电渗析联合臭氧氧化法处理垃圾渗滤液膜浓缩液

随着膜工艺广泛应用于垃圾渗滤液的处理,产出的大量膜浓缩液成为新的处理难题。针对膜浓缩液含盐量高、含有机物浓度高的特点,对电渗析联合臭氧氧化法处理垃圾渗滤液膜浓缩液进行了研究,通过电渗析法对膜浓缩液进行脱盐,考察了施加电压、进料流速,浓缩室和稀释室体积比、连续实验等四个因素对电渗析浓缩过程中脱盐率及单位能耗的影响,采用X射线衍射分析电渗析浓缩水的主要成分,采用臭氧处理电渗析稀释水,分析废水中UV254和B/C比的变化。结果表明:电渗析表现出良好的盐浓缩性能,当施加电压为10 V,进料流速为260 L/h,浓缩液和稀释液体积比为1:4时,浓缩液电导率可达到109.6 mS/cm,单位能耗为4.1 kWh/m3。电渗析稀释水经臭氧氧化后UV254去除率达到83.26%,B/C比由0.18升高到0.72,提高了废水的可生化性。

耐盐好氧反硝化菌Marinobacter sp.strain B108的分离及脱氮特性

该研究从烟台某水产养殖公司循环海水养殖系统(MRAS)的曝气生物滤器中成功分离出一株高效好氧反硝化菌,结合形态学特征和16S rRNA基因鉴定确定为海杆菌属,命名为Marinobacter sp.strain B108。采用单因素实验确定了Marinobacter sp.strain B108好氧脱氮最适条件,并明确其在最适条件下的生长特性、好氧反硝化性能及氮平衡特征。Marinobacter sp.strain B108具有高效的好氧反硝化性能,无异养硝化能力。该菌好氧反硝化脱氮最适条件为:碳源为CH_(3)COONa、C/N为16、盐度为30‰。以NO_(3)^(-)-N为底物时,Marinobacter sp.strain B108在最适条件下24 h对102.86 mg/L NO_(3)^(-)-N去除率为100%,TN去除率为98.89%;以NH_(4)^(+)-N为底物时,该菌在最适条件下24 h对100.08 mg/L NH_(4)^(+)-N去除率为55.85%,被去除NH_(4)^(+)-N全部转化为胞内氮,降解过程中未检测到NO_(3)^(-)-N和NO_(2)^(-)-N。氮平衡分析表明Marinobacter sp.strain B108对NO_(3)^(-)-N、NO_(2)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N的同化率分别为36.53%、38.80%和50.47%,以气体形式造成的氮损失率分别为62.48%、47.55%和1.12%。Marinobacter sp.strain B108的硝酸盐还原途径包括同化还原途径和好氧反硝化的异化还原途径,不具有异化还原成铵的代谢途径,氮的去除以好氧反硝化的异化还原为主。Marinobacter sp.strain B108在循环海水养殖废水硝酸盐处理方面具有良好的应用前景。

考虑降雨和地震作用下的铁路边坡稳定性分析

采用力学分析和数值模拟的方法对边坡进行了稳定性的研究和评价。首先,对铁路路基边坡的周边环境和滑坡形成原因进行了现场勘探,选择边坡侵蚀严重的剖面,分别采用简化Bishop法和数值模拟的方式,计算并比较边坡在自然、降雨和地震三种状态下的安全系数。之后采用抗滑桩护坡、浆砌石锚杆桩护坡和挡土墙护坡三种方案进行治理,并对治理后的边坡进行了稳定性分析。最后分析了不同的抗滑桩长宽度、锚杆的长度与直径和挡土墙高宽度对边坡安全系数的影响并总结规律。结果表明,三种方案都显著提高了路基边坡的稳定性。边坡安全系数随着挡土墙高度增加呈线性增长,且随着抗滑桩宽度与锚杆直径的增加而增长。当抗滑桩长度增加到12 m、锚杆长度的增加到10 m后,其对边坡抗滑能力的提升趋势不再明显。

高盐环境下ANAMMOX-UASB反应器启动特性

在高盐环境下(含盐量3%)以耐高盐厌氧反硝化颗粒污泥作为接种污泥启动ANAMMOX-UASB反应器,研究其启动特性。结果表明,高盐环境下ANAMMOX-UASB启动成功仅耗时186 d,总氮(Total Nitrogen,TN)去除率在87.5%以上,NH^(+)_(4)-N和NO^(-)_(2)-N消耗量之比(Rs)、NH^(+)_(4)-N消耗量与NO^(-)_(3)-N生成量之比(Rp)分别为1.13和0.26。启动成功后反应器中污泥由黑色逐步变为红褐色,污泥颗粒化形态较为明显。高盐环境下ANAMMOX-UASB启动成功后污泥中Heme c含量、硝酸盐还原酶(Nitrate reductase,Nar)活性、亚硝酸盐还原酶(Nitrite reductase,Nir)活性、联氨氧化酶(Hydrazine oxidase,HZO)活性、联氨合成酶(Hydrazine synthase,HZS)活性较接种污泥的增幅分别为8.00、6.74、8.34、0.58和6.00倍;门水平下,厌氧氨氧化菌所属的浮霉菌门丰度占比为6.05%,较接种污泥增加了5.11倍;启动过程中反硝化菌属丰度下降,厌氧氨氧化菌属丰度不断增加,优势菌属为Candidatus_Brocadia,启动成功后的丰度是接种污泥的12.98倍。

生物法处理含氰废水的进展

综述了生物法处理含氰废水的进展,重点介绍了近年来国内外生物法处理含氰废水中所用的菌种及不同菌株的生理生化特性、氰化物的降解方式和在含氰废水处理中的应用。提出了生物法处理含氰废水的研究方向。

高效降氰真菌的分离筛选及降氰条件研究

从电镀废水、含氰污泥及电镀车间渡槽液中分离筛选出三株高效降氰真菌,并对其中Fw菌株氰化物降解条件进行了研究。研究结果表明,该菌株的最佳降氰条件为温度20￣30℃、pH5￣7、摇床转数100￣180r/min、接种量6%￣20%。在最佳降氰条件下,Fw菌株降氰率达到95%以上,剩余氰化物质量浓度低于1mg/L。该菌株可以直接利用CN-作为碳源和氮源,并且在培养基中不外加碳源和氮源时,氰化物剩余质量浓度分别为0.25mg/L和0.49mg/L,达到国家一级排放标准。本研究结果可以作为利用真菌处理含氰废水的依据。

分段组合式厌氧反应器的运行性能

为研发高效厌氧生物反应器,采用模拟有机废水,对分段组合式厌氧反应器的运行性能进行了研究。试验结果表明:该反应器具有很高容积效能,容积负荷可达110.97g/(L·d),容积负荷去除率可达84.35g/(L·d),容积产气率可达57.00L/(L·d)。该反应器内的基质浓度及中间产物浓度较高,平均化学需氧量和挥发性有机酸浓度分别是常效反应器相应值的18.49倍与37.52倍,可提供较大的反应推动力。该反应器具有良好的运行性能,但趋近满负荷时性能参数波动较大,易导致反应器工况失稳。

分段组合式厌氧生物反应器流态特性

厌氧生物反应器高效性与稳定性取决于其流态特性的优良,采用示踪剂脉冲刺激响应技术研究了自主研发的分段组合式厌氧生物反应器的流态,以期揭示其高效机理,便于工程化开发与应用。试验结果表明:常负荷下该反应器的流态趋于平推流;以轴向扩散模型表征,不产气与产气工况下的Peclet数分别为7.94和5.66;以多釜串联模型表征,不产气与产气工况下的串联釜数分别为4.55与3.44。高负荷与超高负荷下该反应器的流态趋于全混流,以轴向扩散模型表征,不产气与产气工况下的Peclet数分别为4.02、2.57和3.93、3.77;以多釜串联模型表征,不产气与产气工况下的串联釜数分别为2.66、2.00与2.62、2.51。反应器总死区的平均值为33.58%,其中水力死区的平均值为13.58%。建立了水力死区Vh(%)与容积水力负荷L(m3.m-3.d-1)和容积产气速率G(m3.m-3.d-1)之间的关联式。值得注意的是,在分段组合式厌氧反应器中,容积产气速率对水力死区的影响小于容积水力负荷。

宏基因组技术及其在厌氧消化研究中的应用

在介绍基因(组)富集、基因(组)DNA提取、文库构建及筛选等宏基因组技术的基础上,论述了宏基因组技术在厌氧消化研究中应用的重要性,认为该技术可成为研究微生物群落多样性的首选技术之一,有助于了解厌氧消化微生物的多样性、生态功能和动态变化,揭示厌氧消化微生物学机理,提高厌氧消化效能等.同时宏基因组技术为微生物资源的深层次开发利用提供了技术平台,并在工业、农业、海洋等领域具有广泛的应用前景.

分段组合式厌氧反应器相应指标纵向分布特性的研究

采用模拟有机废水,研究了分段组合式厌氧反应器(Compartmentalized Anaerobic Reactor,CAR)的纵向分布特性。试验结果表明:CAR具有很高的容积效能,其容积负荷、容积去除率和容积产气率分别为100.5 gCOD(L d)1、84.4 gCOD(L d)1和57.0 L(L d)1。CAR具有显著的容积效能纵向分布特征,在高负荷工况下,区段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(反应器下、中、上)的容积负荷与容积效能分别为327.6、221.2、153.3 gCOD(L d)1与106.4、67.9、32.0 gCOD(L d)1;与常负荷工况相比,高负荷工况下容积效能的纵向分布特征弱化,有利于均衡容积负荷、挖掘各区段的反应潜能。CAR具有显著的基质浓度纵向分布特征,与常负荷工况相比,高负荷工况下纵向VFA和COD浓度分布特征弱化,区段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的VFA浓度与COD浓度之比显著增大,需重视VFA抑制所致的"雪崩"效应。

亚铁盐与高铁盐除磷工艺的对比研究

亚铁盐和高铁盐是目前最为常用的化学除磷混凝剂。为选用和优化铁盐除磷工艺提供理论依据和技术参数,采用多角度理论分析与响应曲面实证试验的方法,分别从热力学、计量学、铁盐除磷过程、铁盐除磷成本等方面,系统比较了亚铁盐和高铁盐除磷工艺的性能。理论分析表明,相对于亚铁盐,高铁盐除磷更为有效,且除磷剂消耗量较少,出水磷浓度较低,但高铁盐除磷的致酸性较强,废水达标排放的需碱量较大。实证试验表明,铁磷比和pH是高铁盐和亚铁盐除磷反应的显著影响因素,铁磷比、pH和快速搅拌速度之间的复合作用差异显著,操作中宜促进协同作用,抑制拮抗作用;相对于亚铁盐,高铁盐的除磷效率较高,出水磷浓度较低,除磷剂消耗量较少,但除磷成本较高。基于理论分析与实证结果,研究认为以亚铁-高铁混合物作为混凝剂,或将亚铁盐部分或全部转化为高铁盐,可综合亚铁盐除磷工艺与高铁盐除磷工艺两者的优势,提高除磷剂的有效性和经济性。

微生物燃料电池及其在环境领域的应用

在环境污染和能源短缺的双重压力下,微生物燃料电池以其高效、清洁、环保的独特优点而得到人们重视,并成为当前环境领域的研究热点。介绍了微生物燃料电池的工作原理,综述了其在废水处理、环境修复、环境监测等方面的应用现状,分析了存在的主要问题,展望了未来的研发工作。

盐胁迫对厌氧氨氧化污泥脱氮性能及其胞外聚合物特性的影响

探究了低负荷下盐胁迫对ANAMMOX污泥EPS特性的影响。当盐浓度低于10 g·L-1,厌氧氨氧化脱氮性能未受显著影响,NH+4-N和NO-2-N去除率接近100%,NO-3-N浓度略有升高;当盐浓度提升至15 g·L-1后,脱氮效果急速下降,NO-3-N浓度持续升高,TN去除率最低为53.9%。后经较长时间盐浓度10 g·L-1工况下运行恢复,厌氧氨氧化菌耐盐性经驯化后提高,脱氮效果得到提升;而后继续提升盐浓度至15 g·L-1,脱氮效果维持稳定。随盐浓度增加,EPS含量递增,由8.00 mg·g-1VSS增至13.35 mg·g-1VSS,增幅为66.9%;EPS中主要为TB-EPS,平均占比为81.2%。LB-EPS、TB-EPS中均以PN为主,其平均占比分别为77.0%与91.1%,主要组成为芳香族蛋白类物质与色氨酸蛋白类物质。LB-EPS和TB-EPS的三维荧光光谱图和傅里叶红外光谱图分析表明,盐浓度提升引起ANAMMOX污泥中EPS含量、EPS中蛋白质含量构成及官能团组成产生相应的应答,以抵御高盐对功能微生物的不利影响,从而稳定ANAMMOX工艺脱氮性能。

微生物燃料电池及其在能源领域的应用

在能源短缺和环境污染的双重压力下,微生物燃料电池以其独特的高效、清洁、适应性强的优点而得到人们青睐,并成为当前能源领域的研究热点。本文系统论述了微生物燃料电池的结构和工作原理,综述了其在产电、制氢和产甲烷等方面的应用现状,分析了存在的主要问题,展望了未来的研发工作。

微生物燃料电池硬水软化性能研究

以污水中的有机物和硝酸盐分别作为微生物燃料电池(MFC)的燃料和氧化剂,构建三室MFC硬水软化装置,检测了其工作性能。在未接种微生物时,MFC不具有硬水软化功能,在阴、阳极分别接种微生物后,经过6个周期的启动时间,MFC进入稳定运行状态,阳极室COD、阴极室NO-3-N和中间硬水软化室Ca2+去除率分别达到88.93%、91.16%和84.30%,最大输出电压为221.3mV。

微生物燃料电池同步回收污水中氮磷与产电研究

利用单室微生物燃料电池(MFC)进行了同步回收污水中氮、磷和产电的研究。MFC经过14d的启动达到稳定运行状态,输出电压最大达到559.2m V,COD去除率最大为92.2%,污水中氮、磷的最大回收率分别达到87.1%和88.3%,MFC内氮、磷的沉积是化学反应与电化学反应的协同作用过程。

微生物燃料电池阴极对氨氮的电化学降解性能研究

通过在双室微生物燃料电池阴极添加次氯酸钠,考察了其对废水中氨氮的电化学降解性能。结果表明：当进水氨氮浓度为25~200 mg/L时,氨氮能够完全降解,最大容积脱氮速率和最大输出电压分别可达10.7 kg N/m3·d和253.2 m V,氨氮在阴极的降解速率随着外电阻的增大先升高后降低,最佳阴极液初始p H为7。

ANAMMOX-UASB反应器启动特性

该文以厌氧消化污泥为接种污泥启动ANAMMOX-UASB工艺,研究了ANAMMOX-UASB工艺启动运行特性。结果表明:ANAMMOX-UASB启动时长仅为85 d,启动期NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(-)-N去除率均维持在97%以上,且TN去除率维持在90%以上,厌氧氨氧化容积氮去除负荷可达2.05 kg/(m^(3)·d)(以N计)。启动成功后ΔNO_(2)^(-)-N/ΔNH_(4)^(+)-N为1.01,低于理论值;ΔNO_(3)^(-)-N/ΔNH_(4)^(+)-N为0.25,已接近理论值。启动中氨化作用、反硝化作用逐步减弱直至消失,分别由177.86 mg/(L·d)与230.30 mg/(L·d)最终均降至0,厌氧氨氧化作用逐步显现并稳步至1200 mg/(L·d)。

盐胁迫对间歇增氧垂直流人工湿地脱氮性能及微生物群落影响

利用新型间歇增氧垂直流人工湿地,揭示了不同进水NH^(+)_(4)-N浓度下盐度提升对湿地脱氮性能及微生物群落的影响。试验结果表明:间歇增氧垂直流人工湿地在盐胁迫下的脱氮性能明显优于传统垂直流人工湿地,高盐(2.0%盐度)对TN去除性能影响较大,对COD去除性能影响相对较小。进水NH^(+)_(4)-N浓度为40 mg/L时,当盐度由0%提升至2.0%,出水NH^(+)_(4)-N浓度由3.88 mg/L增至12.44 mg/L,NH^(+)_(4)-N去除率由90.3%降至68.9%;出水NO-2-N浓度在1.09~1.21 mg/L,波动较小,出水NO-3-N浓度由5.19 mg/L降至3.81 mg/L;TN浓度由10.28 mg/L增至17.40 mg/L,TN去除率由74.3%降至56.5%;出水COD浓度由19.8 mg/L增至37.0 mg/L,COD去除率由89.5%降至81.5%。0.5%盐度下湿地微生物丰富度最高,且各盐度条件下曝气底部填料区微生物丰富度均高于湿地植物沙土区。随着湿地微生物对盐胁迫的逐步适应,微生物多样性初步恢复至无盐工况水平。盐度对人工湿地系统微生物菌群分布及其多样性产生显著影响,随着盐度从0.0%提升至2.0%,具有亚硝化功能的Nitrosomonas和具有硝化功能的Nitrospiraceae的丰度分别由2.5%、1.7%降至0.5%、0.3%,而具有反硝化功能的Thiobacillus和Denitratisoma平均丰度较高(分别为11.6%、5.4%)且保持相对稳定,表明其对盐胁迫具有较好的耐受性。此研究结果可为揭示盐度对人工湿地脱氮影响及推进间歇增氧垂直流人工湿地应用提供参考。

掺硼金刚石膜电极降解水中全氟辛酸

采用掺硼金刚石膜电极(Boron-doped diamond,BDD)为阳极的电化学氧化法降解全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid,PFOA);对比不同电解质体系中PFOA的脱氟效果,考察初始pH、流速、电流密度、初始浓度和电解质浓度对PFOA脱氟率的影响,估算体系能耗;以甲醇(MeOH)和叔丁醇(TBA)为淬灭剂进行自由基淬灭实验,分析PFOA的降解机理。结果表明:Na2SO4电解质体系中,PFOA具有良好的降解效果;酸性条件下(pH为3~4.2)PFOA脱氟效果较佳,中性条件下较差,脱氟效果随初始浓度的增加而降低,随电流密度的增大先提升后趋于稳定。初始pH为3、电流密度30 mA·cm^-2、流速32.5 mL·min^-1、初始浓度100 mg·L^-1、Na2SO4浓度0.05 mol·L^-1条件下,电解180 min,PFOA脱氟率达53.45%,能耗约为1.13 kWh·(g F)-1;硫酸盐体系产生的·OH、SO-4·两种自由基均能氧化降解PFOA。