厌氧污泥降解萘动力学与生物多样性研究

为对工业废水中的萘进行高效的生物处理,采集某石油工业废水处理装置的厌氧活性污泥,以萘和萘与乳酸钠为电子供体进行驯化培养.当一个驯化周期中萘去除率达到90%以上时,研究间歇反应条件下分别以萘和萘与乳酸钠为电子供体时的降解动力学,并提取去除率高的污泥中微生物总DNA,构建16S rDNA基因片段克隆文库分析细菌群落结构.结果表明,以单一萘为电子供体时萘的降解率远远小于萘与乳酸钠共代谢时的降解率;两种驯化模式下萘浓度与时间符合一级反应动力学,动力学常数K分别为3.5×10-3h-1和16×10-3h-1.萘与乳酸钠共代谢污泥中细菌类群主要为Deltaproteobacteria、Thermotogae、Bacteroidetes、Chloroflexi和Unclassified bacteria,其中Deltaproteobacteria类细菌占主导地位.在成熟的厌氧活性污泥中Desulfobulbus sp.所占比例为24.2%;Kosmotoga占21.0%.此外,反应器中还存在Smithella、Syntrophobacter、Levilinea等细菌.对厌氧活性污泥中细菌多样性的研究有利于优化反应条件,从而提高污泥中萘的去除率.     

苯酚厌氧降解的厌氧污泥驯化方法研究

在厌氧法处理含酚废水时，苯酚厌氧降解的厌氧污泥的培养与积累十分重要。本文通过混合厌氧污泥驯化、单一厌氧污泥驯化、好氧污泥转兼性驯化三组对比试验，探讨了合适的苯酚厌氧降解的厌氧污泥的驯化方法。研究表明：好氧污泥转兼性法驯化历时最短，处理效果好。静态培养时，微生物经过２个多月的驯化，日均降解苯酚的速率达１００ｍｇ／（Ｌ·ｄ）     

以混合单氯酚驯化厌氧颗粒污泥降解2,4-DCP的研究

利用邻氯酚 (2-CP)和对氯酚 (4-MCP)的模拟废水驯化厌氧颗粒污泥并考察驯化的污泥对2,4-二氯酚 (2,4-DCP)的降解性.通过摇瓶试验和运行连续流反应器研究了将2种单氯酚驯化过的污泥混合后对混合单氯酚以及2,4-DCP的降解特性,并比较了驯化与未驯化的污泥降解2,4-DCP过程的差异.驯化与未驯化的污泥分别在50 h和180 h左右将2,4-DCP降解完全,表明混合单氯酚驯化的厌氧颗粒污泥降解2,4-DCP 比未驯化的厌氧颗粒污泥快.虽然2种污泥降解过程都出现了4-MCP积累现象,但驯化的污泥可以逐渐降解4-MCP,未驯化的污泥则无法降解.因此,混合单氯酚驯化的污泥可以强化邻、对位脱氯功能,并且提高污泥对2,4-DCP的降解性.连续流厌氧颗粒污泥-悬浮载体反应器的运行结果表明,接种混合单氯酚驯化的厌氧污泥能够同时降解2种单氯酚,可缩短启动时间,并提高了降解二氯酚效率.2-CP的去除率一直维持在80%左右,4-MCP随着进水浓度变化去除率在30%～80%波动.     

驯化污泥厌氧还原脱氯促进2,4,6-三氯酚矿化及胞外呼吸脱氯途径

厌氧条件下,以乳酸钠为电子供体,2,4,6-三氯酚为电子受体对活性污泥进行驯化,考察了驯化污泥厌氧脱氯的代谢特性.结果发现,污泥可对2,4,6-三氯酚进行高效脱氯,乳酸钠、2,4,6-三氯酚初始浓度为20 mmol·L-1、40~80μmol·L-1时,9~24 h内可实现2,4,6-三氯酚100%初始性降解.中间产物有2,4-二氯酚,但检出浓度较低(4.22μmol·L-1),4-氯酚和苯酚为主要产物.驯化污泥以脱邻位氯(2,4,6-三氯酚,2,4-二氯酚)降解菌为优势种群,对4-氯酚和苯酚的进一步转化有限.厌氧代谢残留物经好氧污泥处理后,4-氯酚(初始浓度33μmol·L-1)2 h实现100%去除.驯化污泥可快速将Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ),并具有较强的腐殖质(AQDS)还原能力,说明驯化污泥中富集了异化铁还原菌.电子介体[Fe(Ⅲ)和AQDS]明显地加速了脱氯速率,在电子介体的介导作用下,污泥可同步进行胞外呼吸脱氯.     

厌氧污泥降解氯酚的驯化及其在驯化过程中的降解动力学

以２种厌氧污泥经４种氯酚的实验室半连续投料驯化试验的结果表明，通过氯酚的驯化可以明显地提高厌氧污泥对氯酚的降解活性和降解速率，消除利用氯酚的滞后期；驯化污泥降解活性的高低与原污泥的活性、菌群类型及氯酚的种类等因素有关；添加微生物易利用有机物，有利于获得高效降解氯酚的驯化污泥；并提出了氯酚在厌氧污泥驯化过程中的降解动力学方程。     

厌氧混合培养条件下六氯苯生物降解的外加碳源必要性

采用标准血清瓶实验探讨了厌氧污泥对六氯苯(HCB)的降解活性以及各种环境因素的影响.结果表明,经过14d的HCB驯化,厌氧污泥具备了较好的降解HCB能力;反应温度对HCB的降解速率有很大影响,适宜温度为35℃左右;葡萄糖、甲酸、乙酸、丙酸和丁酸等有机碳源的存在明显促进了HCB的厌氧降解,其中甲酸和乙酸的加入极其重要;根据实验结果推测出,产甲烷过程对HCB的生物降解发挥了重要作用.     

纳米材料对污水/污泥厌氧消化系统影响的研究进展

随着纳米技术的广泛应用,越来越多的纳米材料进入污水/污泥中,对污水/污泥的厌氧消化过程产生一定的影响。综述了纳米材料特性利用在厌氧消化过程中产生的影响(吸附还原重金属,作为电子供体提高厌氧消化效能,降解难降解有机物,减少硫化氢等),以及纳米材料可能对厌氧消化系统微生物的影响(释放金属离子毒性,通过吸附作用包被微生物细胞,破坏细胞膜,引起遗传物质损伤等)。提出最大限度降低纳米材料对厌氧消化系统微生物危害以及利用纳米材料特性促进污水/污泥厌氧消化过程的可行性。     

Ni2+对降解2-氯酚厌氧系统古细菌种群结构的影响

提取降解2-氯酚(2-chlorophenol,2-CP)的厌氧颗粒污泥在Ni2 冲击前后样品的总DNA,用古细菌特异性引物ARC21F/ARC958R进行16S rDNA的聚合酶链式反应(Polymerase Chin Reaction,PCR)、克隆、测序及序列分析等,研究了Ni2 冲击及恢复性驯化对2-CP驯化后厌氧颗粒污泥中古细菌种群多样性的影响.结果表明:Ni2 冲击对古细菌种群结构影响较大,冲击前后厌氧颗粒污泥中存在共有的古细菌菌种(Methanothrix soehngenii,Methanosaeta concilii及Uncultured archaeon等).冲击后厌氧污泥中新出现的古细菌有Toluene-degrading Methanogenic consortium archaeon M1及Candidatus Methanoregula boonei strain 6A8等.经过10 d的恢复性驯化后,厌氧污泥中又出现了新的古细菌Methanobacterium subterraneum及Methanobacterium palustre 等.2-CP厌氧降解系统经过Ni2 冲击后,古细菌种群多样性显著增加,系统能较快恢复对2-CP的降解能力.     

高效耐海水型厌氧氨氧化污泥的驯化

针对部分含海水废水生物脱氮效能较低的问题,研究了梯度盐度海水对淡水厌氧氨氧化污泥的驯化过程.考察了不同海水盐度对厌氧氨氧化反应动力学、厌氧氨氧化菌细胞形态和反应器中菌群变化的影响.结果表明,梯度盐度废水可以成功驯化淡水厌氧氨氧化污泥,通过145d的驯化,其总氮去除速率为2.80kgN/(m3·d).在海水盐度由0提高至10‰、20‰和30‰的过程中厌氧氨氧化反应速率经历了升高、降低、再升高的过程,其中,海水盐度20‰在淡水厌氧氨氧化污泥的驯化过程中是一个临界点.驯化后,厌氧氨氧化菌细胞结构更加不规则,并在细胞壁上出现了类菌毛状结构,经16S rDNA PCR扩增测序鉴定该优势厌氧氨氧化菌为“Candidatus Kuenenia Stuttgartiensis”.驯化前后反应器中细菌菌群也发生改变.     

厌氧生物法处理果胶废水的研究

采用经果胶废水驯化的厌氧污泥处理果胶废水,考察了果胶浓度、温度对厌氧去除果胶和COD的影响,并对降解产物进行了分析.结果表明,与未驯化厌氧污泥处理果胶废水相比,驯化后的污泥对果胶去除率提高了59.2%.果胶浓度分别为100、2 500和4 500 mg·L-1时,果胶降解速率分别为4.5、49.8和74.0 mg·(L·h)-1,说明果胶浓度越高,降解速率越快.果胶浓度低于500 mg·L-1,COD去除率较低,仅为41.6%~82.0%,果胶浓度高于1 000 mg·L-1,COD去除率稳定在91%以上.温度越高,降解果胶所需的时间越短.随着温度在5~35℃范围内变化,厌氧污泥对果胶废水中COD的去除率从38.6%逐渐增加到91.5%,当温度高于35℃时,厌氧污泥对果胶废水中COD的去除率逐渐降低.果胶降解的中间产物主要是乙酸、丙酸、低级酯、烷基醇(C12~C40).     

驯化活性污泥处理垃圾渗滤液研究

利用驯化活性污泥法对组分复杂的垃圾渗滤液进行有机物降解实验。结果表明,对BOD_5/COD比值为0.45～0.47的垃圾渗滤液,其进水最佳污泥负荷为1.7～2.0kgCOD/(kgMLSS·d),在此范围内,经过8h的好氧生化处理,COD和BOD_5去除率分别达71%～76%和81%～85%。驯化的活性污泥以菌胶团为主,菌落形态多样,其中原生动物以盖纤虫和轮虫为主。该处理系统的生化动力学半速度常数K_5=168mg/L,最大比降解速度K=1.70d~(-1),可用于表征该废水的可生化性和驯化活性污泥的种群特征。     

优良菌对焦化废水的降解性能研究

以CODCr为控制指标 ,利用分离筛选出的八株优良菌及其与活性污泥的混合体对焦化废水的降解特性进行了研究。结果表明 ,单一优良菌对焦化废水CODCr的去除效果不如活性污泥好 ;混合优良菌株的降解效果比单一菌株好 ,不同优良菌株混合时 ,CODCr的去除率各不相同。相同条件下 ,活性污泥对照组CODCr去除率仅为 5 2 2 % ;优良菌与活性污泥混合使用时 ,CODCr去除效果比单独使用优良菌或活性污泥均有明显提高     

不同共代谢基质下厌氧生物降解间苯二酚的研究

分别用蔗糖、葡萄糖、丁酸盐和乙醇作为驯化好的厌氧污泥的共代谢基质,在厌氧序批式反应器(ASBR)中对间苯二酚的降解进行研究。结果表明:共代谢基质SCOD浓度在500～2000mg/L时,间苯二酚的降解速率很高;试验回归结果表明反应均符合一级动力学方程;反应速率常数大小依次为k丁酸盐>k蔗糖>k葡萄糖>k乙醇;当两种共代谢基质按比例1:1(SCOD)混合投加后,反应速率常数大小依次为k葡萄糖+丁酸盐>k乙醇+丁酸盐>k葡萄糖+乙醇,其中葡萄糖和丁酸盐的混合基质降解速率最高。     

几种氯代苯甲酸的生物可降解性及其动力学

2 ,4-二氯苯甲酸、4-氯苯甲酸、3-氯苯甲酸、2 -氯苯甲酸经过污泥的驯化作用可以达到降解 ,但是不同的接种污泥对相同的底物达到同样的降解效果所需的驯化时间不同 ,经 9d驯化的膜生物反应器中的污泥即具有经 2 8d驯化的一般活性污泥相当的降解活性 ,但 4种氯代苯甲酸的生物可降解性次序是一定的 :2 ,4-二氯苯甲酸 >4-氯苯甲酸 >3-氯苯甲酸 >2 -氯苯甲酸 ,不随污泥的驯化期及接种污泥而改变 .降解动力学研究表明 ,这 4种氯代苯甲酸在不同的污泥驯化期其降解动力学模式不同 ,在驯化初期底物的降解符合零级反应 ,在驯化后期符合一级反应 .     

甲醇为共代谢基质时四氯乙烯的厌氧生物降解

四氯乙烯(PCE) 在厌氧条件下通过还原脱氯发生生物降解.本文研究以甲醇作为共代谢基质时PCE的降解情况.结果表明:在微生物的作用下PCE还原脱氯为TCE和DCEs,可能有VC和乙烯.因此,DCEs、VC和乙烯可能是PCE降解的终产物.PCE、TCE的降解和TCE的生成都符合准一级动力学.PCE和TCE的反应速率常数K分别为0.8991d^-和0.068 d^-;半衰期分别为0.77d和10.19d,TCE的生成速率常数为0.1333d^-.表明PCE的脱氯速度大于TCE,而TCE的生成速率大于降解速率,所以在整个实验期间都有TCE存在.     

一株苯酚厌氧降解菌的选育及其降解苯酚的研究

从厌氧驯化的活性污泥中筛选到一株高活力苯酚降解菌,鉴定为白假丝酵母(Candida albicans),命名为PDY-07。该菌株能以苯酚为唯一碳源和能源。菌株PDY-07降解苯酚的最佳温度为35℃;pH值范围为6.9～7.1;菌株PDY-07耐受苯酚的能力可以达到2600mg/L。     

Anoxic degradation of nitrogenous heterocyclic compounds by activated sludge and their active sites

The potential for degradation of five nitrogenous heterocyclic compounds(NHCs), i.e.,imidazole, pyridine, indole, quinoline, and carbazole, was investigated under anoxic conditions with acclimated activated sludge. Results showed that NHCs with initial concentration of 50 mg/L could be completely degraded within 60 hr. The degradation of five NHCs was dependent upon the chemical structures with the following sequence:imidazole pyridine indole quinoline carbazole in terms of their degradation rates.Quantitative structure–biodegradability relationship studies of the five NHCs showed that the anoxic degradation rates were correlated well with highest occupied molecular orbital.Additionally, the active sites of NHCs identified by calculation were confirmed by analysis of intermediates using gas chromatography and mass spectrometry.