西北干旱地区农宅雨水转化为可饮水技术

雨水集流工程对于解决干旱地区人民生活用水问题起着重要作用,甘肃省兰州市榆中县北山地区处于严重缺水的地区,人畜的饮用水为雨水、雪水直接沉淀后的水窖水。经过对北山饮用水进行水质检测,发现水中浊度、锰含量、微生物数量均超过《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的规定值。通过对传统滤池进行改造并结合阳光消毒研制出了一种新型水处理器——阳光消毒-生物砂滤池(SBF)家庭水处理设备,通过生物砂滤池中微生物对雨水中污染物的氧化分解及河砂的过滤使水浊度及锰得到有效地去除,日光高温灭活和光氧化降解综合作用杀灭水中致病微生物。用SBF家庭水处理设备对雨水进行处理,水中浊度、锰含量、微生物数量均达到标准的规定值。     

镍基催化剂对污泥微波热解制生物气效能的影响

为实现污水污泥减量化、无害化及资源化的目标,在微波热解污水污泥基础上,进行了镍基催化剂对制取生物气效能影响的研究。采用元素分析对污泥元素进行检测,气/质联用分析(GC-MS)和气相色谱(GC)对热解生物气的组成和含量进行测定。实验结果表明,镍基催化剂的添加对微波热解污水污泥制取生物气有较大促进作用。5%添加量与800℃热解终温条件下具有最佳催化效果:生物气中H2、CO产量最大,H2产量由29 g/kg增加到35.8 g/kg,提升23.4%,CO产量由302.7 g/kg增加到383.3 g/kg,提升26.6%;同时催化剂还能提高热能利用效率,降低热解终温,即5%添加量在700℃热解终温时可达到空白800℃时的产气效果;镍基催化剂主要在500~600℃时发挥催化作用,加快了H2和CO的释放。微波热解污泥制取的生物气具有产量大、富含H2与CO等优点,可推动污水污泥的资源化进程。     

序批式活性污泥工艺生物脱氮现场试验

针对某污水处理厂序批式活性污泥工艺(SBR)升级改造中遇到的问题,进行了现场试验。分别研究了前置反硝化、前后同时反硝化工艺处理效果。结果表明:(1)SBR处理城市污水,COD、NH+4-N能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A标准,但不能保证TN达标,其中碳源不足是关键因素。(2)补充葡萄糖作为外加碳源,可以保证TN达标。葡萄糖最优投加量为125mg/L,此时TN的去除率为76.1~83.8%,出水TN稳定在11~12mg/L。     

紫外诱变对假单胞菌降解间甲酚生物特性的影响

室温下用紫外光对假单胞菌进行2min诱变。分别用驯化后紫外诱变和未诱变假单胞菌处理不同浓度的间甲酚水样,对比分析其在降解能力、降解速率、微生物呼吸率、酶活性等方面的差异性。结果表明,诱变假单胞菌和未诱变假单胞菌能完全降解400mg/L以下的间甲酚水样,降解过程中脱氢酶始终保持较高活性。诱变假单胞菌降解相同浓度间甲酚的速率明显高于未诱变假单胞菌,假单胞菌经诱变后其降解间甲酚的能力、对间甲酚的耐受性均有所提高。     

膜污染状态下的胞外聚合物、细菌数量及微生物群落结构研究

研究了膜污染状态下膜生物反应器(MBR)中混合液污泥和膜丝表面污泥的胞外聚合物(EPS)含量、细菌数量以及微生物种群结构的情况。结果表明:EPS主要由蛋白质组成,膜丝表面污泥中的EPS含量较高,高达68.3mg/g;MBR污泥中细菌的数量级基本达109个/g,其中膜丝表面污泥细菌数量较高;MBR混合液污泥和膜丝表面污泥微生物群落的Shannon-Weaver指数分别为2.639和2.303,两者微生物群落结构的相似性系数达到0.833,两者的优势菌均为黄色单胞菌,变形杆菌门和拟杆菌门是膜丝表面种类较多的菌群,可能与膜污染有密切的联系。深入分析膜污染形成原因和过程,对膜污染的防治具有重要的意义。     

酸性洗涤塔-生物滤塔-生物曝气池组合工艺处理恶臭气体NH3和H2S

采用酸性洗涤塔、生物滤塔和生物曝气池的组合工艺处理NH3、H2S恶臭混合气体,研究表明,该组合工艺对NH3和H2S有很好的去除效果,在进气流量为35 L/min,喷淋量45 L/h时,NH3进气浓度50.15~525.4 mg/m3,H2S进气浓度10.23~110.36 mg/m3时,NH3单一进气去除率稳定在99%以上,H2S单一进气去除率90%以上。混合进气后,NH3去除率几乎为100%,H2S的去除率提高至98%以上。在一定的浓度范围内,NH3和H2S之间的相互作用对两者的去除效果没有明显的影响,而且起到了相互促进降解的作用。同时,进气流量和填料层高度都会影响NH3、H2S的去除率。系统对进气容积负荷变化的缓冲能力强,在偶尔超负荷条件下运行并不能使系统崩溃,并且微生物对高负荷逐渐表现出适应性。大部分溶于水的氨由生物曝气池去除,去除率达到96.9%。     

一株反硝化细菌的分离鉴定及其反硝化特性

从处理城镇污水的移动床生物膜反应器中分离获得一株反硝化细菌D3,并进一步研究该菌株的系统发育地位及反硝化特性。采用16S rDNA序列分析对菌株进行初步鉴定,探讨了基质浓度、起始pH和温度对菌株反硝化活性的影响。根据形态学特征、生理生化特性及16S rDNA序列测定分析,初步鉴定菌株属于寡养单胞菌属。该菌能利用硝酸钠或亚硝酸钠进行反硝化作用,最佳电子受体是硝酸盐氮,反硝化速率最大为19.86 mg/(L·h),最适生长pH为7.36,最适生长温度为33.5℃。菌株D3在初始硝态氮浓度为140 mg/L,以乙酸钠为惟一碳源,pH为7.36,温度33.5℃的最优生长条件下,培养10 h进入对数生长期,倍增时间为9.9 h,48 h内硝酸盐还原率达95%。     

MFC-MBR耦合系统运行效果及产电性能

为了解决膜生物反应器(MBR)运行成本高、膜污染的问题,本研究建立了一个微生物燃料电池(MFC)-MBR耦合系统,通过MFC回收污水中的能量,同时控制膜污染。研究结果表明,耦合系统对COD和NH3-N的去除率分别为(94.6±3.0)%和(90.9±6.9)%,出水水质稳定。由于MFC的耦合作用,使MBR的运行周期由18 d延长至36 d,膜污染得到了明显的减缓。耦合系统中MFC产电性能稳定,电流密度稳定在5.7 A/m3,最大功率密度达到了928.0 mW/m3,循环伏安法(CV)表明,阴极附着的微生物具有良好的电化学催化作用。MFC-MBR耦合系统将污水中的化学能转化为电能从而实现了膜污染的减缓及能量的回收,显示出巨大的发展前景。     

前置反硝化曝气生物滤池的挂膜启动研究

为了解前置反硝化曝气生物滤池(BAF)的启动规律,构建了小试规模的前置反硝化BAF,采用快速排泥、逐步增大水力负荷的策略考察了其启动过程中的污染物去除情况及启动特性。结果表明,在好氧柱水力负荷为2.04 m3/(m2·h),厌氧柱水力负荷为4.08 m3/(m2·h),回流比为100%,气水比为5.6∶1的情况下,前置反硝化BAF的启动需要49 d。启动过程中好氧池中硝化细菌的成熟是启动的关键。厌氧池中的反硝化细菌的成熟标志着启动的完成。启动完成后,前置反硝化BAF的出水COD、NH3-N及NO-3-N分别稳定在50、15和5 mg/L以下,满足国家一级A排放标准。     

生物阴极式碳纸隔膜微生物燃料电池的反硝化和产电性能

为了探讨生物阴极式廉价隔膜微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)的基本性能,首先以生物反硝化作用为基础构建了生物阴极MFC,并进一步以涂布聚四氟乙烯(PTFE)的廉价碳纸代替昂贵的质子交换膜(PEM)构建碳纸隔膜生物阴极式MFC。研究结果显示,对于生物阴极式MFC,阴极室中最适宜反硝化细菌生长的NO-3-N浓度为99.2 mg/L,此时输出电压最高可达0.11 V,1 h内NO-3-N的去除率达到80.0%,COD去除率为62.8%;以涂PTFE的碳纸代替PEM的生物阴极式MFC与有PEM的MFC最高输出电压基本一致(均达到0.22 V,外阻500Ω),但碳纸隔膜MFC的产电更稳定。结果验证了廉价隔膜生物阴极式MFC的可行性,并为其应用于污水脱氮奠定基础。