颗粒污泥厌氧氨氧化动力学特性及微量NO2的影响

采用批试验方法,研究了颗粒污泥厌氧氨氧化动力学特性及微量NO2的影响.用Haldane模型描述厌氧氨氧化反应动力学,得到最大氨氮反应速率6.65×10-3tmg·(mg·h)-1、氨氮半饱和常数87.1 nag·L-1和抑制常数1 123 mg·L-1,亚硝态氮半饱和常数15.39 mg·L-1和抑制常数159.5 mg·L-1.微量NO2对厌氧氨氧化具有强化作用,基于Haldane模型建立了厌氧氨氧化的NO2强化函数,估计了强化函数中的最大强化系数48.79、NO2半饱和常数2480 mg·m-3、NO2抑制常数4.22 mg·m-3和基础速率系数0.018 2.试验中大部分的NOx出现损失.     

Ce~(3+)对厌氧颗粒污泥产VFA的影响

采用批式实验,以葡萄糖和乙酸钠为基质,研究投加不同浓度稀土Ce3+对稳定驯化和长期贮存的厌氧颗粒污泥消化产VFA的影响.结果表明,Ce3+浓度＜1 mg/L时可降低消化过程中的VFA浓度,促进丁酸向乙酸的转化以及乙酸转化为甲烷;Ce3+浓度为1～10 mg/L时则抑制细菌活性,不利于乙酸和丁酸的降解.稀土Ce的投加对以葡萄糖为基质的厌氧颗粒污泥消化产VFA中各组分的质量分数影响较小,厌氧消化前期和中期VFA产物主要为丁酸和乙酸,两者含量之和约为96%,丙酸含量＜3%.以乙酸钠为唯一基质厌氧消化时,0.05 mg/L Ce3+的投加对乙酸钠降解具有一定促进作用,可提高反应速率和去除率.污泥经过长期贮存活性降低,但含稀土Ce的厌氧颗粒污泥活性高于不含稀土的污泥,利用含稀土Ce的污泥有利于反应器再启动.     

高效厌氧氨氧化颗粒污泥的动力学特性

通过运行厌氧氨氧化上流式厌氧污泥床(upflow anaerobic sludge blanket,UASB)反应器,培育获得了高效厌氧氨氧化颗粒污泥(high-rate ANAMMOX granules,HAG).以絮状厌氧氨氧化污泥(flocculent ANAMMOX sludge,FAS)作为对照,采用批次试验研究了HAG的动力学特性.结果表明,HAG的比厌氧氨氧化活性(specific ANAMMOX activity,SAA)为2.63kg.(kg.d)-1,是FAS的2.5倍;对基质氨和亚硝酸盐的半速率常数(KS)分别为17 mg.L-1和19 mg.L-1,低于FAS的对应值;对氨、游离氨和亚硝酸盐的抑制常数(KI)分别为11 679、505和735 mg.L-1,远远高于FAS的对应值.HAG具有优良的动力学性质,可使其在不利环境中竞争基质,这对新型的厌氧氨氧化菌种流加工艺具有积极意义.     

Ce3+对厌氧颗粒污泥产VFA的影响

采用批式实验,以葡萄糖和乙酸钠为基质,研究投加不同浓度稀土Ce³⁺对稳定驯化和长期贮存的厌氧颗粒污泥消化产VFA的影响.结果表明,Ce³⁺浓度<1 mg/L时可降低消化过程中的VFA浓度,促进丁酸向乙酸的转化以及乙酸转化为甲烷;Ce³⁺浓度为1～10 mg/L时则抑制细菌活性,不利于乙酸和丁酸的降解.稀土Ce的投加对以葡萄糖为基质的厌氧颗粒污泥消化产VFA中各组分的质量分数影响较小,厌氧消化前期和中期VFA产物主要为丁酸和乙酸,两者含量之和约为96%,丙酸含量<3%.以乙酸钠为唯一基质厌氧消化时,0.05 mg/L Ce³⁺的投加对乙酸钠降解具有一定促进作用,可提高反应速率和去除率.污泥经过长期贮存活性降低,但含稀土Ce的厌氧颗粒污泥活性高于不含稀土的污泥,利用含稀土Ce的污泥有利于反应器再启动.     

磷酸盐对厌氧氨氧化活性污泥脱氮效能的影响

通过接种厌氧氨氧化污泥,研究了磷酸盐浓度变化对厌氧氨氧化活性污泥脱氮效能长短期的影响,对其抑制动力学参数进行拟合,并基于荧光定量PCR的测定,分析了受磷酸盐抑制前后反应器中厌氧氨氧化细菌丰度的变化.短期研究结果表明,磷酸盐浓度小于30 mg·L~(-1)对厌氧氨氧化污泥的脱氮效能没有明显的影响;随着进水磷酸盐浓度的升高,氮去除速率呈加速下降趋势;磷酸盐浓度大于200 mg·L~(-1)时,厌氧氨氧化污泥活性达到完全的抑制状态;采用Haldane抑制模型拟合磷酸盐抑制的动力学参数,所得半抑制常数为70.1 mg·L~(-1).长期研究结果表明,磷酸盐浓度小于50 mg·L~(-1)时,对厌氧氨氧化污泥脱氮效能的影响不大;磷酸盐浓度在70~90 mg·L~(-1)时,厌氧氨氧化污泥活性开始受到明显影响,经过一段时间可以有所恢复,但磷酸盐浓度越高,恢复所需时间越长;当磷酸盐浓度达到100 mg·L~(-1)时厌氧氨氧化污泥的脱氮效能受到严重抑制,氮去除速率由158.33 g·(m~3·d)~(-1)下降至60.17 g·(m~3·d)~(-1)左右,抑制约62%.荧光定量PCR结果表明,抑制后的污泥体系中ANAMMOX菌细胞浓度由(9.97±0.86)×107cells·m L~(-1)下降至(8.26±0.54)×107cells·m L~(-1),有相对减少的趋势.     

高效厌氧氨氧化颗粒污泥膨胀床(EGSB)工艺性能研究

采用模拟含氨废水和颗粒污泥膨胀床(EGSB)反应器研究了厌氧氨氧化工艺的高效性能.试验结果表明,厌氧氨氧化EGSB工艺具有很高的容积效率,在35℃、进水氨氮浓度247.1～444.8mg·L-1、亚硝氮浓度为308.7～483.8mg·L-1的条件下,反应器水力停留时间可缩至0.237～0.267h,平均容积去除速率可高达61.4kg.m-.3d-1(以N计).同时,该工艺具有超常的运行稳定性,在进水基质浓度、进水流量和pH波动的情况下,总氮去除率和出水浓度的相对标准偏差分别为3.6%～6.9%和14.4%～22.6%.厌氧氨氧化EGSB工艺的高效稳定性可归因于反应器的强污泥持留能力和厌氧氨氧化污泥的高反应活力.系统内持留的污泥浓度高达24～28g·L-1(以VSS计),分批培养测得的最高比污泥活性为2.19g.g-1.d-1(以N计),连续培养测得的最高比污泥活性为3.62g.g-.1d-1(以N计).     

不同恢复方式对硝化颗粒污泥活性的影响

利用SBR反应器培养的成熟好氧硝化颗粒污泥,进行了硝化颗粒污泥临界活性以及不同氨氮浓度及曝气时间对储存的好氧硝化颗粒污泥活性恢复的影响研究.结果表明,储存不同时间的硝化菌活性(SOUR,O2/VSS)差别较大,储存前硝化颗粒污泥硝化菌SOUR为13.15 mg·(g·h)-1,储存20 d的硝化菌SOUR下降了1.26 mg·(g·h)-1,恢复运行了5个周期,氨氮去除率已经达到95%以上,恢复后活性为13.87 mg·(g·h)-1.但储存30 d的硝化菌SOUR降了11.63 mg·(g·h)-1,恢复运行51个周期后,氨氮去除率才达到92.64%,恢复后活性为14.92 mg·(g·h)-1,同时这种储存方法恢复时间较长,因此提出硝化颗粒污泥的临界活性为当硝化菌SOUR开始下降时,进行活性恢复.在临界活性的基础上,采用当硝化菌SOUR下降到临界活性时实施恢复,之后进入下一个储存周期,这种储存方式即为动态储存.当进水氨氮浓度分别为20、30、40 mg·L-1时,进行颗粒污泥活性恢复,进水氨氮浓度为40 mg·L-1恢复后硝化菌活性最高,经过3次动态储存后,其活性保持良好.当曝气时间分别为1、2、3 h时,进行颗粒污泥活性恢复,曝气时间为1 h时恢复后硝化菌活性最高,在动态储存过程中其活性一直保持较高水平.     

甲烷厌氧氧化协同硝酸盐还原菌群驯化及其群落特征

伴随硝酸盐还原的甲烷厌氧氧化是协同减少环境中硝酸盐及甲烷的有效途径.利用实验室废水处理厌氧污泥、污水处理厂厌氧污泥和填埋场覆土驯化富集硝酸盐还原型甲烷厌氧氧化菌群.考察菌群的甲烷氧化效果,结果发现接种污水处理厂厌氧污泥体系甲烷转化量最大,为0.05 mg·d-1.微生物群落结构分析显示,该体系中甲烷微菌和甲烷八叠球菌是甲烷氧化菌,假单胞菌、梭状芽胞杆菌和热单胞菌参与了硝酸盐的还原反应.硝酸盐的量影响甲烷的转化率及菌群结构.当硝酸盐浓度为200 mg·L-1时,体系中的硝酸盐还原菌为假单胞菌和梭状芽胞杆菌;浓度增加至500 mg·L-1时,硝酸盐还原菌则是假单胞菌和热单胞菌.同时,甲烷转化率增加34.7%.研究结果为该菌群应用于含甲烷废气与含硝酸盐废水的协同处理提供科学依据.     

抗生素对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的影响

通过血清瓶批试实验,研究了3种具有不同抑制机理的抗生素(青霉素G钠、土霉素盐酸盐和硫酸多粘菌素E)对厌氧氨氧化颗粒污泥脱氮性能的短期抑制特性.不添加抗生素时,厌氧氨氧化颗粒污泥的NH_4~+-N和NO_2~--N降解速率分别为0.252,0.375kg N/(kg VSS·d).浓度为3000mg/L的青霉素G钠对厌氧氨氧化颗粒污泥的活性抑制作用较小.土霉素盐酸盐和硫酸多粘菌素E对厌氧氨氧化颗粒污泥的活性抑制作用较强.土霉素盐酸盐浓度分别为50,100,150,200,400mg/L实验组的NH_4~+-N降解速率分别为0.250,0.237,0.200,0.117,0.062kg N/(kg VSS·d);N0_2~--N降解速率分别为0.324,0.304,0.296,0.244,0.069kg N/(kg VSS·d).硫酸多粘菌素E浓度分别为30,70,90,100,300mg/L实验组的NH_4~+-N降解速率分别为0.230,0.134,0.094,0.022,0.007kg N/(kg VSS.d);N0_2~--N降解速率分别为0.351,0.203,0.133,0.039,0.004kg N/(kg VSS·d).青霉素G钠、土霉素盐酸盐和硫酸多粘菌素E对厌氧氨氧化颗粒污泥活性的抑制作用依次增强.     

Fe2+和Fe3+对厌氧氨氧化污泥活性的影响

通过接种厌氧氨氧化污泥研究了Fe离子浓度及价态变化对厌氧氨氧化污泥活性的影响.短期浓度影响结果表明,当进水铁离子浓度由0升高到5 mg·L-1时,厌氧氨氧化污泥活性因受刺激而逐渐增强;当进水铁离子浓度大于5 mg·L-1时,因厌氧氨氧化反应产碱,铁离子形成氢氧化物沉淀,生物活性未受到影响.不同价态铁离子浓度变化对厌氧氨氧化污泥活性的影响无明显区别.长期价态影响结果表明,经过71个周期培养,含Fe2+进水的厌氧氨氧化反应器R1脱氮效能(以氮计)由0.28 kg·(m3·d)-1升高到0.65 kg·(m3·d)-1,是含Fe3+进水反应器R2的1.28倍.因此Fe2+更适合厌氧氨氧化菌生长的需求.实验结果进一步表明,Fe3+易导致厌氧氨氧化反应器R2内氨氮过量转化,亚硝氮与氨氮转化比(1.17)明显低于含Fe2+进水的反应器R1内亚硝氮与氨氮转化比(1.24).     

缩短厌氧消化时间改善猪场废水厌氧消化液好氧后处理性能的可行性

采用批式厌氧消化以及间歇曝气的摇瓶试验进行猪场废水厌氧-好氧处理,研究了猪场废水厌氧消化对好氧后处理的影响,以及控制厌氧消化进程改善猪场废水厌氧消化液好氧后处理性能的可行性.对猪场废水原水(厌氧消化0d)直接进行好氧处理,COD和NH4 -N去除率分别可达到95%和98%以上,出水COD低于300mg·L-1,NH4 -N低于10mg·L-1.对厌氧消化液进行好氧后处理,出水COD和NH4 -N浓度随好氧处理时间的增长逐渐升高,厌氧消化前处理时间越长,升高时间越早,幅度越大.实验结束时,出水COD基本在500-600 mg·L-1之间;厌氧消化3、6、9、12d的消化液好氧后处理出水的NH4 -N分别达到22.2、105.4、147.6、171.4 mg·L-1.尽管厌氧消化3d时,COD去除率只有47.5%,但消化液好氧后处理的效能仍然没有提高,只是系统恶化的时间略迟于厌氧消化6、9、12d的消化液.厌氧消化液好氧后处理效果差的原因主要是:在厌氧消化过程中,各污染物降解的差异导致了厌氧消化液可生化性降低以及碳、氮、磷比例失调,影响了好氧后处理过程微生物的生长;厌氧消化液中缺乏易降解有机物,导致反硝化效果差,产生的碱度不能弥补硝化过程消耗的碱度,引起pH下降,进而影响了微生物活性.因此,通过缩短厌氧消化时间的方式来改善消化液好氧后处理的性能是不可行的.     

重金属对猪场废水厌氧消化蓄积抑制

为了探明重金属离子在猪场废水厌氧消化中的蓄积抑制作用,用急性抑制试验法和蓄积抑制试验法,研究了Cu2+、Zn2+、Cr3+对厌氧消化的半抑制浓度和蓄积特性.结果表明,Cu2+、Zn2+、Cr3+对厌氧消化的半抑制浓度分别为1.26、1.79和2.10 mg·g+1(以VSS计),当Cu2+、Zn2+、Cr3+的浓度分别累积到1.92 mg·g-1,0.96 mg·g-1和2.24 mg·g-1(以VSS计)时,甲烷产生速率被抑制50%,说明Zn2+属于高度蓄积,Cu2+和Cr3+为明显蓄积.     

3种生物处理方式对污泥减量效果的比较及优化

通过间歇试验得到3种生物方式(污泥好氧消化、厌氧消化以及颤蚓摄食)对污泥的比减量速率、污泥减量速率和污泥减量比例.当初始污泥浓度为2 500mg·L^-1时,经过24h减量,颤蚓摄食、厌氧消化和好氧消化3种方式对污泥的比减量速率R分别为0.13 mg·(mg·d)^-1,0.09 mg·(mg·d)^-1和0.03 mg·(mg·d)^-1,对污泥的减量速率分别为315 mg·(L·d)^-1,263mg·(L·d)^-1和65 mg·(L·d)^-1.通过细菌荧光染色和脱氢酶活性检测证实颤蚓摄食在短时间内对污泥中细菌细胞膜的破坏程度最大,可以将颤蚓摄食和厌氧消化相组合强化对污泥的减量.对于初始浓度为2 500mg·L^-1的污泥,颤蚓摄食12h后再厌氧消化36h,可以在2d左右使污泥减量的比例达到30%,减量比速率为0.25 mg·(mg·d)^-1.当初始污泥浓度增加到4 240mg·L^-1,颤蚓摄食时间需要延长到24h方能保证组合工艺对污泥最大程度地减量.     

高铵氮废水生物硝化过程抑制现象初探

采用SBR反应器研究了硝化反应中氨氧化和亚硝酸氧化的抑制动力学,发现了氨氧化过程的多态现象.当自由氨浓度小于10mg·L-1时,氨氧化菌不会受到抑制,为氨氧化菌的第一个稳态阶段;当自由氨浓度大于10mg·L-1、小于50mg·L-1时,氨氧化菌受到抑制,为第一过渡阶段;当自由氨浓度大于50 mg·L-1、小于175mg·L-1时,氨氧化菌同样不受抑制,为氨氧化菌的第二稳态阶段;当自由氨浓度约大于175mg·L-1时,氨氧化再次受到抑制,直到自由氨浓度达到约750 mg·L-1,氨氧化反应才趋于停止.对于亚硝酸氧化菌,自由氨浓度1 mg·L-1为其受抑制的下限,50mg·L-1时亚硝酸氧化反应完全停止.Haldane抑制动力学方程可以较好地描述氨氧化的铵氮或自由氨基质抑制动力学过程.亚硝酸氧化的铵氮抑制过程也可较好地用Haldane抑制动力学来描述.     

青霉菌和镰刀菌对重金属Cd~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)和Pb~(2+)的吸附特性

研究了青霉菌和镰刀菌对重金属Cd2+、Cu2+、Zn2+和Pb2+的吸附特性,探讨了复合重金属和不同培养基对菌株吸附能力的影响.同时,采用察氏液体培养基(CDM)和马铃薯葡萄糖培养基(PDB)接种菌株,对不同种类和浓度的重金属进行吸附实验.结果表明,青霉菌和镰刀菌对Cd2+、Cu2+和Zn2+的吸附率随金属浓度的升高而下降,吸附量随金属浓度的增加先增大后减小;当浓度增加到较高值(300mg·L-1)时,Pb2+的吸附率开始下降,吸附量先逐渐增加后变化不大.菌丝体对重金属的吸附能力表现出一定的差异性,对Pb2+的吸附率和吸附量明显高于其他3种金属,CDM培养青霉菌对300mg·L-1Pb2+的最大吸附量达到34.80mg·g-1.多种重金属的复合抑制了菌丝体对重金属离子的吸附.不同菌丝体对复合重金属的吸附量差异性较大,PDB培养混合菌体对重金属离子的吸附率和吸附量均较大,并有明显的促进作用.CDM培养菌丝体对Pb2+的吸附量均高于PDB培养菌丝体.     

水体BTEX污染对大型溞和霍普水丝蚓的毒性效应及水环境安全评价

以大型溞(daphnia magna)和霍普水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)为受试生物,研究了甲苯、乙苯和二甲苯等苯系物(BTEX)的水生生态毒性效应.结果表明,3种污染物对大型溞和霍普水丝蚓毒性影响呈明显的剂量-效应关系,且毒性作用随暴露时间延长而增加.水体中甲苯、乙苯和二甲苯污染对大型溞的24h EC50分别是172.1、50.1和63.6 mg·L-1,48h EC50分别是136.9、42.9和50.3 mg·L-1;对霍普水丝蚓的24hLC50分别是194.8、71.9和88.0 mg·L-1;48h LC50分别是185.2、46.8和75.6 mg·L-1;96h LC50分别是170.4、38.8和71.9 mg·L-1.根据3种污染物对2种受试生物的毒性试验结果,预测水体中甲苯、乙苯和二甲苯的安全浓度sc分别为13.7、3.9和5.0 mg·L-1,最大允许浓度MPC分别为1.4、0.4和0.5 mg·L-1.     

内蒙古包头白云鄂博矿区及尾矿区周围土壤稀土污染现状和分布特征

对位于内蒙古草原生态系统的包头尾矿库区和白云鄂博稀土矿区土壤中稀土元素的污染现状和分布特征进行调查研究,旨在为掌握草原矿区土壤的稀土污染现状并为其治理提供基础数据和理论依据.结果表明,与内蒙古地区的背景值相比较,包头尾矿库区不同方位土壤中7种稀土元素都存在一定程度的累积,其含量分布顺序为Ce>La>Nd>Pr>Sm>Y>Eu;尾矿库区各方位土壤稀土污染最严重为距尾矿库边缘50 m范围以内的区域,最高可达La 11 145.0 mg.kg-1、Ce 23 636.0mg.kg-1、Pr 4 568.16 mg.kg-1、Nd 6 855.51 mg.kg-1、Sm 582.18 mg.kg-1、Eu 94.21 mg.kg-1、Y 136.25 mg.kg-1;受包头尾矿区常年主导风向西北风的影响,处于下风向的东南方位污染最为严重,其次为东北、西南、西北方位.对于白云鄂博矿区而言,采矿区土壤7种稀土元素的含量明显高于其他区域,其含量平均值为La 3 112.56 mg.kg-1、Ce 7 142.12 mg.kg-1、Pr1 467.12 mg.kg-1、Nd 2 552.80 mg.kg-1、Sm 210.80 mg.kg-1、Eu 36.20 mg.kg-1、Y 63.22 mg.kg-1;调查研究的6个区域稀土元素污染的程度大小顺序为:采矿区>场区外>铁路东侧>排土场>城区外>铁路西侧;另外,铁路运输矿石也已经造成了沿线土壤的稀土污染,常年主导风向对铁路沿线土壤中稀土元素的分布有一定的影响.包头尾矿库区和白云鄂博采矿区的土壤具有相似的稀土污染特征,与尾矿砂中同种稀土元素的含量相对应,对当地草原生态系统的健康稳定构成了威胁.     

乙酸钠和无机盐对部分亚硝化反应器运行性能的影响

通过间歇试验和连续流反应器的运行试验,探索了实现部分亚硝化反应的控制条件,考察了乙酸钠和无机盐对部分亚硝化工艺效能的影响.结果表明,通过控制进水碱度、溶解氧和水力停留时间,可在气升式反应器中实现稳定的部分亚硝化,反应器出水适宜后续厌氧氨氧化反应器处理.乙酸钠对部分亚硝化反应器的运行性能有重大影响.添加乙酸钠后,反应器出水氨氮浓度不变,亚硝氮、硝氮和总氮浓度减小,且变化程度与所添加的有机物浓度呈正相关,乙酸钠引发反硝化是造成影响的主要原因.短期批次试验表明,在摩尔浓度相同的条件下,NaCl、KCl和Na2SO4对氨氧化活性的影响程度接近,盐浓度为150mmol·L-1时,氨氧化活性为未添加盐时的60%.连续流试验证明,通过逐渐提高盐浓度,部分亚硝化反应器能适应25g·L-1盐度的水质.当盐度大于27g·L-1时,出水水质不合要求.亚硝酸细菌对高盐度胁迫比硝酸细菌敏感.     

三氯异氰尿酸与盐酸环丙沙星对蛋白核小球藻的毒性效应

测试了典型渔药三氯异氰尿酸(Trichloroisocyanuric acid,TCCA)、盐酸环丙沙星(Ciprofloxacin hydrochloride,CPFX)对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的急性毒性及其Ⅰ相、Ⅱ相代谢酶活性的影响.结果表明,TCCA和CPFX作用小球藻96h后EC50分别为0.31 mg·L-1和20.61mg·L-1.TCCA在低浓度下对小球藻Ⅰ、Ⅱ相代谢酶GSH、GST、CAT和EROD都存在诱导作用,当TCCA浓度大于0.13 mg·L-1时,对GSH、GST和EROD的诱导减弱.GSH、GST、EROD三种酶对CPFX作用的响应较弱,当CPFX大于70.20mg·L-1时,GST受到显著抑制,而EROD则明显升高,与对照组差异显著,GSH没有明显变化.CAT对CPFX作用的响应较敏感,表现为典型适应性诱导现象"钟形曲线",适合作为CPFX暴露的生物标记物.     

环境中两种沐浴露污染对大型蚤的生态毒性效应

选用2种在市场上畅销的护肤品(六神沐浴露和玉兰油沐浴露),采用大型蚤(daphnia magna straus)的急性毒性标准测定方法,初步研究和评价了2种沐浴露对水环境污染的生态毒性.结果表明,六神沐浴露24h的LC50和EC50值分别为96.76和81.72 mg·L-1,48 h的LC50和EC50值分别为78.42和72.93 mg·L-1;玉兰油沐浴露24h的LC50和EC50值分别为91.13和84.95 mg·L-1,48h的LC50和EC50值分别为80.11和78.51 mg·L-1.2种沐浴露对大型蚤的致死和抑制效应与其浓度呈明显正相关关系,且毒性效应随作用时间的延长而增强.