磺胺嘧啶对纯膜MBBR氨氧化性能及氨氧化菌群的影响

通过向NH₄⁺-N质量浓度为30 mg·L⁻¹的合成废水中投加不同剂量磺胺嘧啶(SDZ)(0、1、3、5、7和10 mg·L^–1),比较了SDZ浓度对一台60 L单级纯膜移动床生物膜反应器(pure MBBR)的氨氧化速率、amoA基因丰度和氨氧化细菌(AOB)种群结构的影响,揭示了磺胺嘧啶对纯膜MBBR系统中氨氧化作用的影响机制。结果表明：1~3 mg·L^–1的SDZ显著提升了纯膜MBBR系统的氨氧化速率(P<0.05),出水${\rm{NH}}_4^{+} $-N质量浓度可降低至(0.19±0.10) mg·L^–1;5~10 mg·L^–1的SDZ仍能促进${\rm{NH}}_4^{+} $-N去除,但氨氧化速率变化相对平缓。相比于氨氧化古菌(AOA),AOB为纯膜MBBR氨氧化的主导者,AOB amoA基因丰度是AOA amoA基因丰度的12.2~168.5倍。1~10 mg·L^–1的磺胺嘧啶暴露显著抑制了AOB amoA基因丰度(P<0.05),但能有效刺激AOA amoA基因丰度上调(P<0.05)。高通量测序结果表明,添加磺胺嘧啶改变了AOB的种群多样性及结构,且1~3 mg·L^–1的SDZ能显著促进AOB种群多样化和亚硝化螺菌属(Nitrosospira)生长(P<0.05)。SDZ对氮源的补充、对AOB与AOA丰度占比的改变、对微生物耐药性的促进以及对AOB种群结构的干扰是其影响纯膜MBBR氨氧化过程的主要机制。     

高锰酸钾氧化水中二甲基三硫醚的动力学

研究了氧化剂KMnO4氧化水中二甲基三硫醚的效能,探讨了KMnO4投加量、二甲基三硫醚的初始浓度、pH值、腐植酸浓度以及同类臭味物质甲硫醚对氧化反应的影响,并对反应动力学进行了分析。结果表明：不同剂量的高锰酸钾对二甲基三硫醚有较强的氧化能力,基本完全氧化需要一定时间（达2 h）。随着高锰酸钾投量的增加,去除率和反应速率也随之增加,但高锰酸钾投加量不宜过多,建议最佳投加量为2 mg·L-1。实验发现：二甲基三硫醚初始浓度、实际水体pH值以及腐殖酸浓度对氧化反应的影响不明显;但水中同类臭味物质甲硫醚对氧化反应有抑制作用,使反应进程变慢。高锰酸钾氧化二甲基三硫醚的反应符合二级反应动力学模型,二级反应的动力学常数为k=0.006 59 L·（min·mg）-1,理论曲线与实际反应曲线存在一定的差距,但整个反应过程中2条曲线反应的去除率的差距不大,因此理论曲线能较好的指导实践。     

微生物絮凝剂的絮凝性能及其絮凝形态研究

利用本实验室分离、筛选的微生物絮凝剂菌株G15,对其进行发酵培养,研究了絮凝剂投加量、絮凝反应体系pH值等对其絮凝性能的影响;对反应体系的ζ电位进行了测定,并且对所形成絮体的微观形态进行了观察。研究结果表明:该微生物絮凝剂在碱性条件下有较强的絮凝活性,当pH=10时最佳投加量为2.5mL;絮凝剂具有较强的热稳定性;加入菌株G15的发酵液后,高岭土悬浊液的ζ电位从-36.27mV显著上升至-12.97mV;并且该微生物絮凝剂产生的絮体颗粒大且结构密实,形态上有明显的分形特征。     

AMBBR工艺处理城市污水

通过对厌氧移动床生物膜反应器处理南方热带亚热带地区城市生活污水的试验研究,采用好氧-厌氧两个阶段进行挂膜试验以缩短挂膜时间,探讨了水力停留时间(HRT)、pH值、填料填充率对反应器处理效果的影响。试验结果表明:在HRT为12 h,进水ρ(COD)为300 mg/L,ρ(氨氮)为15 mg/L,50%的填料填充率,pH=7的工艺条件下,装置对COD去除率为51.2%,对氨氮去除率为40.8%,对TN去除率为38.1%。     

亚铁活化过硫酸钠氧化预处理电镀废水

针对电镀生产过程产生的难降解、高浓度的有机废水,采用Fe~(2+)活化过硫酸钠产生硫酸根自由基的高级氧化技术对其进行预处理。重点探讨了S_2O_8~(2-)投加量、n(Fe~(2+))∶n(S_2O_8~(2-))、废水pH等因素对有机物去除及废水可生化性的影响。实验结果表明,常温下,在S_2O_8~(2-)投加量为4.0 g/L、n(Fe~(2+))∶n(S_2O_8~(2-))为1.00、废水pH为7.0的条件下,废水的处理效果最佳,反应20 min后COD去除率可达70%,BOD_5/COD从原水的0.21升至0.40,废水的可生化性大幅提高,能够满足深度生化处理的要求。     

Fe/TiO2光催化降解水溶液中的4-氯苯酚

以TiO2-P25及FeC2O4为前驱物制备了Fe3 掺杂TiO2光催化剂--Fe/TiO2.X射线衍射结果表明,500 ℃煅烧温度下的Fe/TiO2主要是锐态矿晶型,当掺Fe3 量为0.5%(质量分数,下同)时,Fe3 以取代掺杂形式进入TiO2晶格,而当掺Fe3 量达5.0%时,则出现α-Fe2O3的特征衍射峰;900 ℃煅烧温度下的Fe/TiO2则均为金红石晶型,掺Fe3 量达2.0%～5.0%时,出现Fe2TiO5的特征衍射峰.4-氯苯酚的光催化实验结果表明,煅烧温度及Fe3 掺杂量对Fe/TiO2的光催化活性有显著影响,以煅烧温度500 ℃及掺Fe3 量0.5%的Fe/TiO2为光催化剂,反应80 min,4-氯苯酚的降解率达100%,总有机碳去除率约95%.     

邻苯二甲酸二甲酯对植物-活性污泥复合系统的影响及其去除研究

为探索植物-活性污泥复合系统(vegetation-activated sludge process,V-ASP)对邻苯二甲酸二甲酯(dimethyl phthalate,DMP)的去除效果,设置了50 mg/L、5 mg/L、500 μg/L、50 μg/L、0 μg/L 5个进水浓度梯度的DMP,考察V-ASP中常规污染物出水浓度、植物和微生物菌群的变化,以及其对DMP的去除作用。结果表明:DMP对V-ASP去除常规污染物的影响不大,仅在DMP浓度≥500 μg/L时可提升V-ASP对TN的去除效果。进水浓度DMP为50 mg/L、5 mg/L、500 μg/L和50 μg/L时在V-ASP中的去除率分别为99.97%、99.51%、94.19%和83.68%。DMP在V-ASP中的主要去除途径为微生物分解代谢,植物吸收占比不超过1.12%。当进水DMP浓度达到5 mg/L时,V-ASP中植物生长受到明显抑制。高通量测序结果显示,DMP会对V-ASP中活性污泥和根际污泥的微生物多样性产生一定影响。微生物群落中Proteobacteria(变形菌门)的相对丰度最高,Rhodococcus(红球菌属)的相对丰度随DMP浓度的升高而增加。     

氨氮浓度对MBBR工艺中微生物群落结构的影响

采用移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor,MBBR)处理模拟废水,考察进水氨氮浓度(20,30,50,100,200 mg/L)对MBBR工艺处理效果的影响,并利用16S rDNA高通量测序技术,分析微生物群落结构变化。结果表明:氨氮浓度为30～100 mg/L时,氨氮浓度越小,越有利于氨氮的去除,对COD去除率影响较小。氨氮浓度为20,50,200mg/L时,Ottowia为第1优势菌属,相对丰度分别为66.76%、34.40%、53.88%,而氨氮浓度为30,100 mg/L时,Ottowia优势地位被Arcobacter、Hydrogenophaga等取代,说明微生物群落结构发生波动性变化可能与各类起反硝化作用的菌属和Ottowia菌属争夺优势地位有关。与自养型硝化作用有关的菌属相对丰度稳定在0.3%左右,相对丰度受氨氮浓度影响不大,高浓度氨氮对硝化菌属产生的抑制作用,可能是对其微生物活性的抑制。通过研究发现,进水氨氮浓度对MBBR生物膜中的微生物群落结构有一定的影响。     

水源浊度与常规水处理工艺关联预警研究

对以西江为水源的某水厂及其各处理工艺单元出水浊度进行为期1年的现场监测研究,发现原水浊度在夏秋高温季节变化较剧烈,水厂常规处理工艺对浊度的平均去除率约为98.83%,其中混凝沉淀阶段是浊度去除的主要单元,而消毒(清水池)过程对浊度的去除率不太稳定,需加强管理。在分析各工艺单元除浊效率的基础上,提出了原水浊度预警水平,建立了原水浊度与常规水处理工艺相关联的预警机制,有助于水厂根据原水水质情况及时调整工艺参数或处理措施,以保障城镇供水安全。     

厨余垃圾资源化处置方式的碳补偿与能源回收潜力对比分析

我国厨余垃圾产量逐年上升,其资源化处理成为固废处理的重点。为探究当前主要使用的几种厨余垃圾资源化回收方式的碳排放与能源使用情况,采用IPCC与相关文献中推荐的核算方式对污水共处理、厌氧消化、焚烧与堆肥4种处理方式的碳补偿和能源回收情况进行评估。结果表明：4种处理方式的碳补偿潜力分别为-56.9,4-88.6,44.2,222.0 kg CO₂/t FW。能源回收潜力分别为-116.0,-215.0,58.9,61.0 kW·h/t FW。而根据敏感性分析可知：除技术层面影响外,共处理和厌氧消化方式的稳定性较强,两者均为非常理想的资源化处理方式。焚烧方式由于涉及脱水过程,造成大量碳排放,且整体稳定性较差。堆肥方式无法实现碳补偿与能源回收,基于碳中和的视角应尽量减少该方式的使用。综上可得,厨余垃圾资源化处置方式的优先级顺序为厌氧消化、共处理、焚烧、堆肥。