新型碳源驯化SRB生长特性及处理酸性矿山废水研究

利用生活污水、鸡粪和锯末质量比为80∶7∶3混合物的发酵液作为碳源驯化硫酸盐还原菌(SRB),研究了在该新型碳源条件下SRB的生长规律、还原SO_4~(2-)反应动力学及对酸性矿山废水(AMD)中重金属离子和SO_4~(2-)的去除效果。结果表明,SRB生长适应期在0~1 d,对数期在1~6 d,稳定期在6~9 d,衰亡期在9 d后;SRB对SO_4~(2-)有很好的去除效果,去除率可达98.2%;且当F/M(SO_4~(2-)/污泥浓度)值7 mg/g时处于对数生长期,当3 mg/g≤F/M值≤7 mg/g时处于生长稳定期,当F/M值3 mg/g时进入衰亡期;SRB的最大比生长速率为1.2 d~(-1);SRB还原SO_4~(2-)符合经典Monod方程;SRB对AMD中Fe~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)、SO_4~(2-)的去除率分别达到93%、81%、65%、93%、89%,出水p H值接近中性。以该新型碳源作为SRB的营养物质处理AMD可实现以废治废,为实际应用提供了理论参考。     

不同离子对一株亚硝化菌硝化活性的影响研究

以欧洲亚硝化单胞菌KYYX-1为对象,研究了硫酸盐、亚硝酸盐、Cd~(2+)、Cr~(6+)和Hg~(2+)等离子对其硝化活性的影响。结果表明,该菌株对硫酸盐的耐受度较高,最高可耐受的SO42-浓度约为40 000 mg/L;受亚硝酸盐的影响较明显,当NO2--N浓度达到3 000 mg/L时,氨氮降解速率仅为不含NO_2~--N时的12%;该菌株的硝化活性受重金属Cd~(2+)、Cr~(6+)和Hg~(2+)的影响明显,当Cd~(2+)浓度为0.5mg/L、Cr~(6+)浓度为0.05 mg/L、Hg~(2+)浓度为0.02 mg/L时,该菌株完全失去降解能力。因此采用该菌株处理含此类重金属的工业废水时,应首先将其中Cd~(2+)、Cr~(6+)和Hg~(2+)浓度降低至安全浓度以下。     

梯度间歇投加Cr~(6+)对氨氧化菌群功能及结构的影响

利用SBR反应器分析了梯度间歇投加Cr~(6+)对有机质去除、硝化性能、硝化细菌活性及氨氧化菌群结构的影响。结果表明,间歇投加1~10 mg/L的Cr~(6+)对活性污泥中异养菌没有产生明显的抑制作用。当Cr~(6+)浓度达到4 mg/L时,硝化性能和硝化活性才受到明显影响。Cr~(6+)投加量越大,抑制效果越明显,且恢复至初始水平所需要的时间也越长。氨氧化细菌经Cr~(6+)梯度间歇投加驯化后,对Cr~(6+)具有更高的耐受性。变性梯度凝胶电泳(DGGE)和克隆测序结果表明,AOB菌群逐渐由Nitrosomonas演变为Nitrosospira。     

多离子在混凝土中传输及其对SO42-迁移的影响研究

试验研究了混凝土试样在Na_2SO_4、MgSO_4、MgSO_4/NaCl 3种溶液体系中的腐蚀行为,测定了不同离子在混凝土内部的分布,并采用灰色关联法分析Mg~(2+)、Na~+、Cl~-与SO_4~(2-)扩散系数之间的关联度,揭示了混凝土内部多离子传输过程中Mg~(2+)、Na~+和Cl~-对SO_4~(2-)迁移的影响规律。研究表明:(1)Mg~(2+)能够降低SO_4~(2-)在混凝土中的表面离子浓度,但提高了SO_4~(2-)在混凝土中的扩散系数;(2)在Mg~(2+)存在的条件下,同时含有的Cl~-能够提高Mg~(2+)的表面离子浓度和在混凝土中的含量,间接地降低了SO_4~(2-)的表面离子浓度,提高了其在混凝土中的扩散系数。     

不同价态Cr离子对钙矾石形成与结构的影响

借助X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、扫描电镜(SEM)等测试方法,分析了不同价态Cr离子对水化液相中钙矾石的形成与晶体结构的影响.结果表明:Cr~(3+)对水化初期钙矾石的形成略有抑制作用,钙矾石早期结晶极其细小,但水化后期钙矾石相大量形成,水化放热速率显著增强,且晶体结晶粗大,随水化龄期延长,钙矾石长径比逐渐缩小;Cr~(6+)对水化初期钙矾石的形成有一定促进作用,钙矾石结晶良好,且后期晶体形态没有较大变化;水化液相中SO_4~(2-)含量充足时,Cr~(3+)和Cr~(6+)均可通过离子置换形成钙铬矾石,但前者对钙矾石晶体结构影响较大,使其Al和S电子结合能明显降低,而后者对钙矾石晶体结构影响较小.同时,Cr~(3+)在钙矾石中的结合能和结合数量均高于Cr~(6+)的结合能和结合数量.     

新疆硫酸盐渍土地区沥青路面鼓胀变形机理研究

依托新疆阿克苏地区的两条公路,在进行公路路面鼓胀病害调查的基础上,选择4个典型病害部位开挖试坑,观察了路面结构层中损坏的情况,同时取样测试了基层及路基填料的含盐量、矿物成分、pH值等,分析了两条公路路面鼓胀病害的产生机理。研究结果表明:公路A(省道)路面基层中的离子以SO_4~(2-)、Ca~(2+)为主,因此发生了钙矾石型硫酸盐侵蚀。公路B(国道)路面基层中Ca~(2+)含量较高,同时含有一定量SO_4~(2-)和CO_3~(2-),因此发生了硅灰石膏型硫酸盐侵蚀。此外,夏季高温条件、水泥中碱含量超标等都加剧了两种硫酸盐侵蚀的发生。最后,根据两条公路病害产生机理,提出了硫酸盐渍土地区路面鼓胀病害的预防措施。     

蛋氨酸铬对鲤糖代谢相关酶活性及IR、GLUT2和SGLT基因表达的影响

为探究蛋氨酸铬(CrMet)对鲤Cyprinus carpio糖代谢相关酶活性及糖代谢相关基因表达的影响,以酪蛋白为蛋白源,豆油为脂肪源,配制7组纯化饲料,其中Cr~(3+)水平分别为0(对照)、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6、3.2 mg/kg。选取初始体质量为(40.95±4.80)g的鲤,随机分为7组,分别投喂7种饲料,每个组设置3个重复,每个重复放60尾鱼,饲养8周后,检测其肝胰脏糖代谢相关酶活性;禁食48 h后再投喂,再投喂0、3、6、12、24、48 h时检测Cr~(3+)水平为0(对照)、0.8、3.2 mg/kg时鱼肝胰脏IR、GLUT2和肠道SGLT基因的表达量。结果表明:添加0.8 mg/kg Cr~(3+)组的组己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)、磷酸果糖激酶(PFK)和琥珀酸脱氢酶(SDH)活力均显著高于对照组(P<0.05),磷酸酵式丙酮酸激酶(PEPCK)活力显著低于对照组(P<0.05);而添加Cr~(3+)并未对葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)活力产生显著影响(P>0.05);投喂24、48 h时,0.8 mg/kg Cr~(3+)组IRmRNA表达量显著高于0、3.2mg/kg Cr~(3+)组(P<0.05);投喂3 h时,0.8、3.2 mg/kg Cr~(3+)组GLUT2 mRNA表达量均显著高于对照组(P<0.05),12、24、48 h时,0.8 mg/kg Cr~(3+)组GLUT2 mRNA表达量显著高于0、3.2 mg/kg Cr~(3+)组(P<0.05);而不同Cr~(3+)添加水平对鲤肠道SGLTmRNA表达量无显著性影响(P>0.05)。研究表明,在饲料中添加CrMet能够提高鲤对糖的利用能力,建议Cr~(3+)添加水平为0.8 mg/kg。     

地下水中锰对接触氧化滤池快速启动的影响

在中试过滤系统中,采用化学氧化法快速启动接触氧化滤池,即KMn O_4氧化Fe~(2+)、Mn~(2+)生成铁锰氧化物并沉积在石英砂表面形成活性氧化膜,通过活性氧化膜的化学作用同步去除水中NH_4~+-N、Fe~(2+)和Mn~(2+)。探究了滤池启动初期进水中Mn~(2+)被KMn O_4氧化2 mg/L后的富余量对滤池启动时间的影响,考察了Mn~(2+)富余浓度为0、1和2 mg/L三种挂膜条件下启动的滤池去除NH_4~+-N、Fe~(2+)和Mn~(2+)的能力以及滤速对除污效果的影响,启动后期不再投加KMn O_4。在滤池启动初期,进水Mn~(2+)富余2 mg/L的启动时间(15 d)比Mn~(2+)没有富余的滤池启动时间(27 d)缩短了44.4%,首次将滤池启动期缩短至20 d以内,此后可同步去除进水中1.5 mg/L的NH_4~+-N、1mg/L的Fe~(2+)和2 mg/L的Mn~(2+)。在所研究的滤速范围内(6~10 m/h),滤池除污能力受滤速影响较小,Fe~(2+)、NH_4~+-N和Mn~(2+)在滤池中依次被去除;滤池能同步去除Fe~(2+)、NH_4~+-N和Mn~(2+)的最大浓度为1、2和2 mg/L,满足多数受污染地下水的处理需求。另外,在处理高浓度氨氮(2 mg/L)进水时,溶解氧是限制因素。     

电镀废水典型重金属对脱氢酶活性与微生物的影响

分析了电镀废水典型重金属(铜、铬、镍)浓度、形态、暴露时间对污泥脱氢酶活性的影响。结果表明,Cu~(2+)、Cr~(6+)、Cr~(3+)、Ni~(2+)对活性污泥的半致死浓度CE_(50)分别为0.58、1.41、8.53和6.67 mg/L。以污泥脱氢酶活性表征的重金属毒性由大到小依次为:Cu~(2+)Cr~(6+)Ni~(2+)Cr~(3+)。当进水重金属浓度为50 mg/L时,其对脱氢酶活性的抑制率达到80%以上,且对脱氢酶活性的抑制率由大到小依次为:Cu~(2+)Cr~(6+)Cr~(3+)Ni~(2+)。当p H值为8时,重金属对脱氢酶活性的抑制作用最弱,偏酸或偏碱条件下则对脱氢酶活性抑制作用较强。采用高通量测序法探究重金属对活性污泥微生物群落结构的影响发现,变形菌门、绿菌门、厚壁菌门是电镀废水活性污泥中的优势菌种,且Cu~(2+)有助于提高活性污泥中变形菌门和绿菌门的比例,Cr~(6+)有助于富集绿菌门和厚壁菌门,Ni~(2+)有助于富集变形菌门和厚壁菌门。     

兰州新区灰土膨胀机理研究

为了调查研究新区灰土地基的膨胀机理,通过在新区舟曲中学素土中加入石灰、Ca(OH)_2、Mg(OH)_2试剂进行易溶盐含量分析。研究发现石灰的加入使土体中的可溶性硫酸盐含量明显增大,使土体具有膨胀性;加入Ca(OH)_2和Mg(OH)_2试剂后土样硫酸盐含量明显增加,说明灰土硫酸盐的增加和石灰杂质关系不大,主要是Ca(OH)_2和Mg(OH)_2引起;灰土中可溶性硫酸盐的增加与Ca~(2+)、Mg~(2+)对土体中难溶性和中溶性的硫酸盐中SO_4~(2-)的置换有关。此外,对新区灰土添加一定量的吸附、治理试剂后可以看出,生物盐碱改良剂和沸石粉对灰土中硫酸盐的治理有一定作用。     

水中常见阴离子对活性炭负载钌去除溴酸盐的影响

通过浸渍法制备了活性炭负载钌催化剂(Ru/AC),分析了水中常见阴离子对Ru/AC催化去除溴酸盐的影响。结果表明,NO_2~-、Cl O_3~-、Cl~-、CO_3~(2-)和SO_4~(2-)均会不同程度地抑制Ru/AC对溴酸盐的催化去除。其中,NO_2~-和Cl O_3~-因会被Ru/AC同步催化还原,从而与溴酸盐的还原过程形成竞争;Cl~-、CO_3~(2-)和SO_4~(2-)则因占据催化剂表面的吸附位而与溴酸盐的吸附过程形成竞争,且吸附竞争效应比还原竞争效应对Ru/AC催化去除溴酸盐的抑制效果更明显。     

硫酸盐还原菌处理高浓硫酸盐废水

采用硫酸盐还原菌(SRB)在厌氧序批式反应器(ASBR)中处理高浓度硫酸盐废水。对钛白粉生产废水的试验显示，SO4^2-的去除率可达到83．5％，达到了国家排放标准(250mg／L)。COD／SO4^2-值对SO4^2-的去除率有较大影响，比值为2～3时去除效果最佳。在试验装置的设计中采用了气循环与水循环并用的方法，以防止H2S气体对SRB的毒害并起到搅拌作用。     

磷酸基团改性聚羧酸减水剂对硫酸盐适应性改善效果

为系统探究磷酸基团改性聚羧酸减水剂对硫酸盐适应性的改善效果及作用规律,合成了一系列不同取代方式及取代比例的磷酸基团改性聚合物,通过结构表征、吸附量及流动度测试、屈服应力拟合,研究其在硫酸盐环境下的吸附-分散作用规律。结果表明,具有较多负电荷和较强Ca~(2+)络合作用的磷酸基团能有效降低SO_4~(2-)的竞争吸附,改善聚羧酸减水剂的硫酸盐适应性问题,其中以等物质的量取代的磷酸基团改性聚合物的硫酸盐适应性为最优。     

兰州新区灰土次生盐渍化机理

为了查明兰州新区灰土地基盐渍化的机理,对兰州新区舟曲中学等场地的素土掺入熟石灰、Ca(OH)_2、Mg(OH)_2、CaSO_4等试剂后进行易溶盐含量分析,同时进行对比发现:石灰的掺入使土体中的可溶性硫酸盐含量显著增大,使土体次生盐渍化;掺入纯Ca(OH)_2和Mg(OH)_2后土样中硫酸盐含量显著增加,并且与掺入熟石灰的样品中的硫酸盐含量差别不大,这说明灰土盐渍化主要是石灰中Ca(OH)_2和Mg(OH)_2引起;灰土中可溶性硫酸盐的增加与Ca~(2+)、Mg~(2+)离子对土体中胶体颗粒吸附的阳离子(Na~++K~+)及阴离子(SO_4~(2-)等)的交换作用有关,而土壤胶体吸附的阴阳离子在易溶盐试验制取浸出液时,处于吸附状态的离子不能溶于浸出液,故易溶盐试验检测不到胶体吸附的离子。     

高分子膜载体固定化酵母催化2-辛酮不对称还原

以戊二醛交联尼龙6膜载体固定化面包酵母DX213,采用固定化酵母细胞催化2-辛酮不对称还原得到(R)-2-辛醇。系统考察了有机溶剂、反应时间、pH、底物、辅助底物和热处理等因素对反应的产率和光学选择性的影响。结果表明,上述因素对酵母细胞催化不对称合成(R)-2-辛醇反应均有显著影响。二氯甲烷为该反应最适有机溶剂,在固定化细胞57 g/L(50℃预热50 min),水相与有机溶剂相体积比4/1,pH 7.0,初始2-辛酮浓度为60 mmoL/L(分别在反应0,10,17 h等分添加),蔗糖5.7 g/L和28℃条件下反应48 h,(R)-2-辛醇的产率和e.e.值分别达到89.3%和96.8%。     

Anammox的硫酸盐利用特性及脱氮性能

以厌氧氨氧化(Anammox)污泥为种泥,进水中用SO_4~(2-)全部替代NO_2~--N作为电子受体来驯化污泥去氧化NH_4~+-N。反应器运行180 d后,NH_4~+-N去除量变化情况与Anammox菌活性变化情况相近,系统整体NH_4~+-N去除量在40 mg/L以上,但SO_4~(2-)并未去除,因此认为SO_4~(2-)不能作为电子受体来氧化NH_4~+-N,推测NH_4~+-N的去除可能存在其他电子受体;向反应器中添加5 mmol/L的羟氨能促进NH_4~+-N的去除,说明NH_4~+-N的去除与Anammox菌活性有关。反应器中Candidatus Brocadia和Candidatus Jettenia丰度由2.40%增至15.63%,Nitrosomonas属丰度由0.03%增至6.32%,Nitrobacter属丰度由0.12%增至1.54%,AOB活性大于NOB。菌群数量变化说明反应器中NH_4~+-N的去除与AOB、NOB以及Anammox活性有关。在批次实验中,向反应瓶中注入微量氧气后,氨氮的去除与AOB、NOB的硝化作用以及Anammox菌活性呈现显著相关,推测反应器中NH_4~+-N的去除与内部溶解氧量有关。     

混合硫酸盐还原菌处理煤矿酸性废水的固定载体研究

针对硫酸盐还原菌(SRB)处理多组分煤矿酸性废水(AMD)易受低pH值和高浓度重金属离子抑制、需要添加多种营养盐的问题,采用零价铁与麦饭石作为混合SRB的固定载体,构建上述两种材料分层组装的1#动态柱和混合均匀组装的2#动态柱(两种材料的体积比均为1∶2),进行了连续变负荷对比试验研究。试验结果表明:1#、2#动态柱均有较强的pH值调节能力和Fe2+去除能力,两种材料的不同组装方式对其他污染物的去除存在较大差异;1#动态柱对SO2-4的还原速率为468.4 mg/(L·d),相应的COD消耗速率为416.4 mg/(L·d),实际消耗ΔCOD/ΔSO2-4值为0.56~0.89,适合于以高浓度硫酸盐及低有机物含量为特征的AMD处理;2#动态柱适合于以Mn2+、NH3-N为特征污染物的AMD处理,对Mn2+、NH3-N的最大去除速率分别为20.3、11.3mg/(L·d)。     

探究污泥厌氧消化系统中蓝铁矿生成的干扰因子

在污泥厌氧消化系统可以生成蓝铁矿的试验验证的基础上,进一步通过外加干扰因子(Al~(3+)、Mg~(2+)、Ca~(2+)、S~(2-)、腐殖酸等)的方式,探究干扰因子对蓝铁矿生成的抑制作用(与Fe~(2+)或PO_4~(3-)形成竞争)。结果显示,消化污泥中的Al~(3+)是抑制蓝铁矿生成的关键因子,而且不存在能缓解或者屏蔽Al~(3+)抑制的阴离子。Ca~(2+)、Mg~(2+)虽然也会抑制蓝铁矿的生成,但污泥中CO_3~(2-)和SO_4~(2-)的存在一定程度上可以缓解抑制作用。腐殖酸与S~(2-)亦能抑制蓝铁矿的生成,但可以被Fe~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)等金属离子所屏蔽。干扰因子对蓝铁矿生成的抑制程度顺序为:CO_3~(2-)HAS~(2-)Mg~(2+)Ca~(2+)Al~(3+)。     

高炉粒化矿渣对混凝土孔溶液离子浓度的影响

通过离心和高压萃取法提取水泥-高炉粒化矿渣体系1 h和10～24 h液相,采用电感耦合等离子体发射光谱仪和pH计测试液相离子浓度和pH值,研究了高炉粒化矿渣掺量对体系液相离子浓度和pH值的影响。结果表明:随水化时间延长,水泥-高炉粒化矿渣体系早龄期液相中K~+、Na~+、SiO_4~(4-)浓度和pH值逐渐增大,Ca~(2+)和SO_4~(2-)浓度先增大后减小,10 h左右均达到峰值,AlO_2~-浓度呈类似变化;随高炉粒化矿渣掺量增加,液相中K~+、Na~+、Ca~(2+)、SO_4~(2-)和AlO_2~-浓度及pH值逐渐减小,SiO_4~(4-)浓度逐渐增大,40%高炉粒化矿渣掺量对Ca~(2+)浓度影响程度最显著。     

生物除铁除锰滤池反冲洗铁锰泥除As(Ⅴ)研究

生物除铁除锰滤池反冲洗废水中含有大量富含铁锰氧化物的污泥,直接排放会产生环境压力。采用预处理得到的反冲洗泥粉末吸附去除饮用水中的As(Ⅴ),结果表明,准二级动力学能更好地描述其对As(Ⅴ)的吸附过程(R~20.99),Langmuir等温方程更符合其吸附行为(R~20.99),最大吸附容量为40.98 mg/g;在酸性或中性条件下对As(Ⅴ)的吸附率大于92%,吸附去除率随着p H值升高而逐渐降低;H_2PO_4~-与SiO_3~(2-)能显著抑制As(Ⅴ)的吸附,而HCO_4~-、SO_4~(2-)、Mg~(2+)和Ca~(2+)对吸附过程影响不大;对As(Ⅴ)的吸附焓变ΔH_0均为正值即属于吸热反应,吉布斯自由能变化ΔG_0均为负值,表明吸附为自发进行。