Fe/TiO2多相可见光Fenton反应降解阿特拉津研究

为改善多相Fenton催化剂的催化活性及循环使用性能,以Fe(NO3)3为Fe源,TiO2为载体,制备了一种基于TiO2负载型的多相Fenton催化剂Fe/TiO2,对催化剂进行了SEM和XRD分析,考察了不同催化体系、初始pH值和H2O2投加量对阿特拉津降解效果的影响,并对其进行了反应动力学拟合。结果表明:Fe/TiO2含TiO2及α-Fe2O3两种晶型,负载Fe以α-Fe2O3形式高度分散在TiO2表面,未对TiO2粒径和形貌造成明显改变;Fe/TiO2在可见光及H2O2共存体系下催化效果最佳,Fe/TiO2可见光催化H2O2降解阿特拉津的效果要显著优于TiO2和Fe2O3,显示出负载Fe和TiO2之间存在明显的协同效应;在pH值3.00、H2O2浓度为1.6mmol/L和Fe/TiO2投加量为1g/L条件下,可见光催化反应30min,Fe/TiO2对阿特拉津的降解率达95%,并显示较好的循环使用性能;相较于传统Fenton反应,Fe/TiO2多相可见光Fenton体系拓宽了pH值适用范围,在初始pH=3.00~7.00时,反应30min对阿特拉津的降解率均可达到80%以上;Fe/TiO2多相可见光Fenton反应降解阿特拉津过程符合准一级动力学模型,在初始pH值为3.00和H2O2浓度为1.6mmol/L条件下反应速率常数最大,对阿特拉津的降解速度最快;实际应用中,控制溶液体系中的pH值为3.00,H2O2与阿特拉津物质的量之比为35∶1较为适宜。

长波紫外辐照实现城市污水短程硝化研究

利用紫外线A(UVA,波长315~400 nm,最高365 nm)辅助照射活性污泥,研究了紫外辅助实现城市污水短程硝化工艺的可行性,考察了UVA对活性污泥中氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB)活性影响。结果表明,不同辐射强度UVA照射下AOB活性略有提高而NOB活性显著下降,辐射强度1.67×10^-6Einstein/(L·s)下对NOB活性的抑制率达40%。通过序批式反应器(SBR),以模拟城市污水为处理对象,在UVA紫外辐射强度0.867×10^-6Einstein/(L·s)下,在常温(25~27℃)、COD为100~150 mg/L、进水NH4^+-N的质量浓度为50 mg/L的条件下,运行30 d后出水NH4^+-N去除率达到90%以上、NO2^--N积累率稳定在80%左右,成功实现了城市污水短程硝化。

外阻对双室微生物燃料电池性能的影响

实验分析了阴极硝化耦合阳极反硝化微生物燃料电池在不同外阻(10、100、500Ω和无穷大)下,电池的产电性能、阴极液和阳极液的电导率以及脱氮除碳能力的变化情况。结果表明,在低电阻下,输出的稳定电流较大,有机物降解速率较快,TN去除率较高。当外阻为10Ω时,输出的稳定电流是3.61 m A,COD的去除速率最快为10.33mg/(L·h),在运行160 h时TN去除率达到100%。MFC运行过程中,阳极溶液的电导率逐渐减小,阴极溶液的电导率逐渐增大。当外阻为10Ω时,阴阳极溶液的电导率差最大。CV扫描表明外阻对阳极生物膜氧化还原能力有影响,且低电阻下阳极形成的生物膜上产电活性菌的氧化能力越强。

厌氧氨氧化SBBR启动过程中菌群演替分析

采用序批式生物膜反应器(SBBR),以混合污泥作为接种污泥,研究了反应器启动过程中菌群演替规律。结果表明,通过逐步提高进水NH4^+-N和NO2^--N含量的方式将SBBR的N容积负荷由0.10 g/(L·d)提升至1.164 g/(L·d),经过144 d成功启动厌氧氨氧化SBBR,TN去除率达93.92%,厌氧氨氧化活性为5.86 mg/(g·h)。在反应器启动过程中,厌氧氨氧化菌的丰度不断升高,其它非功能菌的丰度逐渐降低。稳定运行期,浮霉菌门在活性污泥和生物膜上的丰度有显著的差异,前者为8.83%,后者为24.21%。3种检出的厌氧氨氧化菌属在活性污泥和生物膜上的差异也十分明显,Candidatus Jettenia、Candidatus Brocadia和Candidatus Kuenenia在活性污泥中的丰度分别为2.89%、2.29%和0.65%,而在生物膜的丰度分别为10.04%、5.93%、2.22%。

低剂量长波紫外胁迫下活性污泥硝化活性及氧化应激响应

选取具备良好硝化能力的活性污泥为试验对象,考察其在不同强度(0,0.15,0.39,0.62和1.16μE/(L·s))及不同时间(0,1,2,3和4h)的长波紫外(UVA)辐照下,氨氧化菌(AOB)及亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性的响应情况.结果显示:UVA辐照强度的增加对NOB活性产生显著性影响(P<0.01),而对AOB活性的影响则微乎其微(P>0.05),且随UVA辐照时间的延长,AOB与NOB之间活性差异越大.动力学拟合结果表明UVA辐照下NOB的衰亡速率(b=0.6938h^(-1))远大于AOB(b=0.1423h^(-1)),NOB对于UVA辐照的耐受性低于AOB.UVA辐照下AOB与NOB活性差异可能与UVA诱导的氧化应激效应有关,即UVA辐照能够诱导微生物胞内活性氧(ROS)水平的激增,对细胞膜形成氧化性损伤,破坏细胞膜结构完整性,加速微生物走向衰亡.

印染废水水解酸化过程中的问题诊断及解决方案

针对某印染废水处理厂水解酸化段运行异常的问题,依托水解酸化序批式反应器(SBR)开展问题诊断及解决方案研究。通过历时取样实验确认了水解酸化过程中挥发性脂肪酸(VFAs)不升反降和有机氮氨化率偏低的问题;通过控制低pH(pH=5)运行实验清除消耗VFAs的微生物,实现VFAs累积;通过非控制pH运行实验实现VFAs的累积和有机氮氨化率的提高;通过历时取样实验确定水解酸化的最佳反应时间为10 h。长期运行实验显示,在平均进水COD为1 085 mg/L、氨氮为9.5 mg/L、VFAs为43.7 mg/L的条件下,水解酸化SBR平均出水COD为736 mg/L、氨氮为19.5 mg/L、VFAs为64.2 mg/L,为后续生物除碳脱氮奠定了良好基础。基于小试研究,该厂成功实施了水解酸化池短时酸化并适当排泥的解决方案。

广州市某净水厂MBR膜丝检测及清洗优化

为解决某净水厂MBR中空纤维超滤膜清洗效果欠佳问题,采集膜丝开展了机械强度、孔径分布、清水通量等全面检测,分析污染成因,优化清洗剂及清洗顺序。新膜和清洗后的使用膜单丝拉伸断裂强力分别为(4.7±0.9)N和(2.0±0.1)N,平均/最大孔径分别为0.0278μm/0.0676μm和0.0524μm/0.1316μm,接触角分别为99.8°±1.4°和101.1°±2.4°。清洗后的使用膜外表面存在硫酸钙、硅酸钙,以及铝、硅、钙的氧化物等无机结垢污染。污染膜采用柠檬酸和草酸清洗后,其清水比通量增加值[0.66~1.38 L/(m^(2)∙h∙kPa)]均高于次氯酸钠清洗的[0.20~0.65 L/(m^(2)∙h∙kPa)];先草酸后次氯酸钠清洗的清水比通量增加值[1.73 L/(m^(2)∙h∙kPa)]显著高于先次氯酸钠后草酸清洗的[1.19 L/(m^(2)∙h∙kPa)];先草酸清洗的效果[清水比通量增加1.38 L/(m^(2)∙h∙kPa)]略好于先柠檬酸清洗的[清水比通量增加1.19 L/(m^(2)∙h∙kPa)],且草酸用量显著低于柠檬酸。为提高清洗效果并降低成本,建议与该净水厂类似,存在无机、有机复合污染的MBR膜采用先草酸后次氯酸钠清洗顺序。

柱前衍生-固相萃取-高效液相色谱荧光测定生物脱氮反应器中痕量信号分子AI-2

为揭示污水生物脱氮工艺中污泥菌群间的群体感应作用,建立了柱前衍生-固相萃取-高效液相色谱荧光检测法(HPLC-FLD)定量检测介导细菌种间群体感应信号分子AI-2的方法。取反应器的泥水混合液,经0.45μm滤膜过滤后,用氨基磺酸掩蔽亚硝酸盐干扰,并与2,3-二氨基萘(DAN)发生衍生化反应,衍生化产物用C18固相萃取柱进行固相萃取,经氮吹浓缩后上机分析。采用C18色谱柱(4.6 mm×250 mm,5μm)进行分离,乙腈与水(含0.1%甲酸)作为流动相进行梯度洗脱,使用荧光检测器(激发和发射波长分别为271 nm和503 nm)进行检测。结果表明,该检测方法在1～200 ng·mL^(-1)范围内呈现出了良好的线性关系,检出限为1 ng·mL^(-1),回收率为55.08%～59.25%,相对标准误差为2.98%～10.41%。该方法适用于杂质干扰多的痕量信号分子AI-2定量分析,可为生物脱氮工艺中信号分子AI-2介导群体感应研究提供有效的分析方法。