反硝化除磷+短程反硝化厌氧氨氧化工艺的深度脱氮除磷效能

为经济高效地去除城市生活污水和硝酸盐废水中的氮磷元素,本研究在厌氧折流板反应器（ABR）和连续搅拌反应器（CSTR）一体式反应器中分别建立了反硝化除磷（DPR）和短程反硝化厌氧氨氧化（PDA）工艺。结果表明,反应器运行185天,在缺氧/厌氧和外加COD/NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N比仅为0.7条件下,PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P和TN的去除率高达96.91%和97.75%,最终出水PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P和TN的浓度低至0.22mg/L和3.30mg/L,意味着该系统极佳的脱氮除磷效果不依赖氧气和有机碳源量。DPR对系统PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P和TN的去除均占主体部分（99.07%和60.23%）,而PDA对总氮（TN）的去除占比呈现逐渐上升的趋势（4.53%→37.52%）。批次实验表明：①COD（300mg/L）显著抑制DPR菌活性,PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P主要是在缺氧状态下以NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N为电子受体,有机物为电子供体通过DPR途径去除;②高效短程反硝化过程（亚硝酸转化率92.25%）稳定为厌氧氨氧化供给电子受体（NO{}_{\mathrm{2}}^{-}-N）,DPR系统剩余NH{}_{\mathrm{4}}^{+}-N主要被NO{}_{\mathrm{2}}^{-}-N氧化去除,因此DPR+PDA系统实现了高效同步脱氮除磷效果。高通量测序表明,Accumulibacter（7.41%）是DPR系统功能性除磷菌,Thauera（7.24%）和Candidatus Brocadia（3.12%）为PDA系统关键脱氮菌。     

聚糖菌反硝化影响因素及内碳源转化特性

在SBR反应器中以乙酸钠为碳源、\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}-N为电子受体成功富集了反硝化聚糖菌，并采用批次实验进一步考察了进水C/N比（3.3,6.7,10）、电子受体（\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}-N、\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}-N）、碳源类型（乙酸钠、葡萄糖）对反硝化聚糖菌活性的影响及内碳源转化特性。实验结果表明，进水C/N比越高，系统\mathrm{N}{\mathrm{O}}_x^{-}-N去除率越高，厌氧段合成PHB越多，但进水C/N比过高会导致普通反硝化菌占优势，影响内碳源反硝化效率，进水C/N比为6.7较为合适；以\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}-N为电子受体长期培养的DGAOs系统未经\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}-N驯化，对\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}-N同样具有良好的反硝化性能，在投加与\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}-N相同浓度的\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}-N后，系统\mathrm{N}{\mathrm{O}}_x^{-}-N去除率达89.6%；当以葡萄糖为碳源时，DPAOs在厌氧段合成的PHB的量仅为以乙酸钠为碳源时合成PHB量的79.5%，且厌氧段葡萄糖利用率仅为72.8%，远远小于乙酸钠的利用率。     

nZVI/BC与(Cu-Pd)/BC协同提高硝酸盐的去除和氮气的选择性

为探明纳米零价铁（nZVI）/BC与(Cu-Pd)/BC联合作用对水中硝酸盐的去除机理,分别负载纳米金属于小麦秸秆生物炭上,制得nZVI/BC与(Cu-Pd)/BC两种复合材料,并通过SEM、TEM、EDS、XRD对材料进行表征分析,从nZVI/BC的SEM中可以看出,纳米零价铁较好地分散在生物炭（BC）上面;从(Cu-Pd)/BC的TEM图中看出,纳米铜钯均有效地负载于BC上且分布均匀。结果表明,nZVI/BC:(Cu-Pd)/BC体系中硝酸盐的去除率可达100%,氮气转化率达到42%。当pH为4.05时硝酸盐去除效果最佳;硝酸盐去除率随着初始浓度的升高而降低;溶解氧的存在会降低硝酸盐去除率;存在PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}对去除效率的影响最大,去除率降低至15.8%,而CO{}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}-}和SO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}的存在对去除氮的影响不大,去除率接近100%。动力学研究表明：在最佳条件下,nZVI/BC与(Cu-Pd)/BC联合作用对NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N、NO{}_{\mathrm{2}}^{-}-N的去除均符合准二级吸附动力学模型,反应过程以还原反应为主。     

硫自养/异养协同反硝化深度脱氮处理三氯蔗糖生产废水

为解决工业废水普遍存在的氮污染问题及单一电子供体的反硝化技术存在的缺陷,在上流式高效流化床反硝化反应器中,本文以Na₂S₂O₃和葡萄糖为底物构建硫自养/异养协同反硝化脱氮系统,研究其对三氯蔗糖生产废水二级处理出水的深度脱氮效果。在(35±1)℃下,调整进水C/N/S为1.3/1/1.9,反应器在40~109天运行期间,达到较高的脱氮水平,NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N去除率均在93%以上,最大NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N去除负荷达到3.52kg/(m³·d),且在不投加pH缓冲剂的条件下,出水pH始终保持在7.0以上。硫自养/异养协同反硝化污泥的群落组成以自养反硝化菌和兼养反硝化菌为主,其占比分别为45.69%和25.38%,异养反硝化菌相对较少。其中Thiobacillus是相对丰度最高的自养反硝化细菌,占比39.02%。     

α-Fe2O3与活性炭协同处理尿液废水的过程优化与吸附特性

为探究α-Fe₂O₃与活性炭协同吸附对尿液的处理效果,本文考察了铁炭比、投加量及尿液酸预处理的影响,并重点分析了协同吸附特性。研究发现,铁炭比为0.6时,尿液中总有机碳（TOC）、PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P、总磷（TP）的去除率分别为39.51%、71.03%和76.79%,TOC的去除主要依靠活性炭的吸附作用,而PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P主要依靠α-Fe₂O₃的作用,尿液酸预处理可显著强化PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P的吸附。TOC和PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P的吸附过程均符合Redlich-Peterson吸附等温线模型,为单层吸附和多层吸附共同作用。动力学研究发现,TOC和PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P的吸附均可在24h内达到吸附平衡,PO{}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}-}-P的动力学吸附过程更符合Elovich模型,即不均匀界面上的多层吸附,而TOC的动力学过程主要受扩散速率控制。同时,协同吸附对发光溶解性有机物（CDOM）的去除率可达72.16%,对腐殖酸类的吸附效果最佳,酸预处理主要减少酪氨酸类、色氨酸类和可溶性微生物代谢产物的吸附。P的去除主要依靠其与α-Fe₂O₃和尿液中无机盐的共沉淀作用,并以无机盐沉积的形式附着于活性炭孔道内。     

高氯酸盐还原菌的代谢过程及应用研究进展

生物法降解高氯酸盐（\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}）作为一种经济、高效、二次污染小的技术，在处理\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}方面取得了显著的效果。本文综述了高氯酸盐还原菌还原\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}的主要机理、不同菌株的来源及特性、降解过程中其他因素（如电子受体、电子供体、pH、温度、盐度和重金属等）对高氯酸盐还原菌性能的影响并对高氯酸盐还原菌的应用现状进行了概述。指出高氯酸盐还原菌广泛存在于环境中，可通过一系列还原酶将\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}还原为Cl^-，但是不同菌株的还原机理可能存在一定差异需进一步研究。同时操作参数和环境因子均会对高氯酸盐还原菌降解\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}性能产生或正或负的显著影响。电子供体的额外投加作为生物法的缺点，使得其在实际工程中的应用非常有限。因此，寻找经济性较好的电子供体并将其应用在实际工程中是未来生物法降解\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}研究的热点。本文就电子供体的投加策略及未来高氯酸盐降解研究方向提供了一些见解，以期实现生物法更经济、高效地应用在实际\mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}污染水体处理中。     

反硝化聚磷菌的培养富集及处理生活污水的稳定运行

在厌氧-好氧交替运行的序批式反应器（sequencing batch reactor, SBR）中,以C/P比大于50的实际生活污水为进水,成功驯化富集聚磷菌,平均厌氧释磷量为15 mg·L^-1,出水\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{3}\text{-}}-P浓度稳定小于0.5 mg·L^-1。在系统运行的第74 d调整运行模式为厌氧-缺氧-好氧,在缺氧开始时短期投加\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\text{-}}-N配水以驯化培养反硝化聚磷菌。保持系统内\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\text{-}}-N浓度不变,在进水COD浓度为250 mg·L^-1时,反硝化除磷效果最佳,平均反硝化除磷量占除磷量的比为87.1%。不同pH下反硝化除磷速率的小试证明,在pH=7.0时得到最大的比吸磷速率2.1 mg P·(g VSS·h)^-1。此时调整\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\text{-}}-N进水为另一个全程硝化反应器的出水,并加大排水比增加缺氧初的进水量使得反应器内缺氧时的pH接近7.0,与未改变pH时对比表明前者在缺氧段反硝化除磷速率加快。反应器共运行160 d,稳定完成COD的去除与反硝化除磷过程。     

紫外-高铁酸盐体系氧化降解水中的萘普生

利用紫外线（UV）活化高铁酸盐[Fe(Ⅵ)]能显著提高萘普生（NPX）的降解率。本文考察了不同体系、 Fe(Ⅵ)投加量、溶液pH、磷酸盐、HCO{}_{\mathrm{3}}^{-}、Cl^-以及腐殖酸（HA）对NPX降解的影响,并通过自由基淬灭实验和中间价态铁鉴定实验确定了反应的主要活性物种。通过TOC去除率确定体系降解NPX的矿化程度并利用液相色谱质谱联用仪检测降解的中间产物,提出了可能的降解路径。结果表明,反应60min后,单独Fe(Ⅵ)几乎不能降解NPX,单独UV对NPX的降解率也不到26%,而UV-Fe(Ⅵ)体系对NPX的降解率高达82%,降解过程符合准一级动力学规律（R²>0.95）,反应速率常数为0.0306min^-1,分别是单独UV和单独Fe(Ⅵ)降解速率的6.2倍和102倍。溶液初始pH对UV-Fe(Ⅵ)体系降解NPX有显著影响,酸性条件下有利于NPX的降解,主要是由于在不同pH下高铁酸盐和NPX的不同形态的双重作用。相同pH下,磷酸盐对NPX的降解有明显的抑制作用,主要是因为磷酸盐与Fe(Ⅵ)分解产物具有络合作用导致·O{}_{\mathrm{2}}^{-}减少。Cl^-和HA对NPX降解有不同程度的抑制作用,而HCO{}_{\mathrm{3}}^{-}对降解有促进作用,这是因为HCO{}_{\mathrm{3}}^{-}的加入使得溶液的pH升高从而增强了Fe(Ⅵ)的稳定性。较低的矿化率表明NPX的降解产物与其母体化合物相比难于在UV-Fe(Ⅵ)体系中去除。UV-Fe(Ⅵ)体系中的主要优势活性物种是·O{}_{\mathrm{2}}^{-},NPX 与·O{}_{\mathrm{2}}^{-}主要通过电子转移机制发生脱羧反应,最终生成酸类、酮类和醚类物质。     

基于铁基质高效催化还原污水中硝酸盐氮的实验研究

污水厂排水中硝酸盐氮(\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N)浓度偏高,难利用常规生物脱氮工艺实现\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N的深度脱除。以铁基质高效催化脱氮载体为污水中\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N的脱除材料,探究不同铁基质催化活性、pH和\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N浓度等对污水中\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N去除的影响及机制。研究结果表明：添加催化剂D的铁基质高效催化脱氮载体可脱除92.23%的\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N,调节污水为酸性至中性条件时,其\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N去除率均可达到92.09%以上,且氨氮(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}-N)积累量先升高后降低;当污水为碱性条件时,\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N的去除率亦可达86.13%以上,且在碱性条件时无\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}-N积累;原水中\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N的浓度变化(20~70 mg·L^-1)对铁基质高效催化脱氮载体的脱氮性能影响较小,\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N去除率均达到96.11%以上。与催化剂A、B和C相比,添加催化剂D的铁基质高效催化脱氮载体脱氮速率最快,\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{–}-N降解反应过程符合一级反应动力学方程,反应速率常数k=0.0170 min^–1。     

失活TS-1高效催化C4=裂解制C3=反应的研究

低碳烯烃（{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}/{\mathrm{C}}_{\mathrm{5}}^{=}）催化裂解生成高附加值产物{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=},同时实现C₄/C₅资源的高效利用,具有重要的研究意义和工业应用价值。高选择性生成烯烃类产物,尤其是目标产物{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=},同时减少非烯烃类副产物的产生,是{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}催化裂解技术发展的重要方向,其核心在于高效催化剂的研制。目前工业催化剂主要是改性的ZSM-5。钛硅分子筛TS-1是工业环己酮液相氨肟化过程中的高效催化剂,其失活后显示出典型的Br?nsted酸性质,基于此,发展了失活TS-1作为催化剂高效催化{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}裂解制{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=}的方法,结果表明,失活TS-1经酸洗处理和K⁺交换修饰后,显示出高活性、高选择性和高稳定性的特征。进一步研究显示,失活TS-1的催化裂解活性中心为呈Br?nsted酸性的、与钛羟基相邻的硅羟基（Si—OH(Ti)）,该酸中心结构不同于ZSM-5的骨架桥式铝羟基（Si—(OH)—Al）,表现出相对较弱的酸强度特征,因而促进了{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}催化裂解生成{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=}的主反应路径,抑制了氢转移副反应路径。失活TS-1催化剂Br?nsted酸中心的发展与应用为废催化剂固废资源的资源化利用提供了新思路。     

线性温敏性聚合物嵌段调控的ReO4-智能离子印迹聚合物的设计制备及其吸附分离性能研究

首先采用可逆加成断裂聚合法(RAFT),合成了线性温敏性聚合物聚N,N-二乙基丙烯酰胺(PDEA),之后将其引入到以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、N,N-二乙基丙烯酰胺(DEA)为功能单体,ReO₄^-为模板离子,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,甲醇和水混合溶液(V_甲醇∶V_蒸馏水=3∶7)为溶剂的离子印迹聚合物制备体系,自组装完成后,用Vc-H₂O₂引发聚合,制备出一种线性温敏性聚合物嵌段调控的智能离子印迹聚合物——ReO₄^--IIP。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对ReO₄^--IIP的结构和形貌进行了表征,以电感耦合等离子体发射光源(ICP-AES)为表征手段对ReO₄^--IIP的吸附分离性能进行了评价。结果表明：ReO₄^--IIP被成功...