生物过滤塔中微生物群落的代谢特性

了解微生物群落结构与代谢功能对于提高生物反应器运行性能具有重要意义.为此,本研究用Biolog方法在160d的运行过程中研究了处理甲苯气体的木屑生物过滤塔和活性炭生物过滤塔中微生物群落的代谢特性.研究发现,木屑过滤塔和活性炭过滤塔中微生物群落的平均代谢活性在长期运行时均有下降趋势.主成分分析结果表明,生物过滤塔中微生物群落代谢指纹在运行前期未发生显著变化,但103d后在过滤塔进气端出现显著变化,到160d时整个过滤塔内的微生物群落代谢指纹均发生改变.2套过滤塔中微生物群落代谢活性与代谢特征指纹未表现出较大差异,表明长期运行时填料对微生物代谢的影响较小.在Biolog平板内的95种碳源中,羧酸类物质和氨基酸类物质更容易被过滤塔中的微生物群落利用.     

紫外-生物过滤联合工艺处理VOCs的研究

挥发性有机物引起的环境污染问题已日益严重,高浓度、难降解挥发性有机物的处理是当前亟待解决的问题。单一的生物过滤技术对挥发性有机物的去除效果并不理想,在传统生物过滤工艺前增加紫外预处理单元,构建了紫外-生物过滤联合工艺。紫外-生物过滤联合工艺是处理高浓度、难降解挥发性有机物的一个有效途径,也是挥发性有机物控制技术研究的前沿领域。文章系统介绍了紫外-生物过滤联合工艺的研究背景和在国内外的研究进展,并阐述了紫外-生物过滤联合工艺对挥发性有机物的去除性能、紫外-生物过滤联合工艺组合优势、紫外预处理对生物过滤单元影响机理研究和紫外-生物过滤联合工艺模拟模型,最后对紫外-生物过滤联合工艺的工程应用前景进行了展望。     

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.     

水质净化生物滤池工艺的微生物群落特征及运行效果研究

为探讨水质净化生物滤池(生物强化滤池和生物活性炭滤池)工艺的微生物群落特征和运行效果,采用Biolog和PCR-SSCP (单链构象多态性)技术分析生物滤池中的微生物群落代谢功能与结构,测定生物滤池进出水NH⁺₄-N、NO^-₂-N、高锰酸盐指数、UV₂₅₄和BDOC等指标,考察其净水效果. 结果表明,原水经过生物滤池后,出水微生物群落代谢活性显著降低,说明生物滤池截留了原水中的活性微生物. 工艺运行6个月后,2个生物强化滤池中微生物群落代谢特征相似,其碳源利用率分别为73.4%和75.5%. 2个生物活性炭滤池中微生物群落代谢特征存在明显差异,颗粒活性炭生物滤池微生物群落碳源利用率79.6%高于柱状活性炭生物滤池的53.8%(p>＜0.01). PCR-SSCP分析表明各生物滤池微生物群落呈多样性,优势菌群基本一致. 研究还发现,生物强化滤池中的填料对微生物群落结构和代谢功能的影响较小,2种生物强化滤池净水能力无统计学差异(p>＞0.05);而生物活性炭滤池的颗粒活性炭填料有利于微生物群落生长繁殖,微生物群落有较强的代谢活性,其滤池对NH⁺₄-N、高锰酸盐指数、BDOC的去除效果优于柱状活性炭生物滤池(p>＜0.05);这也提示生物滤池运行效果与滤池中微生物群落代谢能力有关.     

氯苯紫外光降解产物对生物过滤塔运行性能的影响

生物过滤技术对难生物降解VOCs的处理效果较差,构建紫外光降解-生物过滤联合处理工艺是解决难生物降解VOCs处理的一个有效手段.已有研究表明,紫外光降解预处理对氯苯生物过滤塔的去除性能有促进作用.为了考察紫外预处理对生物过滤塔的影响机理,本研究分别考察了氯苯紫外光降解主要产物氯酚、乙酸以及副产物臭氧对生物过滤塔运行性能的影响.研究结果表明,加入乙酸降低了生物过滤塔的氯苯去除性能,在增加喷淋量后去除性能有所恢复.加入邻氯酚使生物过滤塔的氯苯去除性能略有降低.臭氧明显促进了生物过滤塔的氯苯去除性能,当进口臭氧浓度在60～120mg.m-3时,氯苯平均去除率可由70%提高到90%以上.因此,臭氧是紫外预处理促进生物过滤塔运行性能的主要因素.     

喀斯特高原退化湿地草海土壤微生物群落碳源代谢活性研究

为了揭示土壤微生物群落功能多样性对湿地退化过程的响应及其与环境因子的关系,采用BIOLOG-ECO微平板法对喀斯特高原湿地草海不同植被演替阶段根际土壤微生物的碳源代谢活性进行了研究.结果表明,沿湿地植被演替梯度,根际土壤微生物群落碳源代谢强度逐渐增加,原生湿地竹叶眼子菜(Comm.Potamogeton malaianu)根际土壤微生物碳源利用能力最低,碳源代谢类型单一;草甸灯芯草(Juncus effusus L.)群落利用能力最强,碳源代谢类型丰富;Shannon指数(H')和Mc Intosh指数(U)均沿植被演替梯度逐渐升高,这可能与地上植物和土壤理化环境变化有关;主成分分析(PCA)提取的3个主成分累计贡献率为92.85%,能够很好解释不同阶段碳源利用的分异,醇类和氨基酸类是引起碳源利用分异的主要基质;冗余分析(RDA)表明,环境因子对微生物碳源代谢活性具有重要影响,p H、DOC是引起碳源利用分异的主要环境因子.土壤微生物群落碳源代谢活性影响湿地碳循环功能.     

在有氧条件下用生物过滤系统去除NOx

针对有氧环境下用生物过滤法处理废气中的NOx效率普遍不高的现状,将优选后的好氧反硝化菌应用于生物过滤系统用来脱除模拟燃烧废气中NOx,同时设立反硝化菌活性再生系统,维持系统中微生物间的持续稳定反硝化协同性和有效微生物量.进一步研究高浓度氧环境下,环境因素对NO脱除效率的影响,以及研究模拟气体中NO在生物过滤系统中的转化机理.结果表明,该工艺系统能有效克服氧对反硝化菌活性的抑制作用,生物滤塔在不同氧浓度下皆可实现对NO的高效率脱除;甚至在氧气体积分数20%、气体停留时间为1min、最佳操作温度为40～50℃条件下,对647mg·m-3NO的脱除率可达85%以上.本实验有目的地培养得到好氧条件下特有的微生物混合体系,其以兼性反硝化菌为主,多种菌种的存在形成良好的生物协同性,有利于有氧环境下NOx好氧反硝化反应的高效稳定进行.     

生物炭对土壤微生物C源代谢活性的影响

为了探究外源生物炭输入量对根际、非根际土壤微生物功能多样性的影响,通过田间试验,采用Biolog-ECO检测法,分析了不同量生物炭输入下,根际、非根际土壤微生物C源代谢的平均颜色变化率(AWCD)、丰富度指数、Shannon-Winner指数、均匀度指数、Simpson指数等指标的变化.结果表明:外源生物炭的输入提高了根际土壤微生物的C源代谢活性,当输入量340t/hm~2时,达到显著水平;对非根际土壤微生物的C源代谢活性没有显著影响.同时,对根际、非根际土壤微生物的丰富度指数、Shannon-Wiener指数、均匀度指数均没有显著影响.外源生物炭的输入提高了根际土壤微生物对糖类、氨基酸类、羧酸类C源的利用能力;对非根际土壤微生物利用C源的能力无显著影响;有机碳是影响微生物C源代谢活性的主要因素,40t/hm~2生物炭是供试土壤适宜的输入量.     

北京城市公园绿地土壤微生物群落碳源代谢活性特征

为深入理解城市土壤微生物碳源代谢活性,以北京城市公园绿地土壤为研究对象,采用Biolog-ECO微平板技术,研究了不同历史年限公园[AT（奥林匹克森林公园）、CHY（朝阳公园）、YYT（玉渊潭公园）、TRT（陶然亭公园）、RT（日坛公园）、TT（天坛公园）,其建设历史年限分别为8、32、52、317、486、592 a]土壤微生物群落碳源代谢特征.结果表明:北京市不同城市公园绿地土壤微生物利用碳源能力不同,AT的AWCD（平均颜色变化率）显著低于其他历史年限较长的公园（P < 0.05）.不同城市公园绿地土壤微生物群落对不同类型碳源利用能力存在差异,AT土壤微生物对多聚物类碳源代谢能力较强,其他公园绿地土壤微生物对糖类和氨基酸类碳源的利用能力较强,所有公园绿地土壤微生物群落对羧酸类碳源的利用能力相对较弱.AT土壤微生物群落功能多样性显著低于其他公园（P < 0.05）.对土壤微生物群落碳源利用能力进行主成分分析显示,提取与土壤微生物碳源利用相关的主成分的累计贡献率为89.00%,对主成分分离起主要作用的碳源为糖类和氨基酸类物质.冗余分析（RDA）表明,不同城市公园绿地土壤微生物碳源代谢能力的主要影响因素是总碳（TC）,但值得注意的是,公园历史年限对不同城市公园绿地土壤微生物碳源代谢能力也有很强的影响.      

ECOSUNIDE工艺中活性污泥生物代谢活性的测定研究

利用差压仪测定原理,设计了在差压瓶中密闭投加基质的试验方法,测定了ECOSUNIDE工艺和其它4个不同工艺的污水处理厂曝气池混合液中活性污泥的生物代谢能力,通过内源呼吸速率和投加基质后的外源呼吸速率来表达生物代谢能力,采用各自的比呼吸速率用来比较单位污泥浓度的生物代谢活性能力。研究结果表明,具有高效脱氮除磷能力的ECOSUNIDE工艺中活性污泥在1～2 d时段内的比内源呼吸速率为43 mg O2(/gVSS.d),投加醋酸钠和氨氮后比外源呼吸分别为450和283 mg O2(/gVSS.d),均高于其它不同工艺的普通进水方式污水处理厂混合液相应的呼吸速率。该工艺在提高活性污泥中异养菌和自养菌代谢能力,缩短污染物去除时间上有较明显的优势。     

Performance of two biofilters with neutral and low pH treating off-gases

Two different functional biofilters were carried out and compared for the treatment of off-gas containing multicomponent odors and volatile organic compounds (VOCs) in this study. The effects of pH values and the empty bed retention time (EBRT) on the performance of the bioreactors were studied; and the characteristics of microbial populations in the two biofilters were also determined. The experimental results indicated that the removal effciencies of hydrophilic compounds such as butyric acid and ammonia ...     

石化污水厂二级出水溶解性有机物分级解析研究

以某石化污水处理厂二级出水为研究对象,采用大孔吸附树脂将污水中溶解性有机物分离成亲水性物质、疏水酸性物质、疏水中性物质和疏水碱性物质4个组分,分析了各组分的有机物的组成特征、三维荧光光谱特征及红外光谱特征.结果表明,亲水性物质和疏水酸性物质分别占水样中溶解性有机碳的49%和29%,是该石化污水厂二级出水中的主要物质类别.亲水性物质中含有较多的生物源腐殖质类物质,疏水中性物质含有较多的芳香族蛋白质和溶解性微生物代谢产物类物质.4种组分的红外光谱图中600~1200cm-1波数的指纹区波峰数量最多,多为芳香类同分异构体化合物.     

降解乙苯生物滴滤塔稳定运行期生物膜特征及微生物多样性研究

通过检测降解乙苯生物滴滤塔(BTF)长期稳定运行过程中生物量积累、塔内压降改变、生物膜显微结构特征、微生物种群分布及优势菌株分子测序,探讨BTF稳定运行期间生物膜相结构、特征及菌群多样性协作作用的规律.结果表明,生物滴滤塔运行95 d期间的降解性能稳定,降解效率保持在90%以上,最大去除负荷为62.4 g·m~(-3)·h~(-1);BTF稳定运行期间生物膜形态、颜色和厚度沿着BTF塔内废气的流向呈现不均匀分布和梯度改变的特征.生物量和生物膜的致密度沿气流方向逐步递减;塔内压降随着反应时间延长逐渐增加,但未出现堵塞现象;生物膜种群营养结构复杂,食物链长且相互交叉,高端营养级微生物种群所占比例较高;采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)和分子测序技术研究降解乙苯生物滴滤塔填料表面菌群的分布特征,结果表明,在BTF不同塔层上菌群分布稍有差异,表现出明显的空间多样性,但是整个BTF生物膜具有一定的稳定性,主要的优势菌群为变形杆菌,其中优势菌包括3种伽马变形杆菌和4种贝塔变形杆菌.     

真菌降解废气中邻-二甲苯试验研究

采用真菌降解废气中的邻-二甲苯,试验装置为真菌生物滤池.将滤池内填料分成3段,考察每一段的负荷能力、去除效率以及pH值、温度、湿度的变化特点等.邻-二甲苯的进气浓度为400～700mg·m-3,气量为0 25m3·h-1,停留时间为100s.试验结果表明,真菌能够有效地去除废气中的邻 二甲苯,总去除率达到90%以上.其中,从上到下各段的去除率分别为36 8%,28 6%和25 5%.生物滤池内产生CO2的浓度与邻 二甲苯的降解有密切关联,通过在线监测进出气中的CO2浓度变化,可以间接反映出生物滤池的运行状况和生物生长量.在本研究中,降解的邻二甲苯中的碳约74%转化成CO2.微生物鉴定结果表明,降解邻 二甲苯的微生物主要是青霉菌和诺卡氏菌.     

黄铁矿生物滤池氮磷同步深度处理特性及微生物群落结构

以黄铁矿为生物滤池的主要填料,对含低浓度NO₃--N和PO₄3--P废水进行同步脱氮除磷处理,探讨其启动过程中污染物转化特性及其功能微生物变化。结果表明:经过30 d的运行可实现生物滤池同步脱氮除磷,TN最大去除速率可达到70 g/(m3·d)。HRT控制在6 h以内,可避免NO₂--N的大量产生。出水ρ(TP)可降至0.2~0.4 mg/L,HRT对滤池中磷的去除几乎未产生影响。SEM-EDX和磷形态分析表明,废水中磷主要是以铁磷化合物的形式去除。功能微生物群落分析表明,硫自反硝化过程的主要功能微生物为Thiobacillus(27.6%)、Sulfurimonas(11.8%)、Thiohalobacter(10.9%)。在有机碳源缺少条件下,该系统是同时从废水去除NO₃--N和PO₄3--P的有效途径。     

典型岩溶区地下河中溶解态脂类生物标志物来源解析及其变化特征

利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定了青木关地下河中溶解态类脂物的含量.研究了其在地下河中的来源、组成及迁移特征.结果表明,7~11月,各溶解态类脂物的平均含量随着青木关地下河运移距离的增加呈降低趋势,其中以溶解态饱和直链脂肪酸的下降最为显著,即由最初的5 704 ng·L~(-1)下降到1 043 ng·L~(-1),减少了约81.71%.正构烷烃能够较为详尽地指征地下河中溶解性有机质来源,而饱和直链脂肪酸、脂肪醇则对藻类和细菌等微生物有较好的指示意义.随着地下河运移距离增加,有机质输入类型呈现多样化,可能与岩溶地表不均一性有关.正构烷烃三端元图解中,水生植物的输入为地下河中溶解性有机质的主要来源,其次分别为陆地高等植物和藻类、细菌等微生物,但随着地下河运移距离的增加水生植物的相对贡献量逐渐减少.青木关地下河中正构烷烃TAR值对降雨有一定的指示意义,而饱和直链脂肪酸CPI、L/H值则指示细菌降解活动.     

三元离子缔合物萃取分光光度法测定环境水样中Fe(Ⅱ)和总铁含量

以3-(2-吡啶基)-5,6-二苯基-1,2,4-三嗪(PDT)为络合衍生显色试剂,四溴酚酞乙酯钾(TBPE-K)为离子对试剂,Fe(Ⅱ)与PDT、TBPE-K生成三元离子缔合物[Fe(PDT)3][TBPE]2,用1,2-二氯乙烷作为有机萃取试剂,测定有机相中离子缔合物的吸光度。由于三元离子缔合物的生成,最大吸收波长由555 nm红移至610 nm,摩尔吸收系数由2.4×104L.mol-1.cm-1增加至1.9×105L.mol-1.cm-1,使得检测方法的灵敏度得到较大提高,并成功应用于泉水及表层湖水中Fe(II)及总铁含量的测定。