内电解耦合人工湿地对某工业园区污水厂尾水的脱氮除磷效果

以工业园区污水处理厂尾水脱氮、同步除磷为目标,构建铁炭内电解人工湿地中试系统,通过内电解作用改善工业尾水可生化性,为反硝化脱氮提供更多可利用碳源,强化脱氮;同时,内电解产生的铁离子促进除磷。结果表明:铁炭内电解人工湿地对氮、磷及有机物有良好的同步去除能力,强化脱氮效果明显,冬季运行稳定;COD、氨氮、TN和TP全年平均去除率分别为55.6%、72.2%、54.6%和86.0%,其中出水COD、氨氮、TP浓度满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅳ类水质要求,TN出水浓度低于10 mg/L。高通量测序结果显示,铁炭内电解人工湿地内脱氮微生物数量明显高于普通人工湿地,在1号池及3号池两个处理单元检测到的与硝化有关的细菌丰度分别占到总生物量的6.66%和3.67%。

不同环境条件对CuO NPs分散与稳定性及去除效果的影响

研究不同环境条件对纳米氧化铜(CuO NPs)分散与稳定性以及去除效果的影响。结果表明,不同浓度的CuO NPs在污水中平均粒径均大于在超纯水中的平均粒径。好氧颗粒污泥对CuO NPs去除效果随温度、pH值和初始CuO NPs浓度的升高而升高,灭活污泥对CuO NPs的去除率小于好氧颗粒污泥,原因主要在于好氧颗粒污泥对CuO NPs的去除方式不仅包括自身凝聚和Cu^2+的沉淀作用,还包括微生物的吸附作用。通过拟合发现,Freundlich吸附等温线能够较好地描述好氧颗粒污泥对CuO NPs的吸附,其1/n为0.54,表明CuO NPs在好氧颗粒污泥上是多层吸附。

CuO NPs对好氧颗粒污泥形成的影响研究

采用4个SBR反应器,研究CuO NPs用量对好氧污泥颗粒形成及其稳定运行的影响。结果表明,当CuO NPs投加浓度0,0.5,1.0 mg/L和2.0 mg/L时,普通活性污泥可以被驯化培养为好氧颗粒污泥,颗粒污泥出现时间分别为26,24,28,27 d。0.5 mg/L的CuO NPs能刺激微生物生长,增加污泥浓度。COD和TN去除效果受CuO NPs影响较小,TP去除效果受CuO NPs影响较大。当CuO NPs投加浓度为0,0.5,1.0 mg/L和2.0 mg/L时,成熟颗粒污泥对TP的去除率分别为71.21%,70.34%,69.33%和60.84%。通过高通量测序发现,4个系统特有的OUT数目分别为1 637,1 562,1 958和1 584,分别占总样品的16.5%,15.75%,19.74%和15.97%,表明好氧污泥颗粒化进程中,CuO NPs的投加浓度对颗粒污泥微生物群落分布具有较大影响。污泥微生物种群结构分析,发现当CuO NPs投加浓度为2 mg/L时,变形菌门中包含大部分聚磷菌的β变形菌纲(β-Proteobacteria)比例下降明显,污泥颗粒化进程中,SBR4反应器除磷性能恶化的主要原因正是来自高浓度CuO NPs对β变形菌纲中微生物生长的抑制。

低高径比对好氧颗粒污泥颗粒化及其稳定性的影响

序批式反应器(SBR)的结构在好氧污泥颗粒化及其稳定性和污染物代谢中起重要作用。反应器的高径比(H/D)将直接影响水力条件。实验通过研究SBR反应器的不同低H/D(5.0:1,2.5:1,1.5:1)时,好氧污泥颗粒化所需时间,并分析H/D对好氧颗粒稳定性和微生物代谢的影响机制。结果表明,在H/D为5.0和2.5的反应器中,可以培养出结构密实、沉降能力良好的好氧颗粒,平均粒径都均为1.40 mm。而H/D为1.5的反应器中的污泥颗粒结构松散,粒径稍大,其平均粒度为2.04 mm。3个反应器对有机物均有良好的去除功效(均大于90%),但H/D为5.0和2.5的反应器内的好氧颗粒对氮、磷具有更好的去除功效。分析认为,H/D为5.0和2.5的反应器内部,扩散系数更大(分别为76.6和37.7);从而形成更好的水力条件,以提供更好的传质和混合环境,有效促进AGS的形成及其微生物的代谢。

复合光催化剂CuO-TiO2/SiO2/Fe3O4的制备及其对高双酚A的光催化降解机理

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备了磁载CuO-TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂。以双酚A(BPA)为降解物进行光催化实验,并根据BPA去除率确定最佳的铜掺杂量。借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)对制备的Cu O-TiO2/SiO2/Fe3O4样品进行表征。探讨了催化剂、盐、甲苯浓度和初始pH值等因素对BPA降解率的影响,结果表明,当初始pH值=12.6时,催化剂质量浓度为6 g/L时,对BPA降解率最高,盐与甲苯浓度对BPA降解影响不显著。此外,通过光催化活性物种淬灭实验表明,羟基自由基和超氧化物自由基在反应体系中起主要作用,揭示了BPA去除机理。

纳米氧化铈对好氧污泥颗粒化进程的影响

采用序批式反应器(SBR),研究不同浓度的纳米氧化铈(CeO_(2)NPs)对好氧污泥颗粒化的影响机制。结果表明,3个反应器(R0、R1、R2,CeO_(2)NPs浓度分别为0、1、5 mg/L)中好氧颗粒污泥出现的时间分别为28、24、21 d,CeO_(2)NPs的投加虽然能在短时间内刺激胞外聚合物(EPS)的分泌进而促进颗粒污泥的形成,但纳米材料的毒性会抑制微生物的生长,使得污泥结构松散且含水量大,最终颗粒污泥稳定时间分别为40、46和56 d。当成熟好氧颗粒污泥暴露于1、5 mg/L的CeO_(2)NPs环境时,其脱氮除磷能力会受到较大影响,总氮去除率分别比空白组低5.96%和11.49%,总磷去除率分别比空白组低16.79%和23.59%。通过高通量测序发现,当CeO_(2)NPs浓度为5 mg/L时,反硝化功能菌Thermomonas和Flavobacterium的相对丰度分别从空白组的2.16%和1.88%降至1.55%和1.27%,聚磷菌Burkholderia和Acinetobacter的相对丰度分别从空白组的15.86%和9.33%降至10.63%和5.97%,说明颗粒污泥的反硝化和聚磷过程受到了抑制。