环境学科研究生课程虚拟仿真教学体系建设与应用

环境学科研究生的课程多数涵盖原理、设计与实践等教学内容,亟需在传统理论讲解和实验教学等基础上,进行系统充分的教学内容展示,提升教学效果。该文以研究生核心课程水的生物处理技术I为例,针对教学过程中存在的水处理工艺多、流程复杂且处理规模差异显著等特点,引入虚拟仿真与数值模拟技术,基于专业知识和应用场景,解决课堂教学的空间局限、学生参与感不高等问题,弥补当前课堂教学的不足。将数值模拟仿真技术与水处理实验教学进行深度融合,创新体验式的教学方法和多元考核及反馈机制,培养学生综合利用专业知识理解水生物处理相关技术与工艺的能力,激发学生主动学习热情、培养学生独立思考与解决问题的水平。

共基质促进生物电催化还原硝基苯研究

为提高生物催化电解系统(BCES)定向还原硝基苯的能力,促进难降解有机物的快速脱毒和进一步生物转化,采用葡萄糖作为共基质,探讨其质量浓度对于生物阴极催化性能和硝基苯还原效率的影响.结果表明,共基质能够作为额外电子供体加速硝基苯向苯胺的定向转化,同时提高了生物阴极催化硝基苯还原的活性,表现为硝基苯还原峰电位正移70 mV.为避免过度增加废水中的COD,共基质的引入量控制在200 mg.L-1较为适宜,此时苯胺的生成率在各外加电压条件下(0.15～0.5 V)均超过97%,硝基苯还原一级动力学常数较无共基质存在时平均提高(52±6)%.

硫基功能材料在污水深度脱氮中的应用--研究进展与发展趋势

为了降低人类生产和生活过程排放的氮素污染物对自然水体的环境压力,我国污水处理厂的总氮排放标准在持续提升,对生物脱氮技术的稳定性和经济性提出了极大的挑战。硫自养反硝化技术不受水质低碳氮比限制,在脱氮成本、污泥产率及碳减排等方面优势突出,受到学术界和工业界的广泛关注。经过长期研究积累和工程实践,硫自养反硝化技术已经发展和衍生出多元化的工艺系统。本文聚焦于硫基功能材料作为反硝化电子供体驱动的自养生物脱氮过程,对功能材料性能、功能微生物特征、适配型工艺系统及应用现状进行了系统综述,旨在厘清研究进展和预判发展方向。

生物电化学系统在废水脱氮中的应用研究进展

为防止过量氮素对人体健康以及生态环境的危害,亟待解决水体富营养化问题,而生物电化学系统在废水处理的同时可以回收能量,在废水脱氮领域引起了广泛关注。总结了生物电化学系统(BES)在高氨氮含量废水(养殖废水、尿液、消化液、垃圾渗滤液)的氮回收以及在低C/N废水的深度脱氮的原理,工艺形式以及研究进展;指出根据实际的废水的特性,设计不同形式的BES进行氮素回收及深度脱氮来实现废水资源化利用;同时提出BES的放大是其面临的主要挑战,为实现其工程化应用,需要对反应的机理、工艺的成本及生命周期等方面进行研究。

微生物-光-电化学耦合技术降解污染物和回收能源的研究进展

微生物电化学技术能同时实现污染物去除和能量回收,但存在污染物去除种类有限及产能效率低的局限,近几年将可再生的太阳能引入微生物电化学技术的微生物-光-电化学耦合技术应运而生。本文简要介绍了微生物-光-电化学耦合技术的发展背景和研究现状,对该技术现有的耦合形式进行分类,并对各种形式的耦合机理进行详细的阐释,最后对其未来的发展进行了展望。