海洋硫酸盐还原菌群处理烟气脱硫废水

针对高盐硫酸根废水的特性,从海底沉积物中富集得到1个硫酸盐还原菌菌群SRB-2,并研究了盐度、温度、pH值、碳源、硫酸根浓度和铁形态对其活性的影响.结果表明,SRB-2为嗜盐中温硫酸盐还原菌群, 可以利用乙醇及乳酸为单一碳源,最佳生长温度为30～40℃,最佳生长pH值为7.4～8.3,SRB-2菌群能够在硫酸根浓度为5 200 mg/L或盐度为60　g/L的条件下正常生长,还原铁粉对该菌群还原硫酸根的能力具有加强作用,而二价铁离子则抑制细菌活性.扫描电子显微镜及光学显微镜对菌体形态研究发现,在反应器填料表面,该菌群中有大量短竿状及螺旋状细菌黏附,而在底部,主要为表面覆盖大量黑色粘稠物质,由短竿状细菌组成,推测其可能是菌种SRB-2-64（GenBank 序列号：EU167911）的堆积.     

微氧水解酸化处理石化废水的生物降解特性

本研究采用微氧水解酸化技术处理石化废水,以抑制硫酸盐的还原,减少硫化氢的产生.同时,通过与厌氧水解酸化的对比试验,研究了微氧水解酸化的生物降解特性.微氧反应器的ORP控制在(-290±71)m V,厌氧反应器的ORP为(-398±31)m V.反应器运行近7个月的结果表明,在进水COD为202~514 mg·L-1、硫酸根浓度为350~650 mg·L-1及HRT为12 h时,微氧水解酸化反应器COD的平均去除率为31.2%,高于厌氧水解酸化的26.4%.厌氧出水的VFA浓度((2.34±0.60)mmol·L-1)高于微氧出水((1.89±0.48)mmol·L-1).微氧出水的平均比紫外吸收值(UV254/DOC)为0.017,显著低于厌氧出水(0.025),表明微氧环境可以提高兼性水解酸化菌的生理代谢功能,强化难降解芳香有机物和含共轭双键大分子化合物的去除.微氧水解酸化出水的硫离子浓度((0.11±0.04)mg·L-1)显著低于厌氧出水((1.27±1.22)mg·L-1).454焦磷酸测序结果表明:微氧水解酸化菌群中,变形菌门、绿弯菌门和放线菌门菌群丰度(所占比例分别为39.7%、20.3%、1.9%)高于厌氧水解酸化菌群(分别为36.9%、17.5%、1.3%),对难降解大分子有机物的去除效果好;厌氧水解酸化菌群中拟杆菌门和酸杆菌门所占比例较大,酸化效果更好.在属的水平上,微氧水解酸化污泥中鉴定出的硫酸盐还原菌的种群多样性和丰度均低于厌氧污泥,这与其出水较低的硫离子浓度一致,表明微氧环境能够有效抑制硫酸盐还原菌的活性.上述研究结果表明,微氧水解酸化是一种很有前途的石化废水预处理技术.     

反硝化抑制硫酸盐还原的工艺特性

本实验通过建立一套两级串联UASB反应器研究油田集输系统及高含盐量废水中反硝化抑制硫酸盐还原的工艺处理特性,并在工艺稳定运行后对形成的颗粒污泥性状及微生物特性进行研究.结果表明,添加Na NO2可促使反应体系中反硝化细菌(denitrifying bacteria,DNB)数量由7.0×103CFU·(100 m L)~(-1)增加至7.3×105CFU·(100 m L)~(-1)并保持稳定,DNB对硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)的竞争抑制作用导致SRB数量由8.0×105CFU·(100 m L)~(-1)减少,稳定至7.6×104CFU·(100 m L)~(-1),同时,硫酸盐还原过程被抑制,硫离子的抑制率不断增加,最终稳定至82%.生物量与亚硝酸盐的质量比为1 200时,反应体系对S2-的抑制率最高,达到92%,可实现较好的硫酸盐还原过程抑制效果;该工艺对其抑制率可保持在92%左右,具有较好的稳定性.形成的反硝化颗粒污泥为棕褐色,基本为椭球形和球形,表面光滑且密实.反硝化抑制前,颗粒污泥的粒径多分布于1.0~1.4 mm,平均粒径为1.17 mm,经反硝化抑制后,粒径多分布在1.2~1.6 mm,平均粒径为1.21 mm,反硝化抑制过程促进污泥粒径的小幅增加;形成的反硝化颗粒污泥平均沉速为47.6 m·h~(-1),沉降性能较好.PCR-DGGE分析结果表明,反硝化抑制作用使微生物菌种由18种减少至14种,优势菌种由4种减至3种,多样性降低,反硝化抑制前后微生物种群相似性为62.6%,种群结构发生较大改变,优势菌群由SRB演变为DNB,SRB优势菌种由4种减至2种,同种菌的丰度明显降低;反硝化抑制过程的主要功能菌为Uncultured Sulfurimonas sp.,是一种自养型反硝化细菌,与SRB抢夺电子并占优势,抑制硫酸盐还原过程及SRB生长繁殖,从而抑制硫化物的产生.     

对高浓度硫酸盐废水厌氧处理条件控制的研究

探讨了硫酸盐对废水厌氧处理中的抑制机理;综述了国内外高浓度硫酸盐废水生物处理工艺的沿革和最新进展;着重阐述了硫酸盐浓度、碳硫比值、硫酸盐负荷率、pH、氧化还原电位及温度对厌氧处理系统的影响。     

重金属对硫酸盐还原菌影响

含重金属硫酸盐废水是我国工业水污染的突出问题,利用硫酸盐还原菌的生物去除重金属的方法具有投资少、成本低、能耗少、去除率高,没有二次污染等优点而成为研究的热点。文章以混合培混养物作为接种污泥,考察不同浓度的重金属离子(Cu2+、Cd2+、Ni2+、Hg2+)对硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria,SRB)的抑制作用。研究表明:10 mg/L的Cu2+、Cd2+和20 mg/L的Hg2+对SRB还原硫酸盐的影响较小,硫酸盐最大去除率可分别达到94.1%、94.6%、91.3%,与空白(93.9%)相近;20 mg/L的Cu2+对SRB的抑制最为强烈,硫酸盐最大还原率仅为48.2%,剩余金属离子(Cd2+、Ni2+、Hg2+)都分别随着浓度的增大而对SRB的抑制作用增强;相同浓度的重金属离子对SRB的抑制顺序为Ni2+>Cu2+>Cd2+>Hg2+,抑制浓度分别为10、20、30、60 mg/L。最后阐述了各个反应器中硫酸盐还原率最大时,(WCOD/WSO42-)与硫酸盐还原率的关系。     

硫自养填充床反应器降解水中高浓度高氯酸盐的特性及菌群分析

采用硫自养填充床反应器处理模拟高浓度高氯酸盐(Cl O-4)污染水,考察不同进水Cl O-4浓度及水力停留时间(HRT)下的Cl O-4降解特性.结果表明,HRT为12 h时,进水Cl O-4浓度由50 mg·L~(-1)增加到194 mg·L~(-1)时,Cl O-4能被完全降解;进水Cl O-4浓度为194 mg·L~(-1)时,HRT由12 h减少至4 h时,Cl O-4去除率仅为74%;SO_2-4的产量随着进水Cl O-4浓度与HRT的增加而增加;进水pH和碱度(以Ca CO_3计)分别为8.0和500 mg·L~(-1),出水pH和碱度(以Ca CO_3计)分别为6.7和100mg·L~(-1);反应器底部氧化还原电位(ORP)稳定在-380~-330 m V,反应器上部氧化还原电位(ORP)稳定在-300~-250m V.分子生物学分析表明,反应器内的菌群结构随高度的变化而变化,硫氧化菌Sulfurovum随反应器高度的增加而减少,由底部57.78%减少到上部的32.19%,同时硫化氢氧化菌Hydrogenophilaceae随反应器高度的增加而增加,由底部4.35%增加到上部的22.24%.     

闽江口半咸水沼泽湿地土壤甲烷产生过程及硫酸盐还原对其抑制作用研究

甲烷产生和硫酸盐还原是湿地土壤有机物在厌氧条件下碳矿化的两个重要过程,硫酸盐还原对甲烷产生具有明显的抑制作用.本文以闽江口鳝鱼滩半咸水短叶茳芏沼泽湿地为研究对象,通过室内厌氧培养测定了土壤甲烷产生速率、硫酸盐还原对甲烷产生的抑制速率以及研究其抑制率的垂直分布和季节动态,并运用地统计方法量化了土壤甲烷产生速率、硫酸盐还原对甲烷产生的抑制速率的水平空间格局.短叶茳芏沼泽湿地100 cm深度土壤甲烷产生速率年均值为(0.67±0.33)μg·d-1·g-1(dry weight,dw)硫酸盐还原对甲烷产生的抑制速率均值为(0.87±0.55)μg·d-1·g-1(dw).年尺度上,土壤深度对于甲烷产生速率具有显著的影响(p=0.007),而硫酸盐还原抑制对甲烷产生的抑制速率在不同土壤深度则无显著差异(p=0.472),硫酸盐还原对甲烷产生的抑制率范围为62.6%~66.3%;在100 m2空间范围和1m2空间分辨率情景下,甲烷产生速率及硫酸盐还原对甲烷产生抑制速率的变异系数均超过100%,表现出极强的空间变异性;同时,甲烷产生速率、硫酸盐还原对甲烷产生的抑制速率的块金效应值分别为0.85和0.95,表明空间自相关性极弱.     

COD/SO2-4值对硫酸盐还原率的影响

研究利用UASB反应器考察了COD和硫酸盐浓度的比值对硫酸盐还原的影响,同时分析了硫酸盐还原菌和产甲烷菌对COD的竞争情况.发现在HRT为3.8h,SO2-4负荷为6～7kg·(m3·d)-1,SO2-4浓度为1000mg·L-1条件下:①在COD不足时,SRB与MPB在竞争中占微弱优势;对于产甲烷活性比较好的厌氧污泥要经过较长的时间,SRB才能确立优势菌种的地位.②COD/SO2-4比值决定了SO2-4的去除率.比值等于2时,SO2-4的还原率在95%以上;当比值为1.5时,SO2-4还原率为75%;当比值为1时,SO2-4的还原率为60%.     

油田水反硝化技术抑制硫酸盐还原菌活性研究进展

综述了国内外应用反硝化技术抑制硫酸盐还原的沿革和最新进展。随着油田系统采出水中SRB造成危害的日益严重,常规的物理和化学法因其高成本、低效率等原因已不能满足需求,生态抑制法逐渐受到人们关注。着重介绍了反硝化技术对硫酸盐还原的抑制作用,阐述了当前国内外学者在此领域的研究现状,总结了研究者提出的几种机理,重点介绍了生物竞争抑制机制、中间产物抑制机制、形成厌氧硫循环机制、同时具有反硝化和硫酸盐还原的细菌作用机制以及电位抑制机制。列举了国内外成功应用反硝化抑制硫酸盐还原的成功实例,并总结了该领域研究的热点问题。     

不同外电压下自养型生物阴极还原硫酸盐的性能及生物膜群落响应

微生物电解系统(microbial electrolysis system,MES)生物阴极还原去除环境污染物的过程中,外加电压的大小可显著影响其性能,阴极生物膜作为去除污染物的关键因子,其对外电压改变的响应尚属未知.本研究构建了双室MES,比较外电压为0.4、0.5、0.6、0.7和0.8 V情形下自养型生物阴极的硫酸盐还原特性及生物膜胞外聚合物和群落结构特征.结果表明,MES的输出电流、周期电荷量、COD去除量与外加电压(0.4~0.8 V)呈正相关关系;外加电压为0.4~0.8 V时,硫酸盐还原量随着电压的升高先升高后降低,在0.7 V时获得最大硫酸盐还原速率[78.9 g·(m3·d)-1]和最高S2-出水浓度(31.9 mg·L~(-1)±2.2 mg·L~(-1));MES的电子回收率最高值为41.8%,推测产氢可能是电子损失的一个途径.阴极生物膜的聚多糖和蛋白量随外电压的升高而增加,0.8 V电压下的生物量比0.4 V提高了70%.阴极生物膜群落结构分析发现,Proteobacteria在门水平分布中占主导,Desulfovibrio在属水平分布中占主导,Desulfovibrio的相对丰度并未随着外加电压的升高发生明显的波动,表明Desulfovibrio在利用阴极呼吸代谢方面具有独特的优势.种水平分析发现,Desulfovibrio magneticus RS-1和s_unclassified_g_Desulfovibrio随着外电压的改变呈现相反的变化趋势.     

硝酸盐抑制油田采出水中硫酸盐还原菌活性研究

硫酸盐还原菌(SRB)的生长代谢可导致油藏酸化,进而引发一系列环境和腐蚀等问题.硝酸盐(NO-3)补加及对硝酸盐还原菌(NRB)的调控是抑制SRB活性进而控制油藏酸化的重要策略.本研究从大庆油田水驱采出液中分离筛选出了1株兼性自养的NRB菌株DNB-8,并分析了在有机碳源充足的条件下不同浓度的NO-3结合使用该菌株抑制SRB富集培养物SO2-4还原活性的作用效果与机制.结果表明,浓度≤1.0 mmol·L-1的NO-3无法抑制SRB的SO2-4还原活性;NO-3浓度>1.0mmol·L-1或NO-2浓度>0.45 mmol·L-1均可有效抑制SRB的SO2-4还原活性.此时,NRB对有机碳源的竞争以及在利用NO-3的同时产生的NO-2是抑制SRB活性的主要机制.另外,大庆油田采出水中SRB富集培养物的细胞内存在异化NO-3还原生成NH+4的代谢途径(NO-2为中间产物).当NO-3浓度较高时,SRB可能通过该代谢途径减轻NO-2引起的抑制效应.     

零价铁纳米颗粒对硫酸盐还原菌的杀灭作用研究

在实验条件下通过混合振荡的方式,探究了零价铁纳米颗粒（NZVI）对硫酸盐还原菌（SRB）的杀灭能力和杀灭效果;并通过电镜扫描等手段观察零价纳米铁颗粒与硫酸还原菌形态变化,推测杀灭机制.结果表明,当向油田回注水中分别加入0、1、2、5和10mg/mL的零价铁时,该纳米粒子对硫酸还原菌的杀灭效率分别为0、75.6%、90....     

硫酸盐还原菌促进市政污泥厌氧发酵产乙酸

添加各浓度钼酸盐考察不同抑制水平下硫酸盐还原菌(SRB)对市政污泥发酵产酸的作用. 结果表明:在有硫酸盐存在时,未抑制SRB体系中ρ(乙酸)占ρ(总VFAs)的比例可达83%,无丙酸、丁酸积累;而在SRB高抑制水平体系中,ρ(乙酸)只占约40%. 随后以未添加硫酸盐体系为对照,研究了硫酸盐投加方式及在发酵中后期抑制SRB对产物中挥发性脂肪酸(VFAs)成分及其浓度的影响;同时,通过对dsrA酶的编码基因含量定量分析发现,随着硫酸盐的加入,SRB数量速增,产物中丙酸、丁酸先后转化为乙酸,且ρ(乙酸)占ρ(总VFAs)的比例可达90%以上. 添加SRB可作为实现污泥发酵定向累积乙酸的调控手段.      

油田硫酸盐还原菌快速定量检测方法

现有油田废水中硫酸盐还原菌检测周期长、检测费用较高,本研究应用聚合酶链式反应(PCR)技术与倍比稀释法(MPN)相结合的DSR-MPN-PCR法,对硫酸盐还原菌进行快速定量检测.从废水中制备了直接用于PCR扩增的菌液,保证了定量准确性;建立以硫酸盐还原菌亚硫酸盐还原酶基因(Dsr)为靶位点的通用探针DSR1F和DSR5R的反应体系和扩增条件.结果表明,该方法检测灵敏度明显比液体稀释培养法高2个数量级,真实地表征了废水中实际的SRB菌数量,整个操作过程需要3～4　h,检测结果非常稳定,降低了检测费用,可以在生产中应用.     

东海海域表层沉积物中硫酸盐还原菌分布特征研究

利用2011年4、7、8和10月对东海海域4个航次的调查资料,以表层沉积物中硫酸盐还原菌（SRB）为研究对象,针对于SRB所共有的异化型亚硫酸盐还原酶（DSR）中的β亚基基因（dsrB）,通过荧光定量PCR技术对SRB丰度的时空分布特征进行了描述.结果表明,SRB丰度变化范围为1.87×105~4.69×10⁸cells/g,平均值为1.15×10⁸cells/g,且4月SRB丰度最低,7月SRB丰度最高;SRB数量在总细菌中的比例介于0.0039%~1.6176%之间,说明SRB在东海表层沉积物的细菌总量中比例很小;SRB丰度的水平分布特征整体表现为南部海域高于北部海域,长江口及浙闽沿岸泥质区高于非泥质区.此外,SRB丰度与环境因子的相关性分析表明,温度和溶解氧是影响SRB丰度的重要因素.     

硫酸盐还原菌对X60钢CO2腐蚀行为的影响

采用API-RP38培养基,从油田含油污水中分离出硫酸盐还原菌（SRB）,研究了该菌种的生长特性。用腐蚀失重实验和电化学手段系统地研究了CO2饱和的油田污水中SRB对X60钢CO2腐蚀行为的影响。结果表明,SRB最佳生长温度为30℃,最佳生长pH值为7.5;30℃时SRB的存在减缓了CO2腐蚀,此温度下SRB细胞、胞外聚合物和腐蚀产物能够形成致密膜层,腐蚀产物主要是FeS和FeCO3;随温度升高,SRB的存在会加速CO2腐蚀,且SRB与CO2之间产生协同作用,促进基体材料的腐蚀破坏。     

硫酸盐还原菌还原U(Ⅵ)的影响因素与机制

在厌氧环境下,改变温度、U(Ⅵ)的初始浓度、pH值、共存离子等因素,进行硫酸盐还原菌（SRB）还原U(Ⅵ)试验,以了解其特性.结果表明,SRB的最佳还原条件为温度35℃、pH值7.0、U(Ⅵ)初始浓度25 mg·L^-1.SRB的最大还原能力为179.1 mg·g^-1.共存离子Mo(Ⅵ)或Ca²⁺初始浓度小于或等于5 g·L^-1时,对SRB还原U(Ⅵ)影响不大;但当其浓度达到20 　g·L^－１时,它们对SRB还原U(Ⅵ)均具有很强的抑制作用.Mo(Ⅵ)对SRB的抑制主要是生理抑制,Ca²⁺是通过和U(Ⅵ)形成稳定的Ca-UO₂-CO₃络合物竞争抑制.试验结果还表明,Ca^2＋浓度低于5 　g·L^－１时未出现停滞期,但其浓度超过20 　g·L^－１时出现了1 d的停滞期.     

产酸-硫酸盐还原系统中产酸菌的发酵类型及其与SRB的协同作用

通过间歇实验和连续流试验 ,探讨了利用产酸相处理硫酸盐有机废水时产酸菌 (AB)的主要发酵类型、硫酸盐还原菌(SRB)对底物的利用规律以及系统中这两大菌群间的协同关系 .间歇实验结果表明 ,AB的液相末端产物中乙醇占 3 5 6 %、乙酸占 3 7 7% ,同时有氢气产生 ,属于乙醇型发酵类型 .SRB容易利用的底物为氢气、乙醇和乳酸 ,不易利用乙酸、丙酸和丁酸 .SRB将乙醇转化为乙酸 ,而乙酸极少被继续转化 ,导致反应器内出现乙酸积累现象 .连续流试验结果表明 ,系统中硫酸根还原效果与产酸菌和硫酸盐还原菌的协同作用状态密切相关 :当产酸菌和硫酸盐还原菌处于较好的协同作用状态时 ,系统对硫酸根的转化率较高 ;反之则使硫酸根的转化率降低