栅藻LX1在水产养殖废水中的生长、脱氮除磷和油脂积累特性

利用高含油脂微藻处理废水,可以实现废水处理与生物柴油生产的耦合,已成为废水处理领域新的研究方向.研究了1株高含油脂的淡水栅藻LX1（Scenedesmus sp.LX1）在水产养殖废水中的生长、脱氮除磷和油脂积累特性.结果表明,栅藻LXl在该废水中的内禀生长速率、最大种群密度和最大种群生物量增长速率分别为0.44 d-1、7.46×106个.mL-1和0.82×106个.（mL.d）-1.培养至稳定期后,栅藻LXl对废水中的氨氮、亚硝态氮、硝态氮和磷的去除率分别为95.5%、96.3%、85.8%和98.8%;其生物量干重为0.38 g.L-1,单位藻细胞油脂含量高达31.6%.因此,栅藻LXl在水产养殖废水的净化和资源化方面具有较大优势,适于作为耦合工艺的优选藻种.     

LED红光/蓝光对栅藻LX1生长及产油特性的影响

基于藻细胞叶绿素主要吸收可见光中的红光及蓝光用于光合作用,研究了LED红光/蓝光对栅藻LX1生长及产油特性的影响.在1 400 1x的同等光照强度下,以红光、蓝光和红蓝光为光源时,栅藻LX1的比生长速率分别比白光高出15.8%、13.2%和18.4%,藻细胞密度和种群生物量增长速率也明显大于白光;其中,以红蓝光为光源,栅藻LX1生长最快,培养至第4.5 d时,栅藻LX1的藻细胞密度和种群生物量增长速率最高可分别达到白光的2.7倍和3倍.表明LED红光/蓝光的光能效率更高,对栅藻LX1的生长具有明显促进作用.以白光、红光、蓝光、红蓝光为光源时,培养17 d栅藻LX1的油脂总产量分别为0.27、0.34、0.31和0.28 g·L-1;油脂含量分别为43.3%、39.5%、36.3%和30.1%.可见,以LED红光/蓝光为光源,栅藻LX1生长得到促进的同时单位藻细胞油脂含量略有下降,但油脂总产量仍相对较高.     

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.     

四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)对重金属Cd~(2+)的吸附作用研究

以四尾栅藻干藻粉为试验材料,研究四尾栅藻干藻粉对水溶液中Cd~(2+)的吸附作用,同时结合扫描电镜对吸附Cd~(2+)前后藻体表面结构进行观察,使用能谱仪分析吸附前后藻体元素种类及含量变化,并利用红外光谱技术对吸附前后藻体表面官能团种类及变化进行分析。结果表明:四尾栅藻干藻粉吸附Cd~(2+)的过程经历快速吸附和缓慢吸附两个阶段,吸附后干燥的藻体结合在一起,形成表面光滑的块状结构。在吸附过程中发生了离子交换,四尾栅藻中Cd~(2+)含量上升,Mg~(2+)含量下降。3 300 cm~(-1)附近的O—H和1 078 cm~(-1)附近的C—O参与了Cd~(2+)吸附过程,两处官能团的位置发生移动。     

月牙藻、四尾栅藻生长的氮营养动力学特征

文章通过分批培养试验比较研究了在水产养殖废水处理中的相对优势的藻种——月牙藻和四尾栅藻在磷浓度一定的前提下,对不同初始氮浓度生长的响应,并应用Monod方程计算了两种受试藻种对氮的生长动力学参数:最大比增殖速率(μmax)及半饱和常数(K)s。结果显示,月牙藻的最大比增殖速率为0.410 d-1,半饱和常数为0.297 mg/L;四尾栅藻的最大比增殖速率为0.328 d-1,半饱和常数为0.471 mg/L。据此可以预测,当磷浓度一定时,无论是在低氮还是高氮浓度下,月牙藻比四尾栅藻更容易形成优势藻。     

放射性废水的膜处理技术研究进展

核燃料的生产、核电厂的运行、同位素的生产和使用等过程都会产生着大量的放射性废水,为了保护环境和人类健康,这些废水必须经过安全、经济和有效的处理处置.放射性废水传统的处理方法主要包括过滤法、离子交换法、蒸发法或这几种工艺的组合.近年来,膜分离技术在放射性废水处理中得到了广泛的研究,发达国家已有应用膜分离技术处理放射性废水的实例,而我国规模化应用的实例还很少见.本文首先介绍了放射性废水的来源及组成,分析了各种放射性废水处理方法的优势和不足,包括化学沉淀法、过滤法、离子交换法、蒸发浓缩法、吸附法、生物还原/吸附法和膜分离法等.在此基础上,重点介绍了各种膜分离技术,包括微滤、超滤、纳滤、反渗透、膜蒸馏等在放射性废水处理中研究与应用现状,对已有的文献资料进行了较系统全面的分析、归纳和总结,对各种方法的优缺点及适用范围进行了比较,对膜技术在放射性废水处理中的应用前景及问题进行了讨论.最后,简要介绍了放射性废水处理产生的浓缩产物的最终处理处置,对放射性废水处理技术未来的研究和发展方向给出了建议.     

无机碳源对栅藻LX1生长及油脂积累特性的影响

以二级出水为培养基,比较了对照组和补充碳源（Na2CO3、NaHCO3和CO2）组栅藻LX1的生长和油脂积累特性.培养14d,4组试验中栅藻LX1的生长及油脂积累特性均无显著差别,藻细胞生物量、油脂及三酰甘油酯产量分别为0.70～0.77、0.27～0.34和0.029～0.033 g.L-1,单位藻细胞油脂含量约为3...     

微藻固定化条件优化及其污水氨氮去除潜力分析

微藻污水处理被视为新概念引领下极具潜力的一项绿色技术,然而,微藻分离与采收一直是限制其大规模应用的瓶颈.本研究立足于固定化技术,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为研究对象,采用响应曲面法(RSM)耦合Box-Behnken设计,以固定剂浓度、交联剂浓度和交联时间为自变量,以藻球的机械强度、传质速率和生长速率为响应值,对固定化的过程参数进行优化,制备性能最优的固定化藻球;并探索和分析藻球对氨氮(NH4+-N)去除的最佳条件及其潜力.结果表明,固定剂浓度、交联剂浓度和交联时间分别为5%、2%和16 h为制备固定化藻球的最优条件,且包埋密度为1×106cells·m L~(-1),有机物(COD)浓度为300 mg·L~(-1)时,藻球混合培养去除NH4+-N的能力最强;此外,固定藻对高浓度NH4+-N的去除潜力显著优于自由藻,当初始浓度约为50和70 mg·L~(-1)时,固定藻混合培养5 d后NH4+-N去除率分别为(96. 6±0. 1)%和(65. 2±4. 5)%,而初始浓度约为30 mg·L~(-1)时,自由藻优势明显,3 d后NH4+-N去除率高达(97. 8±0. 6)%;但异养条件下固定藻对NH4+-N的去除率整体偏低且随浓度增加而降低,当初始浓度约为30 mg·L~(-1)时,去除率仅为(49. 0±3. 1)%.本研究为污水可持续处理提供了新思路,为资源回收提供了新途径,更为该技术推广应用奠定了较好的理论基础.     

水稻秸秆浸泡液对蓝藻和绿藻生长选择性抑制作用

运用流式细胞仪研究了水稻秸秆浸泡液(RSE)对藻类生长、形态学特征(细胞大小)和生理参数(叶绿素荧光强度)的影响.RSE对有毒、无毒铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、有毒水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)、鱼害微囊藻(Microcystis ichthyoblabe)这4种蓝藻和羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)、蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、斜生栅藻(Scenedesmus obliqnus)这3种常见绿藻生长的抑制作用具有选择性.RSE浓度为2.0~10.0 g·L~(-1)时,可以显著抑制蓝藻的生长,同时强烈影响了藻细胞的叶绿素荧光强度和细胞大小.有毒水华鱼腥藻、鱼害微囊藻、有毒和无毒铜绿微囊藻的7d EC50分别为1.72、2.21、2.92和5.72 g·L~(-1).暴露于RSE的蛋白核小球藻和斜生栅藻,细胞生长被促进了并观测到有群体形成;而对羊角月牙藻来说,当RSE浓度为1.0~4.0 g·L~(-1)时月牙藻生长和叶绿素荧光强度被抑制,但是当RSE浓度为8.0~10.0g·L~(-1)时,月牙藻生长被显著促进.总之,RSE对蓝藻生长的抑制效果强于羊角月牙藻、蛋白核小球藻和斜生栅藻,蓝藻光合系统Ⅱ反应中心的敏感性和绿藻群体的形成可能是造成两者对水稻秸秆敏感性不同的重要原因.     

温度与营养盐耐受藻种筛选及其群落氮磷去除研究

为筛选出能适应不同温度与营养条件的污水处理优势藻种,探究其混合培养所形成微藻群落的污水处理效果,本文在实验室条件下,选择淡水小球藻、斜生栅藻、菱形藻、莱茵衣藻和小环藻,设置10,20,30℃ 3种不同温度,3种不同营养条件,TN、TP浓度分别为8.40与1.97mg/L,12.97与5.70mg/L,60.22与18.19mg/L,筛选出3种在不同温度和营养条件下耐受性和氮磷去除效果较好的优势藻种.进一步将筛选出的优势藻种分别进行藻类群落搭配,基于不同藻类群落对于人工废水中氮磷污染物的去除效果与稳定性确定优势藻种群落.结果表明：在3种不同温度下,小环藻和菱形藻的生长状况较稳定且氮磷去除率一般为80%以上;在3种不同的营养状况下,仅有斜生栅藻的生长速率和氮磷去除率较高,斜生栅藻、菱形藻与小环藻具有更好的环境耐受性与去除率.将上述3种藻分别进行群落搭配组合,发现菱形藻和小环藻的群落组合对TN和TP的去除率一般在80%～90%左右,没有异常变化;斜生栅藻、菱形藻与小环藻的群落组合生长状况较稳定.     

基于城市污水资源化的微藻筛选与污水预处理

利用城市污水培养微藻,可在实现污水无害化处理的同时,培养微藻回收生物质能源.污水为微藻的培养提供氮、磷等营养组分和所需水源.由于城市污水含有大量的微生物,成分复杂,且不同藻种对污水的适应性与耐受性不同,因此,需要筛选出适宜于城市污水培养和高效产脂的藻种,并研究城市污水预处理方式,以使预处理后的城市污水更适于微藻的生长与产脂.本文根据课题组前期获得的藻种在城市污水中的生长与产脂情况以及对污水的净化能力筛选出适宜于城市污水培养的藻种.其中斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)原始株与蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)离子诱变藻株生物质与油脂产量较高,经污水培养后油脂产量分别可达0.43 g·L~(-1)、0.33 g·L~(-1),且含有较多的C16~C18脂肪酸,适宜于生物柴油的制备,同时可使培养后污水中COD、NH_4~+-N、TN、TP的去除率分别达到86.4%、100%、94.3%、93.4%和81.8%、100%、94.9%、94.2%.对可规模化扩大的污水预处理方式进行研究,发现不同藻种所最适的污水预处理方式不同.对于耐污性能较强的斜生栅藻原始株,除去粗大悬浮物后的城市污水即可用于其培养.对于蛋白核小球藻诱变株,城市污水经沉淀、过滤联合预处理后适宜于其培养.     

耐高浓度沼液产油小球藻的分离鉴定与特征分析

本研究从长期在空气中放置的沼液中分离得到1株可以耐受高浓度沼液的藻株,经形态和分子生物学方法鉴定为小球藻属的一种,命名为Chlorella sp.BWY-1.本研究所用的沼液来自于以固液分离后的猪场废水为发酵原料的沼气工程.与普通小球藻Chlorella regularis(FACHB-729)的对比研究表明,Chlorella sp.BWY-1在BG11和不同浓度的沼液中都有相对较强的生长速率、生物量积累能力和氮磷等污染物去除能力.Chlorella sp.BWY-1在BG11中有最高的生长速率和生物量生产力(324.40 mg·L-1,以dw计),但是其含油量和油脂生产力随着沼液浓度的增加而增加.在未稀释的沼液中Chlorella sp.BWY-1的含油量可达44.43%,油脂生产力达108.70 mg·L-1.分析结果表明该藻株在养殖废水处理和生物能源方面具有一定的应用潜力,可以结合固液分离、厌氧发酵等其他技术用于养殖场废水的处理和生物柴油的制取.     

生物沥浸处理中微生物菌群和胞外聚合物对城市污泥脱水性能的影响

探讨城市污泥生物沥浸过程中微生物菌群和胞外聚合物(EPS)变化对污泥脱水性能的影响,对进一步揭示生物沥浸法提高污泥脱水性能机理具有重要意义.本研究通过摇瓶试验探讨了硫杆菌和异养微生物菌群数量的变化及EPS在生物沥浸法提高城市污泥脱水性能中的作用.试验结果表明,在生物沥浸处理的前2 d内,由于硫杆菌A.ferrooxidans LX5和A.thiooxidans TS6的大量生长,导致生物沥浸污泥的pH从初始的4.62显著下降至2.47,进而导致污泥中异养菌数量从初始的2.65×108CFU·mL-1下降至8.20×106CFU·mL-1,污泥中EPS含量从初始的28.18 mg·g-1(以VSS计,下同)显著下降为13.53 mg·g-1.A.ferrooxidans LX5和A.thiooxidans TS6的大量生长、异养微生物细胞的死亡破裂及EPS含量的下降共同促使污泥的结合水含量从初始的37.28%下降至21.10%,最终导致污泥比阻从初始的5.14×1012m·kg-1显著下降至6.92×1011m·kg-1.通过验证试验发现,原始污泥在剥离EPS后其比阻仅为原来的11.23%,其脱水性能与生物沥浸2 d后的污泥在0.05水平上没有显著性差异.因此,污泥中A.ferrooxidans LX5、A.thiooxidans TS6和异养微生物菌群数量的改变及EPS含量的减少是生物沥浸法提高污泥脱水性能的两个重要因素.     

吸附-降解组合生物系统处理含铜离子城市污水

采用Pseudomonas putida 5-x细胞为吸附剂的生物吸附过程组合SBR生物降解系统处理含铜离子城市废水.研究了生物吸附剂Pseudomonas putida 5-x细胞的最佳制备条件以及组合系统的运行过程.实验结果表明,在优化的条件下,Pseudomonas putida 5-x细胞对铜离子的吸附容量可达87.3mg·g^-1,经生物吸附处理后,污水中Cu²⁺的含量显著降低,尽管残留的Cu²⁺对活性污泥吸附COD的能力尚有一定影响,但已不影响SBR系统对废水中COD的去除效果.研究表明,在活性污泥法处理含铜离子废水前,采用生物吸附技术降低废水中Cu²⁺含量,有利于提高后续活性污泥过程对COD的去除能力.     

微波预处理面包酵母对锶的吸附研究

采用微波预处理的面包酵母作为生物吸附剂吸附处理Sr2＋,研究了其吸附特性、生物吸附动力学、吸附平衡过程和吸附机理.实验结果表明,微波预处理能有效提高酵母的吸附效能.酵母对Sr2＋吸附10min即可达到平衡,吸附过程可以很好地用准二级动力学方程来描述（R2=0.9999）,平衡吸附量qe为4.69mg·g^-1,二级吸附...     

细菌对城市污水中小球藻生长和油脂积累的影响

利用城市污水培养微藻,可在实现污水无害化处理的同时,培养微藻回收生物质能源.污水为微藻的培养提供氮、磷等营养组分和所需水源,同时污水中的细菌可分解污水中的有机物产生CO_2,为微藻提供生长所需碳源.菌藻混合培养既可以收获藻类,又可以净化污水,由于城市污水含有大量的原生菌类,且微藻与细菌之间存在着互生、拮抗等复杂的相互关系,因此,需要筛选出既能够适应于城市污水又能促进微藻生长和油脂积累的优势菌种.本文从不同来源的13种细菌中筛选出2种能够显著促进蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长和油脂积累细菌,并分析了微藻培养结束后城市污水的菌群结构.结果表明:污水中光合细菌初始吸光度D600为0.01,W4菌初始吸光度D_(600)为0.02时,对小球藻的干重和油脂产量促进作用最显著,油脂产量分别可达0.114 g·L~(-1)、0.113 g·L~(-1),油脂产量比空白对照组分别提高了22.58%、21.50%.通过对生成的脂肪酸甲酯进行气相色谱分析,结果显示光合细菌和W4菌的添加并未改变小球藻脂肪酸成分,但提升了单不饱和脂肪酸的含量,有利于提升所得生物柴油的品位.培养结束后污水的菌群结构分析显示投加细菌会降低污水中菌群的丰富度和多样性,初步判断是投加的菌在藻液中能够成为优势菌群,且实验组中丛毛单胞菌属(Comamonas)和假单胞菌属(Pseudomonas)的丰度大于对照组.     

1株异养反硝化硫细菌的分离鉴定及代谢特性

工业废水中的有机物、硫化物和含氮化合物是废水处理面临的重大挑战.利用生物技术,可以实现在废水处理系统中同时去除这3种污染物.在污水处理反应器中,分离出1株异养反硝化硫细菌HDD1.基于16S rRNA基因的系统进化分析和生理特征显示菌株HDD1为Thauera属的一个种.菌株HDD1能够利用乙酸盐和硫化物作为电子供体,硝酸盐作为电子受体进行呼吸作用.在15h之内,CH3COO-(300 mg·L~(-1))、S2-(200 mg·L~(-1))和NO-3(487 mg·L~(-1))被完全代谢去除.扫描电子显微镜和能量色散谱结果显示硫化物氧化的主要产物为单质硫.菌株HDD1能够同时应用于工业废水处理和硫元素的资源化回收.