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污泥蛋白质和多糖成分分析与结构解析研究进展

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中国环境科学 2023年第4期43卷 1601-1609页

作者：金旖玮平倩李咏梅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

随着污泥产量的逐年增加,污泥资源化受到了越来越多的关注,其中厌氧消化是当下应用最广泛的技术之一.目前,针对强化污泥厌氧消化效果的研究较多,而涉及污泥有机质对厌氧消化影响的机理研究仍在发展.本文从污泥中占比最高的有机质——蛋... 详细信息

随着污泥产量的逐年增加,污泥资源化受到了越来越多的关注,其中厌氧消化是当下应用最广泛的技术之一.目前,针对强化污泥厌氧消化效果的研究较多,而涉及污泥有机质对厌氧消化影响的机理研究仍在发展.本文从污泥中占比最高的有机质——蛋白质和多糖入手,讨论了其对厌氧消化过程的影响,并从成分和结构两个角度归纳了对蛋白质和多糖的主要解析技术,其中对于污泥中蛋白质与多糖高级结构的解析方法仍处于起步阶段,这也是限制污泥厌氧消化过程中有机质转化机制研究的因素之一,在未来需要更深入地探索.

关键词：污泥厌氧消化蛋白质多糖解析方法

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温度对滴滤池硝化过程氧化亚氮释放的影响

中国环境科学 2014年第11期34卷 2796-2804页

作者：王亚宜陈玉周东林喜茂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

研究了某大学污水处理厂的一个滴滤池（生物膜系统）随季节变化N2O的释放特征.结果表明,滴滤池中N2O的释放浓度范围为0～18.21×10^-6,释放量为20.5～554g N2O/（m^3·a）,其释放因子（N2O-N/进水NH3-N）为0.1%～0.8%.N2O释放量与季节... 详细信息

研究了某大学污水处理厂的一个滴滤池（生物膜系统）随季节变化N2O的释放特征.结果表明,滴滤池中N2O的释放浓度范围为0～18.21×10^-6,释放量为20.5～554g N2O/（m^3·a）,其释放因子（N2O-N/进水NH3-N）为0.1%～0.8%.N2O释放量与季节变化有关,夏季产生量较高而春季较少,空气和进水的温差是影响滴滤池中硝化作用和N2O释放的主要因素,7月份时气温和水温温差较小,导致空气中的氧气无法充入水中,水中溶解氧的不足使得滴滤池硝化不完全,N2O释放量最高.另外,N2O释放量的昼夜变化规律表明,滴滤池的N2O释放、硝化作用和温度变化相关,通过在线监测N2O释放和水温/气温温度变化可以间接反映滴滤池的生物硝化效果.

关键词： N2O 滴滤池温差生物膜硝化作用

富磷污泥厌氧发酵过程中乙酸浓度对磷释放的影响

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中国环境科学 2015年第6期35卷 1763-1770页

作者：陈文玲王如意李咏梅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

以强化生物除磷(EBPR)污泥为研究对象,考察了不同初始乙酸浓度条件下富磷污泥厌氧发酵过程中磷及相关指标的变化,并探讨释磷机制.结果表明:初始乙酸浓度对污泥最大释磷量影响不大,(73.1±2.2)%的污泥总磷量(TP)以磷酸盐的形式释放到液相... 详细信息

以强化生物除磷(EBPR)污泥为研究对象,考察了不同初始乙酸浓度条件下富磷污泥厌氧发酵过程中磷及相关指标的变化,并探讨释磷机制.结果表明:初始乙酸浓度对污泥最大释磷量影响不大,(73.1±2.2)%的污泥总磷量(TP)以磷酸盐的形式释放到液相中,其主要来自聚磷的分解.聚磷的分解途径包括:1)聚磷菌(PAOs)通过吸收乙酸贮存聚β-羟基烷酸酯(PHA)的厌氧生物释磷机制释放磷酸盐;2)PAOs的维持作用导致的聚磷直接分解过程.当初始乙酸浓度不充足时,生物释磷过程受限制,聚磷以相对较慢的速率直接分解;随着乙酸浓度的增大,生物释磷速率增快,同时随之增加的PHA含量能促进污泥的水解酸化.上清液中PO43--P和Mg2+浓度在达到最大值后出现了下降的现象,其可能形成鸟粪石等沉淀.根据试验数据,本文提出了从富磷污泥中回收磷的策略,即可在厌氧消化开始前向污泥中投加一定量碳源,并在发酵24h内分离上清液进行磷回收,这样不仅可以快速大量地从上清液中回收磷并减少沉淀引起的管道堵塞等问题,还可消除高浓度磷酸盐对厌氧消化的影响.

关键词：富磷污泥厌氧发酵乙酸浓度磷释放磷回收

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

丙酸的加入对厌氧-低氧同时生物除磷脱氮系统的影响

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环境科学 2007年第8期28卷 1681-1686页

作者：李洪静陈银广顾国维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

2个实验室规模的序批式反应器（SBRs）在厌氧-低氧（0．15—0．45mg·L^-1）条件下运行，以比较丙酸的加入对同时生物除磷脱氮系统的影响．结果表明，无论是丙酸与乙酸的混合酸（碳摩尔比为1．5／1）作为碳源（SBR1），还是乙酸作为单... 详细信息

2个实验室规模的序批式反应器（SBRs）在厌氧-低氧（0．15—0．45mg·L^-1）条件下运行，以比较丙酸的加入对同时生物除磷脱氮系统的影响．结果表明，无论是丙酸与乙酸的混合酸（碳摩尔比为1．5／1）作为碳源（SBR1），还是乙酸作为单独碳源（SBR2），系统都发生同步硝化反硝化和磷的去除（SNDPR），并且氨氮被全部氧化，系统中没有亚硝酸盐的大量累积．与SBR2相比，SBR1中厌氧阶段磷释放量少，聚羟基戊酸（PHV）合成量高，好氧末磷剩余量少，硝态氮累积少，因此SBR1中总氮和总磷的去除率（分别为68％和95％）比SBR2（分别为51％和92％）高，加入丙酸有助于SNDPR系统保持较好的除磷、脱氮效果．

关键词：序批式反应器厌氧-低氧硝化反硝化同时除磷丙酸乙酸

中压紫外对碘酸根的降解及后续氯胺化I-THM生成特性

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中国环境科学 2017年第2期37卷 592-597页

作者：张帆徐斌王震王安琪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

以碘酸根为研究对象,研究中压紫外对碘酸根的降解速率,天然有机物及共存碘离子对其降解速率影响,在此基础上,采用氯胺消毒方式,考察溶液pH、氯胺投加量及溴离子浓度对碘代消毒副产物的生成影响.研究发现,饮用水中压紫外消毒工艺对碘酸... 详细信息

以碘酸根为研究对象,研究中压紫外对碘酸根的降解速率,天然有机物及共存碘离子对其降解速率影响,在此基础上,采用氯胺消毒方式,考察溶液pH、氯胺投加量及溴离子浓度对碘代消毒副产物的生成影响.研究发现,饮用水中压紫外消毒工艺对碘酸根具有明显降解作用,其光反应产物为碘离子.降解过程符合拟一级反应动力学方程,中压紫外光强为8.5mW/cm^2时,其拟一级反应速率常数为(0.403±0.059)×10^(-3)s^(-1).水中天然有机物(NOM)可促进紫外光对碘酸根的降解,而初始碘离子浓度会抑制碘酸根降解.含碘酸盐原水经中压紫外光照射后,后续氯胺消毒工艺将大量产生碘代三卤甲烷(I-THMs).因此在采用中压紫外/氯胺联合消毒的净水工艺中,碘酸根转化后形成碘代消毒副产物的风险应当引起关注.

关键词：碘代消毒副产物中压紫外辐照氯胺化

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纳米零价铁对水中砷和硒去除的比较研究

化学学报 2017年第6期75卷 594-601页

作者：夏雪芬滑熠龙黄潇月凌岚张伟贤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

采用纳米零价铁去除水中的砷和硒,考察了不同溶解氧、纳米零价铁投加量、接触时间以及溶液初始pH值等条件下纳米零价铁去除水中砷和硒的效果,并比较了反应前后固体的形貌、组成、溶液pH值及反应机制.结果表明,纳米零价铁可广泛用于去除... 详细信息

采用纳米零价铁去除水中的砷和硒,考察了不同溶解氧、纳米零价铁投加量、接触时间以及溶液初始pH值等条件下纳米零价铁去除水中砷和硒的效果,并比较了反应前后固体的形貌、组成、溶液pH值及反应机制.结果表明,纳米零价铁可广泛用于去除水中的砷/硒污染,去除效果顺序依次为Se(Ⅳ)>As(Ⅲ)>Se(Ⅵ)>As(Ⅴ);水中溶解氧(DO)对As(Ⅲ)和Se(Ⅳ)的去除没有显著的影响,而高浓度的DO对As(Ⅴ)和Se(Ⅵ)的去除产生了一定的抑制作用;增加纳米零价铁投加量可促进砷和硒的去除;溶液初始pH值对纳米零价铁去除As(Ⅲ),As(Ⅴ)和Se(Ⅵ)的影响较大,而对Se(Ⅳ)的去除几乎没有影响;反应后固体的形貌、组成及溶液pH值存在差异.纳米零价铁与砷、硒反应机理的不同造成了去除效果及反应后固液两相的差异.

关键词：纳米零价铁砷硒去除

城市污水A^2/O处理系统好氧池N2O和NO的释放特征及影响因素

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中国环境科学 2016年第2期36卷 398-405页

作者：韩海成周东王亚宜陈杰宋成康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

以某污水处理厂好氧曝气池为研究对象,利用N_2O和NO在线检测仪,监测好氧池不同空间位置处N_2O和NO的释放量,考察了氮素浓度、溶解氧及p H值对N_2O和NO释放量的影响.该污水处理厂好氧池DO浓度在0.24~1.12mg/L之间,且大多处于0.6mg/L左右... 详细信息

以某污水处理厂好氧曝气池为研究对象,利用N_2O和NO在线检测仪,监测好氧池不同空间位置处N_2O和NO的释放量,考察了氮素浓度、溶解氧及p H值对N_2O和NO释放量的影响.该污水处理厂好氧池DO浓度在0.24~1.12mg/L之间,且大多处于0.6mg/L左右,较低的DO导致NO2--N浓度沿水流推流方向不断积累;相应的,N_2O和NO释放量沿水流推流方向不断升高,并于好氧池末段达到最高值.NO释放NO2--N量与浓度显著正相关,N_2O释放量与NO2--N浓度也有一定的相关性,但没有NO显著.基于空间检测数据估算获得该污水处理厂N_2O释放量占进水NH_4+-N比例为6.34%~8.83%,NO释放量占进水NH4+-N比例为0.033%~0.034%.

关键词： N2O NO 好氧硝化空间变化 NO2^--N浓度

基于固相萃取及高效液相色谱-荧光检测分析的污泥中氟喹诺酮类抗生素研究方法的开发

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环境科学 2016年第4期37卷 1553-1561页

作者：戴晓虎薛勇刚刘华杰戴翎翎严寒李宁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

氟喹诺酮类抗生素（FQs）作为常见的药品和个人护理用品（PPCPs）在环境中广泛存在.由于在生物体内很难被代谢,FQs会通过粪尿排泄等途径进入城市污水处理系统并最终富集到污泥中.并且,由于其在环境中的累积效应,FQs的存在极易增强致病... 详细信息

氟喹诺酮类抗生素（FQs）作为常见的药品和个人护理用品（PPCPs）在环境中广泛存在.由于在生物体内很难被代谢,FQs会通过粪尿排泄等途径进入城市污水处理系统并最终富集到污泥中.并且,由于其在环境中的累积效应,FQs的存在极易增强致病菌的耐药性,限制了污泥的后续资源化利用.为得到适用于污泥中FQs的分析方法,进一步把握FQs在污水及污泥处理过程中的固/液分配及降解规律,研究中选择4种代表性FQs：氧氟沙星（OFL）、诺氟沙星（NOR）、环丙沙星（CIP）和洛美沙星（LOM）为研究对象,并通过所设计的正交试验,考察了固相萃取材料、萃取体系p H、洗脱剂对FQs的固相萃取效率的影响,在此基础上进一步优化了固相样品中FQs的提取方法,最终建立了细胞破碎,碱式提取（三乙胺/甲醇/水以5/25/75混合）,固相萃取富集（SPE）,磷酸-三乙胺溶液为缓冲盐流动相,甲醇为有机流动相,梯度荧光扫描的高效液相色谱-荧光（HPLCFLD）检测方法.液态样品中4种FQs的加标回收率采用新方法后可达到82%-103%;固态样品中4种FQs的加标回收率也可达到71%-101%.同时,为进一步确认不同运行条件对污泥吸附FQs能力的影响,针对好氧、缺氧和厌氧污泥分别进行了吸附试验研究,发现处于不同活性状态的污泥（厌氧、缺氧和好氧污泥）对FQs的吸附能力呈现出递减的趋势,但对FQs的吸附率都达到90%以上.该结论也证实了实际污水处理厂所去除的50%的FQs主要是通过污泥吸附这一途径实现的.

关键词：氟喹诺酮类抗生素液相色谱萃取富集污泥固/液相分配