30吨天一体化污水处理装置0《资讯》

发布时间：2020-08-20 11:22:00 阅读：次来源：石墨厂家

30吨/天一体化污水处理装置

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高浓度Cu2+污染对底泥产电细菌产生了不利的影响.基因定量结果显示, 400 mg·L-1 Cu2+处理的地杆菌科16S rRNA基因拷贝数比对照降低了22%, 但高浓度Cu2+污染未对梭菌属16S rRNA基因拷贝数产生明显的抑制.在之前的研究中, 我们对从土壤中分离的一株梭菌属产电细菌进行抗铜能力测试, 发现在10 mg·L-1 Cu2+浓度下其产电能力仍然没有显著降低(Deng et al., 2017).梭菌属的细菌为革兰氏阳性, 抗铜能力可能与细胞壁对Cu2+的吸附有关.另外, 阻抗检测也显示, 200和400 mg·L-1 Cu2+处理的阳极电荷传递电阻也比对照有明显上升.电荷传递电阻升高表明电极反应速度变慢, 对于阳极而言, 表明产电细菌的活性降低(Islam et al., 2017).　　在以往的研究中, 我们分别采用了重金属(Cu2+、Cd2+)和有机污染物(芘)与土壤混合, 并将阳极埋设在污染土壤中进行产电(姜允斌等, 2014;Deng et al., 2015;Jiang et al., 2015).由于污染物直接抑制阳极表面土壤产电细菌活性, 从而造成土壤产电电压降低.本研究中污染物是加入到上覆水而非土壤中, 产电信号主要反映的是阴极对Cu2+的响应, 而且阳极附近产电细菌受到底泥的保护, 不易受到水体重金属污染的影响.因此产电电压在污染后迅速上升而不是降低, 并且从峰值回落并达到稳定之后, 电压仍然高于加铜前的水平, 这些都表明Cu2+污染对于阴极反应的刺激作用是主要的, 对阳极产电细菌的抑制作用是次要的.也正因为监测湿地水污染时, 底泥中的产电细菌不易受到重金属抑制, 从而完成对一次污染事件的监测之后, 电压能够重新回到稳定状态, 以便进行下一次监测, 所以本研究结果有助于实现对湿地水体重金属污染进行长期的原位在线监测.

5 结论(Conclusions)　　1) 本研究采用的新型沉积物-微生物燃料电池装置能够插入湿地底泥, 产生稳定的电压信号.当水体发生Cu2+污染事件时, 电压迅速升高, 且电压增量与加入的Cu2+浓度存在显著的正相关关系.　　2) Cu2+污染对阴极反应具有促进作用, 是引起电压升高的主要原因.而产电细菌受到底泥的保护不易受到水体重金属污染的影响, 保证了产电信号在Cu2+污染事件结束后仍然稳定运行, 从而该装置可长期原位在线监测湿地水体Cu2+污染.　砷(Arsenic)是一种毒性极强的类金属元素, 砷及砷的化合物在自然界中广泛存在.研究发现, 无机砷的毒性远大于有机砷, 而三价砷毒性比五价砷强(Clancy et al., 2013).目前, 针对水体中砷污染的处理方法包括去除分离和氧化降毒两个方向, 吸附法因具有绿色可行、便捷高效的特点而被国内外学者关注, 逐渐成为一种去除砷的重要方法(Mohan et al., 2011), 但开发和改进吸附材料是目前研究的难点.海藻酸钠是一种天然多糖, 因具有无毒、无害的特点而被较早地作为药物抑制剂应用于医药领域(Mahdavinia et al., 2014).近年来, 海藻酸钠也被广泛应用在重金属处理领域.例如, 张初进等(2010)以海藻酸钠作为包埋剂固定化包埋活性炭和多粘性芽孢杆菌并应用于重金属Pb2+的去除, 结果发现, 包埋剂的引入极大缩短了吸附平衡的传质过程, 提升了复合材料的吸附性能和稳定性.Park等(2010)报道了应用各种海藻酸盐凝胶基吸附剂去除重金属铅, 发现海藻酸盐凝胶基对重金属的结合能力归因于胶基核心溶液中的黄原胶, 表面吸附的重金属离子能够扩散并迁移到胶基内部.研究还发现, 海藻酸钠溶液可以与很多二价和三价阳离子反应形成凝胶, 离子交联反应主要通过海藻酸钠中古罗糖酸的钠离子与其他二价、三价阳离子进行不可逆交换(Qi et al., 2012).Cu2+污染对SMFCs装置电荷传递电阻的影响　　分别对阳极和阴极内阻数据进行等效电路拟合.阴极阻抗的等效电路为阴极电荷传递电阻(Rctc)和电容元件(C)的并联电路与欧姆阻抗(RΩ)串联(图 4a);阳极阻抗的等效电路为阳极电荷传递电阻(Rcta)和电容元件(C)的并联电路与欧姆阻抗(RΩ)和Warburg阻抗(Zw)串联(图 4b).对照组的均高于600 Ω, 而且Rctc随加入Cu2+浓度的增加而降低, 其中400 mg·L-1 Cu2+处理的Rctc最低, 为400 Ω左右(表 4).回归分析表明, Rctc与Cu2+浓度呈现显著的负相关关系(图 5).与阴极电荷传递电阻不同的是, 阳极电荷传递电阻Rcta与加入的Cu2+浓度之间没有显著的线性关系.但200和400 mg·L-1 Cu2+处理的阳极电荷传递电阻与对照相比有明显的上升.　　加入Cu2+污染3 h后, 对阳极附近土壤中(以干土重计)的梭菌属(Clostridium)和地杆菌科(Geobacteraceae)细菌16S rRNA基因进行定量分析, 结果显示, 不同Cu2+浓度处理下, 梭菌属16S rRNA基因拷贝数变化范围3.17×108 ~ 4.62×108 g-1(图 6).和对照相比, 梭菌属16S rRNA基因拷贝数未出现随Cu2+浓度增加而降低的趋势;地杆菌科16S rRNA基因拷贝数变化范围4.93×108 ~ 7.37×108 copies·g-1.和对照相比, 加入400 mg·L-1 Cu2+处理的地杆菌科16S rRNA基因拷贝数降低了22%.具体联系污水宝或参见://www.dowater更多相关技术文档。　　4 讨论(Discussion)　　本研究采用一种新型的SMFCs装置, 对模拟的湿地水体Cu2+污染事件进行原位、在线监测.产电电压对Cu2+污染的响应迅速, 向阴极附近的上覆水中加入CuSO4溶液后, 电压立即上升, 达到峰值后回落.本文将加铜后电压峰值与加铜前基准电压的差值, 即电压增量作为监测Cu2+污染的电信号.采用电压增量作为监测信号的优点在于消除了基准电压差异的影响.而基准电压受土壤或底泥理化性质、温度和产电细菌活性等因素影响(Deng et al., 2014;Jiang et al., 2016).消除基准电压之后, 电压增量只与Cu2+浓度相关, 因此采用电压增量指标有利于提高不同地区、不同季节检测结果的可比性.