环境工程专业实验改革与实践

本文阐述了实验教学对培养学生的综合能力和科学素质重要意义,介绍了近年来环境工程专业实验教学改革与建设经验:调整教学计划,增加自主开发的综合性、设计性和探索性新实验。实践证明,该类实验受到了学生的普遍欢迎,对培养学生的创新能力起到了积极的作用。

煤矸石风化土壤中重金属的环境效应研究

对贵州水城矿务局周围煤矸石风化后形成的土壤进行了重金属含量、形态及分布特征以及重金属的植物可利用性的研究。结果表明,煤矸石风化形成的土壤中重金属Zn、Pb、Cd、Cu有明显积累,积累强度顺序为Cu>Cd>Zn>Pb,已经受到一定程度的污染;土壤中重金属的可交换态、碳酸盐态和有机态含量较低,多以铁锰氧化物和残渣态存在,受雨季影响,形态分布的季节变化也比较明显;植物可利用性高,实验植物吸收的重金属特别是Zn、Cd的量均已远远超过国家卫生标准。

普通活性污泥系统曝气池中投加浮动填料提高硝化能力的研究

在普通活性污泥系统的曝气池中投加一定量的浮动填料可增加曝气池中的生物体量达６．５ｇ／Ｌ，能提高硝化菌的附着量和阻止硝化菌的流失．实验证明，在浮动填料活性污泥系统中ＨＲＴ（或溶积负荷）对硝化能力的影响远小于普通活性污泥系统；当ＨＲＴ为８ｈ，泥龄为３ｄ时，普通活性污泥系统对氨氮的去除率仅２５％，而浮动填料活性污泥系统的去除率可达７１％．在低泥龄时，浮动填料活性污泥系统中氨氮降解过程遵循动力学方程Ｕ＝Ｕｍａｘ×Ｓｅ（Ｋｓ＋Ｓｅ）．在本实验条件下，Ｕｍａｘ和Ｋｓ分别为１４．６６ｇ／（ｍ２·ｄ）与１０．７２ｍｇ／Ｌ．

丙酮在固定化活性污泥凝胶颗粒内有效扩散系数的测定

为研究不同凝胶颗粒的扩散性能和两种测定方法之间的差异，采用浸入法和浸出法，测定了丙酮在4种固定化海藻酸钙凝胶颗粒内的有效扩散系数，测定结果为1．4×10^-8～1．9×10^-8m^2／min。实验结果表明：对于丙酮，两种测定方法略有差别，浸出法测定的有效扩散系数的大小与颗粒投入蒸馏水时球体表面的丙酮多少有关系。浸入法中包埋粉末活性炭的凝胶颗粒比不包埋粉末活性炭的有效扩散系数大，而浸出法得到的结果与其相反。浸入法和浸出法均得出包埋活性污泥的凝胶颗粒比不包埋活性污泥的有效扩散系数要小的结论。

大红色基G生产中的废酸资源回收

大红色基Ｇ生产中产生的废硫酸内含硫酸达５０％，ＣＯＤ７０ｇ／Ｌ，难用常规的方法来处理。本文给出了用该废酸生产硫酸锌进而生产立德粉的方法，并用ＣＯＤ浓度作为硫酸锌质量的控制指标。氧化锌中和了废硫酸后，有机物会从溶液中析出，ＣＯＤ的去除率达９９％。残存的有机物用活性炭吸附法除去。控制ＺｎＳＯ_４溶液中ＣＯＤ≤６０ｍｇ／Ｌ，可制得合格的Ｂ３０１立德粉。采用本法使硫酸资源全部回收并且无废水排放。

曝气装置选用多目标专家系统

介绍一个曝气装置选用多目标专家系统。该系统的数据库用 Access构造 ,储存有国内外1 72种曝气器的各项参数 ,以及若干 IF- THEN型规则 ;推理机为正向推理与反向推理相结合方式 ,使用了多目标规划方法。用户通过本专家系统可以迅速选择到兼顾购买费用、使用费用、占地面积和处理效率等目标的曝气器。实例证明 。

辣根过氧化物酶处理酚和氯酚的催化特性研究

为了研究辣根过氧化物酶处理酚和氯酚的动力学过程，采用人工配水试验，测定了ｐＨ对酶催化反应的影响、Ｈ２Ｏ２抑制酶催化反应的动力学参数和不同底物的酶催化反应动力学参数．结果表明，在试验的ｐＨ范围内，ｐＨ为９时过氧化物酶对苯酚和对氯苯酚的去除效率最高，分别达到９９．５％和９５％．在较低浓度时污染物去除效率随Ｈ２Ｏ２浓度的升高而增加，较高浓度Ｈ２Ｏ２对酶催化反应有一定的抑制效应，但这种抑制作用对酶促反应的影响不大．对氯苯酚、苯酚和间氯苯酚的酶催化反应米氏常数Ｋｍ依次增加，对酶的亲和性逐渐降低，间氯苯酚最难去除．根据酶反应动力学特征判定，辣根过氧化物酶催化酚形成自由基的氧化反应属于乒乓双双反应机制．

双菌固态发酵处理餐厨垃圾

利用固态发酵的方法对城市餐厨垃圾进行处理,制造富含菌体蛋白的饲料。研究中采用多种酵母菌和霉菌混合发酵,筛选出了(白地霉F-1,米曲霉F—6)为优势菌种组合,并考察了发酵条件,最优化结果为:对发酵培养基高温灭菌20 min,加入(NH_4)_2SO_4 1％,KH_2PO_4 4％,NaCl3％,初始pH 5.5,含水率60％左右;种子液15％,接种比例为1:1,发酵5d。最终得到的饲料粗蛋白含量为33.87％,比原料增加了6.85％。

高级氧化法的特性及其应用

介绍了一种新型化学氧化法—高级氧化法 (AOP)定义及氧化机理 ,它具有氧化能力强、反应无选择性、氧化彻底等独特的优点 。

黄浦江底泥对多环芳烃吸附机理的研究

本文主要介绍黄浦江底泥对以蒽为代表性物质的多环芳烃的吸附研究.着重探讨其吸附机理,在实验条件下,黄浦江底泥对蒽的吸附属多分子层吸附,可用de Boer-Zwikker公式所表示的极化模型较好地描述,这表明原描述非极性气相分子在极性吸附剂上吸附的多分子层极化模型可应用于稀溶液中溶剂化蒽分子在极性吸附剂上的吸附过程.本研究认为吸附等温线上出现阶梯状形式是由于蒽-甲醇分子的溶剂化作用及底泥颗粒的表面不均匀性所致;未参与溶剂化作用的甲醇分子与溶剂化蒽分子间存在竞争吸附,这一结果预示了其它有机物对多环芳烃在底泥上的竟争吸附作用.

固定化细胞单级生物脱氮研究

利用硝化菌和反硝化菌混合固定的方法，研究了好氧条件下同时进行硝化和反硝化作用的单级生物脱氮技术.结果表明，反硝化菌被固定后，在好氧条件下仍具有反硝化功能.硝化菌和反硝化菌被混合固定后，可以在好氧条件下同时进行硝化和反硝化作用，并且其氨氧化速率约为硝化菌单独固定时的1.4倍.硝化菌和反硝化菌混合固定构成的单级生物脱氮系统其脱氮速率是分别固定构成的单级生物脱氮系统的2.6倍.

固定化微生物在好氧条件下同时硝化和反硝化

研究了将硝化菌和反硝化菌混合包埋 ,利用载体对氧产生的扩散阻力在颗粒内部形成好氧区、缺氧区和厌氧区 ,使硝化和反硝化两个过程有机的结合在一起 ,在好氧条件下同时进行硝化和反硝化的新型生物脱氮技术。试验结果表明 :固定化后细胞的活力回收率≥ 70 % ;混合固定的硝化菌和反硝化菌在好氧条件下进行间歇生物脱氮时至少可稳定操作 2 2d ,其间脱氮速率约为 0 1 1kg/m3·d ;单级生物脱氮的最适 pH和温度分别是 8 2和 30℃。

多环芳烃在天然水体中的自净机理研究——沉积物对多环芳烃的吸附过程模拟

以黄浦江、淀山湖底泥为沉积物的代表，蒽为多环芳烃的代表性化合物，研究了多环芳烃在天然水体中沉积物上的吸附机理。结果表明，实验条件下两种底泥对蒽的吸附均属多分子层吸附，可用ｄｅＢｏｅｒ－Ｚｗｉｋｋｅｒ公式所表示的极化模型较好地描述；吸附等温线出现的阶梯是由于蒽－甲醇分子的溶剂化作用及底泥颗粒的表面不均匀性所致；未参与溶剂化作用的甲醇与溶剂化蒽分子间存在竞争吸附；固体疚应对吸附容量存在较大的影响。

苯并三氮唑及其衍生物在硫酸溶液中对铜的缓蚀作用

用表面增强拉曼光谱技术 (SERS)对在 0 5mol/LH2 SO4 溶液中苯并三氮唑BTAH及其衍生物 4CBTAH(4羧基苯并三唑 )对铜的缓蚀作用机理进行了研究 ,发现 4CBTAH对铜的作用与BTAH的作用机理相似 ,在较正电位下两者都是通过三唑环与铜形成配合物覆盖在铜表面 ,随着电位负移在铜电极表面吸附的聚合物膜逐渐转化为分子形式吸附 ,4CBTAH中的 -COOH基团只是起到空间位阻的作用 ,没有参与电极表面的吸附 .

颗粒活性炭吸附工艺对水体中甲基叔丁基醚的去除

通过批式平衡实验考察了各种材质活性炭对MTBE的最大吸附容量以及吸附的影响因素.结果表明各活性炭的吸附能力依次为JHBG1>JHBG2>GCN830≥F300>YK>Bamboo,其中2种国产竹炭JHBG1和JHBG2对低浓度污染的地下水处理时的理论耗炭量分别为0.14和0.18g/L;水体中天然有机物对MTBE有一定的竞争吸附,丹宁酸值较大的活性炭比较有利于地下水中MTBE的去除.采用连续流的微型快速穿透实验(MCRB)考察了活性炭的吸附容量利用率,结果证明活性炭吸附可以作为一种有效的地下水中MTBE的去除工艺,这为MTBE污染场地的异位修复提供一个实际可行的参考.

新型固定化细胞膜反应器脱氮研究

研究了一种新型的废水生物脱氮反应器 ,即利用固定化细胞膜将反应器一隔为二 ,膜的一侧与好氧的氨氮废水接触 ,另一侧与缺氧的乙醇水溶液 (反硝化碳源 )接触 .固定于膜中的硝化细菌将氨氮氧化成亚硝氮和硝氮 ,随即被同一膜中的反硝化细菌还原成氮气 .硝化细菌和反硝化细菌混合固定于膜内时的氨氧化速率约为硝化细菌单独固定时的 2倍 .未发现碳源重复利用对脱氮过程产生不利影响 .此新型反应器可以稳定运行 5

有机底物对活性污泥胞外聚合物的影响

研究了城市污水中常见的具有不同特性的有机底物 (蛋白胨、葡萄糖、乙酸钠 ,以及乙酸钠和葡萄糖的混合物 )分别在四个相同的反应器中所培养的活性污泥胞外聚合物的量和组成 .结果表明 :有机底物的特性影响胞外聚合物的组成和量 .在乙酸钠为底物的污泥中 ,胞外多糖占大部分 (糖类 /蛋白质的比值为 1 7— 8 6,质量比 ) ,而以蛋白胨为底物时 ,胞外蛋白质占主要成分 (糖类 /蛋白质的比值为 0 2— 0 5 ) ;以乙酸钠为底物形成的胞外聚合物的总量较多 .通过扫描电子显微镜和原子力显微镜对活性污泥进行观测 ,确证了胞外聚合物的存在及其形式 ,并得到了胞外聚合物层的大致尺寸 .

单级生物脱氮技术的进展

综述了在一个反应器中同时进行硝化和反硝化的单级生物脱氮技术的进展，对活性污泥、生物膜和固定化细胞等单级生物脱氮工艺进行了评述。

单级生物脱氮的特性研究

以 PVA为载体 ,采用冷冻法混合固定硝化菌和反硝化菌 ,研究硝化菌与反硝化菌的比例、有机碳源、p H值、碱度、温度和DO等因素对单级脱氮过程的影响 .试验结果表明 :当硝化菌 /反硝化菌 =1 .5∶ 1～ 3.6∶ 1 ( W∶ W)时 ,脱氮速率最快 .在甲醇、乙醇、醋酸和葡萄糖 4种有机碳源中 ,以乙醇为碳源时脱氮速率最快 .最适的温度、p H值和 DO分别是 30℃、8.2和 2 mg/L～ 6mg/L.碱度与氨氮的比例越高 ,脱氮速率越快 ,但当碱度 /氨氮 >9.0时 ,脱氮速率趋于稳定 .

胞外聚合物对活性污泥沉降和絮凝性能的影响研究

胞外聚合物 (EPS)对污泥沉降和絮凝性能具有重要影响 ,它由松散附着 (LB)和紧密粘附 (TB)的两部分组成。笔者考察了不同运行方式和不同泥龄培养的污泥LB和TB的含量及其成分对污泥沉降和絮凝性能的影响 ,研究结果表明 :虽然LB只占总EPS的 0 .6 %～ 13.5 % ,但它对污泥的沉降和絮凝性能起着决定作用 ,LB含量越多 ,污泥的沉降和絮凝性能越差 ;而TB的影响很小。因此 ,选择合适的运行方式 ,延长污泥泥龄 ,可减少LB含量 ,有利于活性污泥工艺运行安全、稳定、高效。