环境pH对微生物生物膜吸附重金属的影响研究进展

重金属污染以其强毒性、富集性和持久性成为全球性的环境难题。在现有的重金属污染治理技术中,基于微生物生物膜的修复技术因其高效、低成本、可持续等优势,在预防、控制和修复重金属污染等方面被广泛应用,成为了新兴研究热点技术。为了进一步揭示微生物生物膜与重金属之间的内在关系。本文通过对最近二十年微生物生物膜吸附重金属等方面的文献进行系统整理和总结,详细阐述了微生物生物膜吸附重金属的吸附机理、吸附数学模型和pH对微生物生物膜的影响,特别对影响该技术的重要参数pH进行了系统阐述并总结了pH影响微生物生物膜修复技术的原理及规律,以期为未来研发和改进微生物生物膜去除重金属污染的生产应用工艺提出科学性的指导意见与建议。     

生物膜处理城市河道污染水体的挂膜试验研究

以城市河道污染水体为研究对象,通过水体中土著微生物的富集过程,利用自行设计的生物接触氧化装置进行动态挂膜试验研究。讨论了挂膜过程系统对污染物去除效果的变化、生物膜及其生物相的变化;同时考察了填料上SS以及VSS的变化;分析了影响填料挂膜的各种因素,提出了判断生物膜成熟的依据。     

用生物膜缺氧修复受污染的城市河道水

采用一种类似氧化沟的反应器,其中利用蜂窝陶瓷为载体形成生物膜替代活性污泥,对城市受污染的河道水体进行缺氧生物修复.修复过程中控制溶解氧含量在0.5 mg/L以下,使生物反应在缺氧状态下运行.在此过程中,水中的氨氮去除率为40%～60%,总氮的去除率达到40%～45%,即氨氮和总氮得到同步去除,且没有亚硝酸盐积累.提取生物膜置于摇瓶内进行厌氧培养发现,氨氮和亚硝酸盐氮也得到同步去除,这表明在低碳氮比的微污染地表水的生物修复过程中同时有硝化-反硝化和厌氧氨氧化现象.通过分子生物学分析,证实在生物膜群落里存在具有厌氧氨氧化能力的微生物.这一结果有可能为富营养化水体的修复提供一种经济、实用的技术途径.     

PCR-DGGE技术解析固体碳源表面生物膜的微生物群落结构

以聚乳酸/聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PLA/PHBV)作为填充床反应器的碳源和生物膜载体,对受硝酸盐污染的水进行生物反硝化脱氮.采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术分析了PLA/PHBV表面生物膜中微生物群落的结构和动态变化.结果表明,反应器运行初期,生物膜中微生物多样性下降.当反应器稳定运行时,DGGE图谱特征条带的香农威尔指数和辛普森指数均变化不大,微生物群落结构保持相对稳定.DGGE图谱特征条带的16S rDNA序列分析及扫描电镜分析的结果表明,生物膜中的主要微生物均为革兰氏阴性杆菌,包括Diaphorobacter、Acidovorax、Rubrivivax、Azospira、Thermomonas和Devosia,它们分别属于变形菌门(Proteobacteria)的α-,β-和γ-变形菌纲,其中Diaphorobacter为反应器稳定运行期生物膜中丰度最高的菌群.     

生物膜法处理地表水研究与应用进展

介绍了目前中国地表水的污染概况,指出地表水污染情况依然不容乐观,主要污染指标为总氮和总磷,修复受污染地表水的主要方法为生物法,论述了生物技术中的生物膜法处理地表水的原理,总结并分析了国内外相关生物膜法处理技术及其优缺点,并列举了相关应用实例,最后根据国外河道整治的发展历程,对该技术的发展趋势作了展望,因生物膜-生态联合治理技术综合了生态系统方法及生物净化技术的优点,认为生物膜-生态联合治理技术将是今后地表水处理技术发展的一大趋势。     

自然生物膜对水体中罗丹明B的净化与响应

以RhB(RhodamineB, 罗丹明B)为模型染料,研究了自然生物膜对RhB的去除,并分别使用Biolog和PLFA(磷脂脂肪酸)为技术手段和指标,探究RhB的存在对自然生物膜微生物群落结构和微生物碳源利用多样性的影响. 结果表明,第1天自然生物膜对水体中RhB的去除率为29.2%,之后几天的平均去除率降至3.9%左右;在测试期内RhB的总去除率达到68.6%. PLFA测定结果表明,RhB使自然生物膜中的PLFA总量减少了52.23%,其中细菌、真菌和放线菌的数量分别减少了75.81%、67.03%和100%. Biolog测定结果表明,低质量浓度的RhB降低了自然生物膜中微生物群落对碳源的利用能力,改变了生物膜微生物群落对31种碳源的利用情况,但RhB并没有对自然生物膜的微生物结构造成完全的破坏. 综上,自然生物膜作为一种自然水体中自生的微生物聚集体具有显著的生态学意义,其对低质量浓度的RhB具有一定的净化作用,但是RhB的存在也会对自然生物膜的结构和功能产生影响.      

供水PE和PPR塑料管内表面生物膜群落组成及其代谢特征

饮用水管道材料可以影响管壁生物膜群落组成,其代谢功能的差异又会导致不同的微生物风险.以PE管和PPR管为实验对象,结合16S rRNA测序、非靶向代谢组学、流式细胞仪和激光共聚焦扫描显微镜等方法,探究不同塑料管材对管壁生物膜微生物群落组成、代谢过程和微生物量的影响.结果表明,PPR管生物膜中微生物多样性和丰富度明显高于PE管.PPR管生物膜中变形菌门和拟杆菌门相对丰度高于PE管,PE管生物膜中放线菌门和酸杆菌门相对丰度高于PPR管.PE管壁生物膜中微生物代谢产物主要为十五烷酸、棕榈油酸和乙底酚等物质,PPR管生物膜中微生物代谢产物主要有13-氧化ODE、间香豆酸、7-羟基香豆素和松三糖等物质.相比于PPR管,PE管生物膜中与微生物代谢产物相对应的代谢通路包括核苷酸代谢、脂肪酸的生物合成和嘌呤代谢等表达量显著上调.与PPR管相比,PE管生物膜厚度更厚、微生物量更多,活菌比例更高,容易导致更强的微生物风险.因此,建议以后深入探究不同材质的塑料管对生物膜形成的影响机制并提出相应控制措施,以确保饮用水塑料管网水质微生物安全.     

PCR-SSCP技术用于脱臭微生物群落结构的研究

采用PCR-SSCP(单链构象多态性)技术对脱臭生物滤池中填料生物膜微生物群落结构进行了研究.生物滤池对臭气中的污染物随驯化时间逐渐增强,去除率从50%升高到89%.对2种填料树皮和秸秆上生物膜的分析结果表明,滤池内微生物多样性随运行时间先降后升,从1.6～1.9上升到2以上;而2种填料上微生物的相似性逐渐增加,表明随着驯化进程,生物填料上的微生物能够利用臭气污染物进行生长,并随运行时间逐渐趋于丰富和稳定;树皮比秸秆具有较高的生物多样性,平均值分别为2.2和2.0,说明树皮上容易附着多种微生物生长,电镜照片也显示2种填料生物膜的增长和生物多样性的提高.SSCP条带测序结果表明生物滤池生物膜优势微生物种属为芽孢杆菌属,占33.3%;条带中不可培养细菌占44.4%;填料生物膜上的细菌绝大多数是广泛存在于土壤、水体及生物体中的微生物,它们对环境适应能力强,在臭气的污染物去除中扮演重要角色.     

CaO_2对控制河道底泥磷释放效果的研究

在实验室模拟条件下,投加CaO2对受污染河道底泥进行原位修复,并通过底泥磷形态的变化进行具体分析,结果表明:将CaO2散点注射到底泥表层的修复效果最好,时效性最持久。同时,分析水体的ORP、DO等指标,结合底泥的磷形态和Fe3+/Fe2+比值的变化,说明CaO2的缓慢释氧可持续为微生物新陈代谢提供氧气,可作为微生物激活剂用来修复受污染的河道底泥。     

新型生态浮岛在改善水质中的作用及生物膜载体微生物特征研究

设计了一种新型生态浮岛(IEFI),并对浮岛生物膜载体上的微生物进行了研究.结果表明,生物膜载体上的微生物对改善水质起到重要的作用,新型生态浮岛对COD、TN、TP的去除效果明显高于普通浮岛(CFI)(P<0.05).COD、TN、TP的最高去除率分别出现在9月、5月和11月.构建了生物膜载体上微生物的克隆文库,结果表...     

孔隙介质中生物膜空间分布及其对渗透性影响研究

孔隙介质地下水污染的生物修复过程中,微生物附着在介质颗粒表面,造成生物堵塞,影响生物修复的效率.对二维砂箱中的生物堵塞实验数据进行了统计分析,统计结果表明生物膜厚度在空间上服从正态分布.现有的定量刻画多孔介质生物膜与渗透率的模型一般均假设生物膜均质等厚地覆盖在颗粒表面,与实验结果不符.为探讨多孔介质中生物膜厚度变化对渗透率计算结果的影响,本文选择常用的Taylor模型中二大类六种模型进行比较分析研究.计算结果表明:生物膜厚度参数对模型计算结果影响显著,利用最小生物膜厚度计算得到的相对渗透率比利用最大生物膜厚度计算时的结果大1～4个数量级;不同模型对生物膜厚度参数的敏感性不同,其中Mualem模型最为敏感;Mualem Model利用平均值计算所得相对渗透率与实验测量结果相符,基于正态分布的生物膜厚度统计均值具有一定的代表性;Mualem模型更适用于计算孔隙介质中生物堵塞时对渗透率的影响.     

强化耦合生物膜技术在河道污水中的应用

随着城市化的快速发展,城市内湖、河道等污染日趋严重。目的：研究适合城市河道污水治理的修复技术。方法：使用以强化耦合生物膜技术(EHBR)为核心的修复技术对城市河道污染水体进行治理,并对水质化学需氧量(COD),氨氮(NH₃-N)和总氮(TN)跟踪监测。结果：通过增氧曝气及EHBR膜处理,COD浓度下降了54.90%,NH₃-N和TN浓度分别下降了92.64%和93.77%。结论：该技术对于城市河道污水有良好的脱氮和去除有机物的能力。     

河道水体原位生态净化技术研究进展

河道水体生态净化剂及修复技术是目前河道治理中研究和应用的热点。综述了当前国内外污染河道水体生态净化技术特点、应用及研究进展,重点介绍了近自然河岸带、生态滤坝、生态浮岛、生物膜净化和水生植物修复等河道原位水体生态净化技术方面的研究与应用,指出了河道水体生态净化过程中存在的问题,并就技术研究方向进行了展望。     

生物膜-膜生物反应器废水处理技术进展

介绍了一种新型的废水处理器—生物膜-膜生物反应器(BMBR),并综述了其技术进展、优点和缺点,比较了几种常见的生物膜膜生物反应器。生物膜膜生物反应器中微生物主要以附着方式生长于填料上,可以延缓膜的污染;反应器中填料的移动可对膜表面进行有效清洗,减轻膜污染;同时该类反应器具有较高的有机物的去除率、脱氮除磷效率,抗冲击负荷能力强。生物膜膜生物反应器是一种具有很好应用前景的废水处理技术。     

曝气复氧+微生物菌剂修复黑臭河道工程试验

应用"曝气复氧+微生物菌剂"技术进行黑臭河道修复的工程试验研究。结果表明:采用自制的移动式微孔曝气复氧机结合投加微生物菌剂,可以消除试验区河道的黑臭、改善水质指标,同时消除河道岸边黑泥,降低蓝藻爆发率。试验结果为短期内无法完全截污、进行大规模施工困难较大的黑臭污染河道实现消除黑臭的目标提供了切实可行的工程技术借鉴,具有良好的社会和环境效益。     

小分子物质双(3-氨基丙基)胺对废水混合菌落生物膜形成抑制效应

研究了小分子物质双(3-氨基丙基)胺对混合菌落生物膜形成抑制及解体效应机制,并探讨了利用双(3-氨基丙基)胺减缓膜表面生物污染的可行性.结果表明,双(3-氨基丙基)胺能有效抑制混合菌群微生物附着和生物膜形成,抑制作用随浓度的升高而增强.经过双(3-氨基丙基)胺处理(131 mg·L~(-1))24 h,生物膜形成抑制率达到74.61%.这种抑制效果不是通过杀菌方式产生而是通过抑制微生物中胞外多糖和e DNA含量产生.经双(3-氨基丙基)胺处理后,胞外多糖和eDNA分别下降了39.37%±2.68%和70.05%±2.93%.双(3-氨基丙基)胺对已经形成的生物膜也有一定解离作用.对于预培养12 h的生物膜,双(3-氨基丙基)胺(131 mg·L~(-1))处理10 h,解体率为23.59%.另外双(3-氨基丙基)胺可减缓膜过滤过程中膜孔堵塞速度,降低膜压,缓解由微生物引起的膜污染问题,在环境膜污染控制方面具有潜在应用价值.     

电活性生物膜介导Cu2+生物还原的试验研究

电活性生物膜形成、胞外电子传递机制以及环境效应研究已成为环境领域关注的热点.通过在碳毡上富集形成生物膜,采用电化学方法对生物膜的电活性进行了表征,对电活性生物膜直接介导Cu2+的还原转化进行了初探.利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)对Cu元素的形貌、含量以及价态进行分析,结果表明电活性生物膜能够利用乙酸作为电子供体,Cu2+作为电子受体,将Cu2+还原转化成Cu或Cu+.同时,通过激光共聚焦显微镜(LSCM)观察Cu2+对微生物的影响,结果显示Cu2+对微生物有明显的毒害作用,所以电活性生物膜介导Cu2+的转化只能在较低的铜离子浓度下进行.本研究结果将为电活性生物膜应用于环境中铜离子的固定和回收提供理论依据.     

基于GIS的上海市河道及其水污染空间特征分析

在GIS支持下,对上海市的河道及其水质污染的空间格局进行分析,并进一步分析了水质污染面积与景观格局指数之间的关系.结果表明,上海市河道的水面率、河道密度、边界密度、分形数的空间分布特征表现为中心城区低,郊区高的趋势;河道水质污染在空间上呈现中心城区严重污染,近郊区到远郊区水质污染逐步减轻的趋势;而河道水质污染面积与河道景观空间指数之间呈现显著正相关,定量分析表明,河道污染水面积的对数与河道的边界密度之间满足非线性关系.     

城市河道修建中人工水环境污染防治对策研究

在"景观娱乐用水水质标准"规定的基础上,分析人工水环境的类别和污染来源,其污染来源主要包括降雨形成的地表径流、城市合流制管道溢流污染、大气沉降以及微生物作用产生的污染物等,均会对水体造成二次污染。加强污染源防控力度,对初期雨水进行控制以防止城市河道污染,使用生物修复技术改善水质,健全城市河道的管理体制,加强宣传教育工作和执法力度,实现对城市河道修建中人工水环境污染的有效防治,达到美化城市居住环境的最终目标。     

城市内河生态修复的技术对策及实证

本文初步探讨了城市内河生态修复的技术对策,并以2012年度慈溪市城区河道生态修复工程为实例,分析了生物膜技术、水生植物净化技术、微生物循环驯化技术、河道造流曝气技术等方法。研究结果表明:通过内河生态修复,慈溪市城市内河在水质指标、水体净化、景观生态等方面都有所改善,而且具有良好的社会和经济效益。