“双碳”背景下环境仪器分析实验多元化教学改革

随着我国环境研究热点的不断演变和分析仪器的迅速发展,环境仪器分析实验课程也亟须改革。本文以培养学生创新实践能力为目标,首先分析了当前环境仪器分析课程存在的问题。在此基础上,构建了多元化的教学体系,在实验内容和教学方式上进行了改革,并优化了课程考核体系以全面评价学生表现。最后结合“双碳”背景,以固体氧化物电解池的电化学阻抗谱测试实验为例,介绍了该自选实验的实施过程。本文对推进环境仪器分析实验课程改革,培养新时代创新型环境类人才具有借鉴意义。

含盐食品工业废水脱氮除磷性能研究

为研究含盐食品工业废水脱氮除磷的性能,将不同盐度(NaCl)引入实验室模拟食品工业废水处理系统中,选择厌氧/缺氧/好氧(A/A/O)的运行方式,考查处理系统中化学需氧量(COD)、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N、PO_(4)^(3-)-P等理化指标的变化情况,并结合污泥性质和功能微生物菌群结构揭示不同盐度对食品工业废水脱氮除磷性能的影响机理。结果表明,引入盐度既能提高系统中有机物的去除效果,COD去除率从84.08%增大至90.33%,还能促进厌氧阶段除磷菌释磷及硝化作用,NH_(4)^(+)-N去除率从95.79%增大至98.85%,但会抑制除磷菌好氧吸磷性能;低盐度(0.5g/L)能够促进系统反硝化性能,但当盐度升高至3.0g/L时,会降低系统反硝化性能;随着盐度的升高,微生物胞外聚合物(EPS)含量增大,当盐度为3.0g/L时,EPS含量为38.81mg/gVSS;引入盐度还会增加微生物菌群的相对丰度,改变微生物菌群结构,促进Chloroflexi、Actinobacteriota和Planctomycetota等反硝化菌门富集,同时随着盐度的升高,Caldilineaceae、Ferruginibacter、Kouleothrix等功能微生物的相对丰度增大,而Candidatus_Competibacter的相对丰度降低,这保证了含盐系统稳定的脱氮除磷效果。

高铁酸钾对剩余污泥厌氧发酵性能的影响

为了研究高铁酸钾(PF)对剩余污泥厌氧发酵性能的影响,将不同剂量的PF投加至剩余污泥厌氧发酵系统,分析污泥溶液化率、污泥分解率、短链脂肪酸(SCFAs)、蛋白质、多糖、生物酶等指标,考察PF对污泥厌氧发酵的作用机理。结果表明,PF能够有效提高污泥水解酸化性能,且污泥水解酸化性能随着PF投加量(0~160 mg/mg)的增加而增强,PF投加量为160 mg/mg的发酵系统中,发酵末期蛋白质、多糖、SCFAs分别为552.17、355.39、914.30 mg/L,分别是PF投加量0 mg/mg发酵系统的2.7、4.6、8.3倍。适当浓度的PF能够提高蛋白酶、α-葡萄糖苷酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性,但是PF抑制酸性磷酸酶活性。同时,PF能够明显提高SCFAs中乙酸的比例,乙酸质量分数最高可达到57.81%。可见,PF不仅能提高污泥厌氧发酵性能,同时能够优化产酸类型。

Cu2+对以NO2-为电子受体反硝化过程的影响

短程生物脱氮工艺在废水处理中已经得到较为广泛的应用,其反硝化过程是实现氮去除的关键步骤,而关于废水中常见重金属离子Cu^2+对以NO2^-为电子受体反硝化过程的影响尚无系统研究.选取A/O反应器内具有良好短程生物脱氮特性的污泥,通过批次试验及SBR长期试验分别探究了Cu^2+对以NO2^-为电子受体反硝化过程的短期及长期影响.短期试验结果表明,Cu^2+对以NO2^-为电子受体反硝化过程具有明显抑制作用,对污泥反硝化活性的半抑制浓度EC50为4.79 mg·L^-1.在长期影响试验中逐渐提高污泥对Cu2+的耐受浓度,当Cu^2+浓度为0.5 mg·L^-1和1 mg·L^-1时,污泥反硝化活性降低后均能够通过驯化恢复至原有水平;而Cu^2+浓度升高至3 mg·L^-1后污泥反硝化性能遭到破坏且难以恢复,NO2^--N去除率降低至10%以下,反硝化系统遭到严重抑制.但是,停止投加Cu2+后污泥反硝化活性在第14 d恢复至原有水平.同时,在Cu^2+的长期影响过程中,EPS含量增多,对微生物抵御Cu^2+的毒害起到重要保护作用,促使污泥粒径增大,污泥沉降性得到提高.