铁碳内电解耦合蕹菜(Ipomoea aquatica)对黑臭污水脱氮效果的研究

构建了铁碳内电解耦合蕹菜技术体系,用于原位净化河道黑臭污水,采用单因素模拟实验,探究耦合体系植株密度、铁碳填料用量和陶粒用量对黑臭污水脱氮效果的影响规律.结果表明,在植株密度为80株/m2、铁碳填料用量为18 g/L和陶粒用量为52 g/L的适宜组合下,处理22 d后,TN和NH₄+-N的去除率分别为74.1%和99.6%,其质量浓度分别稳定在(13.65±1.24) mg/L和(0.18±0.04) mg/L.水体微生物丰度和多样性有了显著提高,主要优势细菌门是Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes,主要优势细菌属为Pseudomonas、Escherichia-Shigella和Diaphorobacter,微生物群落演化更适宜脱氮.耦合体系通过协同作用净化水质,其作用过程包括:铁碳内电解产生质子[H]和Fe2+提供电子促进自养反硝化、蕹菜根际泌氧促进微生物硝化、陶粒生物膜与根际微生物之间的硝化反硝化作用、陶粒吸附氮.该研究为采用铁碳内电解耦合挺水植物净化河道黑臭污水提供了依据.     

铁碳微电解耦合反硝化菌削减河道黑臭底泥污染物及净化水质的研究

采取向河道中投加铁碳填料和反硝化菌复合包的方式,构建了铁碳微电解耦合反硝化菌曝气辅助原位削减河道黑臭底泥污染物及净化水质技术,模拟实验结果表明,当铁碳填料投加30g/kg、反硝化菌接种量15mg/kg、曝气量为60ml/min和曝气时间为9h/d的最佳组合下运行仅28d后,上覆水COD、NH4+-N、TN和TP去除率分别达85.7%、98.6%、65.7%和96.4%,稳定达到地表水Ⅳ类水标准;底泥TOC去除率达48.8%;底泥中BD-P和NaOH-P组分显著增加;底泥可转化态N含量显著减少;表层5~10cm底泥由深黑色变为浅褐色,耦合技术能快速削减河道黑臭底泥污染物及改善水质. 耦合体系中,铁碳微电解改善了水及底泥复杂有机物的可生化性,碳去除效能显著增强,N素的去除途径增多,P被吸附及生成沉淀固定到底泥中;投加的反硝化菌虽未成为优势菌种,但对脱氮有诱导作用;曝气提高了水体溶解氧,改善了底泥生境,激活了底泥土著微生物活性,三者协同作用削减黑臭底泥污染物并净化水质. 本研究为铁碳微电解耦合反硝化菌原位削减河道黑臭底泥污染物及净化水质技术提供理论依据.     

黑臭水形成的水质和环境条件研究

水体黑臭是城乡普遍的水环境问题,严重影响水体景观和水质安全.揭示高污染水体产生黑臭的具体水质和环境条件阈值,对于水体黑臭预警、预防和治理工作有重要意义.根据黑臭水普遍特征,人工自制典型黑臭水,分析了总有机碳、总氮、Fe2+浓度、温度、溶氧、水深等对黑臭水形成的影响,从水质参数与环境条件两方面分析黑臭水形成的阈值条件.研究结果表明,在本试验条件下,当总有机碳≥150mg/L,总氮≥50mg/L,Fe2+浓度≥0.2mg/L,温度≥25℃,水深≥0.9m及厌氧条件时,高污染水体会发生黑臭.     

城市黑臭河道生态修复集成技术研究

该研究以南京市某黑臭河道为例,通过对其污染现状的综合分析,采用微纳米曝气—固定化微生物—浮岛滤床一体化生态修复集成系统分别从水体增氧、微生物负载增殖、植物吸收降解、填料吸附等途径对黑臭水体进行全面水质净化,使处理后河道水体消除间歇性黑臭,水体DO提高2～3mg/L,部分水质指标达到或优于地表V类水标准。     

菌株Citrobacter sp.ZY630铁(Ⅱ)氧化硝酸盐还原生物学和化学途径

实验室分离纯化出一株具有反硝化功能的兼性厌氧菌,16 S rDNA序列分析其为柠檬酸杆菌属,命名为Citrobacter sp.ZY630.对菌株利用Fe(Ⅱ)还原NO-3过程进行探究,结果表明,在无外加有机物的情况下,菌株ZY630可以以Fe2+为电子供体还原NO-3,经过120 h反应,Fe2++菌组约1.1 mmol/L的NO-3完全降解,产物包含NO-2、N2和N2 O.通过对照分析,发现体系中NO-3-NO-2的转化是由生物作用主导.同时发现6 mmol/L Fe2++菌组较3 mmol/L Fe2++菌组反硝化程度进行更彻底,表明Fe2+有助于促进该体系反硝化过程.进一步探究菌株ZY630利用Fe2+降解NO-2过程,发现120 h后,加菌加Fe2+体系的Fe2+氧化总量与NO-2还原总量的摩尔比约为2.22,较只加Fe2+体系的摩尔比略高,表明NO-2和Fe2+之间化学反应占优.所以,菌株ZY630厌氧亚铁氧化硝酸盐还原是一个生物化学耦合过程.     

硝酸盐介导底泥硫自养反硝化的过程、效应和应用

底泥黑臭是当前我国城市河道水环境污染中亟待解决的问题.近年来利用硝酸钙促生底泥土著微生物以修复底泥黑臭的原位处理技术受到了不少关注,然而对于该过程中关键的硫自养反硝化反应的研究较为少见.文章介绍了硫自养反硝化反应在环境治理领域的基础研究和相关技术应用情况,论述了硝酸盐介导的底泥硫自养反硝化反应的特点、产生过程、该反应过程中普遍存在的副产物(N2O、NO-2)累积现象,以及底泥硫自养反硝化相关功能菌群及其生态关系等方面的研究进展,提出了在这些研究领域中尚不清楚的一些科学问题.最后指出,对黑臭底泥修复过程中硫自养反硝化反应的脱氮过程、脱氮贡献率,以及该过程中功能菌种群生态特征变化的研究,可进一步促进我国城市河道黑臭治理研究工作的深入和发展.     

铁碳微电解串联天然沸石去除黑臭水体中的总氮

采用铁碳微电解串联天然沸石技术,研究了去除黑臭水体中总氮的问题.结果表明：(1)通过静态实验确定的最佳处理设计为,进水pH=3,m(Fe)/m(C)比为2∶1,铁碳微电解反应层水力停留时间为120 min,沸石层水力停留时间为40 min,反应柱总的水力停留时间为160 min.(2)动态实验中NH⁺₄,NO^-₃和TN去除率分别保持95%,92%和90%左右,可持续处理300 h以上.(3)中试实验中TN,NO^-₃和NH⁺₄的平均去除率分别为83.04%,91.85%和88.60%,TP和COD的平均去除率分别为83.2%和89.7%.     

Fe/C微电解-Fenton与O3耦合预处理废润滑油再生废水技术研究

采用Fe/C微电解-Fenton与O3氧化耦合工艺预处理废润滑油再生废水,分别探讨了Fe/C微电解、Fenton和O3氧化单独和耦合反应中工艺参数对处理效果的影响.试验结果表明,Fe/C微电解、Fenton、O3氧化及其耦合技术在最佳反应条件下CODcr去除率分别为45.1％、36.3％、28.7％ 和65.9％,相应...     

城市河道内源硫影响厌氧氨氧化过程的研究进展

评述了当前城市河道内源硫影响厌氧氨氧化过程的研究现状以及二者之间可能的微生物作用关系;指出了对于黑臭河道治理后呈现的高氮营养盐和较低碳氮比(C/N)生境,今后应重视新型化能自养的厌氧氨氧化过程在河道氮转化过程中的作用,包括"硫自养部分反硝化-厌氧氨氧化"、"硫酸盐型厌氧氨氧化"和"铁自养型厌氧氨氧化"等,以及内源硫如何影响厌氧氨氧化过程的发生和二者之间的耦合关系;不仅为强化氮营养盐的去除提供了崭新的视角,而且为阐明水圈微生物驱动氮与其他元素循环机制的基础理论提供了有益补充.     

微电解-Fenton氧化法去除垃圾渗滤液中有机物

采用Fe/C微电解和Fe/C微电解-Fenton氧化联合工艺对垃圾渗滤液进行处理,研究了废水初始pH、药剂投加量、药剂投加比例和反应时间等对处理效果的影响,获得Fe/C微电解处理垃圾渗滤液的最佳工艺条件:初始pH =3、m(Fe)/m(C)为4、ρ(Fe/C)为0.6 g/L、反应时间为60 min,处理后COD降至5 960 mg/L,COD去除率达51.8％.Fe/C微电解-Fenton氧化处理垃圾渗滤液的最佳工艺条件:在Fe/C微电解最佳条件下,H2O2投加量为11 mL/L,反应时间为100 min,出水COD为4480 mg/L,COD总去除率为63.8％.垃圾渗滤液中的腐殖酸类有机质经过Fe/C微电解或微电解-Fenton氧化处理后变成小分子产物,与Fe/C微电解相比,Fenton氧化对腐殖酸等大分子有机质有更强的氧化降解效果.     

底栖藻类——苦草对猪粪废水中磷的滞留作用研究

为研究底栖藻类与沉水植物(苦草)培养系统对猪粪废水中磷的滞留作用和磷的赋存形态,并评价该体系在控制富营养化和污水生物处理中的潜在应用价值,对不同浓度的猪粪废水进行了为期30 d的室内人工模拟试验,采用改良的淡水沉积物磷形态连续分离提取标准测量和测试方法(SMT法),测定了藻垫与苦草中总磷和所滞留磷的不同形态.结果表明:单独培养的底栖藻类与苦草均对磷具有较强的滞留作用,底栖藻类和苦草混合培养对磷的滞留作用均增强,藻垫对高浓度猪粪废水中磷的滞留能力要明显高于中浓度.藻垫与苦草所滞留的总磷的主要形态均为无机磷,分别占总磷的43%⁸9%和63%89%和63%⁹4%,其中铁磷占无机磷的34%94%,其中铁磷占无机磷的34%⁶4%和20%64%和20%⁹1%,钙磷占无机磷的17%91%,钙磷占无机磷的17%⁵8%和7%58%和7%⁷5%.     

Fe/C微电解-Fenton法预处理提高垃圾渗滤液可生化性的研究

研究采用Fe/C微电解-Fenton法对老龄城市生活垃圾渗滤液进行预处理,提高其可生化性.通过调整初始pH,Fe-C投加量,铁碳质量比,H_2O_2投加量及反应时间考察其对垃圾渗滤液处理的效果,同时对Fe/C微电解,Fenton以及Fe/C微电解-Fenton的处理效果进行对比研究.实验结果表明,Fe/C微电解-Fenton法预处理表现出最好的处理性能,其最佳处理条件为:初始pH 3,Fe-C投加量52g/L,Fe/C 3,H_2O_2投加量12mL/L,接触反应1h后,COD去除率达到75%.此外,渗滤液的BOD5/COD也从0.075提高到0.250.     

富营养水体中3种沉水植物的生长竞争及其净化效果

研究苦草、黑藻和马来眼子菜3种沉水植物在太湖富营养化水体中的生长竞争状况及其对水体的净化效果．结果表明：3种沉水植物短期内可以在混合种群中共存,但竞争优势差别明显．黑藻具有在水中形成上位冠层、根系发达的特性,与苦草、马来眼子菜相比在占领水体上层空间、获取光照和吸收营养方面优势明显,表现出较强的竞争优势;马来眼子菜与苦草之间的竞争不明显,其占据水面面积大,获取光照多,苦草则主要占据水体下层空间,地下部分发达,混种时两者生物量相当．它们对水体中总氮、总磷和藻类叶绿素a的降低作用明显,单种时以黑藻对总氮、总磷的去除率最高,苦草对藻类叶绿素a的降低效果最好;混种时以苦草＋黑藻组对总氮去除率最高,以苦草十黑藻＋马来眼子菜组对总磷去除率最高．     

微生物燃料电池强化铁碳微电解去除低浓度硝态氮技术

本研究成功构建一种耦合反应器,借助微生物燃料电池（MFC）来强化铁碳微电解还原硝酸盐能力,同时达到提高低浓度硝态氮去除效率和延长铁碳床使用寿命的目的。该耦合反应器运行原理在于利用阳极室内污泥发酵产电特性,为阴极室还原硝酸盐提供电子,强化铁碳床能力,减缓铁腐蚀过程。实验结果表明：在铁碳比为1:1、进水初始pH为7的条件下,该耦合反应器在实验初期对低浓度硝态氮（10 mg·L-1）的去除率为90.33%,而纯铁碳床反应器的硝态氮去除率仅有77.97%,耦合反应器的去除效率高于纯铁碳床12.36%,证明通过耦合MFC能够强化铁碳微电解还原硝态氮的能力。随着铁腐蚀程度的增加,运行20周期后耦合反应器对于硝态氮的去除效率仍高于纯铁碳床28.77%,证明耦合反应器能够延长铁碳床使用时间,并且当铁碳比较低时对硝酸盐去除的强化效果更好。     

伊乐藻、苦草和菹草对硝氮与磷复合胁迫的响应

利用微宇宙系统研究了在硝氮+磷急性胁迫下,3 d内伊乐藻、苦草和菹草的现存量、生产力、叶绿素含量的变化特点.结果表明:在硝氮+磷28.2 mg.L-1时,伊乐藻和苦草的现存量可保持正增长,高于该浓度,则负增长;菹草在最大的胁迫浓度下(硝氮+磷=225.6 mg.L-1),其现存量仍可保持正增长,3种植物对硝氮与磷复合胁迫的抗性大小次序是:菹草伊乐藻苦草,硝氮和磷对3种植物的胁迫没有协同效应.     

大面积种植红菱对富营养化水体修复效果的影响

利用水生植物修复富营养化水体已成为水体生态修复的一种重要方法。在北太湖水域红菱种植区内外对水体各项指标进行分析研究。研究结果表明,在净水工程实施良好的情况下,由于红菱根茎对底泥营养盐的吸收,以及微生物的硝化、反硝化作用,种植区内TN浓度平均值为1.64 mg/L,低于种植区外3.08 mg/L;种植区内TP浓度平均值为0.049 mg/L,低于种植区外0.127 mg/L;种植区内NH+4-N、NO-3-N、COD浓度也均低于种植区外。在净水工程中断情况下,红菱种植区内叶绿素a浓度和透明度则高于种植区外,充分表明红菱对水体有较明显的净化功能。     

微电解—微生物法组合工艺处理含铬电镀废水

针对单一生物法净化含铬电镀废水存在着效率低、处理成本高的问题，采用一种新的组合工艺—微电解—生物法来处理含铬电镀废水．在实验过程中，重金属离子通过微电解法去除90％以上，剩余部分被后续工艺的微生物功能菌去除．实验结果表明：Cr^6 含量为50mg／L，Cu^2 含量为15mg／L，Ni^2 含量为10mg／L的废水经处理后，重金属离子的净化率达99．9％，且无二次污染．     

5种人工湿地基质对磷的吸附特性研究

吸附和沉淀作用是基质除磷的主要方式。文章选取陶粒、火山岩、砾石、麦饭石和钢渣为对象,通过静态吸附实验研究它们对磷的吸附能力和影响去除效率的因素。结果表明,Langmuir方程和Freundlich方程均能合理地描述各基质的等温吸附特性。30℃时Langmuir方程中表征理论饱和吸附量的G0由大到小依次为钢渣>陶粒>火山岩>麦饭石>砾石,Freundlich方程中反应吸附能力的k由大到小的规律同G0一致,表明富含Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al 3+的基质吸附能力强。随着温度的升高,各基质对磷的吸附能力和去除效率均增加。pH值对各基质除磷效率的影响各异,因为pH值对人工湿地系统的影响体现在多方面,具体表现取决于哪方面是控制因素。陶粒对pH值的缓冲性能最好,钢渣系统的出水pH值偏碱,需要进行调节。除砾石外各基质在风干后对磷的去除效率均得到一定程度的恢复,说明干湿交替是有效的基质强化和再生的方式。用钢渣作为载体,水泥和陶粒做成浆体的基质复配方法行之有效,既保证了去除效率,又降低了出水pH值。