共基质促进生物电催化还原硝基苯研究

为提高生物催化电解系统(BCES)定向还原硝基苯的能力,促进难降解有机物的快速脱毒和进一步生物转化,采用葡萄糖作为共基质,探讨其质量浓度对于生物阴极催化性能和硝基苯还原效率的影响.结果表明,共基质能够作为额外电子供体加速硝基苯向苯胺的定向转化,同时提高了生物阴极催化硝基苯还原的活性,表现为硝基苯还原峰电位正移70 mY.为避免过度增加废水中的COD,共基质的引入量控制在200 mg·L-1较为适宜,此时苯胺的生成率在各外加电压条件下(0.15～0.5 V)均超过97％,硝基苯还原一级动力学常数较无共基质存在时平均提高(52±6)％.     

超临界水氧化法降解苯胺废水

超临界水氧化是一种先进的污水处理方法。利用一套简便实用的超临界水氧化实验装置,对超临界水氧化法处理含苯胺的染料废水进行了实验研究,考察了反应时间、温度、压力和初始浓度等工艺参数对苯胺降解率的影响。结果表明,超临界水中的氧化反应能有效去除染料废水中的苯胺,降解率可达97.21%;反应时间、反应温度和反应压力是影响苯胺降解率的重要因素;随着反应温度、反应时间和反应压力的增加,苯胺的降解率增加,但苯胺的初始浓度对苯胺降解率影响很小。苯胺降解合适的反应温度为500~550℃,反应压力为30~35 MPa,反应时间应大于240 s。     

硅烷化活性炭对水中有机污染物的吸附作用

利用三甲基氯硅烷(TMCS)对活性炭进行表面改性,研究了改性活性炭对水中苯胺、硝基苯及苯甲酸等典型有机污染物的吸附性能及特性;通过BET对吸附剂进行表征.结果表明,硅烷化改性后活性炭对水中的苯胺、硝基苯、苯甲酸的吸附容量有明显提高,空白活性炭对3种有机物的吸附容量分别为90.6 mg/g,9.6 mg/g,19.6 mg/g,改性192 h的活性炭对3种有机物的吸附容量增加为113.5 mg/g,14.4 mg/g,26.9 mg/g;吸附容量随硅烷化改性时间的延长而增加;改性活性炭对苯胺、硝基苯、苯甲酸具有吸附选择性,吸附能力大小顺序为:苯胺>苯甲酸>硝基苯.     

ClO2氧化苯胺类有机物反应动力学的QSAR研究

为研究苯酚类有机物与ClO2的反光动力学,采用高效液相色谱(HPLC)技术跟踪测定苯胺类有机物的浓度变化,结果表明,反应对于苯胺类有机物和ClO2均为一级反应,总反应级数为二级.获取了ClO2与10种苯胺反应的速率常数.分析了苯胺分子结构对氧化反应速率的影响,建立了QSAR模型.模型表明,ClO2氧化苯胺类有机物的反应速率logk与苯胺分子Hammett取代常数σ和分子折射率MR之间存在良好的线性相关关系,说明ClO2氧化苯胺的反应速率不仅与苯胺类有机物的电子结构有关,还与其立体效应有关.     

生物脱氮微生物学及研究进展

生物脱氮是含氮废水处理的常用方法之一，除传统的硝化-反硝化过程外，还存在着多种微生物参与的转化机制及相关的未知领域，在传统生物脱氮过程机理上，结合废水处理运行中的新发现，就亚硝酸盐型硝化、异氧硝化-好氧反硝化、自养细菌反硝化、厌氧氨氧化等进行了报道。     

AUSB中置曝气启动连续流全程自养脱氮工艺

为优化连续流全程自养脱氮工艺的启动,在常温((25±1)℃)下,于中置、底部曝气的两组AUSB(1#、2#)中比较连续流CANON工艺的启动过程,及不同氮负荷(NLR,R_(NL))下脱氮性能的差异.结果表明:1#、2#分别于第55天、70天成功启动低氨氮(90 mg/L)CANON工艺;在逐步提高NLR进程中,二者均在HRT=6 h工况下脱氮负荷(NRR,R_(NR))达到该阶段最高水平,分别为0.280、0.256 kg/(m~3·d);实验后期,1#保持高效的脱氮状态,特征值(Δρ(TN)/Δρ(NO_3~--N))稳定在7.83,而2#运行125 d后特征值降至7.49,NOB活性增强.中置曝气AUSB结合同步亚硝化/厌氧氨氧化(SNA)和交替亚硝化/厌氧氨氧化(ANA)双重路径完成自养脱氮,得益于较高的好氧氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(An AOB)活性,及对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的有效抑制,实现了较高的总氮去除率,达74.98%(第140天).AUSB中置曝气可缩短连续流CANON工艺的启动时间,并实现长期稳定的自养脱氮.     

氮负荷对短程反硝化耦合厌氧氨氧化生物膜系统脱氮性能的影响

短程反硝化作为厌氧氨氧化反应基质亚硝酸盐(NO2--N)获取的新途径,近年来受到广泛关注.短程反硝化与厌氧氨氧化耦合的污水脱氮工艺具有重要应用潜力.然而,城市污水基质浓度较低且波动频繁,有效实现厌氧氨氧化菌持留与富集是该工艺稳定脱氮的关键.针对上述问题,构建了基于生物膜的短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺,采用2种结构不同的生物填料为载体,对比系统长期脱氮性能,重点考察氮负荷降低过程中系统氮素转化规律及菌群活性变化,深入分析生物膜胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)产生特性.结果表明,以含氨氮(NH4+-N)与硝酸盐氮(NO3--N)废水为处理对象,乙酸钠为有机碳源,分别采用聚氨酯海绵填料(R1)和聚乙烯空心环填料(R2)成功构建了短程反硝化耦合厌氧氨氧化生物膜系统.进水NH4+-N与NO3--N由150 mg/L逐渐降低至50 mg/L、氮负荷由0.6 kg/(m3·d)降为0.2 kg/(m3·d)时,R1和R2维持高效稳定脱氮,低负荷阶段平均总氮(TN)去除率分别为87.6％和83.6％.厌氧氨氧化作用始终为主要脱氮途径,其占两系统TN去除的贡献率分别高达98.2％和97.4％.生物膜短程反硝化速率随氮负荷减少而降低,但高NO2--N积累特性未受影响,R1系统NO2--N积累效率达到95.1％且高于R2(89.8％),其厌氧氨氧化活性降低程度小于R2,表明聚氨酯填料更适合低负荷下该工艺长期运行.低负荷下微生物分泌更多EPS,蛋白质含量增加有助于系统应对氮负荷变化.综上,短程反硝化耦合厌氧氨氧化生物膜工艺处理低基质废水时具有稳定高效的重要优势,为解决厌氧氨氧化应用的瓶颈问题提供了新方法,具有研究意义和应用价值.     

4-氯硝基苯的电辅助微生物转化机制

针对微生物还原降解4-氯硝基苯(4-CNB)缺乏电子供体及过程缓慢的问题,将电辅助引入微生物还原降解过程,构建电辅助微生物系统(EMS);利用电辅助阴极提供低的还原电位、供电子来提升微生物的还原能力,并对4-CNB在EMS中的转化过程进行分析。结果表明:电辅助微生物体系对4-CNB降解速率常数是电催化体系(ECS)和厌氧微生物体系(MS)降解速常数之和的1.18倍。4-CNB在EMS中的还原降解分两步:首先,4-CNB中的硝基在阴极被微生物还原,生成4-氯苯胺(4-CAN)(-0.09 V.vs.SHE);而后4-CAN再还原脱氯生成苯胺(AN)(-0.42 V.vs. SHE),AN在阳极被微生物氧化降解。     

含氮化合物对兼养脱硫反硝化的影响

为处理含有硫化物和有机物的废水,应用兼养脱硫反硝化缺氧附着生长反应器,并引入硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体.进水硫化物和有机物质量浓度分别为200 mg/L和20 mg/L,去除率分别达到99.9%和89.2%.在化学氧化和微生物氧化的共同作用下,硫化物转化为硫酸盐的比例为40%.反应器内自养反硝化与异养反硝化同时发生,异养反硝化的比例为21.76%.同时,针对亚硝酸盐负荷、亚硝酸盐与硝酸盐比例、氨氮负荷等含氮化合物参数对兼养脱硫反硝化的影响进行研究.结果表明:当NO2-负荷为50 mg/(L.d)、亚硝酸盐与硝酸盐的比为2、NH4+负荷为50 mg/(L.d)时,脱氮除硫的效果较好.     

改进型生物接触氧化反应器内实现短程脱氮的实验研究

根据短程硝化反硝化生物脱氮的理论要求及生物接触反应器的工艺特性,对传统的生物接触氧化反应器进行了结构与水流流态的改进,在改进后的反应器中,利用人工含氮废水,进行了常温下短程脱氮的可行性与工艺条件的探讨.试验结果表明:在常温(20~25℃),弱碱性(pH=8),低碳氮比(C/N=3)的条件下,控制适当的溶解氧浓度(M(DO)=1.0~1.5 mg/L),可有效地实现短程脱氮的目的,亚硝态氮积累率可达70%~84%,氨氮的转化率在80%以上,说明利用生物接触氧化反应器进行短程脱氮是可行的.