生物强化去除吡啶的特性及微生物种群动态变化分析

在接种活性污泥的序批式反应器中投加固定化吡啶降解菌Paracoccus sp.KT-5,强化吡啶的生物降解,并与未投加固定化微生物的反应器进行对照,通过末端限制性片段长度多态性（T-RFLP）分析手段,探讨了运行过程中生物强化与未强化反应器中微生物群落结构的动态变化,并探讨了生物强化反应器的去除效果.结果表明,投加固定化吡啶降解菌可以加速反应器的启动.当吡啶初始浓度为195.6～586.8 mg.L-1,随着反应器的运行,投加固定化菌株的强化作用并不明显;但当吡啶初始浓度为782.4～2 934 mg.L-1,投加固定化菌株显示出优势.T-RFLP分析结果表明,投加的固定化菌株KT-5作为优势菌始终存在于反应器的固定化生物相和悬浮生物相中.     

甲苯、邻二甲苯和二氯甲烷混合气体降解菌群构建及其性能研究

挥发性有机物（VOCs）排放导致一系列环境问题,而生物法是一项绿色处理技术.本实验选取3种VOCs（甲苯、邻二甲苯、二氯甲烷）作为模型污染物,利用甲苯、邻二甲苯降解菌Zoogloea resiniphila HJ1（菌株HJ1）及二氯甲烷降解菌Methylobacterium rhodesianum H13（菌株H13）构建复合菌株,采用“专属菌+综合菌”模式以复合菌株和驯化污泥构建复合强化菌群.研究表明,复合菌株可完全降解400 mg·L^-1甲苯、256 mg·L^-1邻二甲苯、200 mg·L^-1二氯甲烷,矿化率分别为74.3%、61.1%、82.7%.复合菌株可完全降解480 mg·L^-1混合污染物（3种污染物浓度比为1∶1∶1）,降解速率依次为甲苯>邻二甲苯>二氯甲烷.经过优化,菌株HJ1和菌株H13最佳配比被确定为1∶5.复合强化菌群不仅大幅提高了 邻二甲苯、二氯甲烷降解速率,还提高了混合污染物矿化率.甲苯、邻二甲苯的存在对二氯甲烷降解产生明显抑制效应,而低浓度二氯甲烷 （< 240 mg·L^-1）对甲苯、邻二甲苯降解无明显抑制作用.本研究为VOCs生物净化过程中菌群构建提供数据支撑.     

一株盐酸黄连素降解菌的鉴定及降解特性

从某制药厂曝气池活性污泥中驯化和分离得到一株以盐酸黄连素为唯一碳源的降解菌株K3,通过菌体形态、生理生化反应特性和16S rRNA基因测序分析对其进行鉴定.结果表明,菌株K3为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri),该菌株利用盐酸黄连素生长的最佳条件为:接种量为10%,生长温度为30℃,pH值为7.0,摇床转速为150 r·min^-1.盐酸黄连素初始质量浓度为 50 mg·L^-1时,4 d的降解率为 42.7%.外加葡萄糖或乙酸钠时,4 d的降解率由42.7%分别提高到51.6%和47.9%.菌株K3对盐酸黄连素的最大耐受浓度为450 mg·L^-1.     

五种水生植物对水中铀的去除作用

采用水培实验,研究了浮叶植物野生水葫芦(Eichhornia crassipes)、漂浮植物浮萍(Lemna minor L)、满江红(Azolla imbircata)、沉水植物菹草(Potamogeton crispus)、挺水植物空心莲子草(Alligator Alternanthera Herb)在初始铀浓度分别为0.15、1.50和15.00 mg·L^-1水中的生长状况及它们对水中铀的去除能力.结果表明,在21 d的水培试验期内,满江红对铀表现出了最强的抗性,0.15、1.50和15.00 mg·L^-1的铀对满江红的生长抑制率分别只有4.56%、2.48%和6.79%,而满江红对水中铀的去除率分别达到了94%、97%和92%.进一步的试验表明,每1 L水中种植7.5 g满江红,可以获得最大的铀去除率,将初始铀浓度为1.25、2.50、5.00和10.00 mg·L^-1的水体降至国家排放标准(GB 23727—2009)规定值(0.05 mg·L^-1)以下分别需要17、19、23和25 d.研究结果为进一步开展铀污染水体植物修复的研究打下了基础.     

土壤微生物对苯的降解研究

使用大庆油田石油污染土壤中分离出优势菌种(革兰氏阴性G^-、黄杆菌属Flavobacterium),在实验室可控条件下,研究了该菌种对苯的降解规律和特点.研究发现:微生物对苯浓度耐受范围8.8～17.6 mg·L^-1,大于17.6mg·L^-1时,对该菌株产生明显的抑制作用.降解体系在pH为6.5～7.0之间达到对苯的较高降解水平,最佳降解率出现在苯初始浓度7.04～13.2mg·L^-1之间;苯在微生物细胞内外的浓度变化趋势呈现一致.-lgP(P为有机溶剂苯在细胞膜和水相中的分配系数的比值)的变化能够较好的表征苯在微生物细胞内外的降解趋势和毒性变化;当体系中苯的初始浓度大于8.8mg·L^-1时,苯的降解率与P值变化趋于一致.     

毒死蜱降解细菌XZ-3的分离及降解特性研究

从某农药厂排污口的污泥中采样,经驯化富集后筛选到1株能高效降解毒死蜱的细菌XZ-3,经过对其形态、生理生化特征及16S rDNA的分析,鉴定该菌株为节杆菌属（Arthrobactersp.）.测定了不同碳源、pH、温度及毒死蜱浓度对细菌降解能力和生长量的影响,以培养液在波长400 nm下的光密度值表示细菌生长量,液体介质中毒死蜱的提取采用漩涡振荡提取法,提取溶剂为石油醚,毒死蜱的测定采用紫外分光光度法.结果表明,该菌株24 h内对100 mg·L^-1毒死蜱的降解率高达86.8%;在外加碳源浓度为0.3%时降解率最大;细菌的生长量随着外加碳源浓度的升高而增加;pH在偏酸和偏碱性的条件下降解率较大,pH 9.0时达到最大,细菌的生长量在pH 8.0～10.0偏碱性的条件下较大;在毒死蜱浓度为100　mg·L^-1时降解率最大,该菌具有较强的抗药性,当毒死蜱浓度达到1?000　mg·L^-1时仍能生长,细菌的生长量在800　mg·L^-1时达到最大,绝对去除量随毒死蜱浓度的提高而增加;细菌的生长和降解需要适宜的温度,30℃培养时,降解率和生长量最大.本研究提出了细菌XZ-3生长和降解毒死蜱的最佳培养条件,可为农药污染治理及生产污水处理提供理论依据.     

DO浓度对生活污水硝化过程中N2Ｏ产生量的影响

为确定污水脱氮过程中最优的DO浓度和曝气方式,以提高污水处理效率,降低N₂Ｏ产生量,采用实际生活污水应用小试SBR反应器,重点考察了不同DO浓度条件下,硝化效率和硝化过程中N₂Ｏ的产生量.结果表明,当DO浓度恒定为0.4 mg·L^-1时,虽然硝化过程所消耗的能量最低,但其氨氮氧化的速率较低.提高DO浓度,氨氮氧化速率可随之升高.低氨氮生活污水硝化过程中仍有N₂Ｏ产生.DO浓度为0.4 mg·L^-1 和0.9 mg·L^-1时,污水N₂Ｏ产生量(以N计)分别为1.5 mg·L^-1和1.6 mg·L^-1;而DO浓度为1.5 mg·L^-1和2.0 mg·L^-1时,N₂Ｏ产生量则分别降低至0.5 mg·L^-1和0.4 mg·L^-1.当DO浓度高于1.5 mg·L^-1后,继续提高DO浓度,氨氮氧化速率升高的速率变缓,同时N₂Ｏ产生量大幅降低.因此,从提高污水脱氮效率节能降耗和控制N₂Ｏ产生量2个角度考虑,生活污水脱氮过程中控制DO浓度在1.5 mg·L^-1较为适宜.     

渠式生物接触氧化法处理城市生活污水

河涌是广州的重要水系.但由于城市的发展和污水处理的滞后,导致广州的所有河涌都受到严重的污染.用渠式生物接触氧化反应器动态模拟河涌,对污水进行涌内处理的研究表明,距离长、截面大和逗留时间长的河涌进行构筑,悬挂填料和污水曝气处理,可以有效地处理城市污水.连续运行3个月,进水COD_Cr浓度180mg·L^-1～450mg·L^-1范围,COD_Cr和BOD₅的平均去除率分别为88%、95%.对氨氮和有机磷也有一定去除,进水总氮和总磷浓度分别为15mg·L^-1～30mg·L^-1和2.6mg·L^-1～4.1mg·L^-1时,平均去除率可分别达到52%和1%.     

硅藻土基纳米TiO2降解甲醛的实验研究

对比研究了硅藻土和硅藻土基纳米二氧化钛光催化剂对甲醛的吸附降解特点.通过改变反应器内甲醛的初始浓度、反应温度、光照强度和相对湿度,研究了涂覆量为62.5 g·m^-2的硅藻土基纳米TiO₂光催化剂对甲醛气体的降解效果.研究结果表明,硅藻土只对甲醛有一定的吸附作用,而硅藻土基纳米TiO₂对甲醛具有持续的吸附和降解作用.反应器内甲醛初始浓度越高,降解时间越长;初始浓度为6.0×10^-3 mg·L^-1的甲醛气体,经过150 h降解率才能达到99%以上,而初始浓度为2.0×10^-3 mg·L^-1和4.0×10^-3 mg·L^-1的甲醛气体分别在14 h和32 h内就可以达到相同的降解率.反应温度越高,硅藻土基纳米TiO₂降解甲醛所需要时间越短;15 ℃时将初始浓度为2.0×10^-3 mg·L^-1的甲醛完全降解需要50 h,而45 ℃时仅需12 h.光照是硅藻土基纳米TiO₂降解甲醛的直接动力,光照强度为0时,甲醛几乎不能被降解,只被硅藻土基纳米TiO₂光催化剂吸附;在8100 lx的照度下,浓度为2.0×10^-3 mg·L^-1的甲醛在14 h内能被完全降解.环境相对湿度越大,该催化剂对甲醛的降解越彻底;相对湿度50%时, 硅藻土基纳米TiO₂光催化剂14 h内能将2.0×10^-3 mg·L^-1的甲醛降解到3.72×10^-5 mg·L^-1,在相对湿度80%时,甲醛能被降解到1.0×10^-5 mg·L^-1.     

降解微囊藻毒素菌种的筛选和活性研究

研究了滇池底泥和表层水体中的微生物菌群降解微囊藻毒素(Microcystins, MCs)的能力差异,发现底泥中的微生物菌群对MCs有更强的生物降解能力.采用从滇池水华蓝藻细胞中提取提纯的微囊藻毒素作为微生物生长的唯一碳源和氮源,先后经过液体和固体培养基培养后,通过挑取单克隆菌落,分别从底泥中筛选出了能够降解MC-RR和LR的5种不同微生物菌种.其中筛选的菌种D降解MCs的能力最强,在3 d内可将初始浓度分别为60.1 mg·L^-1和38.7 mg·L^-1的MC-RR和LR全部降解,日均降解MC-RR和LR的速率分别高达20.0 mg·L^-1和12.9 mg·L^-1.     

Bioaugmentation with a pyridine-degrading bacterium in a membrane bioreactor treating pharmaceutical wastewater

The bacterial strain Paracoccus denitrificans W12, which could utilize pyridine as its sole source of carbon and nitrogen, was added into a membrane bioreactor （MBR） to enhance the treatment of a pharmaceutical wastewater. The treatment efliciencies investigated showed that the removal of chemical oxygen demand, total nitrogen, and total phosphorus were similar between bioaugmented and non-bioaugmented MBRs, however, significant removal of pyridine was obtained in the bioaugmented reactor. When the hydraulic retention time was 60 hr and the influent concentration of pyridine was 250-500 mg/L, the mean effluent concentration of pyridine without adding W12 was 57.2 mg/L, while the pyridine was degraded to an average of 10.2 mg/L with addition of W12. The bacterial community structure of activated sludge during the bioaugmented treatment was analyzed using polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis （PCR-DGGE）. The results showed that the W12 inoculum reversed the decline of microbial community diversity, however, the similarity between bacterial community structure of the original sludge and that of the sludge after bioaugmentation decreased steadily during the wastewater treatment. Sequencing of the DNA recovered from DGGE gel indicated that sp., Sphingobium sp., Comamonas sp., and Hyphomicrobium sp. were the dominant organisms in time sequence in the bacterial community in the bioaugmented MBR. This implied that the bioaugmentation was affected by the adjustment of whole bacterial community structure in the inhospitable environment, rather than being due solely to the degradation performance of the bacterium added.     

吡啶在紫外光辐射下的生物降解

吡啶是一种难降解的含氮杂环化合物,难以用单一的生物方法使其有效降解.本研究采用气升式内循环紫外光辐射与生物膜一体化反应器,通过单独紫外辐射降解(photolysis,P)、单独生物降解(biodegradation,B)以及紫外辐射与生物同步耦合降解(photobiodegradation,P&B)3种方法对吡啶进行间歇降解和连续降解,以比较吡啶的降解规律.结果表明,间歇降解过程中,方法 P&B对吡啶的降解速率最快,其次是方法 B,而方法 P的速率最慢.初始浓度为100 mg.L-1的吡啶溶液分别采用方法 P、B和P&B进行间歇降解,其去除速率分别是:4.95、10.2和14.58 mg.(L.h)-1.根据Monod模型求解出吡啶在方法 B和方法 P&B降解下的动力学方程,其饱和常数KS从1 920.4 mg.L-1下降至1 094.1 mg.L-1.采用连续流方式对进水浓度分别为50、100和300 mg.L-1的吡啶溶液分别采用方法 P、B和P&B进行降解,其单位体积平均体积去除速率分别是:15.8(P)、23.1(B)和24.9 mg.(L.h)-1(P&B),且高于间歇降解方法.研究结果表明,紫外辐射与生物膜同步耦合,可以缓解吡啶对生物膜的抑制,并且生物仍能保持其降解吡啶的生物活性,从而提高吡啶生物降解的速率.     

总溶解性固体及表面活性剂对微孔曝气氧传质过程影响的中试研究

污水中总溶解性固体(TDS)与表面活性剂的浓度是影响微孔曝气性能的两个重要的因素.本研究以中试为基础,分别研究了TDS及表面活性剂浓度变化对微孔曝气氧传质过程中氧转移系数(KLa)的影响.当TDS浓度在0～1000mg·L-1变化时,氧转移系数KLa变化甚微;当TDS浓度从2000mg·L-1增加到8000mg·L-1时,KLa明显增大;当TDS浓度高于8000mg·L-1时,KLa趋于平缓.当表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠(SDBS))的浓度在0～20mg·L-1变化时,KLa先减小,后增大.     

失稳硝化膜生物反应器的性能恢复研究

对高水力负荷条件下丧失硝化功能的膜生物反应器进行恢复实验,将水力停留时间(HRT)从原来的5h延长到正常条件下可以实现完全硝化的10h后,在进水NH4+-N浓度为500mg.L-1的条件下反应器可去除99%的NH4+-N,但NO2--N出现严重积累,在60d的实验过程中NO2--N平均出水浓度为425mg.L-1.荧光原位杂交分析结果表明,氨氧化菌(AOBs)在总菌中的比例与恢复实验前没有变化,分别为12.9%(恢复实验期)和9.75%(恢复实验前),但氨氧化杆菌(Nitrosomonas)在AOBs中的比例从80%降低到40%;亚硝酸盐氧化细菌(NOBs)在总菌中的比例下降一半(从5.64%下降至2.84%),并以慢生型的Nitrospira为主.高NO2-含量和高胞外物浓度(497.1mg.L-1)可能是导致亚硝酸盐氧化功能难以恢复的主要原因.     

黔西南高砷煤矿区钙镁离子对砷酸根联合生物毒性效应的影响研究

以隆线溞为受试生物,研究了黔西南高砷煤矿区水环境中广泛共存的Ca2+、Mg2+对砷酸根(AsO34-)的生物毒性效应的影响.结果表明,砷酸根单独存在条件下,对隆线溞24、48、72、96h的半致死浓度(LC50)分别为5.9817、5.1800、4.1884、3.2015 mg·L-1.Ca2+(20、60、100mg...     

鼠李糖脂对假单胞菌GP3A降解芘的性能及细胞表面性质的影响

在实验室可控条件下,研究了生物表面活性剂鼠李糖脂对假单胞菌GP3A生长情况、降解芘(初始浓度为15 mg·L-1)性能以及降解过程中菌体表面性质(细胞表面疏水性、菌体Zeta电位)的影响.结果表明,鼠李糖脂明显促进了GP3A的生长,当鼠李糖脂浓度为200 mg·L-1和500 mg·L-1时,72 h时菌体的生长量比未...     

镉暴露对文蛤雄性生殖细胞的影响

以文蛤(Meretrix meretrix)为实验材料,采用体外暴露法进行镉染毒,镉离子浓度设置为0、1.5、3、6和12 mg·L-1.染毒5天后解剖取材,测量其精子浓度、运动能力、顶体酶活性和核DNA完整性;目的是从生理、生化和分子生物学角度综合评价镉对文蛤雄性生殖细胞的影响.实验结果表明,文蛤精子浓度、运动能力、顶体酶、DNA完整性均在镉浓度小于成体半致死浓度的情况下,与镉浓度呈现出显著的剂量-效应关系.对镉离子的敏感性分别为:DNA完整性＞精子浓度＞顶体酶活性＞快速运动比例＞运动比例.文蛤雄性生殖细胞的生理、生化指标均可作为重金属镉污染海洋贝类毒性效应的指示物.     

碳酸盐与磷酸盐对Biohydrogenbacterium R3sp.nov.产氢发酵效能的影响

采用NH4HCO3、NaHCO3、Na2CO3、K2HPO4、KH2HPO4、NaH2PO4和Na2HPO4作为碳酸盐和磷酸盐缓冲溶液源,研究其对Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.产氢发酵效能的影响.研究发现,碳酸盐对Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.反应体系中的pH值都具有较好的缓冲作用,而磷酸盐的添加对其产氢效能的促进作用较明显.反应器内添加了Na2HPO4与K2HPO4的Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.的氢气产量与氢气含量达到最高值,分别为1978.56 mL、44.1％与2160.9 mL、45.8％,此时反应器内的pH值分别为3.28和3.41,细胞浓度分别为1.03 g·L-1和1.21 g·L-1,添加了Na2HPO4的Biohydrogenbacterium R3 sp.nov.的乙醇和乙酸产量分别为4841.49 mg·L-1和2064.94 mg·L-1;而添加了Na2CO3的氢气产量、氢气含量、细胞浓度与反应器内pH值分别为1064.42 mL、35.96％、1.23 g·L-1与3.81,此时乙醇、乙酸的产量分别为3862.21 mg·L-1和1930.86 mg·L-1.     

给水管网中耐氯分枝杆菌的灭活特性及机制研究

近年来,在饮用水管网中检测到耐受消毒剂的微生物,对于饮用水安全造成威胁.课题组由南方某城市自来水管网中分离出1株耐氯的产黏液分枝杆菌(Mycobacteria mucogenicum),并对其灭活特性和耐氯机制进行了研究.使用自由氯、一氯胺和二氧化氯对其进行消毒实验,测定CT值.99.9%灭活产黏液分枝杆菌时,自由氯的CT值为(76.25±47.55)mg·min·L-1,一氯胺为(1 396±382)mg·min·L-1,二氧化氯为(13.5±4.9)mg·min·L-1.采用透射电镜对产黏液分枝杆菌的消毒过程进行观察,发现消毒后细菌结构疏松,细胞器层次变得不清晰,核心肿胀溶解.产黏液分枝杆菌具有较好的疏水性,测定其表面疏水率为37.2%,远高于其他细菌,使得亲水性消毒剂不易进入细菌内部,是其耐受含氯消毒剂的原因之一.