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任洪强教授课题组在污水处理生物膜方向取得新进展

       挂膜启动是生物膜法污水处理技术及工程实践中的关键科学问题。污水中溶解性物质在填料表面的沉积,为后续微生物的定殖和生物膜的形成创造了条件,是填料表面成膜的限制步骤,加强污水中溶解性物质在填料表面的沉积对于加快生物膜反应器挂膜启动过程有重要意义。
       任洪强教授课题组在此方面进行了较为系统的探索,建立了基于石英晶体微天平监测技术的快速量化评价污(废)水处理填料生物亲和性的方法,论文发表于《ACS Applied Materials & Interfaces》(2015, 7(13): 7222-7230),相关技术方法获中国发明专利授权2项(专利号: ZL201410127046.X、ZL 201410127048.9);在此基础上,创新性地设计化学和生物增强微生物关联界面作用从而促进填料表面快速成膜的方法,论文先后发表于《Science of the Total Environment》(2018, 624: 1013-1022)和《Water Research》(https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.01.010),相关技术方法已申请发明专利4项(其中美国专利1项)、获中国发明专利授权1项(专利号: ZL201611046007.2)。
       2018年1月8日在线发表于《Water Research》的科研成果,系统考察了钙离子和鼠李糖脂及二者联合投加对实际工业废水和模拟废水中溶解性物质在典型工程填料聚苯乙烯(PS)和聚酰胺(PA)表面沉积的影响,综合评估了废水水质和填料性质差异下这一化学强化方法的适用性。结果显示:钙离子的存在对溶解性物质的沉积有促进作用,并随浓度升高其促进作用增强,其在低浓度时促进沉积薄膜呈刚性,在高浓度时促进沉积层呈粘弹性;鼠李糖脂在低浓度条件下导致低盐度废水中物质的沉积量减少,而在高盐度废水中无论其浓度高低均对溶解性物质的沉积起促进作用,其对沉积层薄膜性质的影响则较为复杂;二者联合投加时的促进作用通常大于单独投加的情况,表明通过钙离子和鼠李糖脂调控废水中溶解性物质的粘附沉积是加快填料表面成膜、缩短生物膜反应器挂膜启动的潜在方法。
图1 钙离子和鼠李糖脂增强废水中溶解性物质在填料表面沉积示意图

       环境学院副教授黄辉和2017级直博生林原为该论文的共同第一作者,通讯作者为任洪强教授;共同作者包括硕士研究生彭鹏程、耿金菊教授、许柯副教授、张宴副教授和丁丽丽副教授。研究得到了国家自然科学基金(51608254)、江苏省自然科学基金(BK20160655)、国家水专项课题(2017ZX07204001)、江苏省科技成果转化专项资金(BA2016012)、江苏省重点研发计划(BE2017632)和中央高校基本科研专项资金(021114380046)的资助及污染控制与资源化研究国家重点实验室的支持。

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