紫外辐射与生物膜同步耦合降解喹啉

紫外辐射光解与生物降解同步耦合的气升式内循环反应器用于喹啉的降解.实验过程中分别采用单独紫外光解、单独生物降解和紫外光解与生物降解同步耦合的方法对喹啉进行降解.结果表明,喹啉在紫外光解与生物降解同步耦合的作用下,其降解速率明显提高.喹啉降解动力学分析结果表明,喹啉的生物降解可以用有抑制性的Haldane模型描述.相比生物降解过程,单独紫外光解对喹啉的降解速率可以忽略,但将紫外辐射与生物降解耦合在一起后,可以提高喹啉的最大降解速率近1倍并减小抑制常数36%,同时还可以提高喹啉的矿化程度.     

脱氮副球菌W12在游离生长与附着生长条件下对吡啶去除作用的研究

分离到1株吡啶降解菌——脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans W12),将其附着生长于颗粒活性竹炭(ABC)制备成生物活性竹炭(BABC),分别以游离菌和固着菌开展对水中吡啶的去除实验.结果表明,0.31g·L-1游离态W12菌可在26.5～48.9h内将48.70～1399mg·L-1的吡啶完全降解;附着于ABC的W12菌不仅保持其降解能力,而且BABC通过吸附与降解的协同作用更高效地去除吡啶,当温度为35℃,BABC投加量为10.0g·L-1时,692.2mg·L-1的吡啶在前3.6h主要通过吸附作用降低52%,其后主要通过生物降解作用至23.7h被基本去除,随着BABC投加量和处理批次的增加,吡啶去除效率显著提高.研究进一步从微观结构上对BABC去除水中吡啶的协同作用机制进行了探讨.     

萃取膜生物反应器处理苯酚废水的试验研究

从经过驯化的活性污泥中筛选出苯酚降解菌.制备成菌悬液,对比活性污泥体系和菌悬液体系的萃取膜生物反应器(EMB)对苯酚废水的处理效果,考察了料液苯酚浓度、反应器温度等因素对膜萃取速率及生物降解效果的影响.结果表明,通过以苯酚为唯一碳源,逐渐提高苯酚浓度的方法对活性污泥进行驯化.当进水苯酚浓度为700 mg·L-1时,苯酚去除率达99%以上;适当提高反应器温度和料液初始浓度有利于提高膜萃取速率;当初始料液苯酚浓度为2000 mg·L-1时,膜萃取速率高于生物降解速率,生物相中产生苯酚积累;菌悬液体系EMB的生物膜厚度明显小于活性污泥体系,且水力反冲洗可有效控制生物膜厚度.对苯酚生物降解产物的GC-MS分析结果表明,苯酚的生物降解较彻底,基本无苯酚中间产物的残留.     

可见光光催化-生物法直接耦合降解环丙沙星废水的行为及生物响应机制

考察了光催化-生物降解直接耦合体系(ICPB)对环丙沙星(CIP)的降解行为,着重探讨了不同反应条件对ICPB体系降解CIP效率的影响及ICPB中生物响应与关键作用。结果表明：ICPB反应体系中,载体投加量为30%,光照强度为50 klux,反应初始pH值为7,ρ(DO)为5～6 mg/L时,CIP去除效果最佳,并可在较宽CIP浓度范围内(5～30 mg/L)具有较高的去除率,且其降解效率(90%)明显优于单独光催化(80%)和单独生物降解(50%)。生物膜观察结果阐明,ICPB载体内部生物膜未受到显著伤害,并且微生物通过利用CIP光催化氧化形成的小分子中间产物存活并对这些产物进行进一步生物降解,从而达到完全矿化。ICPB中生物膜通过Ferruginibacter、Clostridium、Stenotrophomonas和Comamonas等菌属的富集来适应环境胁迫,同时生物群落结构的演替对于微生物存活有着重要意义。     

利用紫外预处理加强氯苯的生物滴滤净化

试验采用主波长为185nm的低压汞灯为紫外光源、醚型聚氨酯海绵(PU-foam)为填料的紫外-生物滴滤塔联合装置净化氯苯废气.进气氯苯浓度为600mg·m-3、停留时间分别为92、69和46s时,联合装置的平均去除率分别达到99%、95%和80%;最大去除负荷达到59.6g·(m3·h)-1;联合装置和单独生物滴滤塔生物膜形成时间分别为20d和27d;联合装置的抗冲击能力较好,停留时间缩短至30s,联合装置去除效率可达75%以上,高于单独生物滴滤塔的去除效率(25%).对紫外-生物滴滤塔联合装置机制初步探讨表明,紫外氧化氯苯形成了水溶性较好的可生物降解的物质,降低生物滴滤塔氯苯的处理负荷,同时紫外辐照过程中产生的O3能有效地控制生物滴滤塔内微生物的过量生长,从而维持整个装置的最佳运行状态.     

间歇曝气生物滤池生物除磷性能研究

通过间歇曝气、连续进水的运行方式使生物膜系统交替处于厌氧/好氧状态,据此研究了不同进水挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFAs)质量浓度、运行周期以及反冲洗条件下生物滤池的生物除磷性能.实验中以模拟生活污水为处理对象,滤池水力停留时间为1.3 h,进水流速为5 L.h-1,气水比为8∶1,进水平均COD负荷、氨氮负荷和磷酸盐负荷分别为4.7、0.41和0.095 g.(L.d)-1.结果表明,在一个运行周期内生物滤池能有效实现释磷和吸磷;当进水VFAs质量浓度(以COD计)为100 mg.L-1、运行周期为6 h时,生物滤池除磷性能最佳,曝气阶段滤池出水磷去除负荷可达0.059 g.(L.d)-1,同时COD和氨氮的去除负荷分别为3.8 g.(L.d)-1和0.28 g.(L.d)-1,出水平均磷、COD和氨氮质量浓度为1.8、43.6、8.7mg.L-1,滤池中存在一定程度的氮流失;中止反冲洗使生物滤池除磷性能迅速下降,2 d后滤池除磷效率低于40%,随即恢复反冲洗使滤池除磷效果出现短暂增强,再经2 d反冲洗后除磷效率又回到原有水平.可见,在间歇曝气、连续进水的运行方式下生物滤池成功实现了生物除磷并具有较好的磷负荷去除效果,充足而稳定的进水VFAs质量浓度、适当的运行周期以及较高频率的反冲洗有利于滤池的生物除磷性能.     

生物强化去除吡啶的特性及微生物种群动态变化分析

在接种活性污泥的序批式反应器中投加固定化吡啶降解菌Paracoccus sp.KT-5,强化吡啶的生物降解,并与未投加固定化微生物的反应器进行对照,通过末端限制性片段长度多态性（T-RFLP）分析手段,探讨了运行过程中生物强化与未强化反应器中微生物群落结构的动态变化,并探讨了生物强化反应器的去除效果.结果表明,投加固定化吡啶降解菌可以加速反应器的启动.当吡啶初始浓度为195.6～586.8 mg.L-1,随着反应器的运行,投加固定化菌株的强化作用并不明显;但当吡啶初始浓度为782.4～2 934 mg.L-1,投加固定化菌株显示出优势.T-RFLP分析结果表明,投加的固定化菌株KT-5作为优势菌始终存在于反应器的固定化生物相和悬浮生物相中.     

紫外光降解对生物过滤塔去除氯苯性能的影响机制研究

紫外-生物过滤联合工艺中的紫外单元促进了后续生物过滤单元的氯苯去除性能.为了进一步揭示紫外光降解对生物过滤塔运行性能的影响机制,本研究系统分析了紫外光降解对生物过滤塔填料层pH、生物膜特性和填料层结构特性等方面的影响.结果表明,氯苯紫外光降解产物导致了生物过滤单元填料层pH的下降(从pH 6～8降至pH 4～7);另外,紫外单元产生的臭氧降低了生物过滤单元生物膜厚度和生物膜的EPS含量,改善了生物膜的特性,提高了氯苯和营养物质在生物膜内的传质效率.同时,臭氧可以有效控制生物量过量积累,增加了填料层的比表面积(从784 m2.m-3增加至880 m2.m-3),优化了填料层的结构特性,提高了污染物的反应速率.上述各方面的综合作用最终促进了生物过滤单元的氯苯去除性能.     

一株架桥细菌的共凝集能力及强化生物膜反应器效能的研究

测定了架桥细菌Bacillus cereus G5与活性污泥中分离得到的13株土著细菌及3株复杂有机物降解菌配对组合后的共凝集能力和成膜能力.结果表明:凝集2 h和20 h时的共凝集率分别达到40%~70%和55%~80%;架桥细菌与其中15株细菌混合培养时的生物膜形成量高于单菌培养时的生物膜量.这表明在废水处理系统外G5能与土著菌和降解菌发生较强程度的共凝集,并可促进多数菌株生物膜量的增加.进一步考察了G5与3,5-二硝基苯甲酸降解菌Comamonas testosterone A3投加到序批式生物膜反应器(SBBR)中的生物强化效果.32 d的运行结果表明,同时投加A3与G5菌株的反应器,24 h时出水中3,5-二硝基苯甲酸由100.0 mg·L-1降解至10.1 mg·L-1,降解最快;3,5-硝基苯甲酸负荷由100 mg·L-1增加到1000 mg·L-1的运行过程中,平均降解率稳定在65.0%~88.1%的范围内,表现出最强的抗冲击能力;生物膜量在1.4~2.0 mg·cm-2之间,比其他两组反应器同期时的生物膜量略高.表明在废水处理系统内Bacillus cereus G5亦可能通过其广泛的共凝集能力,促进反应器中生物膜的形成,并辅助降解菌以自固定化方式定殖于生物膜,从而表现出快速的生物强化作用和较强的抗冲击能力.     

生物活性炭降解2,4-二氯酚的特性

以普通活性污泥法和石英载体生物膜法为对照,研究生物活性炭对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的吸附特征和生物吸附动力学,探讨生物活性炭去除2,4-DCP的作用机制.结果表明:使用粉末活性炭吸附2,4-DCP可行且具有较强的抗冲击负荷能力,生物活性炭比活性污泥法、石英生物膜法的降解速率快,抗冲击负荷能力强,适合长期高浓度运行使用.且在生物活性炭系统中,除了活性炭吸附和生物降解作用外,活性炭对2,4-DCP还有氧化降解作用.     

改良型固定化Pseudomonas oleovorans DT4降解四氢呋喃的研究

成功构建出了新型的海藻酸钠-活性炭纤维复合固定化Pseudomonas oleovorans DT4来去除四氢呋喃,并优化了该复合固定化载体组分的含量,发现在海藻酸钠含量为3%,活性炭纤维含量为1.5%条件下,制备成细胞浓度为6×109g-1的协同固定化细胞在初始THF浓度为360 mg·L-1时的降解速率达到最大为24.0 mg·(L.h)-1,同时其机械强度也得到了显著的提升.此外与游离菌体相比,该固定化细胞在不同温度和pH条件下的降解速率表现得更加稳定,且去除效果均能稳定在80%以上.在改进的反应体系中,协同固定化小球高效降解THF的重复利用次数达到80批以上,显示出该载体良好的可行性.     

利用T-RFLP解析生物强化去除吡啶过程中微生物种群动态变化

在接种活性污泥处理含吡啶废水的序批式反应器中,引入吡啶降解菌Paracoccus sp.KT-5构成生物强化反应器,研究了对吡啶的生物强化去除特性及效果,利用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)手段解析了微生物种群结构的动态变化.结果表明,投加高效降解菌株KT-5可以加速反应器的启动,但随着反应器的运行,当吡啶初始浓度增加至195.6 mg·L^-1以后,生物强化反应器对吡啶降解的促进作用已不再明显;当吡啶初始浓度在293.4~586.8 mg·L^-1变化时,起初强化反应器对吡啶的去除速率出现了波动,尽管随后逐渐恢复,但仍然没有表现出明显的强化作用.T-RFLP的分析结果表明,当吡啶初始浓度达到978 mg·L^-1以后,生物强化反应器中已检测不到KT-5,表明生物强化作用的消失可能是因为引入的高效降解菌株KT-5的流失造成的.     

己唑醇在水溶液中的光化学降解研究

研究了高压汞灯光源下己唑醇在不同pH缓冲液中的光化学降解特性及NO3-和NO2-对光解的影响.结果表明,己唑醇在水溶液中的光解符合一级动力学规律.不同pH值缓冲溶液中的光解速率排序为:pH=7>pH=9>pH=5.在己唑醇水溶液中添加不同浓度的NO3-及NO2-,均会不同程度地影响己唑醇的光解速率.在0～20mg·L-1的浓度范围内,NO3-对己唑醇的光解均表现为促进作用,且随着添加浓度的增大促进作用增强;NO2-在0.4和2mg·L-1浓度下,对己唑醇的光解有一定的促进作用,而在10～20mg·L-1浓度时,表现为抑制作用.     

不同曝气量对SBBR短程硝化微生物特性及氮转化的影响

在实验室规模的序批式生物膜反应器(SBBR)中研究了不同曝气量(7.2、12.0、15.6L·h-1,对应反应器中平均溶解氧浓度分别为0.5、0.8、1.2mg·L-1)下生物膜的生物特性变化及短程硝化过程规律.结果表明:减小曝气量使反应器内溶解氧浓度降低,将导致生物膜的总生物量下降,生物膜中氨氧化菌逐渐成为优势菌,无论数量还是生物活性均高于亚硝酸氧化菌,利于亚硝酸盐积累;在一个反应周期中,生物膜对溶解氧需求的分配是不同的,曝气初期溶解氧主要用于异氧菌对COD的降解,其后用于氨氮转化.根据上述规律,提出在短程硝化过程中采用"梯级递减式曝气"供氧新策略,即在反应初期保持一种较大的曝气量,提高反应器溶解氧浓度,促进COD快速降解,随后保持一种小曝气量使反应器中溶解氧维持较低的浓度,从而促进亚硝酸盐积累及优化供氧效率.     

硝酸盐对厌氧生物膜和颗粒污泥的同时产甲烷反硝化性能影响研究

为了研究硝酸盐对厌氧生物膜系统同时产甲烷反硝化反应的影响及其机制,拓展生物膜工艺在高氮有机废水中的应用,采用生物膜-污泥厌氧复合反应器和上流式厌氧污泥床培养具备同时产甲烷反硝化反应的功能微生物系统,并以间歇实验方法,对比研究硝酸盐对厌氧生物膜和颗粒污泥的同时产甲烷反硝化性能的影响.结果表明,硝酸盐对生物膜和颗粒污泥系统去除COD和反硝化反应均有影响,但硝酸盐浓度变化对颗粒污泥系统的影响比生物膜系统更大,生物膜表现出更强的降解能力和更高的耐性阈值.随着硝酸盐浓度从75 mg·L-1增加到600 mg·L-1,颗粒污泥对COD的降解速率从273.26mg·（h·g）-1降到0.1 mg·（h·g）-1,而生物膜从95 mg·（h·g）-1降至1.7 mg·（h·g）-1;同时,生物膜和颗粒污泥对硝酸盐的降解速率分别从21.43、22.31 mg·（h·g）-1增加到83.72、61.06 mg·（h·g）-1,随着硝酸盐的降解,生物膜表现出更强的恢复能力,最大值为712.44 mg·（h·g）-1.研究还发现亚硝酸盐积累是影响生物膜和颗粒污泥同时脱氮除碳功能的主要原因,在相同的硝酸盐浓度下,生物膜中亚硝酸盐的最大积累量仅为的颗粒污泥的1/10.因此,生物膜-污泥厌氧复合反应器可以作为高浓度含氮有机废水实现同时产甲烷反硝化工艺反应器一种重要选择.     

进水模式对SBBR性能及氮形态转化的影响

通过对4种不同进水模式下序批式生物膜反应器(SBBR)的性能、微生物群落结构以及氮形态转化的差异分析, 比较不同进水模式对SBBR性能和氮形态转化的影响及其产生的机制. 结果表明, 分散式进水模式表现出比一次性进水更好的脱氮效率和更高的抗冲击负荷能力, 在达到相同的处理效率的前提下, 分散式进水模式M₄的COD和氨氮负荷最高可达2 540和540 mg·(L·d)^-1, 而一次性进水模式M₁仅能分别达到2 000和420 mg·(L·d)^-1;分散进水模式能降低一次性进水所带来的冲击性负荷, 将负荷均化分散到周期内的各个时段, 同时也减少了进水对微生物的稀释作用, 使得单位体积内有效微生物的数量相对充足, 从而提高反应器的负荷能力. 在分散进水模式下, 从M₄与M₂、M₃的对比来看, 分散模式的进水规律越接近运行模式的循环规律, 反应器的氮素转化效率就越高, 残留的氮素总量也就越低.     

喹啉与葡萄糖共基质条件下生物降解的动力学分析

研究了在喹啉与葡萄糖共基质时皮氏伯克霍尔得氏菌 (Burkholderiapickettii)对二者的降解动力学 .结果表明 :在共基质条件下 ,喹啉与葡萄糖能同时被微生物降解 .葡萄糖的存在对喹啉的生物降解起到一定的促进作用 ,而喹啉的存在减慢了微生物对葡萄糖的降解作用 .5 0mg·L-1喹啉与 34、6 0、110mg·L-1葡萄糖共基质时 ,喹啉与葡萄糖的降解都遵循一级反应动力学 .30 0mg·L-1喹啉与 110、32 0、6 90mg·L-1葡萄糖共基质时 ,喹啉的降解已不遵循一级或零级反应 ,而葡萄糖在 110mg·L-1时仍为一级反应 ,增到 32 0、6 90mg·L-1时转变为零级反应动力学     

饮用水中甲羟孕酮的臭氧氧化降解研究

以饮用水中内分泌干扰物孕激素类甲羟孕酮(MPA)为目标物,采用臭氧氧化工艺对其进行降解,对臭氧降解过程动力学进行了研究,并考察液相臭氧浓度、pH、羟基自由基(.OH)清除剂(HCO3-)对降解过程的影响.结果表明,臭氧在合适条件下能够有效降解水溶液中的MPA,MPA初始浓度为3、5、10 mg.L-1,采用连续臭氧曝气方式降解时,降解过程遵守一级反应动力学模型;采用序批式臭氧投加方式进行降解时,降解过程符合二级反应动力学模型.pH的升高和HCO3-的添加都会对降解效果产生负面影响.在反应温度为20℃,采用序批式臭氧投加方式,MPA的去除率从pH=3.10时的89.8%下降到pH=9.02时的74.6%.相同反应条件下,添加羟基自由基清除剂HCO3-后,降解反应速率常数由0.146 3 L.(mg.min)-1下降到0.049 5 L.(mg.min)-1,去除率下降了22.2个百分点.     

降解微囊藻毒素菌种的筛选和活性研究

研究了滇池底泥和表层水体中的微生物菌群降解微囊藻毒素(Microcystins, MCs)的能力差异,发现底泥中的微生物菌群对MCs有更强的生物降解能力.采用从滇池水华蓝藻细胞中提取提纯的微囊藻毒素作为微生物生长的唯一碳源和氮源,先后经过液体和固体培养基培养后,通过挑取单克隆菌落,分别从底泥中筛选出了能够降解MC-RR和LR的5种不同微生物菌种.其中筛选的菌种D降解MCs的能力最强,在3 d内可将初始浓度分别为60.1 mg·L^-1和38.7 mg·L^-1的MC-RR和LR全部降解,日均降解MC-RR和LR的速率分别高达20.0 mg·L^-1和12.9 mg·L^-1.