172 / 2023-10-25 15:12:47

自组装微生物-光催化耦联体系原位净化复合污染废水的过程和机制

复合污染；农业废水；原位净化；自组装微生物光催化耦联

矿山废水和许多农业废水中含有大量的重金属离子，农业废水中往往还含有较多的抗生素等有机物。大量无机和有机污染物在土壤中累积，严重影响土壤环境稳态，其快速深度处理的是当前环境污染治理的重要挑战。常规好氧/厌氧生物废水净化技术净化周期长、净化深度不足，而多段联用往往增加系统复杂性，制约着复合污染废水的快速深度处理。为实现复合污染物在较短时间内的高效深度净化，团队基于前期研究，利用聚氨酯海绵、多孔陶瓷等多孔介质为载体，利用希瓦氏菌等功能微生物的代谢活力，利用废水中重金属离子将其回收为可见光光催化活性产物，进而自组装构建为微生物-光催化耦联体系（SMPCS），实现有机污染物的深度净化。在可见光照射下，光催化作用极大提高了废水的可生化性，有利于后续微生物的深度降解。研究结果表明，24小时内可彻底去除模拟农业废水中的酚类物质和四环素等抗生素，化学需氧量（COD）显著降低；同时，该耦联体系可循环使用，在5个连续的处理循环后，SMPCS对酚类和四环素类有机物的去除效率仍能达到90%以上。此外，团队还通过人工智能算法开展多维数据融合分析，提取关键数据特征，定位影响SMPCS效能的主控因子，构建预测模型，以此实现SMPCS体系的进一步优化。以上论述初步验证了SMPCS用于同步净化重金属-有机复合废水的可行性，其能耗低，维护需求少，净化深度和处理效率高，为重金属-有机物复合污染废水处理提供了新的理论基础和技术路径。