接种物对厌氧同步脱硫反硝化特性的影响实验研究

分别以厌氧污泥、脱氮硫杆菌菌悬液和厌氧污泥并添加脱氮硫杆菌菌悬液为接种物,以硫化物和硝酸盐为进水基质,考察不同接种物条件下,各反应器的硫化物氧化特性、反硝化特性、生化反应机理及微生物特性。结果表明,在无菌条件下,硫化物不能被硝酸盐化学氧化。接种脱氮硫杆菌菌悬液的2#反应器的硫氧化速率为1.98 g S/(m3.h),停留24 h硫化物的去除率高达97%,脱硫能力最强,该接种条件下以硝酸盐氧化硫化物为主反应,优势菌为杆菌,进水的NO3--N/S应控制在0.4以下,可以实现高效生物脱硫。接种厌氧污泥的1#和3#反应器的脱氮效果比2#反应器好,停留时间为24 h时,硝酸盐的平均去除率为96%。单独接种厌氧污泥的1#反应器的硫氧化速率为1.78 g S/(m3.h),其优势菌为球菌,该接种条件下以硝酸盐氧化硫化物和硝酸盐氧化单质硫为主反应,进水的NO3--N/S应控制在0.8左右。以厌氧污泥联合脱氮硫杆菌为接种物时,硫氧化速率为1.71 g S/(m3.h),反应器以硝酸盐氧化硫化物、硝酸盐氧化单质硫以及异养反硝化为主反应,驯化后优势菌为球形、卵圆形和短杆状,应控制进水NO3--N/S为1.2,可以实现同步脱硫反硝化,该工艺既可以用于含硫废水的处理,也可以用于C/N低的硝酸盐废水的处理。     

高盐废水MFCs不同阴极电子受体产电及微生物群落分析

为探查不同电子受体产电性能及对阳极微生物群落的影响,研究了3种电子受体(铁氰化钾、曝气阴极、过硫酸钾),构建了双室榨菜废水微生物燃料电池系统(microbial fuel cells,MFCs),实现了污水处理和能量回收的双重目的,探讨了不同电子受体(铁氰化钾、曝气阴极、过硫酸钾)对榨菜废水MFCs产电性能及阳极微生物群落的影响。结果表明:在产电性能方面,当过硫酸钾作为阴极电子受体时,电池输出电压、库仑效率、功率密度均优于另外2种常用阴极电子受体(铁氰化钾和氧气);在500Ω的外接电阻间歇运行的条件下,其输出电压、库仑效率、功率密度分别为802 mV、(33±1.6)%、697 mW·m~(-2)。阳极生物16S rRNA基因测序分析表明,水解发酵菌为榨菜废水微生物燃料电池阳极核心菌群,铁氰化钾、氧气和过硫酸钾MFCs阳极微生物菌群相对丰度分别为64.3%、63.6%和75.51%,包括Lentimicrobium、Synergistaceae、Sphaerochaeta、Anaerolineaceae、Draconibacteriacea菌属。阴极电子受体不同的MFCs的阳极微生物群落核心菌群类似,但是丰度有所不同。势差较大的电子受体(过硫酸钾)微生物群落多样性和丰富度较高,产电和污染物去除效果较好。     

玉米秸秆生物炭电极用于微生物燃料电池脱硫反硝化性能

研究了玉米秸秆生物炭作为微生物燃料电池电极的性能。阳极以S^2-为单一电子供体,阴极以NO3^-为电子受体,以碳毡为对照电极,考察玉米秸秆生物炭电极用于生物燃料电池同步脱硫反硝化的电化学性能、产电性能以及污染物去除能力,分析了不同硫氮质量浓度比对生物炭电极微生物燃料电池脱氮除硫效率以及输出电能的影响。结果表明,玉米秸秆生物炭电极微生物燃料电池实现了更高的交换电流密度(22.42×10^-3 A·cm^-2)和更低的电荷转移电阻(4.24Ω)。与碳毡电极相比,玉米秸秆生物炭电极微生物燃料电池最大输出电压和最大功率密度分别提升了18.91%和16.67%。当硫氮比为5:4时,反应器脱硫反硝化和产电能力最佳。阳极室S^2-出水质量浓度由120 mg·L^-1降至1.08 mg·L^-1,去除率为99.1%,其中76.52%转化为SO₄^2--S,阴极室NO₃^--N去除率...     

闽南地区低温下复合填料强化生物滤柱除臭及微生物分析

通过搭建复合填料-生物滤柱反应装置,在厦门冬季低温环境下开展复合填料(蜂窝煤渣、活性炭、蜂窝沸石和陶粒)强化生物滤柱除臭研究,分析了除臭微生物群落组成特性.复合填料-生物滤柱装置在启动运行15 d时其COD去除率达到85％以上且保持稳定,对H2S和NH3的最大去除率可分别达到91.77％和82.53％,表明挂膜成功.菌...     

硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复城市黑臭水体

固定化微生物技术可促进城市黑臭水体中氮磷污染物去除,但硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体研究较少。通过向改性载镧膨润土基复合微生物菌剂(La-Bt基复合菌剂)中添加经S₂O₃^2-驯化培养的硫自养反硝化菌(NR-SOB),试图引入硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体。在La-Bt基复合菌剂投加量为1.5 g/L时,向黑臭水体中分梯度投加不同浓度NR-SOB,研究NR-SOB协同La-Bt基复合菌剂去除黑臭水体污染物效果,并通过高通量测序分析底泥微生物群落结构变化。结果表明,当NR-SOB投加量为0.3 g/L时,对黑臭水体和底泥处理效果较好：上覆水氨氮、TN和TP去除率分别为87.42%、69.85%和71.11%;底泥酸可挥发性硫(AVS)去除率为34.76%,底泥TN和TP去除率分别为45.22%、45.04%;实验结束时底泥中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度从11.76%降至9.84%,硫杆菌属(Thiobacillus)相对丰度达2.82%,氮硫去除相关微生物菌属比例提升约0.95%。     

蚯蚓粪净化硫化氢恶臭气体

为探究蚯蚓粪净化硫化氢恶臭气体的可行性及其微生物群落结构的构成,以蚯蚓粪为生物反应器的载体,考察了蚯蚓粪去除硫化氢的性能;采用Miseq高通量测序技术分析蚯蚓粪中微生物种群结构变化。结果表明,当进气浓度小于350 mg·m~(-3),气体流量为0.25~0.35 m~3·h~(-1)时,H_2S去除率可达100%。随着进气流量的增大,H_2S去除率下降。微生物种群结果揭示蚯蚓粪生物反应器的不同空间层次上呈现出明显的空间分布多样性差异。蚯蚓粪生物反应器的主要降解硫化氢的优势菌为:变形菌门(44%~85%),γ-变形菌纲(18%~76%);产黄杆菌属(6.1%~62.5%)、盐生硫杆菌属(2.8%~5.2%)、硫杆菌属(0.7%~6.9%)等优势菌属。通过分析可知,蚯蚓粪能高效处理硫化氢恶臭气体,蚯蚓粪中丰富且多样的微生物群落对其处理效果有着重要的作用。     

16S rDNA克隆文库分析含硫污水生物反应器中生物群落

利用生物脱硫技术处理炼油厂含硫污水,硫化物选择性地氧化成单质硫。在进水硫化物605.3 mg·L~(-1)的条件下,硫化物去除率90.7%,单质硫生成率达到80.8%。提取反应器中的DNA样本,构建16S rDNA克隆文库对反应器中的生物群落进行分析。对51个阳性克隆子(长度约为1 400 bp)进行测序,测序结果在NCBI数据库利用Blast比对并构建系统发育树。测序结果表明,生物脱硫反应器细菌种群可分为10个类群,数量最多的是γ-变形菌(γ-Proteobacteria)占76.6%,其余类群共占23.4%。γ-Proteobacteria类群中数量最多的是具有脱硫功能的Halothiobacillus sp.(66.7%)、Thiovirga sp.(25.6%)以及Pseudomonas sp.(7.7%)。系统发育树分析结果表明,生物脱硫系统中形成了以化能自养型脱硫菌为主的微生物群落结构,异养菌数量较少。     

生物膜水解-好氧循环系统处理活性艳蓝RB-19的微生物群落动态变化

为了研究生物膜水解-好氧循环系统处理蒽醌类染料活性艳蓝RB-19效果及其中微生物群落动态变化,利用基于16S rDNA的PCR-DGGE技术获得了微生物群落的DNA特征指纹图谱。结果表明,该系统能有效地降解活性艳蓝RB-19模拟废水,在RB-19浓度≤400 mg/L时,RB-19去除率维持在82%～96%之间,COD去除率维持在95%左右,但当RB-19浓度提高到500 mg/L时,RB-19去除率降低到58%,COD去除率降低到85%。DGGE分析表明,生物膜上的微生物群落结构随着RB-19浓度递增有显著变化,好氧、水解反应器内的细菌Shannon指数分别从1.32和1.20降低到1.11和1.19。UPGMA聚类分析和NMDS散点分析表明,水解、好氧反应器内的微生物并没有因为同处一个系统内而使得其菌群落结构产生明显的趋同倾向。系统内的多种优势菌群为兼性细菌,克隆测序的结果发现,在水解反应器存在一类具有很强还原能力的古细菌——Methanobacterium sp.MB4。     

硫酸盐生物还原过程中涉硫组分代谢特性

通过硫酸盐生化代谢过程中涉硫组分(SO_4~(2-)、SO_3~(2-)、H_2S、S~(2-)、S_2O_3~(2-)、微生物含硫)等代谢特性模式研究,揭示了代谢过程中的主要限速步骤及过程代谢产物演替规律。SRB还原过程中限速步骤主要为亚硫酸根转化为硫化氢的过程,利用氮气吹脱硫化氢后,反应终点时各涉硫组分占总硫的51.38%,硫离子的量增加了2.09倍,硫酸根的去除率从83.5%提高到91.24%,亚硫酸根浓度呈现出降低的趋势;pH明显上升,并最终达到8.31,而无吹脱硫化氢的反应器最终pH为6.87。反应器中脱硫弧菌为优势菌,硫化氢被吹脱后,微生物在目、科、属水平上优势菌得到提高,硫化氢的存在抑制了优势菌的增殖。     

固定化排硫硫杆菌对气体中H_2S去除特性

为提高生物滴滤塔净化气体中H_2S的运行效率,分别采用活性炭、陶粒、聚丙烯空心球3种填料,以排硫硫杆菌(Tiobacillus thioparus)接种生物滴滤塔处理含H_2S气体,研究了进气H_2S浓度、气体停留时间等参数对生物滴滤塔去除H_2S性能的影响。结果表明,采用排硫硫杆菌接种生物滴滤塔处理含H_2S气体,挂膜速度快,系统运行稳定且脱硫效率高。3种填料中活性炭填料脱硫效果最好,固定进气H_2S浓度1.5 g·m~(-3),停留时间高于23 s时,H_2S去除率可以达到94.4%以上,H_2S去除负荷达333.16 g·(m~3·h)~(-1)。动力学分析表明,活性炭生物滴滤塔最大H_2S去除负荷为666.7 g·(m~3·h)~(-1),饱和常数为0.87 g·m~(-3)。随着实验的进行,填料塔的压力降会因为生物膜的生长和单质硫的积累逐渐增加,严重时导致气体完全堵塞,需要进行鼓泡反冲以除去积累的单质硫。