产油小球藻与常见蓝藻共存的生长关系研究

将产油小球藻HQ(Chlorella sp.HQ)分别与蓝藻水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)、惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)以不同初始接种密度比(1∶1、1∶5、5∶1)混合培养,发现等接种密度共存时水华鱼腥藻及惠氏微囊藻的生长能力均于培养第4 d起强于小球藻HQ;小球藻HQ与水华鱼腥藻共存时的生长能力(kapp=-23.45×104个/(mL·d))强于与惠氏微囊藻(kapp=-47.61×104个/(mL·d))。非等接种密度共存环境中,水华鱼腥藻和惠氏微囊藻的生长能力均强于与其接种密度相同的小球藻HQ。等接种密度共存环境中的小球藻HQ相比于非等接种密度共存环境具有更强的生长潜力(与水华鱼腥藻:rm1=(0.17±0.06)d-1,μ1=(0.22±0.11)d-1;与惠氏微囊藻:rm2=(0.75±0.13)d-1,μ2=(0.49±0.04)d-1)。不同初始接种密度比、不同混培藻种对小球藻HQ对数期的生长能力影响不明显(P>0.05)。该研究为小球藻HQ应用于水质深度净化与高价值生物能生产耦合技术提供数据参考。     

不同氨氮浓度对4株常见藻株生长及酶活性的影响

高氨氮问题是影响微藻处理养猪沼液的难点.本文以筛选获得的衣藻、葡萄藻、紫球藻和栅藻为研究对象,液体培养下模拟现实沼液废水,分别于培养基中设置50、500和2 000 mg·L~(-1)的氨氮浓度,探究不同氨氮浓度对微藻生长及藻细胞酶活性的影响.结果表明,不同氨氮浓度下,衣藻和栅藻的生长受到不同程度的抑制,生物量和生物产率均低于正常培养基;50 mg·L~(-1)氨氮下紫球藻的生物量和生物产率分别为1. 78 g·L~(-1)和0. 16 g·(L·d)~(-1),高于KOCK培养基; 500 mg·L~(-1)氨氮中葡萄藻的生物量和生物产率分别为1. 95 g·L~(-1)和0. 18 g·(L·d)~(-1),高于BG11培养基.各藻种的SOD、POD和CAT均表现为随着氨氮浓度的升高,活性最终呈下降的趋势,丙二醛(MDA)亦然.本研究期望为微藻处理高浓度氨氮沼液提供理论基础.     

小球藻高效净化猪场废水厌氧发酵沼液研究

为了净化脱除养猪场废水厌氧发酵沼液中的主要污染物,本文利用臭氧氧化对沼液灭菌并且降解其中的大分子有机物(效果优于高压蒸汽灭菌法),然后高效培养小球藻转化为生物质变废为宝.研究了通入不同体积浓度CO_2以及在沼液中补充部分营养盐对微藻生长净化沼液的影响.当CO_2体积浓度从2%逐渐增加到30%时,微藻生物质产量和脱除污染物效率先升后降,并在体积浓度为15%时达到峰值.当沼液中补充添加营养盐10 mg·L~(-1)磷和1 mg·L~(-1)铁时,微藻生物质产量相对未添加条件进一步提高了29.1%,达到了5.81 g·L~(-1),相应的COD、TN、NH_3-N、TP和抗生素替米考星等污染物脱除效率分别提高到88.5%、91.2%、93.6%、98.9%和90.7%.因此,小球藻可高效净化猪场厌氧发酵沼液同时生产高值生物质,具有良好的应用前景.     

生物膜贴壁培养小球藻净化猪粪沼液废水的效果

微藻处理猪粪沼液废水是一项污水资源化生物技术.本文以小球藻为研究对象,通过贴壁培养方式,对稀释不同倍数的猪粪沼液废水进行净化处理同时提取藻细胞油脂,旨在探究小球藻贴壁培养处理猪粪沼液废水的效果,分析小球藻耐受猪粪沼液废水的氨氮浓度.将猪粪沼液废水分别稀释1倍(原水)、2倍、5倍、10倍制成培养基.测定贴壁培养小球藻对各处理组猪粪沼液废水中COD、氨氮、总氮、总磷的去除效率及对重金属铜、锌、铁的富集效果,同时探究小球藻的油脂合成情况.结果表明,当猪粪沼液废水稀释5倍时,贴壁小球藻对COD、氨氮、总氮、总磷的净化效果最佳,其去除效率分别为:86.8%、94.1%、85.2%、84.3%;油脂含量高达32.7%;对重金属铜、锌、铁的去除效率分别为:72.9%、70.0%、73.0%;培养一个周期结束时生物产率达到4.21 g·(m~2·d)~(-1).该研究将微藻与难处理的猪粪沼液废水深度净化进行了有效的结合,为实现藻类生物燃料工艺生产及降低废水处理成本提供理论基础.     

不同氮磷比条件下绿球藻对猪场污水的净化效率

采用添加NaH_2PO_4的方法调节猪场污水中氮磷比(N∶P)分别为8∶1、16∶1、32∶1和64∶1,以未添加NaH_2PO_4的污水为对照(氮磷比为532∶1),探讨一株耐污绿球藻(Chlorococcum sp.)在不同氮磷比污水中的生长性能及其对猪场污水(初始氨氮浓度为291.31 mg·L~(-1))的净化效果.结果表明:经过12 d的培养,绿球藻(接种密度为400×104cells·m L~(-1))在N∶P为64∶1的污水中生长最好,且对污水中氨态氮和总氮的去除效果最佳,细胞密度和生物量分别为3393×104cells·m L~(-1)和0.49 g·L~(-1),对氨态氮和总氮的去除率分别为74.94%和48.78%,显著高于对照组,氨态氮浓度降低到73.01 mg·L~(-1),总氮浓度降低到148.96 mg·L~(-1).培养期间各试验组污水中硝态氮浓度均升高.培养12 d后,N∶P为64∶1组污水中总磷浓度降低为3.07 mg·L~(-1),去除率为71.86%.综上,绿球藻在N∶P为64∶1的污水中生长性能及其对污水中氨态氮和总氮的去除效果均最佳,可使污水中的氨态氮和总磷浓度基本达到相关排放标准.     

能源微藻Chlorella vulgaris培养响应面优化及CO2联合沼液低成本培养的可行性

为了提高能源微藻Chlorella vulgaris的固碳产油性能和进一步降低其培养过程培养成本,本研究在单因素结果的基础上,通过响应面法对其进行了优化;并在优化后的条件下,探讨了采用15% CO₂联合沼液替代传统培养基BG-11培养Chlorella vulgaris的可行性.结果表明,通气速率、光照强度、温度过高或过低都不利于小球藻生长、固碳和产油.响应面优化后得出当通气速率为0.075 m³?m^-3·min^-1、温度为28.5 ℃、光照强度为4950 lx时,小球藻的固碳和产油效果最佳,其生物质产率、平均固碳速率和油脂产率分别为0.20 、0.367g·L^-1·d^-1和56.8 mg·L^-1·d^-1.利用50%沼液联合15% CO₂培养Chlorella vulgaris时,其平均固碳速率、油脂产率分别为0.3304 g·L^-1·d^-1和42.81 mg·L^-1·d^-1,此时沼液中氨氮、总磷、COD的利用率分别能够达到55.48%、41.95%和81.63%,沼液可有效替代BG-11培养基,可大幅度降低培养成本,实现废水和CO₂的资源化.     

气液比与光强对小球藻净化沼气及去除沼液污染物效果的影响

研究了沼气、沼液比(G/L)与光强条件变化对小球藻(Chlorella sp.)净化沼气、处理沼液效果的影响。实验结果表明,中、低光强条件比高光强更有利于小球藻的生长。在沼气净化与沼液中污染物的去除过程中,最佳G/L比为7∶1,最佳光强(中等光强)为120~140μmol/(m~2·s)。在此最佳条件下,COD、TN和TP的去除率可达(83.62±4.17)%、(80.29±3.54)%和(74.08±5.06)%;此时沼气中CH_4体积分数为(95.21±2.94)%。     

景观用再生水氮磷条件下两种典型水华藻类的生长及竞争规律

针对再生水景观水体的藻类控制,以BG11培养基为基础,设定不同氮磷浓度,对铜绿微囊藻和小球藻进行了纯培养和共培养实验。实验结果表明:初始总氮浓度为15 mg/L、总磷浓度为0.1 mg/L时两种藻就能出现明显的生长高峰;当总氮浓度为3⁴5 mg/L,氮磷比为3045 mg/L,氮磷比为30¹50的情况下,小球藻在与铜绿微囊藻的竞争中容易成为优势藻种。     

沼液养殖小球藻最适通气量的研究

处理污水已成为微藻应用的一个重要研究方向。小球藻经驯化后可在沼液中良好生长。适当通气有益于小球藻在沼液中的生长,实现深度净化。通过比较不同通气条件下,小球藻在沼液中的生长情况以及对沼液的净化效果,得到最佳通气条件。研究发现小球藻在通气量为1.5 L/min时生长最好,10 d后生物量干质量可达4.3751 g/L,对COD、NH+4-N和TP的去除效果也最好,COD、NH+4-N和TP降到84.62,26.73,7.68 mg/L,去除率分别达到94.49%、91.28%、85.43%,达到畜禽养殖业污染物排放标准。     

藻菌固定化去除污水中氮磷营养物质的初步研究

用褐藻酸钙分别固定小球藻、细菌以及菌藻可用于人工污水的处理。实验结果表明,固定化菌藻对氮磷的去除效果优于固定化细菌和固定化藻类;在污水中添加葡萄糖的条件下,菌藻固定化胶球在44h时对NH+4-N和PO43--P分别达到100%和89.8%的去除率。并且还发现,在氮磷比为5∶1的条件下,菌藻固定化胶球对氮和磷的去除效果最好。     

好氧颗粒污泥处理畜禽养殖沼液污染物的特性

采用序批式反应器,研究了好氧颗粒污泥处理畜禽养殖沼液中传统和新兴污染物的去除特性,以及系统的微生物群落结构演变情况.结果表明,畜禽沼液所含高浓度污染物不会对好氧颗粒污泥结构产生显著毒性胁迫,好氧颗粒污泥系统可实现对沼液所含有机物和氨氮的稳定去除.系统出水平均化学需氧量和氨氮浓度分别为(267±81) mg·L~(-1)和(62±12) mg·L~(-1),去除效率分别为73%±8%和91%±2%.同时,也可实现对沼液所含四环素类和磺胺类抗生素的有效去除,去除效率分别为65%±16%和98%±2%.但对磷素的去除效率较低,约为16%±2%.好氧颗粒污泥系统处理沼液过程中微生物群落结构稳定,但其中功能微生物菌群丰度会受到水质的作用影响,从毛单胞菌科Comamonadaceae(相对丰度约为16. 66%)为污泥中的主导微生物群落.     

游离氨调控对污泥高含固厌氧消化反应器性能的影响

污泥高含固厌氧消化系统中,过高的游离氨(free ammonia nitrogen,FAN)浓度被认为是影响其产气性能的主要因素之一.通过降低pH和提高总氨氮(total ammonia nitrogen,TAN)浓度两种方法,考察了进料含固率为15%的中温半连续污泥高含固厌氧消化反应器在这两种游离氨调控措施下的性能表现.结果表明,随着TAN的提高,FAN从(400±174)mg·L~(-1)提升至(526±25)mg·L~(-1),日产沼气量从(11.9±0.3)L·d-1降低到(10.3±0.2)L·d-1,挥发性固体(volatile solid,VS)降解率降低了33.7%;同时,当通过降低pH使得FAN从(330±99)mg·L~(-1)下降至(47±13)mg·L~(-1)时,日沼气产量也从(14.4±1.1)L·d-1下降到(10.8±0.3)L·d-1,VS降解率降低了26.9%,系统性能并没有随着FAN的下降而提升.随着pH调控的停止,游离氨浓度逐步回升至300 mg·L~(-1),系统性能也恢复至调控之前的水平,表明pH调控的过程产生了游离氨浓度控制之外的抑制性作用.最后,通过对细菌和古菌的多样性分析以及甲烷菌的定量PCR分析,可以发现两个反应器系统产气性能的变化都伴随着细菌种群结构的明显变化.污泥高含固厌氧消化系统中过高的FAN(500 mg·L~(-1))使得降解蛋白的细菌的主要种群由Tepidimicrobium和Proteiniborus转变为Anaerobranca.而通过降低pH来控制游离氨浓度之后,一些糖类和蛋白质类发酵细菌的活性也受到影响,并导致这些物质水解效率的下降,进而由于产甲烷菌的基质供给量的不足而削弱系统的产气性能.     

珠江三角洲典型集约化猪场废水污染特征及风险评价

根据2009年3月~2011年11月废水水质调查监测数据,运用《畜禽场环境质量评价准则》中单项污染指数、综合污染指数等方法,研究珠江三角洲典型集约化猪场厌氧发酵处理过程中各工艺阶段废水污染特征,并对其潜在生态风险进行综合评价.监测结果表明,所有监测值中,除pH和重金属外,其它污染因子含量普遍超过排放及农田灌溉水质标准,猪粪水中主要污染因子为粪大肠菌群(FC)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD),其平均质量浓度分别为1.98×109个·L-1、158.61 mg·L-1、5 608.68 mg·L-1和1 984.34 mg·L-1,猪场沼液中主要污染因子为粪大肠菌群、总磷、氨氮(NH+4-N)和悬浮物(SS),其平均质量浓度分别为8.10×106个·L-1、81.76 mg·L-1、476.24 mg·L-1和464.58 mg·L-1.生态风险评价表明,高值区主要出现在固液分离后的高浓度废水,其分布呈现从分离后废水>冲栏废水>沼液递减的趋势特征,其综合污染指数分别为11.41、6.91、5.27,均达到重度污染级.因此,分离前后猪场废水属高浓度、高风险废水,绝对不可直接排放和农田灌溉,经厌氧处理后的猪场沼液中粪大肠菌群、总磷、氨氮和悬浮物是潜在的强生态风险元素,在长期直接排放或农田灌溉过程中仍存在一定的生态风险,有进一步深度处理的必要性.     

沉积物参与下氮磷脉冲式输入对太湖水体营养盐浓度和藻类生长的影响

湖泊沉积物既是氮磷等营养物质的储存库,也是水体营养盐的二次污染源,可以缓冲水体氮磷浓度变化,进而影响水体营养盐的生物可利用性和藻类生长.本文以太湖梅梁湾为研究对象,通过模拟实验研究沉积物参与下外源氮磷脉冲式输入对水体营养盐浓度和藻类生长的影响,并阐明氮磷在沉积物、水和藻类间的迁移转化及再分配过程.结果表明,当以0.30 mg·(L·d)~(-1)的速率脉冲式输入氮时,实验组(有沉积物)水体氮浓度远低于相应的对照组(无沉积物),沉积物参与下水体氮约以0.144～0.156 mg·(L·d)~(-1)的速率脱除,根据单位面积估算水体脱氮速率约为40.793～44.193 mg·(m~2·d)~(-1),脱氮量约占外源氮的48%～52%;而相应对照组水体约以0.021～0.039 mg·(L·d)~(-1)的速率脱氮,脱氮量仅占外源氮的7%～13%,可见沉积物-水界面作为浅水湖泊反硝化等脱氮过程的主要场所,对减轻湖泊氮负荷具有重要贡献.当以0.015 mg·(L·d)~(-1)的速率脉冲式输入磷时,沉积物表现出明显的"汇"效应,约52%～58%外源磷以2.210～2.422 mg·(m~2·d)~(-1)的速率汇入沉积物,其余约23%～26%外源磷被藻类吸收,约20%～22%则以溶解态存在水体,可见沉积物的参与能有效地缓冲水体磷浓度对外源磷的响应.无外源输入时,沉积物充当磷源,以约0.310～0.468 mg·(m~2·d)~(-1)的速率释放磷供给藻类生长.薄膜梯度扩散技术(ZrO-Chelex DGT)原位高分辨分析显示,沉积物间隙水中有效态磷浓度远高于上覆水,并与二价铁显著相关,表明受铁结合态磷的影响,沉积物-水界面氧化还原状况发生改变会造成内源磷的大量释放.总的说来,在外源得到有效控制时,沉积物中的磷可以缓慢释放进入上覆水中并供给藻类生长,延滞水体对外源控制的响应.因此,在湖泊蓝藻水华治理时,氮磷协调治理可以起到更快的治理效果.     

典型废矿物油中苯系物的污染特性及其再生利用中的迁移转化

分别对6种不同的废矿物油、废矿物油再生中的原料油、半成品油、成品油和废弃物中的苯系物(全称苯及衍生物,简称BTEX)污染特征进行了系统分析.结果表明,6种不同的废矿物油中,苯系物总含量大小为:废机油(3569.8 mg·kg~(-1))废淬火油(531.9 mg·kg~(-1))废铸造用油(314.8 mg·kg~(-1))废防锈油(96.5 mg·kg~(-1))废液压油(42.3 mg·kg~(-1))废润滑油(11.7 mg·kg~(-1)),这与苯系物的来源及油品的工作环境有关.再生利用过程中的原料及产品中,苯系物总含量大小为:半成品油(5516.2 mg·kg~(-1))成品油(2692.5 mg·kg~(-1))原料油(756.3mg·kg~(-1)),这与原料油催化裂解过程中新的苯系物的生成,以及半成品油吸附精制过程中部分苯系物被吸附有关.再生过程中产生的废弃物中,苯系物总含量大小为:酸渣(1368.9 mg·kg~(-1))废白土(382.1 mg·kg~(-1))沉淀油渣(145.3 mg·kg~(-1))废吸附沙(121.0 mg·kg~(-1))裂解残渣(25.7 mg·kg~(-1)),这与废矿物油再生处理工艺和方法有关.     

不同曝气量和好氧时间下SPNDPR系统处理低C/N城市污水的脱氮除磷性能

以低C/N城市污水为处理对象,采用延时厌氧(180min)/好氧运行的SBR反应器,通过调控曝气量[单位体积的反应器在单位时间内通过的气体的体积,单位为L·(min·L)~(-1).由0. 125 L·(min·L)~(-1)逐渐降低至0. 025 L·(min·L)~(-1)]和好氧时间(由3 h逐渐延长至6 h),考察了SPNDPR系统的深度脱氮除磷性能.结果表明,当曝气量为0. 025 L·(min·L)~(-1)、好氧时间为6 h时,SPNDPR系统出水NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N和PO_4~(3-)-P浓度分别为0、8. 62、0. 06和0. 03 mg·L~(-1);出水TN浓度约为9. 22 mg·L~(-1),TN去除率高达87. 08%.当曝气量分别由0. 125 L·(min·L)~(-1)降至0. 100 L·(min·L)~(-1)和由0. 100L·(min·L)~(-1)降至0. 075 L·(min·L)~(-1)时,系统硝化速率均能恢复并稳定维持在0. 16 mg·(L·min)~(-1)左右.但曝气量继续降至0. 050 L·(min·L)~(-1)和0. 025 L·(min·L)~(-1)后,硝化速率分别降至0. 09 mg·(L·min)~(-1)和0. 06 mg·(L·min)~(-1)左右.随着曝气量的降低[由0. 125 L·(min·L)~(-1)依次降至0. 100、0. 075、0. 050、0. 025 L·(min·L)~(-1)]和好氧时间的延长(由3 h延长至6h),SPND脱氮性能逐渐增强,SND率由19. 57%升高至72. 11%,TN去除率逐渐升高(由62. 82%升高至87. 08%).降低曝气量和延长好氧时间后的SPNDPR系统,强化了厌氧段内碳源贮存与好氧段好氧吸磷、反硝化除磷、短程硝化、内源反硝化等过程的进行,实现了低C/N城市污水的深度脱氮除磷.     

高蛋白有机废弃物厌氧消化系统稳定性及其耐氨氮机制解析

病死及自然灾害产生的大量畜禽尸体的不恰当处理处置会带来较为严重的环境卫生和公众安全隐患.本研究利用厌氧消化技术对畜禽尸体这类高蛋白有机废弃物的无害化处理进行尝试,旨在探索其适宜的有机负荷条件、系统的稳定性及潜在的氨抑制风险.研究表明高蛋白有机废物(以猪肉作为实验样品)作为厌氧消化基质时,系统稳定运行的有机负荷能够达倒(4.76±0.41)kg·m~(-3)·d~(-1);同时,VS降解率、单位体积沼气产率、单位添加VS沼气产率、单位降解VS沼气产率以及甲烷含量分别能达到95%、(3.72±0.21)L·L~(-1)·d~(-1)、(0.78±0.02)m~3·kg~(-1)、(0.82±0.02)m~3·kg~(-1)以及65%.在该条件下,TAN和FAN的浓度与系统产气性能没有直接线性关系,且在浓度高达5700 mg·L~(-1)和700 mg·L~(-1)时未呈现对系统的明显抑制作用.454高通量焦磷酸测序法对系统内古菌种群相对密度的分析结果表明,系统中氨抑制问题得到一定程度的缓解或者消除的原因可能为甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的优势地位并未受到明显影响,以及整个产甲烷菌种群在系统运行过程所得到的明显驯化.     

梯度负荷下果蔬垃圾厌氧消化性能及微生物群落结构的研究

为优化果蔬垃圾厌氧消化工艺,提高厌氧消化性能,本文通过逐级提高CSTR反应器进料负荷,研究不同负荷下的厌氧消化性能及相应的微生物群落结构变化规律.结果表明,随着进料负荷的增高,容积产气率、甲烷产气量、氨氮、碱度、TCOD、SCOD均逐渐增高,在最高负荷(负荷以VS计)2.50g·L-·1d-1时分别达到最大值:1.22L·L-1d-1,5.10L·d-1,1563.86mg·L-1,7572.23mg·L-1,13283.26mg·L-1,2075.03mg·L-1,甲烷含量及VFA分别稳定在52.46%～54.59%和(879.30±18.69)mg·L-1;同时利用PCR-DGGE技术系统分析了厌氧消化中细菌与古细菌的群落结构,测序结果表明,整个过程中拟杆菌(Bacteroidetes)、甲烷鬃菌(Methanosaeta)及甲烷螺菌(Methanospirillum)为优势微生物,随着负荷的提高,甲烷鬃毛菌(Methanosaeta)活性逐渐降低;聚类分析及主成分分析表明,低负荷条件下(1.50g·L-·1d-1、1.75g·L-·1d-1),微生物种类(细菌、古细菌)差别不明显,且基本处于同一阶段.     

土壤微生物活性对石油原油、铅镉及其复合污染的响应

随着工农业生产的迅猛发展、石油原油及重金属等原材料的广泛开采与使用,使石油原油、重金属及其复合污染日趋加重,对环境及人类的危害也越来越大.采用室内培养试验,利用人工模拟污染土壤,研究石油原油、铅镉及其复合污染胁迫对土壤微生物活性的影响.试验设置4个处理:1新鲜土壤(S)作为对照;21000 mg·kg~(-1)石油原油污染土壤(SP);3500 mg·kg~(-1)铅和50 mg·kg~(-1)镉污染土壤(SH);41000mg·kg~(-1)石油原油污染、500 mg·kg~(-1)铅和50 mg·kg~(-1)镉复合污染土壤(SPH).结果表明:与对照相比,SH、SP、SPH处理土壤基础呼吸强度最高分别增加约100.99%、36.61%、25.80%,铅镉污染(SH)对土壤基础呼吸影响最显著,反映出重金属污染对土壤基础呼吸的激活作用最强;石油原油污染(SP)与石油原油及铅镉复合污染(SPH)刺激土壤微生物量碳增加,SP处理最高增加了90.25%,而铅镉污染(SH)则使土壤微生物量碳减少.不同土壤酶对污染处理的响应不同,其中,石油原油污染(SP)对FDA水解酶及脱氢酶活性表现为激活作用;石油原油或石油原油及铅镉复合污染(SP、SPH)对脲酶及过氧化氢酶活性主要表现为激活作用,而铅镉污染(SH)对脲酶及过氧化氢酶活性主要表现为抑制作用.该研究表明,石油原油及铅镉复合污染对土壤微生物活性的影响与石油原油或铅镉污染的影响不同,它们之间存在着明显的交互作用.