含铁矿物对城市河道反硝化过程的影响研究

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地下井水铁锰超标的危害及去除（论文）

学术论坛204科技创业家 TECHNOLOGICAL PIONEERS1 概述水质良好的地下水取至地面,稍经消毒处理即可使用;然而,大多数地下水需经适当的处理,甚至需经特殊处理后才符合饮用水或工业用水的标准究其原因:一是在形成过程中溶解了地层中矿物质,使某些元素在水中的溶解量超过了容许浓度;二是人类活动造成地下水污染。

2 水质中铁、锰超标的危害铁和锰都是人体必须的微量元素。

水质中含有适量的铁和锰,对人体有益无害;但是,若人体长期摄入过量的铁和锰,可致使慢性中毒,可诱发某些疾病。

3 地下井水铁锰超标处理3.1地下井水铁锰超标处理原理地下水中的铁地下水中的铁呈二价离子状态存在,溶于水中,无色,出地面后与空气接触,二价铁氧化成三价铁,先是浑浊,而后成为棕色沉淀。

在缺氧的情况下是很清澈的,抽上来之后在空气中被氧化二价铁离子被氧化成三价,到时候就是那种颜色,再过一点时间絮体沉淀水又澄清了。

其反应式如下:4Fe(HCO 3)2+2H 2O+O 2=4Fe(OH)3↓+8CO 2依据以上原理,在地下水除铁中,一般工艺选用二步法。

第一步向含铁水中曝气溶氧,将二价铁氧化成几乎不溶于水的三价铁,第二步是絮凝过滤除去三价铁的沉淀物,使水得到净化。

3.2地下井水铁锰超标处理工艺流程井水→射流曝气器→混合罐→多介质过滤→精密过滤→超滤装置→用水点3.3地下井水铁锰超标处理工艺系统简述由于目前生活给水源(地下水)的水质指标控制范围偏低,尤其突出在总硬度、铁离子、浑浊度的值限中。

常规的解决方法是利用过滤+吸附法(净化)去除。

3.3.1射流曝气器射流曝气器其结构合理,曝气充分,吸气量大,安装简便,性能稳定,其溶氧量完全可以满足低价铁锰迅速氧化的需要。

水气射流曝气器是一种简易实用的除铁除锰曝气方法,它通过高压射流在吸气室内形成负压吸入空气,气水充分混合使原水中铁、锰得到快速氧化,并迅速形成沉淀,再经多介质滤料过滤,即可把铁锰彻底去除。

赤铁矿在废水处理中的应用与效果评估

赤铁矿在废水处理中的应用与效果评估引言：随着工业化的不断发展和人口的增加，废水处理成为了一个重要的环境问题。

废水中的有害物质不仅会对水资源和生态环境造成影响，还对人类健康造成潜在威胁。

因此，开发高效、低成本的废水处理方法变得至关重要。

赤铁矿作为一种常见的矿石资源，在废水处理中有着广泛的应用前景。

本文将探讨赤铁矿在废水处理中的应用，并评估其效果。

一、赤铁矿简介赤铁矿是一种含有氧化铁矿的矿石，主要成分是Fe2O3。

它具有良好的吸附性能和高度的稳定性，被广泛用于废水处理中。

赤铁矿的表面通常有大量的氧化铁矿物，这种特性赋予了其在废水处理中出色的吸附能力。

二、赤铁矿在废水处理中的应用1. 吸附剂赤铁矿作为一种优秀的吸附剂，可以将废水中的有害物质吸附在其表面，从而达到净化水质的目的。

例如，重金属离子对人体健康有害，而赤铁矿可以有效吸附重金属离子，如铅、铬等，减少其在水中的浓度。

此外，赤铁矿还可吸附有机物和污染物，如染料、农药等，对水体中的污染物质起到去除和降解的作用。

2. 催化剂赤铁矿还可以作为催化剂应用于废水处理中。

通过赤铁矿的表面上的活性位点，可以加速废水中有机物的降解和分解。

例如，赤铁矿作为一种Fenton试剂的替代材料，具有催化降解有机污染物的潜力。

研究表明，赤铁矿在废水处理中的催化作用具有很高的效果。

三、赤铁矿的效果评估1. 废水处理效果赤铁矿的应用可以有效地去除废水中的有害物质。

研究表明，使用赤铁矿作为吸附剂可以达到较高的去除率，尤其对重金属离子具有较高的吸附能力。

此外，赤铁矿作为催化剂的应用在废水处理中也取得了良好的效果，能够有效地降解和分解有机污染物。

2. 经济效益相比其它处理技术，赤铁矿作为废水处理的材料具有较低的成本。

赤铁矿是一种常见的矿石资源，广泛存在于自然界中，因此成本较低。

此外，赤铁矿的使用寿命长，可重复使用，降低了处理成本，使其在工业应用中具有较高的经济效益。

3. 可持续性赤铁矿作为一种自然矿石资源，具有较高的可持续性。

关于地下水中铁、锰的去除及生产工艺用水水站的设计研究

关于地下水中铁、锰的去除及生产工艺用水水站的设计研究摘要：地下水中的铁、锰元素的去除治理在一定程度上影响了我国水资源的利用率，甚至地下水会出现一股腥臭的味道。

基于此，本文就从地下水中铁、锰元素的来源影响以及去除方法出发，对生产工艺用水水站的设计方法进行探讨分析。

以此，更好地满足人民日常的生产生活需求。

关键词：地下水；工艺用水生产；水站设计前言：地下水的治理方面一直是我国水环境治理中较为重视的一环，水中的铁元素以及锰元素的超标会在一定程度上影响人们的生产生活，所以有效地加强地下水中铁、锰元素的去除方法是十分必要的，这样才能有效地提升生产工艺用水水站的设计方法。

1.地下水中铁、锰元素的来源影响以及去除方法1.1生物去除法可以利用生物去除法对地下水中的铁、锰元素进行治理，主要就通过构建过滤池，利用过滤池对铁细菌进行培养，在活性过滤膜上附着进行繁殖，可以有效地吸附地下水中的铁离子，同时也可以通过溶解氧化的形式将亚铁离子氧化成为氧铁离子，进一步产生更加能量进行释放，以此保证细菌体系的始终维持生命附着的活力。

生物法去除铁、锰元素主要通过两种方法，第一个方法就是利用细菌产生酶或者其他因素对地下水中杂质去除起到了催化的作用，第二个方面就是通过生物细胞体分泌出具有活性反应的小分子与锰产生反应，通过改变水的酸碱度，对于锰元素可以起到一定程度的固化作用。

可以去除铁元素以及锰元素的微生物较多，例如假单胞菌以及生石微菌等等都可以对地下水中的铁、锰元素的去除以及治理起到良好的作用[1]。

1.2药物氧化去除方法现今处理地下水中的铁元素以及锰元素的药物主要是利用氯氧化法、高锰酸钾氧化法、过氧化氢氧化法以及臭氧化法，四种药剂氧化治理方法。

药剂氧化去除方法主要是利用具有较强氧化性的化学药剂与地下水中铁元素以及锰元素进行氧化融合，氧化反应发生过后就可以利用沉淀工艺将氧化后的离子进行分离。

经常使用的氯氧化剂主要是二氧化氯以及次氯酸钠，治理地下水时以氯气作为氧化剂就会有效地提升地下水中铁元素的去除效率，相应的氯气与地下水的酸碱度的比值呈现正比，氯气投入多，酸碱值也会随之升高。

我国主要河流水系硝态氮污染特征及定量源解析

我国主要河流水系硝态氮污染特征及定量源解析我国主要河流水系硝态氮污染特征及定量源解析一、引言近年来，我国水环境污染问题日益威胁着人们的生计和可持续发展。

其中，硝态氮污染是水质污染的主要因素之一。

硝态氮是指水体中存在的硝酸盐和亚硝酸盐，它们通常由人类活动引起的农业、工业和城市污水排放等过程产生。

硝态氮的过量积累会导致水体富营养化，引发藻类过度生长，从而破坏水生态系统平衡，并对人类健康产生潜在的威胁。

因此，研究我国主要河流水系硝态氮污染特征及源解析具有重要意义。

二、硝态氮污染特征1. 区域差异根据我国各地区农业、工业和生活废水排放差异，硝态氮污染在各个河流水系中存在显著的区域差异。

南方地区由于农田化肥和农业活动的增加，硝态氮污染较为严重；而北方地区由于工业化进程加快，工业废水排放是硝态氮污染的主要来源。

2. 季节变化硝态氮的污染程度受季节变化的影响较大。

在农业区域，农作物生长的季节是硝态氮浓度升高的主要原因，尤其是春季和夏季。

而在工业区域，硝态氮污染主要与工业废水排放强度有关，因此，夏季是硝态氮浓度升高的高峰期。

3. 河流水质变化随着硝态氮的积累，河流水质也会发生变化。

一方面，硝态氮的富集催生藻类的过度生长，导致水体富营养化，使水质恶化；另一方面，硝态氮是一种重要的水体污染源，其长期积累会使河流变得污浊，影响水生生物的生存环境。

三、硝态氮污染源解析硝态氮的源解析对于制定针对性的水环境治理措施具有重要意义。

根据硝态氮的来源不同，可以将硝态氮主要分为农业源、工业源和城市源。

1. 农业源农业活动是硝态氮的重要来源。

农田化肥的广泛应用是农业源硝态氮污染的主要原因之一。

此外，农田灌溉和农作物生长过程中的氮素转化也会导致硝态氮的积累。

2. 工业源工业生产过程中的废水排放是硝态氮的重要来源之一。

很多工业过程中使用的化学品和原材料中含有氮元素，废水中的氮元素通过不完全降解过程而转化为硝态氮。

3. 城市源城市污水处理厂处理不完全以及雨污混流等都是城市源硝态氮污染的重要渠道。

黄河水体颗粒物对硝化过程的影响研究

文章编号:025322468(2004)0420601206 中图分类号:X 523 文献标识码:A黄河水体颗粒物对硝化过程的影响研究余　晖,张学青,张　曦,夏星辉3,杨志峰　(北京师范大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京　100875)摘要:针对黄河高含沙量的特点,通过模拟实验研究了颗粒物对氨氮硝化速率的影响.结果表明:颗粒物含量对水体的硝化速率存在着较显著的影响,颗粒物含量越高,硝化过程进行越快.其影响机制主要是:(1)水体颗粒物对氨氮存在吸附作用;(2)水体中颗粒物的含量影响体系氨化细菌、亚硝化细菌和硝化细菌的生长;(3)各种菌在固液两相生长规律不同.关键词:氨氮;颗粒物;硝化;黄河E ffect of P articulates on Nitrification in N atural W aters of the Yellow River U nder laboratory ConditionsY U Hui ,ZH ANG Xueqing ,ZH ANG X i ,XIA X inghui ,Y ANG Zhifeng (School of Environmental ,Beijing N ormal University ,S tate K ey Joint Laboratory of Environmental S imulation and P ollution C ontrol ,Beijing 100875)Abstract :In view of the high content of suspended matters in the Y ellow River ,the effect of particulates on nitrification has been studied under laboratory conditions.The results indicated that particulates exert significant effect on the nitrification processes ,and the nitrification rate increased with the increase of particulate concentration.The mechanisms were elucidated.First ,amm onium nitrogen can be absorbed on the particulates.Second ,the particulates produce effect on the growth of amm onifying bacteria ,nitrosobacteria and nitrobacteria.Third ,the bacteria growth in liquid phase was different from that in solid phase.K eyw ords :amm onium 2nitrogen ;particulates ;nitrification ;The Y ellow River收稿日期:2003207229;修订日期:2003210222基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(N o.G 1999043605);国家自然科学基金资助(N o.50239010)作者简介:余　晖(1978—),女,硕士研究生;3通讯联系人:xiaxh @ 硝化作用是影响水体氮循环的重要过程.已有研究表明,硝化作用主要在水2固界面进行,但这一结论主要是在污水处理系统的研究中得到[1,2].目前,只有很少的有关自然水系统的研究应用到这一结论,同时考虑水相和水2沉积相界面处的硝化作用.大多数研究仍是重点考虑水相中的硝化作用,沉积相中的硝化作用只应用于较浅的河流中硝化作用的研究[3].但近年来的研究表明,河流和湖泊中沉积相的硝化作用占有重要的地位[4～6],且有的研究指出,湖泊中沉积物2水界面处的硝化作用进行很快,而水柱中的硝化作用并不明显[7].但目前所有这些有关自然水体硝化作用的研究只考虑了河床沉积相、水相,而有关悬浮颗粒相对硝化作用影响的研究相当欠缺.对于有些河流,其悬浮颗粒物的含量相当高,如黄河1999年花园口处河水平均含沙量为412g ・L -1.因此,研究这些悬浮颗粒物对硝化作用的影响具有重要的意义.黄河是我国的第二大河,是西北和华北地区的重要水源,目前在水量不足的基础上,水质的恶化更加剧了黄河水资源的短缺.氮是黄河干支流河水中的主要污染物之一,主要包括氨氮和亚硝酸盐氮污染.因此,本论文针对黄河高含沙量的特点,主要研究模拟自然条件下水体中悬浮颗粒物对水体硝化作用的影响,并从生物和化学的角度探讨其影响机制.这不仅对氮污染物转化规律的研究有着一定的理论意义,而且为黄河中氮污染治理提供理论依据.第24卷第4期2004年7月环　境　科　学　学　报ACT A SCIE NTI AE CIRCUMST ANTI AE V ol.24,N o.4July ,20041　实验方法111　样品采集模拟实验选取黄河干流上较具代表性的花园口站为研究对象,所采水样和颗粒物样均取自黄河花园口河段中央,其中颗粒物样为水样中的悬浮颗粒物静置沉淀所得.采样时间选择在河水悬浮泥沙含量较高的夏秋季节,分别为2002208213和2002209212.112　颗粒物组分的鉴定土壤粒径组成分析方法为比重计法,土壤有机质的测定为高温外热重铬酸钾氧化2容量法(即电热板重铬酸钾法)[8],土壤有机氮采用蒸汽蒸馏法测定[8].113　硝化模拟实验水样运回实验室后,立即将原水与新鲜泥沙充分混匀,分别取不同含沙量的水样约400m L于培养瓶中,然后在每个培养瓶中加入等量的(NH4)2S O4标准液,使其浓度约为10mg・L-1,并用8层纱布封住瓶口,以防止外界细菌的进入.将培养瓶放入恒温(T=20℃)培养箱中培养,并进行磁力搅拌以保证泥沙充分混匀和有充足的溶解氧.每一水样均制备1个平行样和1个灭菌对照样,其中灭菌对照实验为水样高温灭菌后加入015%的HgCl2抑制细菌生长.每日测其3氮浓度.其中氨氮和亚硝酸盐氮均采用经典比色法测定,所用仪器为德国WT W公司Photolabs12水质分析仪.氨氮在水体的总浓度包括水相和悬浮相浓度,其中悬浮相浓度可根据水相浓度用吸附等温式求出.硝酸盐氮用紫外分光光度法测定[10].所用测量仪器为美国W ARRY公司C ARY50型紫外可见分光光度计.定期取出各培养瓶中的水样和泥沙样测其氨化细菌、亚硝化细菌及硝化细菌数量,各类菌均采用MPN法[11]测定.每个水样做4～5个10倍稀释度,每一稀释度做3个平行样.114　氨氮吸附解吸实验分别将不等氨氮含量的(NH4)2S O4标准溶液加入5个150m L的烧杯中,用颗粒物含量相等的黄河水样稀释至50m L,在恒温培养箱中(T=20℃)加磁力搅拌,使其充分作用,30min后(此时已达吸附平衡[9])取出,静置沉淀,取上清夜离心测定水相氨氮含量.弃去前述达到吸附平衡的液相,再向各烧杯中加入50m L河水,进行解吸实验.表1　实验河水主要水质参数(mg・L-1,pH值除外) T able1　The major quality parameters of water in the experiment(mg・L-1,except pH)项目监测值项目监测值pH8.2M g2+18.2 NH+42N0.94K+71.4 NO-22N0.23Cl-82.8 NO-32N 1.24S O2-4106.5 Ca2+66.7HCO-3184.5表2　颗粒物粒径分布T able2　The distrubution of particle diameter 粒径Πmm质量百分比Π%0.25～0.057.80.05～0.027.00.02～0.017.00.01～0.00517.40.005～0.00237.0<0.00223.82　结果与讨论211　模拟实验所用河水和颗粒物理化特征分析用于模拟实验的黄河花园口河水的部分水质监测指标见表1.颗粒物粒径分布如表2,由于为黄河天然水体中的悬浮颗粒物,因此粒径相对较小,比表面积大.颗粒物有机质含量为019164g・kg-1, 206环境科学学报24卷有机氮含量为01088g ・kg -1,二者含量均较低.212　水体颗粒物对硝化速率的影响由两次模拟实验结果(图1)可以看出,在培养温度、培养时间等条件一致的情况下,颗粒物含量的高低对水体硝化速率存在着较显著的影响.以2002208213的水样作为培养介质进行模拟实验,结果表明,当水体泥沙含量分别为0135和1190g ・L -1时,在初始硝酸盐浓度基本相等的情况下,培养9d 后两水样中的硝酸盐浓度分别增加至7188mg ・L -1和12157mg ・L -1,其相应的平均硝化速率分别为0152mg ・(L ・d )-1和1104mg ・(L ・d )-1.由此可见,颗粒物含量为1190g ・L -1水体的硝化过程要快于颗粒物含量为0135g ・L -1的水体.以2002209212的水样作为培养介质进行模拟实验,结果表明,对于颗粒物含量为5100g ・L -1的水体,其氨氮浓度大约在培养的第2d 后开始迅速降低,在第4d 就基本全部转化为硝酸盐氮;对于颗粒物含量为1184g ・L -1的水体也大约在培养的第2d 氨氮浓度开始迅速降低,但下降速度稍慢于5g ・L -1的水体,在培养的第5d 左右氨氮全部转化为硝酸盐氮;而对于颗粒物含量为0g ・L -1的水体氨氮在培养4d 后才开始迅速降低,直到第8d 才基本转化为硝酸盐氮.当水体颗粒物含量为0,1184和5100g ・L -1时,氨氮平均硝化速率分别为1115,1163和2145mg ・(L ・d )-1.由以上实验结果可以得出,有颗粒物存在的水体中氨氮硝化的速率均高于无颗粒物存在的水体,且颗粒物含量越高,氨氮硝化进行越快.图1　不同颗粒物含量水体硝化速率比较Fig.1　C om paris on of nitrification rate in water with different aquatic particulate concentration213　水体颗粒物对硝化作用的影响机制分析21311　氨氮在颗粒物上的吸附解吸特征分析(1)吸附特征　如图2所示,当颗粒物含量分别为1184g ・L -1和5100g ・L -1时,氨氮在颗粒物上的吸附均符合Henry 等温吸附方程,其吸附等温式分别为:Q =01182C (R 2=019944,颗粒物含量为1184g ・L -1)(1)Q =0109C (R 2=019923,颗粒物含量为5g ・L -1)(2) 式中,Q :固相吸附量(mg ・g -1);C :液相氨氮的平衡浓度(mg ・L -1).3064期余　晖等:黄河水体颗粒物对硝化过程的影响研究由上述公式可以得出,在其它条件一致的情况下,泥沙含量的增加使固相上吸附的氨氮总量增加,但就单位质量颗粒物所吸附的量而言,低含沙量系统中吸附的氨氮量较高.(2)解吸特征　取上述达到吸附平衡的颗粒物含量为5100g ・L -1的水样进行解吸实验(图2),结果表明其解吸后液相浓度亦与固相浓度呈正相关.其拟合公式为:Q =01781C (R 2=019714)(3)由此表明,吸附在颗粒物上的氨氮亦容易发生解吸作用,且氨氮易于在水2颗粒物体系达到吸附2解吸平衡.图2　不同颗粒物含量氨氮吸附、解吸等温线Fig.2　The ads orption and des orption is otherms of amm onia under different particulate concentration21312　水体细菌总数与颗粒物含量水平的关系由2002209212水样的微生物实验结果可知,水体中颗粒物含量的高低对氨化细菌,亚硝化细菌和硝化细菌的生长均产生显著的影响.对氨化细菌而言(图3),从图3(a )中可以看出颗粒物含量为5100g ・L -1的水体的细菌总数明显高于无颗粒物的水体中的.这是因为氨化细菌的作用是使有机氮分解转化成为铵和氨.氨化细菌数量的多少直接反映出水体中有机氮含量的高低,而有机氮的监测数据表明颗粒物含量为5100g ・L -1的水体有机氮初始含量明显高于0g ・L -1水体中的,分别为2158和0179mg ・L -1.此外,从图3(b )中可以看出颗粒物含量高的水体(5100g ・L -1)较颗粒物含量低的水体(1184g ・L -1)氨化细菌数要多,例如在培养9d 后,两水样中氨化细菌总数分别为215×106和215×105个・m L -1,前者大约为后者的10倍,这说明颗粒物含量的增加对于氨化细菌的生长有一定的促进作用.图3　不同颗粒物含量水体中氨化细菌生长曲线Fig.3　The growth curves of am onifying bacteria in water system with different aquatic particulate concentration亚硝化菌的存在使得氨氮氧化为亚硝酸,其生长曲线与水体中氨氮和亚硝酸盐的变化情况有关.图4为亚硝化菌生长曲线,从图中可以看出亚硝化细菌生长规律与图1所示的氨氮及亚硝酸盐氮的变化规律基本吻合,如当水体颗粒物含量为0g ・L -1时,培养7d 后水体氨氮的浓406环境科学学报24卷图4　不同颗粒物含量水体中亚硝化细菌生长曲线Fig.4　G rowth curves of nitros obacteria under different aquatic particulateconcentration度几乎降低为零,相应地在培养9d 以后亚硝化菌的浓度也几乎降低到最低,亚硝化菌的最低点滞后于氨氮浓度的最低点.此外,在初始水体氨氮含量基本一致的情况下颗粒物含量为0g ・L -1水体中亚硝化细菌数要低于颗粒物含量为5100g ・L -1水体中的,其峰值分别为6000和7000个・m L -1,且颗粒物为0g ・L -1水体中亚硝化细菌生长趋势也略为滞后.图5所示为不同颗粒物含量体系硝化细菌的生长情况.从图中可看出,硝化细菌的总数随着颗粒物含量的增加而增加,对于颗粒物含量分别为0、1184和5100g ・L -1的水体,硝化细菌的峰值分别为图6　固相与液相上氨化细菌、亚硝化细菌和硝化细菌对照Fig.6　C om paris on of amm onifying bacteria ,nitros obacteria and nitrobacteriabetween liquid and s olid phases图5　不同颗粒物含量水体中硝化细菌生长曲线Fig.5　G rowth curves of nitrobacteria with differentaquatic particulate concentration2×105、3×105和915×105个・m L -1.且有颗粒物存在的体系硝化细菌的生长明显快于无颗粒物存在体系的.这说明颗粒物的存在有利于硝化细菌的生长,颗粒物含量高的水体硝化反应进行较快.21313　细菌在固相与液相上的分布比较以颗粒物含量为5100g ・L -1的水体为例,对固相和液相细菌浓度的测定与分析,发现细菌在液相与固相上的分布存在明显差别(图6).固相上氨化细菌最高可达1125×108个・m L -1,而液相上氨化细菌的最高值为112×107个・m L -1,相差了约10倍.这可能是由于有机氮易吸附于颗粒物上,因而氨化细菌主要生长在水2颗粒物界面上.从图中可以看出亚硝化菌和硝化细菌也主要存在于悬浮颗粒相中,这也说明亚硝化菌和硝化细菌均易于生长于水2颗粒物界面.此外,在固相中硝化细菌数峰值出现时间明显早于在液相中的,说明颗粒物的存在加速了硝化反应的进行.但对于亚硝化菌液相中的生长略微快于在固相中的,且除个别点外,亚硝化细菌大多分布于固相中.从上述有关水体颗粒物对氨氮硝化的影响机制分析发现,颗粒物主要通过影响氨化、亚硝5064期余　晖等:黄河水体颗粒物对硝化过程的影响研究606环境科学学报24卷化和硝化细菌的生长以及对氨氮的吸附作用影响氨氮硝化速率.水体颗粒物含量越高,硝化反应进行越快,这是因为氨氮的硝化主要是微生物作用的结果,而亚硝化和硝化细菌主要存在于水2颗粒物界面,颗粒物含量越高,水体的细菌数量越大,从而促进了硝化过程的进行.且由于颗粒物对氨氮的吸附作用使氨氮易于与生长在水2颗粒物界面的硝化细菌发生作用,因此加快了氨氮向亚硝态氮和硝态氮的转化过程.由前面实验结果可知,硝化细菌增长曲线符合呈逻辑斯谛规律.用Logistic模型[12](式4和式5)对氨氮的硝化作用进行拟合发现,当体系颗粒物含-1・(μm ol・L-1)-1,可见,随量为0,1184和5100g・L-1时,K4分别为010016,010029和010044d着体系颗粒物含量的增加,硝化速率常数亦逐渐增加.-d SΠd t=K4S(S0+X0-S)(4)K4=μmaxΠK S(5)式中,S:底物浓度;S:底物在零时刻的浓度;X0:微生物在零时刻的浓度;μmax:最大比生长速率;K:微生物生长半饱和常数.S3　结论(1)在温度、培养时间、充氧等条件一致的情况下,颗粒物含量高低对氨氮硝化速率存在较显著的影响.颗粒物含量越高,硝化过程进行越快.对于颗粒物含量为0、1184和5100g・L-1的水体,其平均硝化速率分别为1115,1163和2145mg・(L・d)-1.(2)对于不同颗粒物含量的水样,氨氮在颗粒物上的吸附均符合Henry吸附等温方程.且解吸后液相浓度与固相浓度呈正相关.(3)水体中颗粒物含量的高低对氨化细菌,亚硝化菌和硝化菌的生长产生显著的影响,颗粒物含量越高的水体,各种细菌的数量越大.且细菌主要生长于颗粒物—水界面.对于氨化细菌而言,固相上的细菌总数明显高于液相上的菌数,亚硝化细菌和硝化细菌也主要存在于固相中.(4)用Logistic模型对氨氮的硝化作用进行拟合发现,随着体系颗粒物含量的增加,硝化速率常数亦逐渐增加.参考文献:[1]　Characklis W G,Lewandowski Z,Bakke R.Nitrification and Autotrophic Denitrification in Calcium Alginate Beads[J].W at SciT ech,1987,19(122):175—182[2]　G antzer C J,Rittmann B E,Herricks E E.M ass transport of streambed biofilms[J].W at Res,1988,22(6):709—722[3]　G arland J H N.Nitrification in the River T rent[A].In:A James.M athematical M odels in W ater P ollution C ontrol[C].New Y ork:John W iley and S ons,1978[4]　Dunnette D A,Avedovech R M.E ffect of an industrial amm onia discharge on the diss olved oxygen regime of the W illamette River,Oreg 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纳米零价铁去除水中重金属离子的研究进展

纳米零价铁去除水中重金属离子的研究进展纳米零价铁去除水中重金属离子的研究进展摘要：水污染是影响人类健康和生态环境的重要问题之一。

重金属离子是常见的水污染物之一，其具有毒性和蓄积性，对人体和生态系统造成潜在危害。

纳米零价铁（nZVI）因其卓越的还原性能和高效的去除能力，成为一种重要的去除重金属离子的材料。

本文综述了纳米零价铁在去除水中重金属离子方面的研究进展，包括合成方法、去除机理、影响因素以及应用前景。

1. 引言水是维持生命和支持人类社会发展的基本资源，但随着工业化和城市化的快速发展，水污染问题日益严重。

重金属离子是水污染中的重要成分，常见的包括铅、铬、镉、汞等。

这些重金属离子在水体中经过生物积累，会对人体健康和生态系统造成潜在危害，因此寻找一种高效可行的去除方法变得迫切。

2. 纳米零价铁的合成方法纳米零价铁是一种由纳米级铁粒子组成的材料，其具有很高的比表面积和活性。

目前，常见的合成方法包括还原法、凝胶法、气相法等。

还原法将铁盐与还原剂反应生成纳米零价铁，可通过调控反应条件（温度、pH值等）和添加助剂来控制纳米零价铁的尺寸和形貌。

3. 纳米零价铁的去除机理纳米零价铁能够与重金属离子发生还原反应，将其转化为可沉淀的金属颗粒或生成难溶的金属化合物，从而实现重金属离子的去除。

此外，纳米零价铁还具有表面吸附能力，可以通过静电作用或络合反应吸附重金属离子。

4. 影响因素纳米零价铁去除重金属离子的效果受多种因素影响，如纳米零价铁的粒径、溶液pH值、溶液温度、重金属离子浓度等。

这些因素的改变会影响重金属离子与纳米零价铁的接触面积、还原速率和吸附能力，从而影响去除效果。

5. 应用前景纳米零价铁作为一种高效的去除重金属离子的材料，具有广阔的应用前景。

目前，纳米零价铁已被广泛应用于地下水、饮用水和废水处理领域。

未来，随着合成方法和性能的不断改进，纳米零价铁在水污染治理中的应用前景将更加广阔。

6. 结论纳米零价铁是一种有效去除水中重金属离子的材料，具有良好的应用前景。

铜铁合金电催化硝酸还原

铜铁合金电催化硝酸还原是一种重要的电化学过程，广泛应用于环境治理、能源转化等领域。

本文将对其原理、影响因素及应用进行简要介绍。

一、原理
铜铁合金电催化硝酸还原是指在酸性介质中，通过施加外电压，使硝酸根离子(NO3-)在铜铁合金表面发生还原反应，生成亚硝酸根离子(NO2-)和水。

该过程可表示为：
CuFe + 8H+ + 2e- → Cu2+ + Fe2+ + 4H2O
2H++2e-→H2
总反应式为：
3CuFe + 8H+ + 6e- → 3Cu2+ + 2Fe2+ + 4H2O
二、影响因素
1. pH值：pH值对硝酸根离子的还原速率有很大影响。

当pH值较低时，硝酸根离子主要以NO3-形式存在，还原速率较慢；当pH值较高时，硝酸根离子主要以HNO3形式存在，还原速率较快。

因此，控制合适的pH值可以提高硝酸根离子的还原效率。

2. 电流密度：电流密度越大，电子传递速率越快，硝酸根离子的还原速率也越快。

但过高的电流密度可能导致电极表面的过氧化现象，降低催化剂的稳定性和使用寿命。

3.温度：温度对硝酸根离子的还原速率也有影响。

一般来说，随着温度的升高，硝酸根离子的还原速率会加快。

但过高的温度可能导致副反应的发生，影响催化剂的性能。

综上所述，铜铁合金电催化硝酸还原是指在酸性介质中，通过施加外电压，使硝酸根离子(NO3-)在铜铁合金表面发生还原反应，生成亚硝酸根离子(NO2-)和水。

淤泥分解实验报告

一、实验背景淤泥是水产养殖、湖泊、河流等水体中的一种常见物质，它主要由有机物质、无机物质和微生物组成。

淤泥的形成对水体生态环境有着重要影响，过多的淤泥会导致水体富营养化、水质恶化等问题。

因此，对淤泥的分解研究具有重要的实际意义。

本实验旨在探究反硝化细菌对淤泥的分解效果，通过实验验证反硝化细菌在厌氧或缺氧状态下，能否将亚硝酸盐和硝酸盐转化成氮气，脱离水体，并分解底泥，减轻水体污染。

二、实验材料与方法1. 实验材料（1）反硝化细菌：市售反硝化细菌、载体（2）红糖：市售红糖（3）池塘淤泥：采集自当地养殖池塘（4）实验容器：塑料桶、塑料瓶等（5）温度计、pH计、电子天平等实验仪器2. 实验方法（1）制备反硝化细菌培养基：将反硝化细菌和载体按照说明书比例混合，加入红糖和水，搅拌均匀，放置于适宜温度下培养。

（2）制备淤泥样品：采集池塘淤泥，加入适量水，搅拌均匀，过滤后得到淤泥悬浊液。

（3）设置实验组与对照组：将淤泥悬浊液分为实验组和对照组，实验组加入适量反硝化细菌培养基，对照组不加。

（4）观察与记录：将实验组和对照组分别置于厌氧或缺氧条件下，定期观察并记录水体颜色、透明度、pH值、亚硝酸盐和硝酸盐浓度等指标。

三、实验结果与分析1. 实验组与对照组水体颜色变化实验开始后，实验组水体颜色逐渐变浅，透明度提高，而对照组水体颜色基本无变化。

2. 实验组与对照组pH值变化实验开始后，实验组pH值逐渐降低，对照组pH值基本无变化。

3. 实验组与对照组亚硝酸盐和硝酸盐浓度变化实验开始后，实验组亚硝酸盐和硝酸盐浓度逐渐降低，对照组亚硝酸盐和硝酸盐浓度基本无变化。

4. 实验组与对照组淤泥厚度变化实验开始后，实验组淤泥厚度逐渐减小，对照组淤泥厚度基本无变化。

四、实验结论通过本实验，我们可以得出以下结论：1. 反硝化细菌在厌氧或缺氧条件下，能够将亚硝酸盐和硝酸盐转化成氮气，脱离水体，从而减轻水体污染。

2. 反硝化细菌能够分解底泥，减轻水体淤泥厚度，改善水体生态环境。

催化剂在Fe0还原污水硝态氮中的催化作用

第 !! 期
杨#鑫等(催化剂在 f/p;) ?< 对硝态氮去除率的催化效果一般&
然后!笔者对反应产物做了进一步研究!分别对各 ]T下反应后溶液中的 (T=lG(和 (?)aG(进行测定!(T= lG(采用纳式试剂分光光度法! (?)aG(测定采用 (G" !G奈基 # G乙二胺光度法! 结果如图 ) 所示&
R-?) IB&) ?< 的制备(将 R-?) 与 B&) ?< 按照需要的比例在水中混合均匀!超声 ) ,!取出后在离心机
由图 ! 可知!]T 在此反应中起至关重要的作用!在 ]Th) 不添加催化剂时!反应 ) , 后硝态氮去除率高达 H)i!而当 ]T大于 * 时!去除率仅为 Fi! 反应很难发生! 这与众多学者研究的结论 )*!!"G!!* 是一致的& 同时我们发现添加 R-?) IB&) ?< 的反应组反应效果明显要好于其他两组!在 ]Th<'! 的条件下仍然有 F"i以上的去除率!对未调节 ]T的模拟水样也有 )"i 以上的去除率& 这从一定程度上说明该催化剂对此反应有催化作用! 即相同条件下! R-?) IB&) ?< 的添加有助于提高硝态氮的去除率& 从图 ! 中同样可以看到!添加催化剂 \[ IB&) ?< 实验组效果曲线与不添加催化剂的实验组基本一致!这说
关键词#水处理$硝态氮$催化剂$R-?) $\[

铁氧化菌在化工及环境中的应用研究进展

0引言铁是一种分布广泛的金属元素，单质铁、含铁矿物、纳米铁材料、铁改性生物炭等均被证实能有效吸附环境中的重（类）金属元素，如：砷（As ）、铬（Cr ）等[1，2]。

铁的氧化还原过程作为地质化学过程中重要的一环，不仅控制着铁的形态变化与元素迁移，还对土壤、地下水环境中污染物的扩散、迁移有着显著影响，促进铁的氧化过程极有可能对环境中的污染物控制有着正向作用。

铁的化学氧化一般在好氧环境下进行，而铁的生物学氧化则可以在某些具有铁氧化功能的微生物介导下进行，此类微生物即为铁氧化菌（FeOB ）[3]。

此前，关于中性FeOB 和嗜酸性FeOB 的报道较多，且研究内容多围绕着铁的氧化机制，近年来，关于FeOB 的研究逐渐向环境修复、生物淋滤等方向发展。

因此，本文将对现有报道的FeOB 菌株进行系统分类，对其应用方向展开综述，以期为FeOB 的后续研究提供基础资料。

1FeOB 的分类早在约200年前，学者Ehrenberg [4]就发现了第一株FeOB ———嘉利翁氏菌。

随着人类认知的发展，基于不同的氧化还原条件FeOB 被细化为微好氧FeOB 和厌氧FeOB ；依据pH 条件的不同，FeOB 可以被分为嗜酸型FeOB 和嗜中性FeOB ；而根据氧化机制的不同，可以将FeOB 分为硝酸盐依赖型FeOB 和光营养型FeOB 。

最早被人工分离出来的FeOB 菌种经鉴定后发现多属于披毛菌属、纤毛菌属，且多为微好氧FeOB ，它们多从地下水、湿地和其他氧化还原界面中被分离发现。

随后，还有学者从水稻土中分离到磁螺菌属、贪铜菌属等微好氧FeOB 。

除上述在微氧环境下分离到的FeOB 菌株，硝酸盐依赖型FeOB 由于同时参与了Fe 、N 的循环逐渐受到人们的关注。

图1中展示了一些典型和潜在的FeOB 菌株，可以发现多数菌株属于变形菌门，少数菌株属于硝化螺旋菌门。

进一步细化后发现，在淡水区域分离出的FeOB 多属于β变形菌，在海水中分离出的多为ζ变形菌，而在极端酸性环境下分离出的潜在FeOB 多属于硝化螺旋菌门。

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含铁矿物对城市河道反硝化过程的影响研究河道治理中往往侧重于氨氮的硝化转化,忽视氮的脱除过程,导致总氮去除
率偏低的现象普遍存在。

反硝化是削减氮负荷的重要途径,铁作为地壳中含量较高的氧化还原活性元素,其对反硝化过程的影响作用不容忽视。

本文探究了含铁矿物对城市河道反硝化过程的影响,解析其中的微生物作用机理及相关功能菌群响应规律,并在此基础上开展河道反硝化过程强化调控模拟实验研究,为丰富氮循环理论以及有效解决河道总氮去除率低的治理难题提供理论依据和技术支撑。

本文主要研究结果为:（1）通过不同含铁矿物对反硝化过程的影响研究,发现含铁矿物均可促进反硝化过程。

与空白对照（总氮去除率:60.71±2.24%）相比,黄铁矿具有最高的总氮去除（90.35±3.07%）;其次为磁铁矿和菱铁矿（总氮去除率分别为88.16±2.35%和82.15±3.17%）;赤铁矿在运行初期对NO3--N还原有一定抑制作用,总氮最高去除率为78.16±3.57%;铁粉的总氮去除率与菱铁矿接近（81.78±4.14%）,推测这些总氮去除的增加是由于反应体系中存在的Fe（II）介导的自养反硝化过程。

另外,铁粉投加组有明显的
NH4+-N生成,推测其中可能发硝酸盐异化还原成铵（DNRA）过程。

高通量测序结果表明,变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、广古菌门（Euryarchaeota）为主要优势菌群。

γ-变形菌纲在磁铁矿组相对丰度最高（52.20%）,α-变形菌纲在铁粉组相对丰度最高（15.49%）。

铁矿有利于nirK型反硝化细菌Alpha多样性的增加,且陶厄氏菌属（Thauera）
和参与铁自养反硝化的铁锈菌属（Ferruginibacter）、贪铜菌属（Cupriavidus）在铁矿组均高于空白组,进一步证实了体系中的铁自养反硝化过程。

此外,黄铁矿使硫自养反硝化菌（Thiobacillus）相对丰度明显增加。

（2）在不同C/N比对菱铁矿和黄铁矿参与反硝化过程的影响研究中,C/N=8的菱铁矿和黄铁矿体系基本无NO2--N积累,且TN去除率均较高,分别为90.11±2.48%和93.14±2.01%;C/N=12条件下TN去除率有一定程度降低,分别为88.58±2.37%和90.18±1.75%,推测高C/N比条件下有利于DNRA耦合Fe（II）氧化过程进行,会使脱氮效率减小。

低C/N比（C/N=4）的体系在反应初期反硝化活性较弱,但随着反应进行TN去除率增加,分别为80.89±1.65%和85.17±1.25%,推测低C/N比体系有利于Fe（II）介导的自养反硝化过程的发生。

此外,随着C/N比升高铁矿表面Fe（II）溶解量增多。

高通量测序结果表明,高C/N比下菱铁矿组变形菌门（Proteobacteria）及绿弯菌门（Chloroflexi）相对丰度均增加,且nirS型反硝化细菌Alpha多样性也相应提高;而低C/N比条件下具有Fe（II）氧化耦合NO3--N还原功能的嗜酸菌属（Acidovorax）、贪铜菌属（Cupriavidus）及脱氯单胞菌属（Dechloromonas）的相对丰度明显较高,推测它们参与了体系中自养反硝化过程。

对于黄铁矿组,高C/N比条件使变形菌门（Proteobacteria）及拟杆菌门（Bacteroidetes）相对丰度增加,且nirK与nirS型反硝化功能优势菌群相对丰度均较高;而在低C/N比条件下硫杆菌属（Thiobacillus）、与参与Fe（II）氧化的脱氯单胞菌属（Dechloromonas）、动胶菌属（Zoogloea）的相对丰度较高,推测分析低C/N比条件下黄铁矿可促进硫、铁自养反硝化过程的发生。

（3）在城
市河道反硝化过程强化调控研究中,曝气协同调控下改性菱铁矿与铁包埋材料均可显著提高反应体系的脱氮性能。

相比于曝气空白组,NO3--N去除率由37.25±1.58%分别增加至65.18±4.85%、62.35±2.36%。

TN去除率由55.46±3.36%分别提高至74.02±5.25%、71.55±4.32%。

另外,各工况Fe（II）与Fe（III）之间不断进行着相互转化,上覆水总铁呈现减小的趋势。

高通量测序结果表明,改性菱铁矿与铁包埋材料强化调控下均使变形菌门（Proteobacteria）相对丰度明显增加,由24.41%分别增加至29.85%、41.13%,而且提高了菌群Alpha多样性。

此外,反硝化功能菌群结构发生了较大改变,中慢生根瘤菌属（Mesorhizobium）更多存在于改性菱铁矿组,慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、假单胞菌属（Pseudomonas）与陶厄氏菌属（Thauera）在铁包埋材料组相对丰度较高,且两种材料使参与铁自养反硝化的贪铜菌属（Cupriavidus）与泉发菌属（Crenothrix）相对丰度显著增加。