厌氧氨氧化菌混培物的培养及上流式厌氧污泥床反应器运行

采用污泥混合接种的方法,利用UASB(厌氧污泥床)反应器完成了厌氧氨氧化混培菌的培养与驯化并启动了实验室规模的厌氧氨氧化反应器。当含氮模拟废水进水氨氮浓度和亚硝氮浓度分别为3～5mmol/L和4～6mmol/L,进水氨氮、亚硝氮的容积负荷分别为2mmol/(L·d)和2.5mmol/(L·d),氨氮、亚硝氮的最大去除率分别可达63%和78%。对UASB反应器工艺运行条件的研究表明:厌氧氨氧化反应的最适pH为7.5,最适反应温度为35°C。厌氧氨氧化反应速率与亚硝氮浓度有关,当亚硝氮浓度大于10mmol/L时对厌氧氨氧化反应具有明显的抑制作用。     

Fe~(2+)激活过氧单硫酸盐去除水中氨氮分析

为了有效地去除水中低浓度氨氮,采用二价铁(Fe~(2+))激活过氧单硫酸盐(PMS)的新型高级氧化工艺,对水中氨氮的去除进行研究分析。考察不同初始p H、氨氮浓度(c(NH4+-N)0)、Fe~(2+)与PMS物质的量比(n(Fe~(2+))/n(PMS))及供电子剂对Fe~(2+)/PMS体系去除水中氨氮的影响。研究结果表明:随着p H降低,Fe~(2+)/PMS体系对氨氮的去除效果增强;增加n(Fe~(2+))/n(PMS)可以促进体系对氨氮的去除;随着NH4+-N初始浓度升高,氨氮的去除率呈现下降趋势。当p H=3,PMS初始投量为0.22 mmol/L,n(Fe~(2+))/n(PMS)为1:1,NH4+-N初始浓度为0.044 mmol/L,反应60 min时,氨氮去除率达到最大,为88.27%。另一方面,分别向Fe~(2+)/PMS体系投加单宁酸、柠檬酸、抗坏血酸和草酸等供电子试剂,可以促进体系对氨氮的去除效果,其中单宁酸对其促进效果最佳,使氨氮去除率提高2.60%。Fe~(2+)向Fe3+转化的效率极高,约为91.8%。Fe~(2+)/PMS工艺去除氨氮符合拟一级动力学模型。     

黄铵铁矾的制备及其催化性能

以铁泥为原料,经酸浸、过滤、加入硫酸铵、调节pH等工序制得黄铵铁矾((NH4)Fe3(SO4)2(OH)6).采用X线衍射、扫描电子显微镜、N2吸附-脱附等手段对其进行表征.在H2O2/(NH4)Fe3(SO4)2(OH)6类Fenton条件下,对亚甲基蓝(MB)溶液进行处理.考察各种因素对溶液中MB的去除的影响.研究结果表明:在酸性媒介中黄铵铁矾能有效去除水溶液中的MB,去除率随H2O2浓度的增加而增加.100 mL H2O2浓度为11.4 mmol/L,pH为5.6,MB质量浓度为100 mg/L,(NH4)Fe3(SO4)2(OH)6质量浓度为0.9 g/L的水溶液,在80℃时反应20 min后MB的去除率达到99％以上,催化剂循环使用重复性良好.     

沼泽红假单胞菌CQV97菌株对污染水体三氮去除特性研究

在不同污染程度模拟水体中,利用沼泽红假单胞菌CQV97,在厌氧光照条件下,研究了水体中氨氮、硝态氮和亚硝态氮含量、菌体生物量和水体pH的变化关系.随时间延长,CQV97菌株对氨氮、硝态氮或亚硝态氮去除量增大,生物量增加,水体pH升高;随氨氮浓度提高,生物量增加,氨氮低于33.2mg/L能被完全去除,最大去除量达84.2mg/L,水体pH维持在9.2～9.4;随硝态氮浓度的升高,菌体生物量降低,浓度低于216.96mg/L能被完全去除,pH维持在9.1～9.3.随亚硝态氮浓度增加,菌体生长延滞期延长,生物量和pH升高幅度降低,浓度低于128.2mg/L能被完全去除.结果表明,CQV97菌株对氨氮、硝氮和亚硝氮具有良好的去除能力.     

硝态氮和铵态氮对翠菊根系生长的影响

本试验在温室内营养液培养条件下,研究不同浓度的氮(NO3-:1,10,30mmol·L-1;NH4+:1,5,10mmol·L-1)和不同形态的氮(NH4+和NO3-)分别进行处理20和44d后对翠菊植株、根系形态和根系生物量的影响.以验证以下2个科学假设:1)20d处理,随着硝态氮和铵态氮浓度升高,根系长度、根系体积、根系表面积和根生物量分别有下降趋势;2)44d处理,随着硝态氮和铵态氮浓度升高,根系长度、根系体积、根系表面积和根生物量分别显著下降(p<0.01).结果显示:随着处理时间的增长,硝态氮处理,根系长度、表面积、体积、根系干质量随浓度升高显著下降(p<0.01),但根冠比和根系直径没有显著变化;铵态氮处理结果与之相同;相同浓度处理下,尤其是10mmol·L-1的铵态氮对根系抑制作用显著比硝态氮强(p<0.01).上述结果表明,翠菊对不同浓度氮和不同形态氮的适应性表现为根系形态和生长发育的变化.     

铁型催化剂对臭氧氧化甲基橙的催化效能

以模拟染料废水甲基橙(MO)溶液为目标物,研究了Fe2+、Fe3+均相催化臭氧氧化及负载型铁氧化物非均相催化臭氧氧化对MO的去除特性,并探讨了在非均相催化剂活性炭负载Fe2O3(Fe2O3/AC)、活性氧化铝负载Fe2O3(Fe2O3/Al2O3)催化臭氧氧化体系中pH值、催化剂投加浓度、臭氧浓度、MO初始浓度等工艺参数的作用规律.结果表明,Fe2+、Fe3+、Fe2O3/AC、Fe2O3/Al2O3的加入均能提高MO的脱色率和COD去除率,且Fe2O3/AC、Fe2O3/Al2O3的催化效果更为显著;当Fe2O3/AC、Fe2O3/Al2O3的投加浓度为1.0 g/L,臭氧浓度为15.0 mg/L,MO初始浓度为25.0 mg/L、pH值为5.0时,30 min时Fe2O3/AC、Fe2O3/Al2O3催化臭氧体系降解MO的脱色率和COD去除率分别为89.26%、48.45%和80.34%、38.41%.     

化学沉淀法去除木薯制备酒精废水中氨氮的试验研究

针对NH_3-N质量浓度为500~900mg/L木薯制备酒精的废水,采用正交试验及单因素试验研究了用化学沉淀法去除废水中氨氮的工艺条件,结果表明:以MgCl_2·6H_2O和Na2HPO4·12H_2O为沉淀剂,在pH=9.0时废水溶液中PO_4~(3-)与Mg~(2+)和NH_4~+一起发生沉淀反应生成MgNH4PO4·6H_2O,从而达到去除废水中的氨氮的目的;影响废水中的氨氮去除率的因素依次为n(Mg~(2+):NH_4~+),反应时间,n(PO_4~(3-)∶NH_4~+)和pH值。最佳反应条件是当pH=9.0,n(Mg~(2+))∶n(NH_4~+)∶n(PO_4~(3-))=1.4∶1.0∶1.2,常温下反应30min,静置30min,该工艺条件下,对初始氨氮为644.5mg/L的木薯制备酒精的废水进行处理,其氨氮的去除率90%。     

短程硝化–厌氧氨氧化在实际垃圾渗滤液处理工程中的启动运行研究

针对新型脱氮工艺短程硝化?厌氧氨氧化(ANAMMOX)过程中亚硝氮难以稳定生成的难题, 设计水解酸化+UASB+好氧氧化的处理工艺, 应用于实际垃圾渗滤液处理工程。结果表明, 当进水氨氮浓度为610~1900 mg/L, C/N 比为1.8~3.5时, 在进水量为100 m³/d, 回流比为2:1, pH 值为7.5~8.0, DO为2.0 mg/L的调试条件下, O池发生短程硝化, 积累200 mg/L的亚硝氮, 积累率最高达78%。微生物DNA 检测发现, O池中AOB物种丰度是NOB的10倍以上。水解酸化池中存在COD、氨氮和总氮同时去除的现象, COD去除量不能满足全部总氮反硝化, 剩余的总氮通过厌氧氨氧化过程去除, 通过ANAMMOX反应去除的总氮占水解酸化池总氮去除量的35%~67%。在实际垃圾渗滤液处理工程中, 通过控制进水量、回流比、pH和溶解氧等条件, 成功地启动短程硝化?厌氧氨氧化工艺。     

滞留时间和进水有机物对生物滞留系统除氮的影响

传统雨水生物滞留系统对氮的去除很不稳定。为了提高硝氮和总氮的去除效果,尝试在生物滞留系统底部增加内部淹没区,提供所需的缺氧环境,并延长系统内雨水的停留时间,改善系统的除氮能力。对有淹没区运行条件下进水有机物浓度和滞留时间除氮的影响进行了试验。结果表明系统在有淹没区和无淹没区运行条件下,对NH_4~+-N的平均去除率均在90%以上。无淹没区时系统对NO_3~--N的去除率为21%。有淹没区时(滞留时间2 h)系统对NO_3~--N和TN的去除作用显著提高到74%和78%。淹没运行时进水中COD浓度可以显著影响NO_3~--N的去除效果。当COD浓度为0~100 mg/L,NO_3~--N(7~9 mg/L),去除率随COD浓度的增加而显著升高。滞留时间对NO_3~--N去除效果的影响较为明显,滞留时间从1 h增加到8 h,系统的NO_3~--N平均去除率从21%增加到93%。     

高氮废水分段进水A/O工艺脱氮效果研究

为探讨分段进水A/O工艺在处理高氮废水时的脱氮效果,进行了小试试验研究,试验时采用自配的高氮废水作为进水原料,采用5段进水A/O工艺,分析了每段进、出水氨氮、硝氮和总氮的含量及去除率,在此基础上继而分析了该工艺脱氮的机理。结果表明:1)Ⅰ、Ⅱ工况下由于进水中有机物含量较高,该工况下反硝化反应不完全,造成出水中氨氮及硝氮含量较高,后续工况随着污水有机物含量的降低,出水中氨氮及硝氮去除效果愈加明显;2)该工艺中氨氮的去除主要是通过硝化细菌的硝化作用完成,且污泥有机负荷越小,氨氮去除效果越明显。研究结果可为国内外广泛推广生物脱氮除磷技术提供理论基础。     

不对称Schiff碱对铝离子的荧光探针研究

以(1R,2R)-环己二胺、2-羟基-3,5-二叔丁基苯甲醛、2-羟基4-甲氧基苯甲醛为原料,按1∶1∶1的摩尔比进行缩合作用合成得到具有不对称结构的Schiff碱H2L.采用1H NMR、UV-vis光谱、元素分析等手段对该化合物进行了结构和组成表征.室温条件下,在CH3 CH2OH/H2O(V∶V=9∶1)混合溶液中,采用荧光光谱技术考察了化合物H2L与金属离子的作用性质.结果表明,H2L对Al3+具有选择性识别性能,可作为检测Al3+的荧光探针.形成的配位体系的荧光强度与Al3+离子的线性浓度范围为0×10-5-4.0×10-5 mol·L-1,H2L与Al3+的配位键合比为1∶1.     

CaO-TiO_2-SiO_2-NaAlO_2体系的反应行为研究

研究了Ca O-Ti O2-Si O2-Na Al O2体系下以锐钛矿为主的反应行为:热力学确定了平衡固相及其相对稳定程度;动力学计算反应级数、活化能,判断反应控制机制;钙化实验确定具体反应、分析了反应行为.结果表明Ca O-Ti O2-Si O2-Na Al O2体系的溶出反应行为如下:在质量比m(Ti O2)/m(Ca O)=1.42,m(Ti O2)/m(Si O2)=0.49,时间1 h,搅拌转速300 r/min,Na2O的质量浓度mk=220 g/L,分子比αk=3.1的条件下,Ti O2进入碱液生成Na2Ti O3,然后与Na Al(OH)4,Na2Si O3反应生成Al4Ti2Si O12,随温度升高Al4Ti2Si O12分解,生成钠硅渣和水化石榴石,温度继续升高,Ca Ti O3峰的强度逐渐超过其他物相成为钙化渣的主体,锐钛矿最终转型为稳定的Ca Ti O3,转变起始温度260℃.     

超声协同作用下亚微米掺铝氧化锌催化降解亚甲基蓝的研究

通过溶液直接沉淀法制备了掺Al3+的亚微米氧化锌Zn(Al)O,利用XRD和SEM确定其晶体结构和形貌大小.采用Fenton/Co2+体系,在掺铝氧化锌存在和超声协同下进行降解亚甲基蓝的实验,研究溶液初始pH、H2O2浓度、反应温度、Zn(Al)O投加量、Co2+浓度、亚甲基蓝(MB)浓度等实验条件对MB降解率的影响,并对4种降解方法的效果进行比较. 结果表明:采用Fenton/Co2++Zn(Al)O+超声体系,在H2O2浓度为100 mmol/L,pH5～9,温度30～50C,Co2+浓度0.1～0.3 mmol/L,Zn(Al)O投加量1.0 g/L的条件下降解初始质量浓度达80 mg/L的MB溶液,自然光下超声1h后降解率高达72%. 对其降解机理进行了初步讨论.对掺铝氧化锌循环使用的研究发现,循环1次后降解率为68%, 2次下降到48%.在自然光下降解,该文合成的Zn(Al)O的降解率是P25（降解率约40%）的1.8倍.     

蚀刻液处理中超高浓度氨氮废水除氮工艺

为去除蚀刻液处理过程中废水残留超高浓度氨氮,配制3 000 mg/L氨氮溶液模拟废水.采用鸟粪石沉淀法,研究了pH值、pH调节方式、药剂添加顺序以及n(N):n(Mg):n(P)对3组药剂脱氮效果的影响.结果表明,pH值恒定10.5,摩尔比为n(N):n(Mg):n(P)=1:1.4:1.2时,3组药剂除氮效率分别达98.64%(MgSO_4+NaH_2PO_4)、97.73%(MgCl_2+Na_2HPO_4)和85.69%(MgO+H_3PO_4);药剂添加顺序对氨氮去除率影响较大;反应过程导致pH下降,因此仅调节废水初始pH值难以获得理想的除氮效果.实际生产废水验证结果表明,最优条件下,MgSO_4+NaH_2PO_4除氮效率能达95.5%.     

羟胺促进柠檬酸-Fe~(2+)活化过碳酸钠降解三氯乙烯

研究了柠檬酸(CA)螯合Fe~(2+)活化过碳酸盐体系中投加盐酸羟胺(HAH)对三氯乙烯(TCE)的去除效果。结果发现,HAH能有效将Fe3+还原为Fe~(2+),强化TCE的去除效果。当TCE初始浓度为0.15mmol/L时,nSPC∶nFe~(2+)∶nTCE=5∶3∶1时,在CA浓度为0.5mmol/L条件下,HAH最佳投加浓度为1.5mmol/L,此时TCE去除率为99.6%。·OH对TCE降解的贡献度为79.2%,O-2·的贡献度为21.9%。HAH可减轻HCO-3对TCE降解的抑制效应,中间产物为甲酸、NO-2和NO-3。HAH利于SPC/Fe~(2+)/CA体系降解TCE,该结果可为实际TCE污染地下水修复提供技术支撑。     

异养硝化细菌的分离鉴定及组合菌群硝化性能分析

从养殖池塘中分离筛选具有高效降解氨氮和亚硝酸盐氮能力的异养硝化菌,并进一步研究其组合菌群的硝化性能.分别以NH_4Cl和NaNO_2为唯一氮源,从高密度养殖池塘淤泥、水样和鱼体肠道样品中进行菌株分离筛选,通过16S rDNA测序进行菌株鉴定,并在好氧条件下考察菌株去除氨氮和亚硝酸盐氮的能力;选择降解效果较好的菌株进行定量组合培养,通过单因素实验对混合培养条件包括碳源类型、碳氮比(C/N)、盐度、初始pH等进行优化;在最优条件下研究单一菌株、二元组合和三元组合去除氨氮的效果以及亚硝态氮和硝态氮的积累情况.分离得到8株异养硝化细菌,经异养硝化性能测试获得3株降解氨氮和亚硝态氮效果较好的菌株,分别为巨大芽孢杆菌W3-1、枯草芽孢杆菌YZN-2和植物乳杆菌HT1-1,72 h氨氮降解率分别为71.2%、61.3%和60.7%,亚硝态氮降解率分别为38.7%、35.6%和37.6%.经过对组合菌群培养优化后,得出以下结果:以柠檬酸钠为碳源,C/N为20,NaCl质量浓度为5 g/L,初始pH值为6时,24 h内的平均降解速率达2.05 mg/(L·h~(-1));单一菌株与二元和三元定量组合在培养前期9 h内氨氮降解速率有显著差异,W3-1单独培养的降解速率为1.61 mg/(L·h~(-1)),而W3-1+HT1-1的降解速率提高到2.51 mg/(L·h~(-1)),W3-1+YZN-2+HT1-1的速率提高到2.49 mg/(L·h~(-1)).由上述结果可知,菌株W3-1、YZN-2和HT1-1脱氮能力较强,其中植物乳杆菌和芽孢杆菌组合在前期有利于提高芽孢杆菌氨氮降解速率.本研究的结果为污水处理工艺中硝化系统的快速启动以及脱氮菌剂的开发提供了理论参考.     

碳源与微生态制剂对水产养殖尾水处理效果

研究碳源和不同浓度芽孢杆菌及光合细菌对养殖尾水的处理效果。结果表明同时添加碳源和芽孢杆菌及光合细菌对总无机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和活性磷酸盐的去除率显著高于对照组(P0.05)。养殖尾水在芽孢杆菌和光合细菌浓度为1 g·m~(-3)和1 m L·m~(-3)情况下处理5 d后,活性磷酸盐、亚硝酸盐氮和氨氮去除率均达85%以上,总无机氮去除率达80%以上。综合本研究中芽孢杆菌及光合细菌不同添加量对养殖尾水处理效果,结合处理成本,建议养殖尾水处理中芽孢杆菌及光合细菌添加量分别为1 g·m~(-3)和1 mL·m~(-3)较为适宜,在此条件下处理5 d后可有效处理尾水中氮磷总量,为养殖尾水处理提供参考。     

Fe0 Al0/O2体系氧化处理乙二胺四乙酸水溶液的性能

研发了常温常压下由O2自发还原而产生H2O2和·OH等活性氧(ROS)的Fe0-Al 0/O2绿色高级氧化工艺,以乙二胺四乙酸(EDTA)模拟废水为研究对象,考察了溶液的初始pH值、铝铁的质量比、EDTA的初始浓度等因素对EDTA降解的影响.采用N,N-二乙基对苯二胺-辣根过氧化物酶(DPD-POD)法、苯甲酸捕捉法、氧气吹脱、溶液总有机碳(TOC)的变化以及EDTA的降解产物等证实了H2O2和·OH的原位产生及EDTA的氧化降解机制.结果表明:Fe0-Al 0/O2体系对EDTA的去除率随溶液初始pH的升高而降低,但在pH=3~9范围内,始终具有较好的EDTA去除率;随Al 0∶Fe0质量比增加以及EDTA初始浓度降低,EDTA的去除率增大;在初始pH=9、EDTA初始浓度为0.5mmol·L-1、铝铁的质量比为1∶1的条件下反应3h之后EDTA的去除率达到了90%以上;EDTA主要通过·OH的高级氧化去除,其中间产物为亚氨基二乙酸、甲酸和乙酸,最终被矿化降解为CO2和H2O,3h内TOC去除率达到72.5%.研究表明:Fe0-Al 0/O2体系处理EDTA水溶液,无需外加H2O2,此体系节省运行操作费用,且适用pH范围广.     

南方丘陵地区农田氮素渗漏特征研究

农田氮肥的淋失是氮素损失的重要途径之一.在南方丘陵地区选择4种土地利用类型中6个农田地块进行为期1年的氮素渗漏试验,结果表明:(1)不同的土地利用类型的硝氮浓度变化趋势为春季种植季节后逐渐升高,在7-8月份达到最高,然后呈逐渐下降的趋势,呈低-高-低的变化趋势.氨氮浓度与硝氮浓度的消长规律相似,但变化规律不如硝氮浓度明显,时有起伏.(2)土壤中氮素渗漏的基本形态是硝氮,农田氮素的渗漏主要发生在4-8月份.(3)施肥对氮素渗漏量的影响非常显著.施肥量和施肥种类的不同,导致不同土地利用类型浅层地下水的硝氮和氨氮浓度差异较大.施肥量越大,其渗漏量也越大.主要施用碳氨品种化肥的土地利用,其渗漏水中硝氮浓度相对较高,氨氮浓度比较低,而施粗制有机肥的土地利用氨氮浓度表现较高.(4)对地下水位较高的土地利用农田渗漏水中氨氮浓度相对较高.适当的化肥施用量可以减少氮素淋失.     

短程硝化联合厌氧氨氧化处理垃圾渗滤液的启动

针对晚期垃圾渗滤液脱氮难的问题,采用短程硝化SBR联合厌氧氨氧化SBR工艺处理晚期垃圾渗滤液.短程硝化SBR经过50 d驯化和培养,其最终出水亚硝态氮质量浓度维持在500 mg/L左右,短程硝化率稳定在98％以上.为了消除过高亚硝态氮对厌氧氨氧化菌的抑制,压氧氨氧化SBR由传统的操作模式改为反应期间连续进水间歇沉淀和出水,其水力停留时间控制在20 h.在配水驯化期,进水亚硝质量浓度由60 mg/L提升至395 mg/L,总氮容积去除速率由0.10 kg/(m3·d)提升至0.75 kg/(m3·d);驯化结束后,逐步掺入渗滤液,在实验的第156天,进水中的亚硝态氮全部由好氧SBR的出水提供.研究结果表明:渗滤液中难降解的COD未对厌氧氨氧化菌产生抑制作用,少量的反硝化作用反而提高了系统总氮的去除率,此时,系统的总氮容积去除速率为0.76 kg/(m3·d),进水COD、亚硝态氮和氨氮质量浓度分别为295,390,295 mg/L,出水CDO、亚硝态氮和氨氮质量浓度分别为246,1.3和0.6 mg/L;在不添加任何碳源的条件下,总氮去除率达90％以上.