋及根系土壤中镉含量并计算富集系数。结果表明,在盆栽实验的不同处理组中,施加磷酸二氢钾(0.74 mmol·kg^-1)、EDTA(2 mmol·kg^-1)和柠檬酸(4 mmol·kg^-1)最有助于提高籽粒苋对Cd的提取修复效率。田间实验中添加活化剂(EDTA和柠檬酸)后籽粒苋的根、茎和叶组织对Cd的富集能力分别是不添加活化剂处理组的2.10、1.84和2.76倍;与对照组相比,籽粒苋的根、茎和叶部分的Cd含量都显著提高(P < 0.05),这说明外源活化剂促进了籽粒苋对土壤中Cd的吸收,提高了修复效率。每年种植两茬籽粒苋并添加活化剂,Cd的去除率可达4%~10%。种植超富集植物并配施活化剂既可以提高修复效率,又可以节约修复成本。