曝气生物滤池处理采油废水过程中有机物的降解

在曝气生物滤池(BAF)系统中,按水力停留时间(HRT)4h,对盐度为0.5% (W/V)的采油废水进行处理,并利用GC-MS对废水中有机物的构成进行分析,结果表明:采油废水中有机污染物的主要构成是9种支链烷烃和18种直链烷烃,分布范围从正十三烷(C13H28)到正三十二烷(C32H66).由于降解中间产物的累积,出水中烷烃类物质所占比例降低,而芳香族物质比例上升.在采油废水中烷烃的存在下, PAHs中最易被微生物降解的是含有4个苯环、脂溶性强的,降解效率达98.0%;而降解效果最差的为含有二个苯环、脂溶性较差的萘,降解效率仅为66.4%.     

降解2,4-二氯酚的厌氧颗粒污泥-悬浮载体生物膜反应器中古细菌的种群结构

采用古细菌特异性引物ARC21F/ARC958R对污泥样品的总DNA进行聚合酶链式反应(PCR)、克隆、序列分析等,研究了降解2,4-二氯酚(2,4-dichlorophenol, 2,4-DCP)的厌氧颗粒污泥-悬浮载体生物膜反应器(Anaerobic granular sludge-suspended carrier biofilm reactor, ASBR)中古细菌的种群分布.结果表明,接种污泥和ASBR各层污泥中存在共有的古细菌: Methanothrix soehngenii和Uncultured archaeon等, M. soehngenii、uncultured archaeon TA05和uncultured archaeon TA04在接种污泥和ASBR各层污泥中的分布为:接种污泥的丰度＜上层的丰度＜中层的丰度＜下层的丰度. uncultured archaeon 44A-1、uncultured archaeon 39-2、uncultured archaeon 46-1和uncultured archaeon 69-1的分布为:接种污泥的丰度＞上层的丰度＞中层的丰度＞下层的丰度.经2,4-DCP驯化后, ASBR上层悬浮填料区出现特有的古细菌unidentified crenarchaeote等,下层厌氧颗粒污泥区特有的古细菌为uncultured archaeon ZAR106等.接种污泥特有的6种古细菌Methanosaeta concilii等经2,4-DCP驯化后消亡,污泥中古细菌多样性减少,以下层颗粒污泥中古细菌种群丰度的变化最为明显.图2表2参21     

几种主要窖泥微生物丰度与窖龄的关系

浓香型白酒窖泥微生物对窖池老熟和白酒品质有着关键作用.为了解能表征不同年份窖池的微生物和窖池老熟与窖泥微生物数量之间的关系,从而加强窖池的管理和维护,提供窖池人工老熟的方法和评价标准,选取几种窖泥中主要的微生物菌属,包括3个真细菌属Sporanaerobacter、Petrimonas、Tissierella,和3个古细菌属Methanobrevibacter、Methanoculleus、Methanosarcina,设计了这6个菌属的特异性引物和真细菌、古细菌的通用引物;建立了引物特异性的验证方法,并分析验证了引物的基本性质和特异性;然后应用荧光定量PCR法,测定了这6个菌属和真细菌、古细菌在不同年份窖泥中的丰度,并对比分析了其与窖龄的关系.结果显示:真细菌、古细菌总数及各目标菌数随窖龄增加呈波动上升;水井坊酒厂(代指为B酒厂)窖泥中总微生物丰度和几种目标菌属的数目在50年以内增长较快,150年与50年数量接近;剑南春酒厂(代指为A酒厂)窖泥中的Methanobrevibacter以及B酒厂窖泥中的Methanosarcina占总古细菌数百分比与窖龄呈较好的线性关系.研究证明:正常窖池的窖泥微生物丰度与窖池所酿白酒酒质成正相关关系;不同酒厂窖池的微生物总量和各种主要菌的数目及比例相差较大;不同酒厂窖池窖龄可由其特异的微生物指示.     

微氧折流反应器启动过程产甲烷菌群落结构变化特征

采用实时荧光定量PCR和构建克隆文库的方法,对微氧折流反应器启动过程中产甲烷菌群落结构进行分析,以期了解反应器去除污染物机理.结果表明:随着反应器的运行,产甲烷菌丰度整体呈现增加趋势,化学需氧量(COD)去除率由启动初期的30%左右逐渐上升到75%左右,出水pH也从初期的弱酸性到后期稳定在7.3左右.其中,微氧曝气的1#格室产甲烷菌基因丰度先由第一阶段的1 580 copies ng-1(S1A)下降到第二阶段的1 355 copies ng-1(S2A),最后稳定阶段又升高到2 864 copies ng-1(S3A).2#格室的产甲烷菌基因丰度表现出与1#格室类似的趋势,但是相比1#格室变化幅度小,3个阶段的产甲烷基因丰度依次分别为2 024 copies ng-1(S1B)、1 970 copies ng-1(S2B)、2 282 copies ng-1(S3B).处于厌氧状态的3#格室的产甲烷菌基因丰度随着反应器的运行逐步上升,稳定后达到最大,为3 508 copies ng-1(S3C).1#格室中,产甲烷优势菌由第一阶段的Methanobacteriales目(占所得产甲烷菌序列群50%)变为第三阶段的Methanomicrobiales目(80%).2#格室中没有明显的优势产甲烷菌,群落结构相对稳定,隶属于Methanomicrobiales目的产甲烷菌序列比例在3个阶段分别为36.4%、36.4%和30%.3#格室稳定运行后有60%的产甲烷菌序列群属于Methanosarcinales目,成为优势菌.在反应器运行的不同阶段,2#格室的生物多样性均高于1#格室,3#格室的多样性在前两个阶段没有变化,而在第三阶段升高.因此,在启动过程中,微氧折流反应器不同格室产甲烷菌的基因丰度、群落结构和生物多样性表现出不同的变化特征.     

以黏土为载体的好氧颗粒污泥培养及其对番茄废水的处理

针对新疆番茄酱加工废水排放量大、有机物浓度高等问题,采用好氧颗粒污泥技术处理.为了解黏土对于污泥好氧颗粒化进程的影响,在SBR反应器中接种絮体污泥并投加黏土,以人工合成番茄酱加工废水为基质培养好氧颗粒污泥,并采用扫描电镜、激光共聚焦(CLSM)、死活细菌染色以及高通量测序等技术表征活性污泥的颗粒化过程.结果显示,在反应器中投加黏土运行20 d时获得平均粒径0.54 mm左右的好氧颗粒污泥.颗粒污泥成熟后,污泥沉降性能较好,COD、NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P的平均去除率分别达到90%、85%、40%以上.扫描电镜下,颗粒污泥轮廓清晰,结构密实. CLSM显示,α-多糖、β-多糖和蛋白质作为胞外聚合物(EPS)的组成部分在颗粒中分布广泛,贯穿整个颗粒截面.添加黏土培养的颗粒污泥死活细菌染色显示其死细菌数量积累程度更高,活细菌多位于外层并包裹着死细菌.高通量测序结果显示,黏土投加后微生物多样性提高,Shannon指数由4.50增至4.79,动胶菌属和产黄菌属的相对丰度分别为37.87%和8.79%.本研究表明投加黏土可促进好氧颗粒污泥形成,维持体系稳定运行及有机物降解效果主要源于微生物群落的共同作用.     

甲醇工业废水处理回用作循环冷却水研究

首次采用(A1/O1)/(A2/O2)厌氧水解酸化—膜微孔曝气生物接触氧化/缺氧生物接触氧化—膜微孔曝气生物接触氧化塔—混凝沉淀—活性炭过滤—二氧化氯消毒处理工艺集成系统处理含甲醇工业废水。在进水后先设厌氧水解调节池以大幅提高废水可生化性,再用膜微孔曝气生物接触氧化好氧处理去除废水中大部分COD。然后用兼氧细菌接种缺氧处理去除废水中部分COD,并提高废水的可生化性。再用好氧内循环曝气生物塔处理去除废水中剩余的COD。处理工艺系统以生物降解有机物为主,后设配套的活性炭深度处理工艺,以确保整个处理工艺出水满足要求。在原水水质为含甲醇0.03%～5%(质量分数,下同),pH6～10,SS为30～100mg·L-1,CODcr为200～500mg·L-1条件下,处理系统出水达到冷却塔循环用水标准和要求,满足工业循环冷却水的需要。     

微生物燃料电池耦合连续搅拌反应系统(CSTR)低温下处理“糖蜜-电镀”废水

为提高传统微生物燃料电池(MFC)在低温条件下的效率,实现实验装置放大化.本实验将连续搅拌反应系统(CSTR)与双极室微生物燃料电池系统相结合,连续流处理糖蜜废水,并间接回收金属单质,处理模拟电镀废水,考察系统的产电性能和废水处理效果.结果表明,当系统稳定运行后,最高电压及功率密度分别可达到340 m V和58.65 m W·m-2.20 d后,系统COD去除率明显增加,最高COD去除率可达到81%.实验运行10 d后,银离子开始析出,最高去除率可达到90%左右.     

光伏产业清洗剂废水低温生物处理

光伏产业清洗剂废水冬季生物处理难稳定达标.操作参数调控与工艺的优化组合对微生物活性的提高及清洗剂废水稳定达标处理的实现具有重要意义.本研究通过实验室摇瓶试验以COD(Chemical Oxygen Demand)去除率、COD去除速率等为表征指标探究不同温度以及低温下p H、C/N(COD/NH_4~+-N)及处理工艺等对该废水生物处理效果的影响.结果显示,10℃下清洗剂废水生物处理效果受到明显抑制,21.5 h时COD去除率仅为49.7%,较30℃下降31.0%;偏碱性条件更利于该废水的处理.p H 8条件下COD去除率较p H为5.5时提高57.2%;初始C/N在8:1到32:1之间更利于该废水的处理.清洗剂废水在生物处理后期均出现降解停滞现象.进一步比较不同工艺下清洗剂废水的低温(15℃)处理效果,在15℃、p H 7-8和C/N 16:1条件下,相比活性污泥法,接触氧化法可将COD去除率提高7.5%左右;而两段式接触氧化法可将第二段处理中的COD去除率提高16.6%左右,最终出水达到污水综合排放标准(GB 8978-1996)中的一级标准.本研究通过两段式接触氧化实现了清洗剂废水的有效处理,但是该废水的降解动力学及两段式接触氧化体系中的微生物低温降解机理还有待进一步的研究和验证.(图4表3参19)     

电极生物膜自养脱氮系统中的电化学作用

设计构建三维电极生物膜反应器,成功启动后稳定运行,在全自养条件下能较好地处理低碳氮比含氮废水.结果表明,在进水不含有机碳源,电流强度为30 mA,电流密度为0.012 mA·cm-2,运行周期24 h的实验条件下,反应器处理进水氨氮浓度为30 mg·L-1的废水时,氨氮转化率达到了90.3%,总氮去除率为70.0%;处理进水硝态氮浓度为30 mg·L-1的废水时,硝态氮去除率达到了82.7%.在考察电极生物膜反应器脱氮性能的同时,探讨系统中纯电化学作用的脱氮能力.结果显示电极生物膜处理氨氮废水的系统中,纯电化学脱氮作用为系统总脱氮能力的10%左右;而处理硝态氮废水的电极生物膜系统中,无电化学还原去除NO-3-N作用.     

高通量测序研究松茸菌柄土壤细菌群落结构

为了解松茸-菌柄根际微生物互作关系,采用Illumina Hiseq 2500平台高通量测序方法,研究松茸菌柄附着土壤的细菌群落结构,分析微生物因素对松茸的形成和生长的影响.通过高通量测序共获得了6 730条质控序列,这些序列按照97%的相似度被分为928个操作分类单元(Operational taxonomic units,OTUs),这些OTUs又被分为22个细菌门、2个古细菌门、62个细菌纲、4个古细菌纲、90个细菌目、6个古细菌目、162个细菌科、7个古细菌科、275个细菌属、8个古细菌属.在门的水平,变形菌门(Proteobacteria)在所有样品中均占主导,且在松茸菌柄土壤样品中高于对照样品;从纲的水平来看,β-变形菌门(Beta-proteobacteria)占主导,且在松茸菌柄土壤样品中高于对照样品;从属的水平看,伯克氏菌属(Burkholderia)隶属于变形菌门,在松茸土壤样品中的丰度显著高于对照,表明变形菌门对松茸的生长可能具有积极贡献,尤其是伯克氏菌属.此外,一些菌可能对松茸的生长具有消极贡献,如Unknown-Ellin 60等.本研究表明,细菌可能参与了松茸的生长和子实体的形成,但与细菌的丰富度不成正相关,这对松茸的人工种植将具有重要理论指导意义.