有机条件下硫酸盐型厌氧氨氧化生物反应机理研究

为探究有机条件下硫酸盐型厌氧氨氧化(SRAO)生物反应机理,在上流式厌氧污泥床(UASB)反应器中,建立了SRAO反应体系,实现氨氮与硫酸盐同步去除。通过物质衡算、活性测定、微生物分析等,总结获得UASB反应器中SRAO过程分步分层进行的特点。首先,在中下层污泥中,氨氮与硫酸盐在微生物作用下发生反应,生成硫离子和硝态氮;随后,在中上层污泥中,硫离子与硝态氮发生硫自养反硝化反应,生成硫酸盐和氮气。反应器中硫离子的积累会抑制SRAO微生物活性,因此,第二步反应是整体反应的限速步骤。破解硫离子对SRAO微生物的活性抑制,是SRAO技术发展面临的一大难题。

基于虚实结合的工业机器人实验教学探索与实践

以工程应用为导向,以提升技能为目标,结合工业机器人实验教学的需求,对当前实验教学的现状进行了分析,针对实验教学项目、实验教学模式、实验教学技术等方面进行了探索。提出了“3+3+2”、“虚实结合”、“片段化教学”等实验教学举措,构建了基础操作、技能方法和工程应用模块的工业机器人虚拟仿真实验教学单元,开设了搬运、焊接等实体实验教学项目。实践表明,拓宽了学生的专业视野,培养了学生在工业机器人工程领域的应用以及创新能力。

回流液反硝化状态转变及脱氮效果提升研究

为探究工艺特性对硝化混合液液相主体及其中污泥分别从有氧、好氧呼吸状态转变为无氧、反硝化状态的影响。该文在A/O系统中研究了不同DO条件下,内回流液从好氧硝化状态转变为缺氧反硝化状态过程中液相主体物质及反硝化速率的变化,以及在不改变HRT及其他条件的情况下,在A/O系统上分别增设前置预反硝化池、后置预沉淀池,且好氧池均改用渐减曝气法,探究对系统脱氮效果的影响及氮的去除途径。结果表明:在保证充分硝化下,相对好氧池溶解氧较低时,无论回流液液相主体还是污泥的状态转变都较快,污泥反硝化速率在短时间内迅速提升;增设前置预反硝化池或后置预沉淀池可以将系统的脱氮效率从79%分别提高至83%和89%,且后置预沉淀池改善了沉淀池的污泥沉降性能。好氧池采用渐减曝气,系统脱氮率也会有所提高,无论是后置预沉淀池还是前置预反硝化池,都使好氧混合液中污泥快速转变为反硝化状态,提高了缺氧池污泥反硝化速率以及系统脱氮效率。

硫酸盐还原环境下氮硫的生物转化及相互影响

该文采用含氨态氮和硫酸盐的有机废水作为UASB反应器(R1)和厌氧污泥床反应器(R2)进水,研究了两反应器内NH4+-N和SO42-的转化途径、转化关联性及相互影响。结果表明,在进水COD为100 mg/L条件下,反应器对SO42-持续去除过程中R1出现平均15 mg/L、最高20 mg/L的NH4+-N脱除,R2出现平均10 mg/L、最高15 mg/L的NH4+-N脱除。研究认为,反应器中硫酸盐型厌氧氨氧化(SRAO)反应协同氨氧化、异养反硝化、异养硫酸盐还原(SR)及硫氧化反应共同完成同步脱氮除硫过程,且在SO42-缺乏条件下,NH4+-N和SO42-转化呈同步下降趋势。当增加进水COD至200 mg/L,引发SR活性剧烈增长,系统脱氮能力受抑制;而采用0.5~1.5 mmol/L Na2MoO4部分抑制SR活性可有效提升系统脱氮能力。

智能制造专业实践教学创新路径的探究

智能制造专业实践教学是高校教学活动中的关键环节,是培养智能制造产业高质量人才的重要途径。针对智能制造专业实践教学中存在教学环境待优化、教学平台构筑不充实等问题进行了分析,结合智能制造专业建设内涵,以智能制造产业需求为导向,以工程项目驱动为主线,提出了构建多元化课堂实践教学模式、构筑多角度智能制造专业实践教学平台、建立合理化实践教学师资结构等创新路径,促进了具有创新能力和工程实践能力的工程应用型人才的培养。

厌氧环境下硫酸盐还原与氨氧化的协同作用

20多年前,人们就发现厌氧环境下氨态氮和硫酸盐的同步转化现象,并提出了硫酸盐型厌氧氨氧化(SRAO)脱氮说。该途径可以在厌氧条件下以废水中固有的硫酸盐为电子受体将氨态氮氧化为氮气,无需额外添加有机物,也不产生二次污染。该文通过对近年来国内外有关文献资料的研究理解,从SRAO研究历程、影响因素及氮硫可能的转化途径等方面进行了总结,理清了SRAO脱氮的发生需要适宜的基质浓度及环境条件,由于反应器内微生物菌群复杂,SRAO菌与SRB、HDB和SAD菌等共存,构成了SRAO现象是反应器内复杂的多反应协同作用的结果。首先,该过程既可以在进水有有机物的条件下启动,也可以在进水没有有机物的条件下启动;启动方式可根据进水中所加入氨态氮的电子受体分为三类:硫酸盐逐步替代亚硝态氮,同时加入亚硝态氮和硫酸盐,仅加入硫酸盐;Anammoxoglobus sulfate和Bacillus benzoevorans为已明确的SRAO功能菌。其次,反应器的类型、种泥来源、进水氮硫比、有机物等因素会对基质转化效率产生一定的影响。对于氨态氮被氧化是否是硫酸盐作用可采用排除法来确定,氨态氮的氧化产物随氮硫摩尔比的变化而变化。虽然SRAO和厌氧产甲烷都是在厌氧条件下进行的,但是在厌氧产甲烷系统中没有发现SRAO现象,主要是首次发现SRAO现象的反应器内多种菌群相互协同代谢但产甲烷菌不占主导地位。目前关于SRAO研究还主要处于实验室规模,之后的研究可从以下几方面展开:(1)缩短启动时间,提高基质的去除效率;(2)探究氨态氮与硫酸盐的转化途径及关键影响因素特征;(3)相关功能菌的鉴别。本文旨在为今后的理论研究提供综合信息并促进其在实际废水处理中的应用。

智能晾衣系统开放性实验设计

高校开放性实验是传统实验教学的拓展,对学生的创新思维能力、实践动手能力以及自主学习能力的培养具有重要的作用。针对机、电结合的机械类开放性实验的特性,以智能控制为核心,以机械结构优化为辅助,设计了智能晾衣系统开放性实验。该实验以单片机为核心,同时将雨滴传感器、光敏传感器等传感检测技术引入,而且通过机械结构部分的再设计,优化实验装置。实验项目与实际应用紧密结合且多知识点融合,激发了学生积极探索、主动求新的兴趣,取得了良好的实验教学效果。

污水处理运行模式对好氧颗粒污泥特性的影响

研究了运行模式的改变对好氧颗粒污泥优势丝状菌种类,以及对污泥特性所产生的影响。结果表明,序批式活性污泥法反应器(SBR)中出现大量外伸型丝状菌Type 021N,但并未阻碍污泥的颗粒化,且随着絮体污泥颗粒化进程的推进,其对污泥沉降性的影响也在逐步减小,最终得到平均粒径为0.75 mm、污泥容积指数为43 mL/g的成熟好氧颗粒污泥。而将成熟颗粒污泥接种至连续流反应器中时,颗粒污泥开始解体,污泥特性开始恶化,同时优势丝状菌演替为另一种外伸型丝状菌Sphaerotilus Natans。分析认为,外伸型丝状菌会影响污泥在生物区与沉淀池间的循环周期及其在沉淀池的实际停留时间,是颗粒污泥解体的主要原因,而该影响在SBR运行模式下较小,在连续流态下较大。

影响硫酸盐型厌氧氨氧化反应建立的因素及关键问题

硫酸盐型厌氧氨氧化(SRAO)可在厌氧条件下,将废水中氨和硫酸盐转化为氮气和低价态硫而同时去除,为污水脱氮除硫提供了新的思路,但对该反应的建立与反应器的启动还认识不清。该文综述了近年来的国内外SRAO脱氮研究进展,分析了SRAO反应的可能机理、微生物菌群以及反应发生的影响因素,提出了SRAO建立的一些关键问题,讨论了氨氮与硫酸盐可能的转化方式,可为今后研究探索方向。

新型好氧连续流反应器对活性污泥颗粒化的研究

文章设计了沉淀一体式低高径比反应器(UOSB)耦合二沉池的连续流系统(UOSB-ST),对反应器内污泥筛选和机械搅拌剪切对污泥颗粒化效果和效力进行了研究。结果表明,当提供的表观气体流速为0.31 cm/s的曝气(剪切)时,反应器内接种絮状污泥的污泥体积指数(SVI_(30))可由95 mL/g(第1天)下降至74.94 mL/g(第20天),污泥平均粒径由67.61μm增大到173.9μm,沉降速度达10~27 m/h,分形维数D_(2)为1.9958,D_(pf)为1.0695,污泥结构密实、表面光滑且规整,颗粒化效果显著。继续运行至第25天,丝状菌开始在颗粒污泥表面生长,导致污泥SVI_(30)迅速上升至252.87 mL/g。此时向反应器施加转速为300 r/min的机械搅拌增加水平剪切,短期内促进了污泥的聚集和沉降性的改善(第55天SVI_(30)为41.67 mL/g,污泥平均粒径为250.69μm),污泥的优势菌群为反硝化菌属和有利于EPS分泌的菌属。研究表明,连续流系统中水力选择作用(倒置漏斗隔板上部形成的初步沉淀区)对于絮状污泥的好氧颗粒化具有重要的促进作用,搅拌提供的剪切力仅可以暂时抑制好氧颗粒污泥表面丝状菌的过度增殖,降低污泥的SVI_(30)。

Na^+对铁盐化学去除含腐殖酸污水中磷的影响

采用常规化学混凝实验,同时借助耗散型石英晶体微天平技术(QCM-D)考察了不同Na^+含量下含腐殖酸(HA)污水中磷的铁盐化学去除特性。结果表明,当Na^+的浓度从0增大到50 mmol/L时,反应体系除磷率逐渐增加。由于电荷屏蔽、电中和作用和吸附配合作用使得HA与铁盐溶液表面所带净电荷量减少,削弱了HA与铁盐溶液之间的静电斥力,促进了铁盐在HA表面吸附质量的逐渐增大,HA-铁盐配合产物反应层表面的PO_4^(3-)-P吸附质量不断增加。当Na^+的浓度继续增大到100 mmol/L时,反应体系除磷率逐渐下降。由于静电斥力不断增大,减缓了反应物之间的吸附作用,吸附在HA表面的铁盐质量因此降低,此时HA-铁盐配合产物反应层表面的PO_4^(3-)-P吸附质量不断减小。

DCMFC两腔液量变化与产电性能的关系

随着DCMFC产电周期的增加,阴阳极间的液位差明显增加。为解析此现象,从蒸发、渗透压、生物代谢及电场角度考察了质子和水的传递行为,研究了产水与电池性能的关系。结果表明:360 h内蒸发、渗透压引起的液量变化少于0.50 ml(液面降低0.5 mm);断路312 h,阳极代谢气体使PEM形变凸向阴极,阳极液减少6.20 ml(下降6.5 mm),阴极液增加10.75 ml(上升11.2 mm),两腔液位差达17.7 mm;通路下,除膜的形变,水合质子被电渗透到阴极并还原成水,312 h内阳极液减少10.70 ml(下降11.1 mm),阴极液增加17.00 ml(上升17.7mm),两腔液位差达28.8 mm,且产水量随电压的增大而增加。研究表明,生物代谢及电渗透对两腔液量影响较大,产水量可表征质子传递率。经计算该系统质子传递率大于54%,为评判产电效率提供了简便依据。

互换性与测量技术实验教学改革研究

以新工科的发展需求为引导,以工程应用为出发点,结合互换性与测量技术实验课程的特点,对当前的实验教学现状以及存在的问题进行了分析,针对实验教学内容、实验教学方式方法等方面进行了改革。提出了开设1+1型综合创新性实验,引入微课、微视频,搭建网络实验教学互动平台等举措,并将虚拟仿真、工程检测等技术引入实验教学。开拓了学生的专业视野,培养了学生的工程素养,提高了学生的综合创新能力。

臭氧/陶瓷膜-生物活性炭深度处理某工业园区污水的设计及运行

某工业园区污水厂原设计规模为1.5×10^(4) m^(3)/d,实际处理规模为1.2×10^(4) m^(3)/d,采用“水解酸化池+A^(2)O+高效沉淀池+活性砂滤池”工艺。原出水执行《城市污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。因工业园区各企业对中水回用的迫切需求,出水水质提标至地表水准Ⅳ类标准,要求COD≤30 mg/L、NH_(3)-N≤1.5 mg/L,故亟须对工艺进行提标改造。经中试分析论证,确定在原工艺活性砂滤池后续建“臭氧/陶瓷膜-生物活性炭”工艺。论文详细论述该工艺的机理、工艺特点、设计及运行管理效果及要求。工程建成后,系统运行效果稳定,出水各指标均优于设计标准。提标段单位投资成本为940元/m^(3),提标部分的运行成本为0.35元/m^(3),占厂区总运行成本的32.5%。

独立学院实验教师队伍的建设与发展

以新工科建设为背景,结合新形势下独立学院实验教学的需求,以及近年来实验教师自身专业发展存在的问题,通过认真分析目前独立学院实验教师队伍建设的现状,针对实验教师队伍构建、发展等方面进行了研究。提出了“引得进、留得住、尽其用”、“回归本源”、“三位一体”、“持续发展结构体系”的新举措。提高实验教师队伍的质量,保障独立学院实验教学更好更有序的进行。

宏组学方法及在污水生物处理系统研究中的应用

近年来随着测序、质谱等技术的高速发展,基于核酸分子信息为基础的包含宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白组学与代谢组学等核心内容的生物分子宏组学方法逐渐成熟,成为揭示污水生物处理系统中的关键微生物菌群结构和功能特征的有力工具,也在检测污水系统中多种ARGs以及探究其传播机制上发挥出无法替代的巨大优势,在污水生物处理研究中应用宏组学,对于深化认知污水处理系统本质、提高污水处理效率以及控制ARGs在环境中的传播具有重要指导意义.本文对宏组学方法进行了简单的介绍,着重综述了其在污水生物脱氮、强化生物除磷及探究抗生素抗性基因等方面的进展,并展望了其在污水生物处理系统中的广泛应用前景.

不同碳源下缺氧/好氧连续流系统生物除磷效果及其机理

为了考察前期发现的以淀粉为唯一碳源、缺氧好氧生物脱氮系统对含多种有机物的废水中磷的脱除,在以淀粉为唯一碳源、已能稳定生物除磷(除磷率达72%)的缺氧好氧连续流生物脱氮系统中,改变进水碳源组成及浓度,测定了系统对磷去除的变化、分析了系统除磷与进水碳源的关系。结果表明,在进水中淀粉浓度保持为400 mg·L^(−1)(以COD计,下同)、添加入葡萄糖或者蛋白胨与全脂奶粉混合物使得进水的COD分别提高至500 mg·L^(−1)和600 mg·L^(−1),当投加葡萄糖后,缺氧段污泥中糖原含量由282.9 mg·g^(−1)增加至312.3 mg·g^(−1),而液相中乳酸量减少,最终系统除磷率降低;投加蛋白胨与全脂奶粉混合物后,缺氧段液相中乳酸量和污泥对磷的摄取量与改变前均相差不大;在淀粉量不变、增加进水COD的条件下,无论投加的是葡萄糖还是蛋白胨-奶粉混合物都不能够再提高系统的除磷能力。在保持进水总COD不变(400 mg·L^(−1))时,减少进水中淀粉量至300、200和100 mg·L^(−1),并相应增加葡萄糖或蛋白胨与全脂奶粉混合物(1∶1),随着进水淀粉浓度的降低,6种碳源对应系统的除磷率均有所降低;相对地,当进水葡萄糖100 mg·L^(−1)、淀粉为300 mg·L^(−1)时,系统除磷效果最高,摄磷量为2.9 mg·L^(−1),吸磷速率为0.95 mg·(g·h)^(−1)。以上结果表明,该系统是依靠缺氧段对淀粉碳源发酵产生的乳酸来进行超量摄磷,但蛋白类碳源不能被发酵产乳酸,因而无助于系统除磷;在淀粉碳源充足(400 mg·L^(−1)COD)下,增加葡萄糖碳源,不利于除磷。而在淀粉不足时,增加葡萄糖可补充碳源有利于除磷。

亚硝酸盐对乳酸发酵缺氧-好氧SBR脱氮系统除磷的影响

在以可溶性淀粉为唯一碳源、进水含有硝态氮的缺氧-好氧SBR脱氮除磷系统中,研究了投配亚硝态氮对该乳酸发酵系统除磷的影响.试验结果显示,初始投加亚硝酸盐的浓度分别为2、5、10 mg·L^-1时对系统的缺氧吸磷及好氧吸磷都产生了抑制作用,缺氧阶段的释磷量和释磷速率随进水亚硝酸盐浓度的增大而升高.亚硝酸盐对缺氧期液相中乳酸和污泥中糖原的积累都有明显的影响,当亚硝酸盐浓度由0 mg·L^-1升至10 mg·L^-1时,乳酸浓度由14.06 mg·L^-1下降至1.56 mg·L^-1,相反污泥中糖原的含量从235.69 mg·g^-1上升至272.97 mg·g^-1(以VSS计,下同),并且在好氧阶段糖原的消耗量增加,污泥的吸磷量也随之增加.研究表明,亚硝酸盐对淀粉直接发酵成乳酸的过程及糖原转化为乳酸的过程均有抑制作用.

曝气充氧污水中碳源种类对游离菌凝聚特性的影响

为揭示碳源种类在细菌形成菌胶团中的作用,在好氧批式培养条件下研究了以4种有机物作为人工废水中的碳源,培养污水中细菌从完全游离到凝聚为絮体的过程.结果显示,当以小分子有机物(乙酸钠或葡萄糖)和大分子有机物(蛋白胨或可溶性淀粉)作为碳源时,分别培养大约48 h和24 h即出现直径大于30μm的絮体.碳源为大分子有机物时,絮体形成过程中絮体的胞外聚合物(EPS)中蛋白与多糖比值达到极值所用时间较以小分子有机物为碳源要短.以蛋白胨为例,这些指标在培养开始24 h时即分别达到了最大接触角(64.91°)、最小Zeta电位(9.21 mV)和最大PN/PS值(6.25),但用乙酸钠培养时,达到最大接触角(53.52°)、最小Zeta电位(12.2 mV)和最大PN/PS值(8.03)所需时间为36 h.研究发现,絮体的PN/PS比值与接触角之间呈显著正相关(r>0.7,p<0.05),但与Zeta电位绝对值之间呈显著负相关(r<-0.89,p<0.05).大分子有机物作碳源时,细菌EPS中蛋白质的合成相比多糖更快更多,增加了细菌表面EPS的疏水性,从而使细菌个体间静电斥力降低,导致游离细菌易于因搅动和相互碰撞凝聚成团.

Simultaneous denitrifying phosphorus accumulation in a sequencing batch reactor

In order to achieve simultaneous nitrogen and phosphorus removal in the biological treatment process,denitrifying phosphorus accumulation(DNPA)and its affecting factors were studied in a sequencing batch reactor(SBR)with synthetic wastewater.The results showed that when acetate was used as the sole carbon resource in the influent,the sludge acclimatized under anaerobic/aerobic operation had good phos-phorus removal ability.Denitrifying phosphorus accumulation was observed soon when fed with nitrate instead of aeration following the anaerobic stage,which is a vital premise to DNPA.If DNPA sludge is fed with nitrate prior to the anaerobic stage,the DNPA would weaken or even disappear.At the high concen-tration of nitrate fed in the anoxic stage,the longer anoxic time needed,the better the DNPA was.Induced DNPA did not disap-pear even though an aerobic stage followed the anoxic stage,but the shorter the aerobic stage lasted,the higher the proportions of phosphorus removal via DNPA to total removal.