改性剂添加量对改性微米铁-微生物耦合体系去除三氯乙烯效能的影响

基于球磨法的硫化与碳改性是提高微米零价铁(Micron zero-valent iron,mZVI)对三氯乙烯(Trichloroethylene,TCE)还原选择性的有效手段,但其改性效果常受改性剂添加量的影响,且其对改性mZVI和微生物耦合体系修复效能的影响尚未明确。本文通过构建多个硫化mZVI-微生物体系(S-mZVI bm/AB)和碳改性mZVI-微生物体系(C-mZVI bm/AB),系统研究改性剂添加量对改性mZVI-微生物耦合体系去除TCE和代表性共存电子受体NO_(3)^(-)的影响。实验结果表明:不同改性剂添加量的S-mZVI bm/AB和C-mZVI bm/AB体系均可显著促进TCE的去除,且促进程度随改性剂添加量的增加呈现先上升后下降的趋势;S-mZVI bm/AB体系可抑制NO_(3)^(-)的去除,且抑制程度随S/Fe摩尔比的增加呈现上升趋势,而C/Fe质量比不会影响C-mZVI bm/AB体系中NO_(3)^(-)的去除;S-mZVI bm/AB和C-mZVI bm/AB体系均可调控TCE及NO-3的产物构成,并均促进了饱和碳烃化合物及N_(2)生成,且该促进作用与改性剂添加量成正比。通过分析微生物群落结构探究了耦合体系脱氯及其脱氮的影响机制,发现在S-mZVI bm/AB和C-mZVI bm/AB体系中均存在大量参与脱氯和反硝化的细菌,反硝化菌的丰度高于脱氯菌,是NO_(3)^(-)快速去除和较高浓度N 2产生的原因。

零价铁类芬顿耦合固定化微生物工艺处理农药制剂废水工程实例

农药行业是化工污染大户,也是治理难度最大、投资最多的行业,随着国家农业产业的不断发展,农药产品和产量随之不断增加,很多防治污染工作落实不到位又增加很多新污染,尤其废水污染,不仅造成生态环境污染,还会给人类带来严重危害。农药废水毒性大、污染物成分复杂且浓度高,其化学需氧量可达到每升数万毫克。废水外排的污染问题得不到有效治理,企业将面临被迫停产的境地。该文通过采用零价铁类芬顿耦合固定化微生物处理工艺,处理农药企业的高浓度生产废水,结果表明:该耦合工艺系统处理效果理想、运行稳定,且工艺操作简单,为高浓度农药制剂废水的处理提供一种新的工艺思路和工程应用参数。

pH值对“Fe^0-厌氧微生物”降解2,4-二氯酚的影响

考察pH值对Fe0与微生物联合降解2,4-二氯酚(2,4-DCP)的效果,结果表明:与微生物单独作用相比,其与Fe0的联合作用可促进污染物降解,且中性或偏碱性环境促进效果较酸性明显;"Fe0+微生物"体系中Fe0腐蚀产生的OH-可有效平衡葡萄糖发酵产酸,增强体系的缓冲能力,较好实现污染物的降解;联合体系对污染物的降解是Fe0的电子催化与微生物协同作用的结果;Fe0腐蚀产物中Fe2+居多,Fe3+较少,Fe2+对微生物降解2,4-DCP有稍微的促进作用.

Fe^0-厌氧微生物体系处理活性艳红X-3B的试验研究

采用间歇式摇床试验,研究了葡萄糖共基质条件下Fe0-厌氧微生物体系中Fe0投加量、pH值、染料初始浓度对活性艳红X-3B模拟废水脱色率的影响,比较了Fe0-厌氧微生物、纯厌氧微生物及纯Fe03种体系中废水的脱色效果。结果表明:Fe0-厌氧微生物体系中初始浓度(50~500 mg/L)对活性艳红X-3B的脱色率影响不大;而Fe0投加量、pH值存在一个最佳范围;当Fe0投加量为260 mg/L,pH值为6.0,污泥浓度为0.35 g VSS/L,停留时间约为30 h时,体系中活性艳红X-3B的脱色率可达90%左右,比相同试验条件下纯Fe0、纯厌氧微生物体系达到此脱色率所需时间分别缩短了约1/2、7/10。在Fe0-厌氧微生物体系中,由紫外可见分光光度分析可推测活性艳红X-3B的脱色机理主要是其偶氮键发生断裂,生成苯胺和萘类物质,而且苯胺和萘类物质能得到进一步降解。

Fe^0-厌氧微生物体系处理活性艳蓝X-BR的试验研究

采用零价铁(Fe0)-厌氧微生物处理体系,以蒽醌染料活性艳蓝X-BR为处理对象,通过摇床试验研究了Fe0投加量、pH值等因素对染料脱色的影响,并对比了该染料在3种不同处理体系中的脱色效果.结果表明,在Fe0-厌氧微生物体系中,Fe0投加量和pH值均存在最适宜值,当两者分别控制在400mg/L和7,染料初始浓度和反应时间分别为100mg/L和68h时,该体系脱色率可达到90%以上;与相同反应条件下的纯Fe0、纯厌氧微生物体系相比,该体系的脱色率提高近40%.根据紫外-可见光谱分析,Fe0可有效促进厌氧微生物对X-BR及其中间产物的降解,实现完全脱色.其脱色符合准一级动力学,当染料初始浓度由50mg/L增至800mg/L时,反应速率常数k值由0.0470h-1降至0.0102h-1.

Fe^0/厌氧微生物联合体系处理2,4,6-三氯酚影响因素的研究

利用Fe0/厌氧微生物联合体系对2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)进行降解研究。结果表明,Fe0/厌氧微生物联合体系可以有效降解2,4,6-TCP,Fe0与厌氧微生物之间存在明显的协同效应。Fe0/厌氧微生物联合体系处理2,4,6-TCP的最优条件为:微生物接种量0.434 g VSS/L,Fe0投加量15 g/L,体系初始pH值7.0~8.0。

二氧化硅包覆型纳米零价铁/厌氧污泥协同降解2,4,6-三氯苯酚

利用二氧化硅包覆型纳米零价铁/厌氧污泥体系实现制浆造纸废水中的大量氯代芳香族难降解毒性物质的脱氯降解。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)对二氧化硅包覆型纳米零价铁性能表征可知,制备的二氧化硅包覆型纳米零价铁呈球形,平均粒径在50 nm左右,为核壳结构;将二氧化硅包覆型纳米零价铁与厌氧污泥相结合,进行了两者之间相互影响研究,结果表明,体系pH值与氧化还原电位(ORP)呈现先下降后逐渐趋于平缓的趋势,并最终稳定在7.0和-400 mV左右,同时体系的电子传递体系(ETS)活性呈现先下降后稳定一段时间后再上升的趋势;2,4,6-三氯苯酚的降解效率从高到低依次为:二氧化硅包覆型纳米零价铁/厌氧污泥>厌氧污泥>二氧化硅包覆型纳米零价铁,最终降解率依次分别为96.7%、93.7%、73.2%。二氧化硅包覆型纳米零价铁与厌氧污泥之间存在明显的协同降解作用。

Fe^0-厌氧微生物降解2,4-二氯酚的效应及机理

以2,4-二氯酚(2,4-DCP)为目标污染物,采用间歇试验,接种厌氧混合微生物,考察葡萄糖共基质条件下不同pH值时零价铁(Fe)0对2,4-DCP生物降解的效应,并对Fe0与厌氧微生物联合体系的作用机理进行探讨。结果表明:Fe0与厌氧微生物联合作用可提高2,4-DCP的降解效果,且中性或偏碱性环境下联合体系对目标污染物的促进效果较酸性环境明显,初始pH值为8时目标污染物的降解效果最好。Fe0在厌氧条件下腐蚀产生的OH-可有效平衡葡萄糖发酵产生的有机酸,使体系挥发性脂肪酸(VFA)的浓度维持在较低水平(300 mg/L),同时促使联合体系pH值上升从而利于目标物2,4-DCP的降解。Fe0在酸性环境的腐蚀较强,腐蚀产物以Fe2+为主,Fe3+含量较少。不同pH值时"Fe0+微生物"体系的COD去除率与目标物降解效果有一定相关性。

微生物量对“Fe^0-厌氧微生物”联合降解2,4-DCP的影响

实验考察不同微生物量时零价铁(Fe^0)与微生物联合降解2,4-二氯酚(2,4-DCP)的效果及机理。结果表明:联合体系对目标物降解效果随微生物量增加而提高,生物量为146.25 mg VSS/L时2,4-DCP降解效果最佳。单独微生物对2,4-DCP有较强降解作用,而不同生物量时联合体系目标物降解效果均优于单独体系。联合体系与单独微生物体系反应过程pH值均有一定波动,而联合体系反应过程中的pH值高于单独微生物体系。不同微生物量时联合体系Fe^0生成的相应的铁腐蚀产物大多为Fe^(2+)离子。

稳定态纳米零价铁-厌氧菌联合处理法降解2,4,6-三氯苯酚

利用SEM、XRD、FTIR等手段对稳定态纳米零价铁(NH2-SiO2@NZVI)进行表征,并考察NH2-SiO2@NZVI-厌氧菌体系对2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)的降解效果。实验结果表明:NH2-SiO2@NZVI具有较强的抗氧化能力及较好的分散性;当2,4,6-TCP质量浓度50 mg/L、NH2-SiO2@NZVI加入量1 g/L、初始pH 7.00、反应120 h时,2,4,6-TCP的去除率为34.76%,一级降解速率常数为0.022 1,均远大于普通纳米零价铁颗粒;在NH2-SiO2@NZVI-厌氧菌体系中,2,4,6-TCP的去除率可达82.70%,NH2-SiO2@NZVI与厌氧微生物之间表现出明显的协同效应,能有效缓解2,4,6-TCP对厌氧微生物的抑制作用,稳定体系pH,提高微生物的降解活性和产甲烷活性。

零价铁强化厌氧-MFC耦合降解喹啉效果影响探究

通过将微生物燃料电池(MFC)与厌氧零价铁(ZVI)耦合,探究其对喹啉降解效果的影响。选取250 mg/L的喹啉作为单一基质将其分别在纯厌氧条件和添加ZVI的条件下降解12 h,随后取上清液在MFC反应器中降解,分析其降解效果。实验结果表明,添加ZVI对MFC降解喹啉有促进作用,喹啉在MFC中5 d内可降解完毕,降解率达99.0%。

纳米零价铁改性膜强化厌氧生物处理氯酚废水

针对厌氧生物技术处理氯酚废水驯化周期长和纳米零价铁易团聚的问题,采用压滤法制备纳米零价铁改性聚偏氟乙烯膜(nZVI@PVDF),并将其与厌氧生物体系耦合处理氯酚废水,通过序批实验探究nZVI@PVDF对耦合体系脱氯、水解酸化、产甲烷阶段的影响.结果表明,48h内,包含3种不同nZVI负载量(0.075,0.15,0.3g)的nZVI@PVDF膜耦合体系的2-氯酚(2-CP)去除率分别为99%、97.6%和91.8%,而未添加nZVI@PVDF的对照组仅为62.7%;72h内耦合体系的COD去除率分别为88.2%、89.1%、89.4%,而对照组COD去除率为63.6%;耦合体系的顶空甲烷占比分别为25.16%、25.98%、26.80%,而对照组仅为16.82%.投加产甲烷抑制剂的条件下,nZVI@PVDF刺激了脂肪酸的生成.nZVI@PVDF促进了氯酚的脱氯、脂肪酸和甲烷的生成.

零价铁降解地下水卤代烃技术研究进展

随着卤代烃类有机污染物越来越多地出现在自然水体中,卤代烃降解工艺的研究也越来越受到人们的重视。该文简述了卤代烃的物理性质以及用途,与零价铁有关的处理卤代烃的相关工艺如零价铁还原、纳米零价铁技术、零价铁-氧化剂联用技术、零价铁-厌氧微生物技术等,展望了零价铁技术的发展前景。

纳米零价铁强化微生物电催化-厌氧膜生物组合反应器抗膜污染能力及其调控机制

膜污染是厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,AnMBR)产业化应用面临的最大挑战.本研究构建新型微生物电催化(bio-electrochemical systems,BES)-AnMBR组合反应器,以探究纳米零价铁(nano-zero-valent iron,nZVI)投加对BES-AnMBR组合系统膜污染削减和甲烷产生等性能的影响.结果表明,BES-AnMBR组合系统运行稳定,COD去除率一直维持在95%左右.nZVI投加量(以VS计)为0.1 g·g^-1时,运行性能最佳,跨膜压差(transmembrane pressure,TMP)较对照组降低28.1%,膜通量亦有轻微增加;甲烷产量为81.3 mL·g^-1(以CODremoved计),较对照组提高了12.1%.胞外聚合物(extracellular polymeric substance,EPS)变化和膜阻过滤分析表明,nZVI可以加强EPS分解,促进膜表面无机和有机富铁结垢层形成,改善膜污染分布特征,从而显著缓解膜污染.本研究将丰富传统AnMBR的基础理论,为污泥处理与资源化利用提供了新视角.

不同价态铁元素对厌氧微生物降解2,4,6-三氯酚的影响

【目的】考察初始pH值为5.0 10.0时,不同价态铁元素(Fe0、Fe2+和Fe3+)对厌氧微生物降解2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)的影响。【方法】采用间歇试验,接种驯化3个月的厌氧污泥,向其中分别投加Fe0、Fe2+和Fe3+,测定体系中2,4,6-TCP浓度、pH值、铁离子浓度和微生物脱氢酶活性。【结果】"Fe0/Fe2+/Fe3+-微生物"体系对2,4,6-TCP的降解效率,在初始pH值为中性偏酸性时,"Fe2+-微生物"体系>"Fe0-微生物"体系>"Fe3+-微生物"体系;而当初始pH值为碱性时,"Fe0-微生物"体系>"Fe2+-微生物"体系>"Fe3+-微生物"体系;"Fe0/Fe2+/Fe3+-微生物"三种体系均有调节pH值的能力,其中"Fe0-微生物"体系调节能力最强;在不同初始pH值条件下不同价态铁元素对厌氧微生物活性的影响结果与其对2,4,6-TCP降解效果的影响规律基本相同。【结论】不同价态铁元素对厌氧微生物降解2,4,6-TCP的影响与初始pH值、体系实时pH值和铁元素价态及浓度等因素有关。

pH值对“Fe^0-厌氧微生物”体系去除2,4,6-三氯酚过程的影响

考察了pH值对"Fe0-厌氧微生物"体系降解2,4,6,-三氯酚(2,4,6-TCP)效果的影响,结果表明:pH值是影响"Fe0-厌氧微生物"体系降解2,4,6-TCP效果的重要参数,初始pH值直接影响微生物活性和铁腐蚀,进而影响过程pH值变化,反过来又影响铁腐蚀和微生物活性,pH 7.0～9.0的中性偏碱范围较适于厌氧微生物生长。Fe0与微生物对目标污染物的降解具有协同促进作用,其协同促进机制表现在3方面:Fe0与微生物对体系过程pH值具有互补调节作用,可将体系的pH值调节值适于微生物生长的中性范围;Fe0腐蚀产生的Fe2+和H2可为微生物代谢提供电子对和营养物质,从而促进生物还原脱氯的进行;Fe0的腐蚀过程直接对氯代有机物还原脱氯,而微生物又可促进Fe0腐蚀。

Fe^0/厌氧微生物联合体系降解硝基苯的研究

利用Fe0/厌氧微生物联合体系降解硝基苯(NB),结果显示,Fe0与厌氧微生物之间存在明显的协同效应,硝基苯的降解效果随零价铁投加量的增加而提高;最佳pH值为5.0～6.0;添加少量共代谢初级基质(葡萄糖),可以大幅度提高硝基苯的降解;较高浓度铁离子对硝基苯的降解表现出一定的抑制作用,添加0.5mg/L的Fe3+或Fe2+可以加快硝基苯的降解。硝基苯降解的主要产物为苯胺,降解过程遵循一级动力学模型,一级反应速率常数k值随硝基苯浓度的提高而降低。

微米零价铁对剩余活性污泥和餐厨垃圾厌氧联合消化的加强效果及机制

针对剩余活性污泥和餐厨垃圾厌氧联合消化产气效率不高的问题,通过投加微米零价铁,研究其对厌氧联合消化的强化效果及作用机制.结果说明,零价铁的添加强化了厌氧联合消化的产甲烷阶段,但对溶解、水解及酸化阶段没有明显影响.当零价铁的投加量为10 g·L^(-1)时,经过15 d的厌氧消化,累积甲烷产量(以VS计)达到238.68 mL·g^(-1),相比于空白组提高了20.05%.机制分析表明:零价铁提高了系统的电子传递体系(ETS)活性,当零价铁投加量为10 g·L^(-1)时,最终的ETS活性(以INTF/TS计)达到21.50 mg·(g·h)^(-1),而空白组仅为13.43 mg·(g·h)^(-1).此外,零价铁还强化了细菌和产甲烷菌之间的直接性种间电子传递(DIET),微生物群落的变化显示DIET相关的微生物,例如Syntrophomonas、Methanosarcina和Methanobacterium,在有零价铁添加的条件下显示出更高的丰度.

NZVI对低有机质污泥厌氧消化系统及微生物群落的影响

采用投加不同剂量纳米零价铁(NZVI)(0,0.1,0.3,0.5 g/g VS)的低有机质污泥进行半连续中温厌氧消化试验,研究了反应器在不同NZVI投加量下的产甲烷特性及微生物群落变化。研究表明:NZVI的投加前期对产甲烷具有促进作用,随着反应器中NZVI累积逐渐对产甲烷产生抑制,且投加量越高抑制效果产生越早,抑制作用也越强。投加NZVI反应器未造成酸化或氨抑制,厌氧消化系统稳定性较好,系统上清液中磷酸盐去除率最高达到97.78%。NZVI的投加可以促进Firmicutes、Proteobacteria等水解产酸菌和Methanosarcina等多数氢营养型产甲烷菌的生长,而对严格的乙酸型产甲烷菌Methanosaeta生长有一定抑制作用。

零价铁两相厌氧反应器

本发明属于废水处理技术领域,是通过加入零价铁(ZVI)增强的两相厌氧反应器。在反应器中,于厌氧水解酸化槽的中部设置了2~4层ZVI填充层,酸化槽的流出物加入临近的厌氧甲烷菌槽。厌氧水解酸化槽中有机物的降解随着ZVI的剂量增加而有效地增强,并促进易于被后段产甲烷菌所利用的醋酸的生成。同时。