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游离氨调控对污泥高含固厌氧消化反应器性能的影响

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环境科学 2017年第2期38卷 679-687页

作者：戴晓虎何进严寒李宁丁月玲董滨戴翎翎同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

污泥高含固厌氧消化系统中,过高的游离氨(free ammonia nitrogen,FAN)浓度被认为是影响其产气性能的主要因素之一.通过降低pH和提高总氨氮(total ammonia nitrogen,TAN)浓度两种方法,考察了进料含固率为15%的中温半连续污泥高含固厌氧... 详细信息

污泥高含固厌氧消化系统中,过高的游离氨(free ammonia nitrogen,FAN)浓度被认为是影响其产气性能的主要因素之一.通过降低pH和提高总氨氮(total ammonia nitrogen,TAN)浓度两种方法,考察了进料含固率为15%的中温半连续污泥高含固厌氧消化反应器在这两种游离氨调控措施下的性能表现.结果表明,随着TAN的提高,FAN从(400±174)mg·L^(-1)提升至(526±25)mg·L^(-1),日产沼气量从(11.9±0.3)L·d-1降低到(10.3±0.2)L·d-1,挥发性固体(volatile solid,VS)降解率降低了33.7%;同时,当通过降低pH使得FAN从(330±99)mg·L^(-1)下降至(47±13)mg·L^(-1)时,日沼气产量也从(14.4±1.1)L·d-1下降到(10.8±0.3)L·d-1,VS降解率降低了26.9%,系统性能并没有随着FAN的下降而提升.随着pH调控的停止,游离氨浓度逐步回升至300 mg·L^(-1),系统性能也恢复至调控之前的水平,表明pH调控的过程产生了游离氨浓度控制之外的抑制性作用.最后,通过对细菌和古菌的多样性分析以及甲烷菌的定量PCR分析,可以发现两个反应器系统产气性能的变化都伴随着细菌种群结构的明显变化.污泥高含固厌氧消化系统中过高的FAN(>500 mg·L^(-1))使得降解蛋白的细菌的主要种群由Tepidimicrobium和Proteiniborus转变为Anaerobranca.而通过降低pH来控制游离氨浓度之后,一些糖类和蛋白质类发酵细菌的活性也受到影响,并导致这些物质水解效率的下降,进而由于产甲烷菌的基质供给量的不足而削弱系统的产气性能.

关键词：游离氨氨抑制脱水污泥厌氧消化高含固

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基于二维纳米材料的水处理功能膜研究进展

化工进展 2021年第8期40卷 4117-4126页

作者：李胄彦戴若彬李洋王雪野王志伟同济大学环境科学与工程学院上海200092 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

二维纳米材料是制备膜材料中一类重要的掺杂材料或膜构筑单元,也是新型水处理功能膜的研究热点。已有许多研究报道了二维纳米材料通过有序的堆叠和自组装在膜内构建出规整的水通道,可以赋予膜可调控的分离性能,进而实现trade-off效应的... 详细信息

二维纳米材料是制备膜材料中一类重要的掺杂材料或膜构筑单元,也是新型水处理功能膜的研究热点。已有许多研究报道了二维纳米材料通过有序的堆叠和自组装在膜内构建出规整的水通道,可以赋予膜可调控的分离性能,进而实现trade-off效应的突破,被认为是“下一代膜材料”(next-generation membranes)。同时,二维纳米材料的独特片层结构、催化性能及可修饰性可使膜材料获得新的功能,如导电性能、光/电催化性能等。本文综述了近年来基于二维纳米材料的水处理功能膜研究进展,重点介绍了共混法、自组装等制备方法,并总结了此类功能膜在抗污染、膜通量恢复、强化污染物去除、调控盐截留及污染物监测领域的应用。最后对基于二维纳米材料的水处理功能膜发展方向,如限域催化、调控盐分离、监测传感等新兴领域进行了分析和展望。

关键词：二维纳米材料膜功能膜催化废水环境

硫代硫酸钠对排硫硫杆菌固碳能力的影响及其作用机制

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环境科学 2017年第6期38卷 2496-2501页

作者：李欢王磊王亚楠同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

通过测定不同浓度Na_2S_2O_3·5H_2O培养时排硫硫杆菌(DSM 505)菌液的总有机碳浓度(TOC),分析Na_2S_2O_3·5H_2O对排硫硫杆菌固碳能力的影响,并结合各浓度Na_2S_2O_3·5H_2O条件下固碳关键酶Rubis CO编码基因cbb的转录特性和胞外游离有... 详细信息

通过测定不同浓度Na_2S_2O_3·5H_2O培养时排硫硫杆菌(DSM 505)菌液的总有机碳浓度(TOC),分析Na_2S_2O_3·5H_2O对排硫硫杆菌固碳能力的影响,并结合各浓度Na_2S_2O_3·5H_2O条件下固碳关键酶Rubis CO编码基因cbb的转录特性和胞外游离有机碳浓度(EFOC),阐明Na_2S_2O_3·5H_2O影响排硫硫杆菌固碳能力的作用机制.结果表明,适当范围内增加Na_2S_2O_3·5H_2O的浓度能显著提高排硫硫杆菌的固碳能力,降低胞外游离有机碳在总有机碳中所占的比例.cbb基因转录特性分析结果表明,Na_2S_2O_3·5H_2O浓度对cbb基因的转录效率和表达模式均无显著影响.因此推测Na_2S_2O_3·5H_2O影响排硫硫杆菌固碳能力的作用机制可能是作为电子供体提供能量,促进细胞骨架合成,从而削弱胞外游离有机碳对排硫硫杆菌自养过程的抑制作用,进而增强固碳能力.

关键词： CO2同化电子供体有机碳抑制核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶

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有机负荷对醋糟厌氧消化系统启动的影响

环境科学 2017年第3期38卷 1144-1150页

作者：戴晓虎于春晓李宁董滨戴翎翎同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

本研究通过醋糟的中温产甲烷潜力测试实验,考察了有机负荷对醋糟厌氧消化反应器启动的影响.并通过对不同有机负荷条件下的甲烷产量、液相组分的对比分析,结合热重、X射线衍射和红外光谱学方法进行差异表征,结果发现:1较低的有机负荷有... 详细信息

本研究通过醋糟的中温产甲烷潜力测试实验,考察了有机负荷对醋糟厌氧消化反应器启动的影响.并通过对不同有机负荷条件下的甲烷产量、液相组分的对比分析,结合热重、X射线衍射和红外光谱学方法进行差异表征,结果发现:1较低的有机负荷有利于缓解醋糟中有机物水解酸化过程中VFAs的积累和pH的下降,保证产甲烷过程的稳定进行.当接种物与基质VS比为1∶1[即有机负荷(以VS计)为1.78 g·(L·d)^(-1),pH=7.60]时的累积甲烷产量最高,达2 249.7 m L.随着有机负荷的提高,VFAs的累积浓度随之升高,使产甲烷过程受到不同程度的抑制并相继终止,且在接种物与基质VS比为1∶4时[即有机负荷为7.12 g·(L·d)^(-1),pH=5.52]实现了乙酸和乳酸的同步发酵(分别可达到8 000 mg·L^(-1)和2 650 mg·L^(-1)).2醋糟中木质纤维素类物质为短程有序的微晶结构或非晶结构,与富含纤维素类晶体结构物质的玉米秸秆等相比,其VS的降解率更高.醋糟中的木质素、纤维素、半纤维素的降解率随着有机负荷的降低而逐渐升高.

关键词：醋糟厌氧消化有机负荷热重红外光谱

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紫外联用高级氧化技术降解氯霉素试验研究

同济大学学报（自然科学版） 2021年第9期49卷 1249-1256页

作者：唐玉霖曲鑫璐刘倩宏张天阳徐斌同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092 同济大学环境科学与工程学院上海200092

为了实现紫外高级氧化技术在实际水处理中去除抗生素的应用,以氯霉素(CAP)为研究对象,对比了静态试验中紫外技术,连续流下单独紫外技术、紫外高级氧化技术(UV/H2O2、UV/PS)对氯霉素的去除效能。进一步分析了连续流下紫外光强、紫外光波... 详细信息

为了实现紫外高级氧化技术在实际水处理中去除抗生素的应用,以氯霉素(CAP)为研究对象,对比了静态试验中紫外技术,连续流下单独紫外技术、紫外高级氧化技术(UV/H2O2、UV/PS)对氯霉素的去除效能。进一步分析了连续流下紫外光强、紫外光波长、停留时间、氧化剂投加量、氯霉素初始浓度和原水水质等因素对去除效果的影响。研究发现静态流单独紫外对于氯霉素120 min照射后,降解率大于80%,降解速率符合一阶动力学。实际连续流应用情况受停留时间限制,单独紫外氧化技术对氯霉素去除率较低。相同停留时间下,基于紫外UV/H2O2和UV/PS高级氧化技术对氯霉素的去除率大幅提高,分别达到58%和43%,紫外光激活氧化剂产生强氧化自由基(OH·,SO42-·),起到主要作用。同时增大紫外光强、氧化剂投加量及降低氯霉素的初始浓度会增加氯霉素的降解效能。研究发现原水中存在的无机和有机污染物会降低紫外高级氧化技术对氯霉素的去除效率,但能同步去除原水中常规污染物,为基于紫外高级氧化技术的实际水处理推广应用提供了可能。

关键词：紫外高级氧化技术抗生素氯霉素

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过氧乙酸污水消毒的中试研究

工业水处理 2022年第10期42卷 71-76页

作者：徐垚陈家斌刘统才纪睿成徐悦张亚雷周雪飞同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

消毒是污水处理的重要保障环节之一,但传统氯消毒工艺存在产生有害消毒副产物的潜在风险。首次采用新型消毒剂过氧乙酸(PAA)对我国市政污水处理厂出水进行消毒中试研究,考察了PAA在不同投加浓度和接触时间下的消毒效率及其对出水水质、... 详细信息

消毒是污水处理的重要保障环节之一,但传统氯消毒工艺存在产生有害消毒副产物的潜在风险。首次采用新型消毒剂过氧乙酸(PAA)对我国市政污水处理厂出水进行消毒中试研究,考察了PAA在不同投加浓度和接触时间下的消毒效率及其对出水水质、消毒副产物的影响。结果表明,PAA可在较低投加量下获得较好的消毒效果,且投加量越大,接触时间越长,消毒效果越好;当PAA投加质量浓度为4 mg/L、接触时间为10 min时,其对粪大肠杆菌的对数灭活率达到3.20(即>99.9%)。虽然PAA消毒会对出水水质(COD、NH_(3)-N和TOC)产生轻微扰动,但并不影响出水水质达标。与传统NaClO消毒工艺相比,PAA用于污水消毒的过程中不会产生三卤甲烷(THMs)以及卤乙酸(HAAs)消毒副产物。

关键词：过氧乙酸消毒粪大肠杆菌消毒副产物

高蛋白有机废弃物厌氧消化系统稳定性及其耐氨氮机制解析

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环境科学学报 2016年第7期36卷 2580-2588页

作者：陈思思戴晓虎薛勇刚李宁董滨同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

病死及自然灾害产生的大量畜禽尸体的不恰当处理处置会带来较为严重的环境卫生和公众安全隐患.本研究利用厌氧消化技术对畜禽尸体这类高蛋白有机废弃物的无害化处理进行尝试,旨在探索其适宜的有机负荷条件、系统的稳定性及潜在的氨抑制... 详细信息

病死及自然灾害产生的大量畜禽尸体的不恰当处理处置会带来较为严重的环境卫生和公众安全隐患.本研究利用厌氧消化技术对畜禽尸体这类高蛋白有机废弃物的无害化处理进行尝试,旨在探索其适宜的有机负荷条件、系统的稳定性及潜在的氨抑制风险.研究表明高蛋白有机废物(以猪肉作为实验样品)作为厌氧消化基质时,系统稳定运行的有机负荷能够达倒(4.76±0.41)kg·m^(-3)·d^(-1);同时,VS降解率、单位体积沼气产率、单位添加VS沼气产率、单位降解VS沼气产率以及甲烷含量分别能达到95%、(3.72±0.21)L·L^(-1)·d^(-1)、(0.78±0.02)m^3·kg^(-1)、(0.82±0.02)m^3·kg^(-1)以及65%.在该条件下,TAN和FAN的浓度与系统产气性能没有直接线性关系,且在浓度高达5700 mg·L^(-1)和700 mg·L^(-1)时未呈现对系统的明显抑制作用.454高通量焦磷酸测序法对系统内古菌种群相对密度的分析结果表明,系统中氨抑制问题得到一定程度的缓解或者消除的原因可能为甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的优势地位并未受到明显影响,以及整个产甲烷菌种群在系统运行过程所得到的明显驯化.

关键词：高蛋白有机废物厌氧消化有机负荷高氨氮产甲烷菌

载镁天然沸石复合材料对污水中氮磷的同步回收

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环境科学 2017年第12期38卷 5139-5145页

作者：成雪君王学江王浩张志昊赵建夫同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

采用载镁天然沸石为沉淀剂,以鸟粪石的形式回收模拟污水中的营养物质,考察了投加量、溶液pH、反应时间和共存Ca^(2+)对回收过程的影响,并利用FTIR、XRD、BET和SEM等手段对回收沉淀产物进行了化学组分和表面形貌分析,以揭示其回收机制.... 详细信息

采用载镁天然沸石为沉淀剂,以鸟粪石的形式回收模拟污水中的营养物质,考察了投加量、溶液pH、反应时间和共存Ca^(2+)对回收过程的影响,并利用FTIR、XRD、BET和SEM等手段对回收沉淀产物进行了化学组分和表面形貌分析,以揭示其回收机制.结果表明当材料投加量为0.4 g·L^(-1),溶液初始pH为7,反应时间为2 h时,载镁天然沸石对溶液中磷酸盐和氨氮的回收性能最佳,最大吸附量分别高达119.2 mg·g^(-1)和48.5 mg·g^(-1).载镁天然沸石对溶液中磷酸盐和氨氮的回收过程均符合拟二级动力学模型(R^2>0.99).载镁天然沸石对污水中营养物质的回收机制有鸟粪石化学沉淀、物理吸附、离子交换和静电吸附等,其中以鸟粪石沉淀法为主.共存Ca^(2+)会干扰载镁沸石对溶液中氮磷的同步回收,导致回收的沉淀组分除鸟粪石晶体外,还会存在部分磷酸钙等副产物.

关键词：天然沸石氧化镁鸟粪石氮磷回收钙离子

利用金属水热产氢原位还原CO_(2)的研究进展

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现代化工 2022年第5期42卷 77-81,86页

作者：曾旭周仰原姚国栋赵建夫同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

介绍了金属水热反应产氢过程,总结了基于金属水热产氢原位还原CO_(2)生成甲酸、甲醇和甲烷等化学品的最新研究进展,探讨了所涉及的反应路径和机理,最后指出了所面临的问题和未来发展方向。

关键词：水热反应还原 CO_(2) 加氢