碱度对沸石序批式反应器亚硝化的影响

本研究采用沸石序批式反应器(ZSBR)在常温(25℃±1℃)下实现快速稳定的亚硝化,亚硝酸盐氮积累率维持在90.0%以上,并且考察了在进水氨氮500 mg·L~(-1)时,4个不同碱度(以CaCO_3计)对ZSBR亚硝化的影响.结果表明,ZSBR实现快速亚硝化的关键是游离氨(FA)对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制作用远大于其对氨氧化菌(AOB)的抑制作用,并且经此过程转化后的含氨氮的废水,可以作为厌氧氨氧化的进水,进一步脱除水中的氨氮与总氮,当系统投加碱度(以CaCO_3计)为2 500mg·L~(-1)时,ZSBR亚硝化效果最好,平均氨氮转化率为66.7%,平均亚硝酸盐氮积累率为98.1%,平均亚硝酸盐氮产率为0.74 kg·(m~3·d)~(-1).高通量测序分析表明ZSBR长时间运行后微生物群落发生显著变化,AOB得到富集,NOB在FA的抑制作用下不断被淘洗出反应器.     

曝气方式对MBR平板膜组件流体力学特征的影响

以实际平板膜生物反应器为研究对象,以自由曝气为对照,考察了在不同曝气强度(0.625,1.25,2.5,5L/min)和不同曝气频率(0.17,0.33,0.42,0.56,0.83Hz)下,活塞流曝气对膜表面压力及其变化系数的影响.结果表明,在试验所设范围内,当曝气频率一定时,活塞流曝气引起的平板膜表面压力变化与强度有关;在相同曝气强度下,存在一个最佳的曝气频率范围,使活塞流曝气引起的膜表面压力最大.在相同曝气强度下,可控制的活塞流曝气可以获得比自由曝气更佳的压力变化效果.当曝气量为2.5L/min时,曝气频率0.33Hz的活塞流曝气所带来的压力系数变化高于曝气量为5.0L/min的自由曝气.     

硅胶负载纳米TiO2催化臭氧化降解水中微量硝基苯的研究

研究了纳米TiO2负载于硅胶表面作为臭氧氧化硝基苯过程中的催化剂时,热处理温度对催化活性的影响.结果表明,在700℃条件下烧结的纳米TiO2/硅胶表现出了最佳活性,反应10min硝基苯去除率相比于单独臭氧氧化提高了约25%.在一定范围内催化剂投量越大,硝基苯去除率越高.碱性pH环境有利于催化臭氧化反应的进行,但当pH值高于10时,硝基苯去除率有所降低.催化臭氧化反应遵循一级反应,反应速率常数与硝基苯的初始浓度无关.典型的自由基捕获剂叔丁醇与碳酸根离子对硝基苯的降解有强烈的抑制作用,间接地证明催化臭氧化反应遵循自由基作用机理.反应温度为10～40℃之间时,硝基苯去除率随着温度升高而提高.催化剂重复使用实验证明TiO2在硅胶表面负载牢固,催化剂具有较好的稳定性与耐用性.     

2,4-二氯苯酚诱导鲫鱼肝脏自由基的产生和脂质过氧化

以α-苯基-N-叔丁基甲亚胺-N-氧化物(α-phenyl-N-tert-butylnitrone,PBN)为自旋捕获剂,利用电子顺磁共振(electronparamagnetic resonance,EPR)研究了2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)腹腔注射24h后,引起鲫鱼(Carassius auratus)幼体肝脏内自由基含量变化.结果表明,不同剂量2,4-DCP(0.025,0.05,0.5,5,25 mg/kg)腹腔注射24h后可引起鲫鱼肝脏内自由基信号明显增强,与对照组相比具有显著性差异(p＜0.05).自由基的产生与2,4-DCP注射剂量呈较好的剂量-效应关系,回归方程为:y=1189ln(x)+9220,r²=0.9856.EPR波谱的3组双重峰分裂谱线为典型的PBN捕获羟自由基形成PBN/'OH的EPR波谱,经谱图解析表明,PBN捕获自由基形成加合物的超精细分裂常数aN=13.7 Gauss,aH=1.8Gauss,g因子为2.0058.与文献报道的PBN捕获羟自由基的特征参数一致.研究发现,2,4-DCP腹腔注射引起鲫鱼肝脏丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量明显增加,与对照组相比有显著性差异(p＜0.05),并对2,4-DCP诱导鲫鱼肝脏自由基的产生与脂质过氧化的机理进行了探讨.     

FNA处理絮体污泥恢复城市污水PN/A工艺短程硝化

为了探究游离亚硝酸（FNA）旁侧处理絮体污泥来恢复城市污水短程硝化/厌氧氨氧化一体化（PN/A）工艺的可行性,考察了不同浓度FNA对氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）活性的影响,探究了SBR反应器两次采用FNA处理絮体污泥的运行效果.结果表明：采用0.45mgHNO₂-N/L的FNA处理能够抑制NOB活性,亚硝积累率（NAR）达88.8%,但投加后第8d开始NOB活性逐渐恢复.采用1.35mgHNO₂-N/L的FNA处理能够显著抑制NOB活性,NAR达89.1%,与此同时AOB活性也受到抑制,氨氮转化率降低为6.8%.采用增大好/缺氧时间比即t_好/t_缺（由0.4~2.7）以及提高DO（由0.3~1.5mg/L）的方法能够恢复AOB活性,氨氮转化率达77.8%,在150d内NOB活性未恢复,NAR达98.1%.随着短程硝化的稳定实现,系统脱氮性能逐渐恢复,平均出水总无机氮（TIN）为8.2mg/L,平均TIN去除率为84.1%.因此,通过先用较高FNA处理絮体污泥同时抑制AOB与NOB,再采用增大t_好/t_缺并提高DO来恢复AOB活性的策略,能够实现PN/A工艺短程硝化的恢复.     

光照及自由基对三卤甲烷形成的影响

为了更好地了解氯消毒饮水后三卤甲烷（THMs）的形成以及更有效地控制THMs的产生,以腐植酸（HA）作为THMs的前体,观察了光照及自由基对氯化HA后THMs形成的影响。结果显示,消毒前光照含THMs前体的溶液,可促进THMs的形成,光照30min时达最高,后随光照时间延长而减少;消毒后光照,则THMs产量逐渐减少,这与水中的氯被分解破坏有关;THMs产量与光源发射的波长成反比。HA溶液中含有半醌类自由基,且其消长与THMs产量有直接关系。     

硝酸根对有机磷光解释放磷酸根的影响

为了解硝酸根（NO₃^-）的光化学活性对水体中有机磷间接光解释放磷酸根过程的影响,采用室内模拟实验,研究了NO₃^-在草甘膦光解转化为磷酸根中的作用及NO₃^-浓度对该反应速度的影响,并以甲醇为羟基自由基（·OH）猝灭剂,印证了NO₃^-对富营养化湖泊水体中有机磷光解释放磷的作用.结果表明,在紫外光（UV）照射下,草甘膦可以直接光解转化为磷酸根,其磷酸根的释放量随着溶液初始pH和草甘膦浓度的增加而增大.加入NO₃^-处理,光照60min后,磷酸根的释放量由空白处理的0.05mg/L增加到了0.43mg/L.添加Fe³⁺可促进这一过程,而添加腐殖酸（HA）和碳酸氢根（HCO₃^-）则可以显著抑制磷酸根的释放.在湖泊水体中,添加草甘膦,磷酸根的释放量显著高于空白,而增加湖水中NO₃^-浓度时,磷酸根的释放量则进一步增大.在湖水/草甘膦/NO₃^-体系中添加·OH猝灭剂甲醇后,磷酸根的释放量显著降低.可见在紫外光条件下,NO₃^-的光化学作用对有机磷释放磷酸根过程具有重要影响.     

游离氨和游离亚硝酸对亚硝态氮氧化菌活性的影响

高浓度游离氨(FA)或游离亚硝酸(FNA)条件下硝化过程常出现亚硝态氮积累,FA、FNA对亚硝态氮氧化菌(NOB)的影响并不清楚.首先用高浓度亚硝态氮污水富集培养NOB,对富含NOB的污泥进行荧光原位杂交技术(FISH)分析表明,Nitrobacter占细菌总数比例为(71±5)%.用此污泥考察不同FA、FNA浓度对NOB活性的影响.结果表明,NOB的活性随着FA浓度的增大逐渐减小,当FA浓度在10mgNH3-N/L左右时,NOB的活性仅为FA为0时的50%.低浓度的FNA(FNA < 0.03mg HNO2-N/L)对NOB活性具有促进作用;当FNA3 0.2mg/L时,NOB的活性被完全抑制.采用Aiba模型计算得到FNA对NOB的抑制常数KI,FNA,NOB为0.0968mg/L. FNA在0.0968mg/L左右时NOB活性仅为FNA为0.003mg/L时的50%.     

不同金属氧化物对等离子体降解甲苯的作用研究

常温常压下,研究介质阻挡放电(DBD)与4种金属氧化物催化剂(FeOx、MnOx、CuO、CoOx)联用降解甲苯废气.比较不同催化剂对甲苯去除率(η)、COx选择性(Scox)、副产物(O3、NO、NO2)产生量及能量产率(ηY)的影响.同时,用BET、XPS、H2-TPR、FT-IR等方法对催化剂进行表征,探究各种催化剂的不同作用.研究发现,FeOx的甲苯去除率及能量产率最高,而MnOx在分解O3和提高COx选择性方面效果最显著,但生成的NOx略高于其它催化剂.BET和H2-TPR的结果解释了4种催化剂的活性顺序:FeOxMnOxCuOCoOx无催化剂.XPS结果表明,使用过的锰催化剂有不同价态的C、N、O元素,且含有C—N,CO,C—O,CN或O—H键.FT-IR的结果进一步证实了这些键的存在,且发现可能有甲苯及其中间产物、苯甲醇和苯甲酰胺或其它酰胺物种存在,这可部分解释催化剂减少副产物生成量的原因.同时提出等离子体场下甲苯氧化机理.     

Degradation kinetics and mechanism of trace nitrobenzene by granular activated carbon enhanced microwave/hydrogen peroxide system

The kinetics of the degradation of trace nitrobenzene (NB) by a granular activated carbon (GAC) enhanced microwave (MW)/hydrogen peroxide (H₂O₂) system was studied. Effects of pH, NB initial concentration and tert-butyl alcohol on the removal efficiency were examined. It was found that the reaction rate fits well to first-order reaction kinetics in the MW/GAC/H₂O₂ process. Moreover, GAC greatly enhanced the degradation rate of NB in water. Under a given condition (MW power 300 W, H₂O₂ dosage 10 mg/L, pH 6.85 and temperature (60±5)℃), the degradation rate of NB was 0.05214 min^-1 when 4 g/L GAC was added. In general, alkaline pH was better for NB degradation; however, the optimum pH was 8.0 in the tested pH value range of 4.0-12.0. At H₂O₂ dosage of 10 mg/L and GAC dosage of 4 g/L, the removal of NB was decreased with increasing initial concentrations of NB, indicating that a low initial concentration was beneficial for the degradation of NB. These results indicated that the MW/GAC/H₂O₂ process was effective for trace NB degradation in water. Gas chromatography-mass spectrometry analysis indicated that a hydroxyl radical addition reaction and dehydrogenation reaction enhanced NB degradation.