生态沟渠-生物滞留池组合控制农村径流污染

生态沟渠和生物滞留池因其良好的径流污染控制能力和生态效益,日益受到广泛关注和应用,但单一的生态沟渠或生物滞留池在农村径流污染控制中常存在氮磷去除效果不稳定和基质易堵塞等问题.将两者串联构建组合系统,利用生态沟渠预处理去除部分污染物,可降低生物滞留池污染负荷和减轻基质堵塞;同时在生物滞留池中设置淹没区并添加天然载体碳源提升系统脱氮效果.研究了载体碳源、降雨强度和干湿交替等条件对生态沟渠-生物滞留池组合系统控制农村径流污染的影响.结果表明,投加稻草和木屑两种天然载体碳源分别将生物滞留池段的TN去除率提升19.9%和20.4%.模拟降雨强度从小雨增至大雨时,外加碳源组合系统COD、 NH⁺₄-N、 TN和TP去除率平均下降17.0%、 16.8%、 20.4%和17.2%,其中生态沟渠段对4种污染物的去除贡献平均降低16.3%、 13.0%、 24.2%和22.1%.干湿交替运行可提高系统的污染物去除效果,相较连续进水,干旱3周后木屑组TN平均去除率提升12.3%.微生物群落分析结果显示,木屑组和稻草组生物滞留池样品的α多样性高于对照组;投加载体碳...     

Anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器的氮磷同步去除能力及污泥特性

为实现集成、高效的氮磷处理,提高厌氧氨氧化工艺的运行稳定性及功能集成性,搭建了一种新型的anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器。设置了3个不同温度条件下的反应器,通过控制进入反应器中的钙、磷元素,以及调控反应器pH,探究了膨胀床反应器对氮、磷的同步去除能力,并对污泥特性进行了分析。结果表明：anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器在35、25、15℃条件下均可稳定运行,并能分别实现(44.90±0.32)、(17.12±0.97)、(8.79±0.14 ) g·(L·d)⁻¹的氮去除速率,且总氮去除率稳定维持在85%以上;磷元素以HAP核的形式聚集在anammox颗粒内部,可在随剩余污泥排出的同时进行回收;anammox-HAP反应器中颗粒污泥的沉降性能明显高于一般厌氧或anammox工艺中的颗粒污泥,并与颗粒中的磷含量正相关。本研究阐释了anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器的特点,可为废水中氮磷的处理提供参考。     

磺胺嘧啶对纯膜MBBR氨氧化性能及氨氧化菌群的影响

通过向NH₄⁺-N质量浓度为30 mg·L⁻¹的合成废水中投加不同剂量磺胺嘧啶(SDZ)(0、1、3、5、7和10 mg·L^–1),比较了SDZ浓度对一台60 L单级纯膜移动床生物膜反应器(pure MBBR)的氨氧化速率、amoA基因丰度和氨氧化细菌(AOB)种群结构的影响,揭示了磺胺嘧啶对纯膜MBBR系统中氨氧化作用的影响机制。结果表明：1~3 mg·L^–1的SDZ显著提升了纯膜MBBR系统的氨氧化速率(P<0.05),出水${\rm{NH}}_4^{+} $-N质量浓度可降低至(0.19±0.10) mg·L^–1;5~10 mg·L^–1的SDZ仍能促进${\rm{NH}}_4^{+} $-N去除,但氨氧化速率变化相对平缓。相比于氨氧化古菌(AOA),AOB为纯膜MBBR氨氧化的主导者,AOB amoA基因丰度是AOA amoA基因丰度的12.2~168.5倍。1~10 mg·L^–1的磺胺嘧啶暴露显著抑制了AOB amoA基因丰度(P<0.05),但能有效刺激AOA amoA基因丰度上调(P<0.05)。高通量测序结果表明,添加磺胺嘧啶改变了AOB的种群多样性及结构,且1~3 mg·L^–1的SDZ能显著促进AOB种群多样化和亚硝化螺菌属(Nitrosospira)生长(P<0.05)。SDZ对氮源的补充、对AOB与AOA丰度占比的改变、对微生物耐药性的促进以及对AOB种群结构的干扰是其影响纯膜MBBR氨氧化过程的主要机制。     

温度变化对不同污泥形态厌氧氨氧化菌活性的影响

以Ca. Brocadia为主要种属的厌氧氨氧化颗粒污泥和生物膜为研究对象,通过测定不同温度下厌氧氨氧反应活化能以探讨温度对以不同污泥形态存在的厌氧氨氧化菌的短期影响。结果表明,在15~25 ℃和25~35 ℃,以颗粒污泥及生物膜形态存在的厌氧氨氧化菌的反应活化能不同。在15~25 ℃,颗粒污泥和生物膜中的厌氧氨氧化反应活化能分别为105.60 kJ·mol⁻¹和88.25 kJ·mol⁻¹,而在25~35 ℃,对应的活化能分别为62.15 kJ·mol⁻¹和56.78 kJ·mol⁻¹,均低于同温度条件下以游离态存在的厌氧氨氧化菌的反应活化能。这说明不同污泥形态对Anammox菌的温度效应不同,以生物膜和颗粒污泥形态存在的厌氧氨氧化菌具有较强抵抗温度变化的能力。在15~25 ℃,颗粒污泥和生物膜中厌氧氨氧化菌的温度系数θ分别为1.14和1.12,在25~35 ℃,对应的温度系数θ分别为1.09和1.08。与硝化菌或反硝化菌相比,厌氧氨氧化菌的温度系数$ \theta $偏大。这表明厌氧氨氧化菌对温度的变化更为敏感,使得厌氧氨氧化在低温条件下首先将成为限制步。     

电解氧化法处理黄金冶炼厂选冶废水

采用电解氧化法处理同时含有高浓度氰化物与COD的黄金冶炼厂选冶废水,主要考查了外加电压、溶液pH、电解时间及极板间距等因素对氰化物和COD去除率的影响,充分利用原水中Cl^-的阳极氧化效应,深入探讨了电化学氧化过程及污染物氧化去除机理。结果表明,随着外加电压和电解时间的增大,氰化物和COD去除率逐渐增大。以石墨为阳极,钛合金为阴极,采用一阴两阳电解体系对废水进行氧化,当电压为4.5 V、初始pH为7、电解时间为3 h、极板间距为1.5 cm的条件下,总氰化物 (CN_T) 、COD、SCN^-及Cu的去除率最高可达99.6%、96%、99.9%与99.2%。电解过程中体系pH逐渐降低,电场作用下定向迁移至阳极附近的污染物去除主要归因于HClO及ClO^-的间接氧化作用,当pH大于5.0时以HClO的氧化为主,ClO^-的氧化为辅,而pH小于5.0时则主要是HClO的氧化。电解氧化过程中约有36.17%的Cu与SCN^-形成CuSCN沉淀而被除去,剩余的铜则扩散至阴极沉积析出。GC-MS分析表明,烷烃类、酯类、酮类等大分子的C=C键、酯基、羰基等化学键和官能团被氧化断链成小分子物质,随后继续被氧化为H₂O、CO₂和N₂。     

Fenton降解涂装废水的因素影响及动力学分析

以江苏某电动自行车制造企业的涂装废水为研究对象,采用单因素和响应面优化Fenton氧化处理的反应条件,分析了其动力学过程。结果表明：在pH=3.21、n(H₂O₂/Fe²⁺)=8∶1、m(H₂O₂/COD)=4.17∶1、氧化反应时间为120 min的条件下,COD和TP的去除率均达到最高,分别为81.32%和98%,其降解过程符合一级反应动力学,室温下降解速率常数k为0.014 2 min⁻¹,活化能为4.76 kJ·mol⁻¹。在pH=3.21、n(H₂O₂/Fe²⁺)=8∶1、m(H₂O₂/COD)=0.78∶1、反应时间120 min的条件下,Fenton半氧化体系对COD去除率可达42.5%左右,处理后废水的B/C比由0.12提高至0.35。综合经济因素,认为Fenton半氧化与生物处理工艺耦合处理实际涂装废水更佳。     

生物电化学措施下SBBR中的亚硝酸盐累积性能及微生物学特征

针对常温下生活污水短程硝化难以实现且稳定性差的难题,探究了生物电化学措施对序批式生物膜反应器(SBBR)中NO₂⁻-N的累积性能及微生物学特征的影响。对SBBR施加生物电化学措施后,通过调控外加电极电势可实现其中电极氨氧化作用的发生及强化,且不同的外加阳极电势会显著影响系统中NH₄⁺-N的转化效果、氧化产物类型及菌群结构。随着外加阳极电势由0.00增至0.50 V,SBBR中电极氨氧化作用的强度逐步提高,系统的NH₄⁺-N氧化效率(AOE)与NO₂⁻-N累积效率(NiAE)分别增至(97.07±1.20)%和(92.79±2.12)%;当外加阳极电势≥0.80 V后,SBBR中NH₄⁺-N的氧化产物因工作电极上的析氧反应转而以NO₃⁻-N为主,电极氨氧化作用的强度因电势不断升高而受到抑制,系统的AOE随之恶化。将外加阳极电势恒定为0.50 V,生物电化学强化型SBBR在常温下处理生活污水时可取得理想的NH₄⁺-N转化效率(AOE=(99.33±0.11)%)与较高水平的亚硝酸盐累积量(NiAE=(88.08±2.07)%),此时系统中的电极氨氧化作用可得到较大程度的强化,其电活性生物膜中的优势菌属包括Nitrosomonas(33.54%)、Geobacter(15.24%)和Empodebacter(16.88%),三者在NH₄⁺-N厌氧氧化过程中起关键作用。     

高锰酸钾修复PAHs污染土壤过程中Mn迁移转化规律

为探究高锰酸钾氧化修复技术应用过程中Mn元素迁移转化规律及其潜在的环境风险,通过室内模拟实验,采用某焦化厂PAHs污染土壤作为研究材料,探究了高锰酸钾修复技术中不同药剂投加量对PAHs去除、高锰酸钾消耗量、土壤中Mn质量分数、Mn赋存形态分布及有效态Mn质量分数等的影响。结果表明,高锰酸钾氧化处理可有效去除土壤中PAHs;当高锰酸钾投加量为0.20 mmol·g⁻¹、反应时间为1 d时,PAHs去除率最高,可达89.61%。氧化处理过程中,高锰酸钾消耗量和土壤Mn质量分数均与高锰酸钾的投加量有关,随投加量增加而升高。其中,土壤Mn的质量分数与高锰酸钾消耗量呈显著正相关关系。高锰酸钾氧化处理后土壤中Mn主要以铁锰氧化物结合态存在,所占比例为77.04%~92.17%。土壤经0.05 mmol·g⁻¹高锰酸钾氧化处理后,土壤有效态Mn的质量分数比对照组增加了0.94倍;而在高锰酸钾投加量为0.10~0.40 mmol·g⁻¹的处理条件下,土壤有效态Mn的质量分数下降了77.65%~99.09%。药剂投加量是影响高锰酸钾氧化修复PAHs污染土壤过程中Mn环境行为的关键因子。本研究结果可为高锰酸钾氧化修复技术应用工艺优化提供参考。     

MnFeCu-LDHs活化PMS降解氯四环素的效能及机制

针对污水处理厂尾水中抗生素等生物难降解有机物频繁检出的问题,采用相对绿色、低毒性的过渡金属元素制备了锰铁铜类水滑石(MnFeCu-LDHs),并将其用于活化过一硫酸盐(PMS)降解氯四环素(CTC)。探究了初始pH、反应温度、催化剂和PMS投量对CTC降解效能的影响规律,通过化学捕获和淬灭实验确定了活性氧物种(ROS)的种类与贡献,并对反应前后的催化剂进行理化性质表征且考察了催化剂稳定性。结果表明,在初始pH为7、反应温度为298 K、催化剂及PMS投加量均为0.2 g·L⁻¹条件下,反应5 min后CTC去除率达到80.88%,30 min去除率达到91.18%,同时,随着初始pH和温度的提高,CTC的降解效果得到明显增强;ROS淬灭实验和EPR捕获实验结果证实了在该体系中,·OH、SO₄·⁻、¹O₂均参与了CTC的降解,贡献度最高的是¹O₂,其次为·OH和SO₄·⁻;基于反应前后XPS光谱对比分析,发现MnFeCu-LDHs活化PMS过程稳定性较好,此外该催化剂在重复使用5次后,CTC的30 min去除率仍达到73.61%。因此,本研究可为SR-AOPs应用于控制水环境抗生素类污染提供新思路。     

过硫酸盐去除石灰土介质中汽油BTEX的效果及乙醇的影响

为了认识岩溶区石灰土含水介质中化学氧化联合生物降解去除燃油苯系物的效果,以汽油中的苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)作为污染物,通过批实验研究过硫酸盐(PS)联合硝酸盐去除汽油BTEX的效果,并认识不同浓度乙醇(EtOH)存在时带来的影响及化学氧化与反硝化联合修复的可能性.结果表明,在35 d内各组的BTEX去除率均达到91.00%以上,PS化学氧化能有效地去除BTEX.在不含EtOH及含EtOH初始浓度为500和5000 mg·L^-1的情况下,BTEX浓度在第65 d时分别为未检出、0.226 mg·L^-1、0.243 mg·L^-1,去除率分别为99.98%、99.00%、98.70%,其中,苯的去除率分别为99.98%、97.01%、93.32%.随着EtOH浓度的增加,苯的去除受到抑制,EtOH对BTEX的化学氧化具有阻碍作用.石灰土介质中高铁含量对PS具有活化能力,高含量有机质能促进PS分解,并导致pH值回升,出现反硝化作用和硫酸盐还原作用,有利于生物降解作用的恢复.