响应曲面法优化电化学氧化处理染料废水工艺参数的研究

采用响应曲面分析中的Box-Behnken设计法,以电流密度、初始pH值、氯化钠浓度和反应时间为实验因素,以电化学氧化处理酸性粒子元青染料废水过程中的TOC去除率和能耗为响应值,通过响应曲面法结合优化期望函数得出电化学氧化最优效能的工艺参数。结果表明,分析得出的TOC去除率与反应能耗的多元二次回归模型均达到显著并有很好的相关性。电化学氧化最优工艺参数为电流密度55mA/cm~2,初始pH值为6,氯化钠浓度0.15mol/L,反应时间120min,在此条件下,TOC去除率为80.20%,能耗为19.85kWh/g(TOC),预测值与实际值之间的相对误差分别为2.2%与4.6%。表明此方法可用于优化电化学氧化处理染料废水工艺参数,为实际工程应用中制定高效节能的处理方案提供参考。     

电流强度对硫/碳混合复三维电极-生物膜反应器还原高氯酸盐的影响

本研究考察了电流强度变化对硫/碳混合复三维电极-生物膜反应器自养还原高氯酸盐的影响。在水力停留时间为10h和进水高氯酸盐浓度为9.3~14.8mg/L时,电流强度在0~50mA范围内高氯酸盐去除率随着电流强度增加而增大。电流强度在50mA时高氯酸盐的去除率可高达99.9%,出水的pH范围为7.98~8.93,出水中SO2-4浓度低于常规的硫自养高氯酸盐处理系统出水浓度。研究结果表明,复三维电极-生物膜反应器具有较强的高氯酸盐还原能力,能同步实现硫自养和电化学氢自养还原水源水中的高氯酸盐。     

盐度和氨氮对方斑东风螺存活和能量收支的影响

为了探究盐度和氨氮对方斑东风螺生理代谢的影响,本文采用实验生态学方法,研究了不同盐度和氨氮浓度条件下方斑东风螺(Babylonia areolata)的存活以及能量收支变化。结果显示,方斑东风螺的存活率随着盐度上升呈现先上升后下降的趋势,当盐度为25和30时,方斑东风螺的存活率为100%,低盐96hLC50为10.14,高盐为44.36;方斑东风螺存活率随氨氮浓度上升逐渐下降,当氨氮质量浓度为0～20 mg/L时,存活率均为100%;氨氮96 h LC50为253.83 mg/L。盐度和氨氮对方斑东风螺的摄食率、排粪率、耗氧率和排氨率均具有显著影响(P<0.05)。盐度实验中,方斑东风螺的摄食率、排粪率和排氨率在盐度30时达到最大值,分别为20.50、8.62和0.07 mg/(g·h),耗氧率在盐度35时达到最大值,为1.84 mg/(g·h)。氨氮实验中,摄食率和排粪率在10 mg/L时达到最大值,分别为23.58和10.42 mg/(g·h),耗氧率和排氨率在20 mg/L时达到最大值,分别为2.49和0.13 mg/(g·h)。通过能量收支方程发现,随着盐度和氨氮浓度的上...     

盐度对序批式生物膜反应器性能及微生物活性的影响

本文研究了盐度变化对序批式生物膜反应器(SBBR)性能及微生物活性的影响。研究结果表明,进水盐度不超过1.5%时,SBBR对COD的平均去除率高于88.63%,但进水盐度为2.5%时,对SBBR的COD去除产生抑制。当进水盐度由0%增加到2.5%时,NH^+_4—N去除未受到影响,出水NO^-_3—N浓度在0.30～3.30 mg/L范围内变化,然而出水NO^-_2—N浓度从0 mg/L逐渐增大到(4.35±0.02) mg/L。比耗氧速率由进水盐度为0%时的(27.39±1.16) mg O_2/(g MLSS·h)增大至进水盐度为1.5%时的(83.41±1.17) mg O_2/(g MLSS·h),而在盐度为2.5%时比耗氧速率降低至(38.62±1.08) mg O_2/(g MLSS·h)。比氨氧化速率、比亚硝酸盐氧化速率、比硝酸盐还原速率和比亚硝酸盐还原速率均随着进水盐度从0%增加到2.5%而逐渐降低。当进水盐度为2.5%时,氨单加氧酶、亚硝酸盐氧化还原酶、硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶和脱氢酶的活性与盐度为0%时相比分别降低了41.48%、95.86%、28.57%、27.85%和48.13%,表明盐度增加抑制了微生物酶的活性。     

SBBR处理低盐污水同步硝化反硝化性能研究

采用流化床填料序批式生物膜反应器(SBBR),考察了低盐度对同步硝化反硝化脱氮性能的影响。结果表明,在试验盐度范围内(0.15~1.00),提高盐度对CODCr的降解影响很小,去除率都接近90%;氨氮去除率在0.45盐度时达到最大,为90.1%,当盐度提高到0.60和1.00时,氨氮去除率分别下降到88.4%和87.3%,NO-2-N浓度明显上升,亚硝酸盐积累率由不足10%分别提高到14%和35%;在每个盐度下TN去除率都在70.0%以上,发生了同步硝化反硝化现象,并且在0.15~0.45的盐度范围内,同步硝化反硝化率(ESND)与盐度呈正相关。当盐度0.45时,ESND开始下降,SBBR的同步硝化反硝化过程受到抑制。     

电活化硫酸盐处理四环素类废水的研究

本文构建以掺硼金刚石(Boron-doped diamond,BDD)为阳极、不锈钢为阴极、硫酸盐为电解质的电化学体系,考察了电流密度、pH值、硫酸盐浓度以及初始四环素浓度等四个因素对电化学氧化降解废水中四环素的影响,运用响应曲面法对运行参数进行优化;通过电子自旋共振检测技术分析电化学反应中产生的自由基,探究了间歇通电模式下电化学体系持续氧化机理。结果表明,四个因素对TOC去除率的影响大小次序为:电流密度>初始四环素浓度>初始pH值>硫酸盐浓度,其中初始pH值和硫酸盐浓度与电流密度和初始四环素浓度的交互作用对TOC去除率的影响较为显著;最佳运行参数为pH值为5,电流密度为100 mA·cm^-2,硫酸盐浓度为0.25 mol·L^-1,初始四环素浓度为1000 mg·L^-1;间歇通电模式下,BDD电极表面产生的SO₄^·-等高活性物质间相互转化提供了体系的可持续氧化能力。该研究结果为电化学氧化技术的实际应用提供了节省能耗的有效途径。     

竹环填料生物滤器在两种海水鱼养殖废水处理中的运行效果及微生物群落分析

以点带石斑鱼(Epinephelus malabaricas)、半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)养殖排放水为处理对象,在生产现场研究了竹环填料生物滤器处理高盐度、低氨氮负荷海水养殖废水的运行效果以及挂膜阶段和稳定运行阶段微生物群落变化规律。结果表明,点带石斑鱼养殖废水进水氨氮质量浓度为0.93～1.33 mg/L,氨氮去除率达到27%～39%,挂膜时间需45 d;半滑舌鳎养殖废水进水氨氮质量浓度为0.38～0.52 mg/L,氨氮去除率达到20%～30%,挂膜时间需65 d。另外,对生物滤器挂膜阶段和稳定运行阶段的氨氧化细菌数量和亚硝酸氧化细菌数量进行了统计,氨氧化细菌的数量在点带石斑鱼和半滑舌鳎养殖排放水处理系统中分别达到104～105 CFU/mL和103 CFU/mL,亚硝酸氧化细菌数量则分别达到104 CFU/mL和103 CFU/mL,并分析了温度、进水氨氮负荷、反硝化作用对半滑舌鳎养殖废水生物滤器亚硝酸盐积累现象的影响。     

固定化小球藻去除Cr6+的研究

对固定化小球藻去除Cr进行了研究,结果表明,当褐藻酸钠浓度为3%、CaCl2浓度为0.4mol/L、小球藻用量为12%(VV)时,包埋法制得的固定化小球藻具有较好的机械性能和较高的Cr去除率有营养源条件下与无营养源条件下相比,固定化小球藻对Cr的去除率可提高4～8倍;在pH 6～7范围内,当Cr浓度低于15 mg/L时,可达到较好的去除效果;当营养源组成为葡萄糖9 g/L、KNO30.4g/L、MgSO4@7H2O0.9 g/L、微量元素(100倍浓缩液)9 mL/L时,对Cr的去除效果最好.     

纳米 Fe2O3-SnO2 光催化降解海水养殖废水中的氨氮

通过共沉淀法制备纳米Fe_2O_3-SnO_2光催化剂,采用XRD、SEM等测试手段对其进行形貌、物象、粒径一系列的表征,研究结果显示制得的催化剂仍保持纯SnO_2四方金红石型结构.研究了Fe_2O_3-SnO_2光催化剂投加量、Fe_2O_3与SnO_2物质的量比、煅烧温度、煅烧时间、氨氮初始浓度、p H值、H2O2浓度以及光照反应时间等因素对海水养殖废水中氨氮降解效率的影响.在紫外光照射下进行正交实验,确定最优化反应条件:催化剂投加量为0.4 g/dm3,煅烧时间为3 h,物质的量比为1∶2,氨氮初始含量为50 mg/dm3,光照反应时间为2 h.这5个因素对Fe_2O_3-SnO_2光催化氧化速率影响的大小程度依次为:Fe_2O_3与SnO_2物质的量比煅烧时间Fe_2O_3-SnO_2光催化剂投加量氨氮初始浓度光照时间.氨氮去除率可以达到85.1%,相同条件可见光下也可达到82.3%.     

纳米SnO2光催化剂的制备及其在养殖废水处理中的应用

以五水合四氯化锡为原料,采用化学沉淀法制备了纳米SnO₂光催化剂,采用电子显微镜和X光衍射仪对粉体的粒径、物象和形貌等进行了表征,对比分析了自制纳米SnO₂对于养殖废水中氨氮的光催化降解情况。研究结果表明催化剂投加量、废水中氨氮初始质量浓度、溶液pH值和H₂O₂质量浓度均是影响氨氮催化氧化去除效果的重要因素。通过正交实验确定了SnO₂光催化剂氧化的优化反应条件:SnO₂投加量为1.2 g/L,氨氮初始质量浓度为40 mg/L,pH值为8.0,H₂O₂质量浓度为1.0 g/L,催化时间为2 h时,去除率可达72%。     

基于空气阴极的微生物燃料电池处理含铬(Ⅵ)废水

本文构造碳布阳极、光谱纯(SPG)石墨板阴极的双室微生物燃料电池(MFC),向阴极曝气建立空气阴极体系,在此基础上考察其对含铬(Ⅵ)废水的去除效率及其产电性能。结果表明,铬(Ⅵ)初始浓度一定时,铬(Ⅵ)的去除效率和电池的最大输出功率都随着pH值的降低而升高,在pH=2时获得最佳的处理效果和产电性能,初始浓度为50mg/L的铬(Ⅵ)经过50h的处理后,去除率达到100%,同时获得的最大功率密度达568.43mW/m2;保持最佳的pH条件(pH=2),铬(Ⅵ)的初始浓度由10mg/L增加到100mg/L时,铬(Ⅵ)转化去除所需要的时间由10h上升到90h,最大功率密度也由156.06mW/m2增加到705.33mW/m2;通过氮气阴极与空气阴极的对比,空气阴极不仅能加快铬(Ⅵ)的去除效率(提高约20%)而且能增大系统的最大功率密度,从而提高MFC的产电性能。     

不同污染负荷对移动床生物膜反应器处理海水养殖废水的性能及微生物群落的影响

应用缺氧/好氧—移动床生物膜反应器(Anoxic/Aerobic-Moving Bed Biofilm Reactor,A/O-MBBR)系统,通过固定进水COD与无机氮之比C/N为12,将COD依次设置为150、300、350和450mg·L~(-1)时,探讨反应器对海水养殖废水中氨氮、硝氮、亚硝氮及COD的去除效果,并分析微生物群落变化及响应。结果表明,在进水COD为150mg·L~(-1)、无机氮12.5mg·L~(-1)时,反应器运行效果最佳,此时氨氮、硝氮、COD和亚硝氮的去除率分别为93.7%(出水0.3 mg·L~(-1)),87.5%(出水0.7mg·L~(-1)),98.2%(出水3mg·L~(-1)),86.9%(出水0.1mg·L~(-1))。当COD提高至450mg·L~(-1)时,氨氮去除率逐渐降低到40.7%,亚硝氮在COD为350mg·L~(-1)时去除率降低至22.5%。在整个系统运行过程中,变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是反应器中的绝对优势类群。当COD由150mg·L~(-1)上升到350mg·L~(-1)时,变形菌门的相对丰度却由63.9%~75.2%提高到88.1%~92.4%;拟杆菌门的相对丰度则由11.9%~13.0%降低到4.5%~5.4%;引起污泥膨胀的发硫菌属(Thiothrix)的相对丰度由6.24%~7.08%增加到58.16%~76.74%,表明反应器污泥膨胀趋势加剧。应用A/O-MBBR工艺处理海水养殖废水时,在COD为150mg·L~(-1)时效果较好,随着COD浓度提高,引起污泥膨胀的微生物开始大量滋生。     

基于响应曲面法的垂直流人工湿地脱氮工艺优化

以新型间歇增氧垂直流人工湿地系统为研究对象,采用中心复合设计响应曲面法优化垂直流人工湿地脱氮处理过程中曝气工艺参数并预测其脱氮效能。以曝气量、曝停比、曝停周期为间歇曝气影响因素,分别以人工湿地氨氮去除率和总氮去除率为响应值建立垂直流人工湿地氨氮去除率和总氮去除率的二次回归模型,通过假设检验(F-test),模型均非常显著且具有较好的相关性。间歇增氧垂直流人工湿地脱氮处理中曝气量、曝停比为对氨氮去除影响极显著的曝气参数,通过影响因子主次分析,曝气量、曝停比、曝停周期对氨氮去除率的影响顺序是:曝停比>曝气量>曝停周期;曝停周期为对总氮去除具有极显著影响的曝气参数,通过影响因子主次分析,曝气量、曝停比、曝停周期对TN去除率的影响顺序是:曝停周期>曝气量>曝停比。模型预测氨氮与总氮去除率的最佳曝气参数分别为:曝气量2 m3/h、曝停比0.25、曝停周期12 h、曝气量2 m3/h、曝停比0.25、曝停周期6 h;氨氮、总氮去除率预测值分别为98.4%、83.2%,预测值与实测值吻合。响应曲面法用于优化曝气参数对人工湿地脱氮效能影响具有可行性,可实现间歇增氧人工湿地脱氮效能的准确预测。     

异养蛋白核小球藻净化对虾池塘养殖尾水的实验

为研究异养培养的蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)去除对虾池塘养殖尾水氮、磷营养盐的效果,本实验通过对异养藻种的光自养转换、盐度驯化,并以不同初始密度接种入养殖尾水,定期检测水体中氨氮、磷酸盐、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮等指标,分析其对营养盐的吸收利用规律。结果表明:光照强度6 600 lx、光照周期16 h∶8 h(L/D)、温度25±0.5℃条件下,接种细胞密度为1.0×105个/mL、5.0×105个/mL、1.0×106个/mL的蛋白核小球藻均在接种初期快速进入指数生长期, 10 d后进入生长平台期, 20 d藻细胞生物量分别增加39.25、7.98和4.07倍;蛋白核小球藻能明显降低养殖水体中氮、磷营养盐浓度,起到去氮除磷的净化作用,磷酸盐的去除率随藻细胞的生长持续上升, 21 d去除率分别为58.8%±0.72%、72.9%±1.7%、81.4%±9.86%;对氮盐的利用规律依次为氨氮、硝酸氮和亚硝酸氮,氨氮6 d的去除率达81.9%±6.0%, 96.2%±1.16%, 95.4%±1.24%,硝酸氮21d去除率达82%±1.35%、93.3%±4.41%...     

溶解氧含量对人工湿地去除污染物效果的影响

通过自然跌水方式调节人工湿地系统中的溶解氧(DO)含量,探讨在不同氧浓度条件下湿地对污染物的去除效率以及湿地微生物群落组成的变化。结果表明,在不同溶解氧浓度条件下,DO值越大,污染物去除率越高。在跌水复氧DO值达到8mg/L后,COD的去除率达到86.56%,与对照组相比提高了2.14倍;氨氮的去除率达到94.70%;总氮的去除率达到91.00%;总磷的去除率达到80.13%。高通量测序分析发现,随着溶解氧浓度的提高,湿地表层土壤中变形菌门、放线菌门、酸杆菌门的微生物丰度有所下降,而拟杆菌门和厚壁菌门的微生物丰度种类增多。由此可见,溶解氧浓度越高越有利于污染物质的去除,土壤微生物种类对溶解氧的变化有明显的响应。     

若干环境因子对成体小荚蛏存活的影响

2004年3~4月,采用室内试验初步研究了水温、盐度、pH值等几种环境因子对成体小荚蛏存活的影响,并测定了小荚蛏的耗氧率和最低耐氧能力,以探讨适合小荚蛏生活的环境条件,为小荚蛏的增养殖及其自然资源的保护提供理论基础。试验结果表明,小荚蛏为一种广温、广盐性、适合于泥底质生活的埋栖型贝类。在水温为0~25℃范围内,小荚蛏能较好地存活,其中在水温为10~25℃时小荚蛏生活状况良好。小荚蛏的适盐范围为10~40,15~30是小荚蛏比较适宜的盐度范围。小荚蛏对pH值的适应范围较广,在pH值为4~9范围内,存活率较高。成体小荚蛏对水体中的氨氮有较高的忍受能力,在水体中pH值为8.0、总氨氮质量浓度达20 mg/L时,72 h后其存活率仍可达70%。总氨氮对成体小荚蛏72 h的半致死质量浓度(LC50)为32.50 mg/L,此时非离子氨的质量浓度为4.27 mg/L。小荚蛏的白天平均耗氧率为(0.663 6±0.102 3)mg/(g.h),黑夜平均耗氧率为(0.660 8±0.033 7)mg/(g.h),窒息点溶氧的质量浓度为0.52 mg/L。     

氨氮对文蛤存活及能量收支的影响

在实验室条件下,研究了氨氮(NH3-N)对文蛤(Meretrix meretrix)的急性毒性作用以及对其能量收支的影响。实验结果表明:在水温(24.5±0.5)℃,盐度21.5,pH8.00的条件下,文蛤(壳长3.85～4.35cm)死亡率随着氨氮质量浓度、胁迫时间的增加而增加(P0.05)。96 h文蛤死亡率与添加氨氮(NH3-Nt)质量浓度对数的回归方程为Y=2.3787x+0.3246(R2=0.978 9),文蛤对总氨氮(NH3-Nt)或分子氨(NH3-Nm)的安全浓度(SC96h)为9.237 mg/L或0.418 mg/L;随着环境中添加氨氮(NH3-Nt)质量浓度的不断上升(0,0.5,1,2,4,9,18,36 mg/L),文蛤摄食能不断下降,呼吸能和排泄能则呈现出先升高后降低的趋势;当总氨氮(NH3-Nt)在0～2 mg/L(或NH3-Nm≤0.090 mg/L)时,文蛤的生长余力没有显著变化(P﹥0.05);当总氨氮(NH3-Nt)≥4 mg/L(或NH3-Nm≥0.181mg/L)时,文蛤的生长余力显著降低(P0.05)。因此,文蛤养殖环境中的NH3-Nt或NH3-Nm应控制在2mg/L或0.090 mg/L以下水平。     

海洋沉积物中反硝化细菌的分离及去除硝酸盐氮的模拟试验

从长江口沉积物中筛选分离出了海洋反硝化细菌,模拟了该细菌对不同浓度水平硝酸盐氮的去除效率。研究结果表明,分离出的海洋反硝化细菌能有效去除海水中硝酸盐氮,在硝酸盐氮的初始浓度为 1 mg/L,1 d 内硝酸盐氮去除率就达到了 70 %;在 100 mg/L 硝酸盐氮模拟试验中,约在一周内能将 90 % 硝酸盐氮去除。试验证明反硝化细菌的生长与水体中硝酸盐氮浓度有一定的相关关系,一旦生物修复过程完成,反硝化细菌就会大量死亡,水体重新恢复到清澈透明状况。     

一株假单胞菌的亚硝酸盐降解特性及其对鱼池底泥的净化作用

从海水养殖池的底泥中筛选到一株对亚硝酸盐有强降解作用的假单胞菌(Pseudomonas sp.)SF1,在实验室条件下研究了SF1 的亚硝酸盐降解特性及其对高污染鱼池底泥的净化作用。研究结果表明,SF1 具有高效降解转化高浓度亚硝酸钠的能力, 其适宜降解条件为: 亚硝酸钠质量浓度范围为1～1 000mg/L; 菌种接种量为10%; 中量充气发酵; 发酵时间为12～36 h;发酵pH 值为6.5～8.0。直接接种SF1发酵液(接种量10%, 菌液A 值0.36)到鱼池底泥, 36 h 后, 底泥的亚硝酸盐去除率达到67%, 显示了SF1对鱼池底泥较强的净化作用。     

氨氮急性胁迫对日本沼虾(Macrobrachium nipponensis)死亡率、耗氧率及窒息点的影响

采用静水停食法,在水温(24.0±0.2)°C、p H(7.61±0.04)条件下开展了氨氮对日本沼虾(Macrobrachium nipponensis)[体长(4.29±0.32)cm,体质量(1.80±0.12)g]的急性毒性实验,并以此为基础测定了不同氨氮质量浓度胁迫下日本沼虾的耗氧率与窒息点。结果表明:(1)氨氮对日本沼虾24h、48h、72h、96h的半致死质量浓度依次为7.922、6.034、4.237和3.371mg/L;(2)鳃是氨氮攻毒日本沼虾的重要靶器官,氨氮对日本沼虾耗氧率的影响具毒物兴奋效应,0.225mg/L为该效应达到峰值的氨氮质量浓度,0.337mg/L为该效应被终止的氨氮质量浓度临界阈;(3)在对日本沼虾耗氧率的影响具毒物兴奋效应的氨氮质量浓度范围内,日本沼虾的窒息点随氨氮质量浓度的梯次升高渐次呈稳定、略增、再稳定之态势,氨氮质量浓度0.112mg/L为致该虾窒息点发生显著改变的临界阈,该实验组窒息点含氧量与对照组无差异(P0.05)。