2株好氧反硝化菌的筛选及其强化贫营养生物膜脱氮效果

经富集培养、BTB培养基初筛与反硝化能力测定,从城市污水处理厂活性污泥中筛选得到2株好氧反硝化细菌.通过16S rDNA同源性分析对2株菌进行鉴定;并将这2菌株接种到贫营养生物膜体系中以探究它们对系统总氮的去除能力的强化.结果表明,这2株菌分别属于Pseudomonas aeruginosa和Pseudomonas putida,2株好氧反硝化菌单独存在时,对模拟废水的TN去除率分别达78%和82%;2株细菌强化后的生物膜系统对TN去除率达68%和64%,较非强化对照系统分别提高47%和43%,且NH4+-N去除率均接近100%.说明这2株好氧反硝化细菌具有较强的反硝化能力,并能够有效强化生物膜在贫营养条件下的反硝化能力,并且不会抑制生物膜硝化能力,可实现生物膜系统同步硝化反硝化.     

不同营养模式下固定化斜生栅藻和普通小球藻氨氮去除能力对比分析

微藻培养耦合污水处理是一项极具潜力的绿色生物技术,具有污染物减排和资源化的双重效应.为明确不同微藻固定化后对NH₄+-N去除的差异及优势,以斜生栅藻和普通小球藻为研究对象,以自由生长为对照,通过5 d的批次培养试验对比分析了2种固定化微藻不同营养模式下对NH₄+-N污水的适应性及其生长特性.结果表明:①对比自由生长,固定化生长可有效提升斜生栅藻在自养和异养模式下的NH₄+-N去除能力,2种模式下最大去除率分别为98%和53%,而在混养模式下,最大去除率则从100%降至86%.②固定化生长对普通小球藻NH₄+-N去除率的提升较弱,仅在自养模式下发挥正效应,最大去除率可升至37%,在混养模式下,其自由生长优势强于固定化生长,当C/N为10时,NH₄+-N第4天即可完全去除.③固定化生长并未改变混养模式下2种微藻生长对ρ(COD_Cr)的依赖性,而该效应在异养模式下并不明显.④除自养模式外,固定化生长均略低于自由生长,并且普通小球藻的生长速率也显著高于斜生栅藻.研究显示,斜生栅藻单个细胞对NH₄+-N的去除能力优于普通小球藻单个细胞,斜生栅藻污水培养的适应性更强,并且固定化自养模式最佳,而普通小球藻固定化优势微弱.      

SPG膜曝气-基因工程菌生物膜反应器处理阿特拉津废水研究

膜曝气-生物膜反应器(MABR)是一种新型的膜-生物废水处理工艺,在MABR中采用基因工程菌生物膜可以强化难降解污染物的生物去除.本研究在SPG膜表面形成基因工程菌生物膜,运行SPG膜曝气-生物膜反应器(SPG-MABR)处理阿特拉津废水,考察了气压、挂膜生物量和液体流速对SPG-MABR运行性能的影响,以及基因工程菌生物膜的变化.结果表明,提高气压可以增大透氧系数,从而提高阿特拉津和COD的去除速率以及复氧速率.提高挂膜生物量能够加快阿特拉津和COD的生物去除,但生物膜厚度增加使得氧传质阻力增大,复氧速率降低.层流状态下减小SPG-MABR中的液体流速,有利于污染物向生物膜扩散传质,从而提高污染物去除速率.气压为300 kPa、生物量为25 g·m-2、液体流速为0.05 m·s-1时,SPGMABR反应器对阿特拉津5 d的去除率可以达到98.6%.在SPG-MABR运行过程中,基因工程菌生物膜呈现微生物多态化趋势.生物膜表面逐渐被其他微生物细胞覆盖,基因工程菌分布减少,生物膜内部仍以基因工程菌细胞为主.     

电极活性菌分离过程中微生物群落结构动态特征解析

为探讨培养过程对微生物的选择性作用及电极活性菌在生物膜中的功能地位,采用亨氏厌氧滚管稀释培养技术,以氧化铁为指征,自微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)阳极生物膜中分离电极活性微生物,并对纯菌分离过程中微生物群落结构动态特征进行跟踪监测.结果表明,以乳酸、乙酸和甾体药物生产废水为底物的MFC最高电压分别可达0.57、0.60和0.40 V.种泥以及乳酸、乙酸为底物的阳极膜分离出的优势菌种均为变形杆菌,而甾体废水为底物的阳极膜分离出的优势菌包含变形杆菌、厚壁菌和拟杆菌,种类丰富.经过富集培养最终分离获得2株电极活性菌,16S rDNA测序鉴定为路德维希肠杆菌(Enterobacter ludwigii)和弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freundii).以乳酸为底物,两株纯菌可分别获得0.10V和0.17 V的最大电压.该研究表明,应用氧化铁为指征的厌氧梯度稀释培养技术可分离到电极活性微生物,但由于分离过程的选择作用,微生物群落结构动态变化特征显著.     

废水除磷技术及进展分析

介绍了磷污染的危害,指出磷是产生水体富营养化的最主要因素.全面阐述废水除磷的技术,分析了各种工艺的特点,指出了生物除磷技术的发展趋势.     

膜曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

炭膜作为膜曝气生物膜反应器膜组件处理人工合成废水,在单一反应器内实现了同时去碳脱氮.结果表明,当进水COD和NH^＋₄-N浓度分别为338 mg/L和75 mg/L,HRT为14 h,炭膜腔内压力为13.6 kPa时,COD、NH⁺₄-N和TN的去除效率分别为82.5%、 95.1%和84.2%.但是在反应器运行的后期TN去除效率明显下降,主要是因为高有机负荷导致无纺布上的微生物过度繁殖,严重影响了硝化过程的进行.通过荧光原位杂交和扫描电镜技术观察生物膜微生物结构,得出厌氧或兼氧菌主要分布在生物膜外层的缺氧区,而氨氧化菌主要分布在生物膜内层的好氧区.硝化细菌和反硝化细菌在生物膜内的共存实现了炭膜曝气生物膜反应器的同步硝化反硝化.     

Selection of microalgae for high CO2 fixation efficiency and lipid accumulation from ten Chlorella strains using municipal wastewater

As significant differences in cellular physiology, metabolic potential and genetics occur among strains with morphological similarity, the screening of appropriate microalgae species for effective CO₂ fixation and biodiesel production is extremely critical. In this study, ten strains of Chlorella were cultivated in municipal wastewater influent (MWI) and their tolerance for MWI, CO₂ fixation efficiency and lipid productivity were assessed. The results showed that the biomass concentrations of four strains (Chlorella vulgaris, Chlorella 64.01, Chlorella regularis var. minima and Chlorella sp.) were significantly higher than other strains. When the cultivation systems were aerated with 10% CO₂, Chlorella sp. showed the highest CO₂ fixation efficiency (35.51%), while the highest lipid accumulation (58.48%) was observed with C. vulgaris. Scanning electron microscopy images revealed that the cells of both Chlorella sp. and C. vulgaris kept their normal morphologies after 15 day batch culture. These findings indicated that Chlorella sp. and C. vulgaris have fairly good tolerance for MWI, and moreover, Chlorella sp. was appropriate for CO₂ fixation while C. vulgaris represented the highest potential for producing biodiesel.     

Removing nitrogen and phosphorus from simulated wastewater using algal biofilm technique

Algal biofilmtechnology is a new and advanced wastewater treatment method. Experimental study on removing nitrogen and phosphorus from simulated wastewater using algal biofilm under the continuous light of 3500 Lux in the batch and continuous systems was carried out in this paper to assess the performance of algal biofilm in removing nutrients. The results showed that the effect of removing nitrogen and phosphorus by algal biofilm was remarkable in the batch system. The removal efficiencies of total phosphorus (TP), total nitrogen (TN), ammonia-nitrogen (NH₃-N), and chemical oxygen demand (COD) reached 98.17%, 86.58%, 91.88%, and 97.11%, respectively. In the continuous system, hydraulic retention time (HRT) of 4 days was adopted; the effects of removing TP, TN, NH₃-N, and COD by algal biofilm were very stable. During a run of 24 days, the removal efficiencies of TP, TN, NH₃-N, and COD reached 95.38%, 83.93%, 82.38%, and 92.31%, respectively. This study demonstrates the feasibility of removing nitrogen and phosphorus from simulated wastewater using algal biofilm.     

养猪废水和污泥中11种兽用抗生素的同时分析技术及其在生物降解过程的应用

优化了固相萃取与高效液相色谱串联质谱联用的分析条件,使之适用于检测长三角地区养猪废水和污泥中常见的11种兽用抗生素(包括4种四环素类、2种磺胺类、3种喹诺酮类和2种大环内酯类).该分析方法对养猪废水的平均加标回收率(n=3)为73.0%~105.2%,相对标准偏差为3.1%~10.2%;对污泥的平均加标回收率(n=3)为57.4%~104.6%,相对标准偏差为1.9%~10.9%.研究膜生物反应器中抗生素的浓度变化,发现废水中抗生素以四环素类和磺胺类为主,而污泥中以四环素类为主.反应器对废水中四环素类抗生素的去除率为85.2%,其中最主要的去除途径是生物分解(51.9%),其次是污泥吸附(33.2%);而磺胺类抗生素去除率为95.8%,几乎全部是依靠生物分解,污泥吸附很少.摇瓶实验结果显示,污泥中积累的抗生素未对活性污泥的有机物降解活性和硝化活性产生明显影响.     

硝酸盐对厌氧生物膜和颗粒污泥的同时产甲烷反硝化性能影响研究

为了研究硝酸盐对厌氧生物膜系统同时产甲烷反硝化反应的影响及其机制,拓展生物膜工艺在高氮有机废水中的应用,采用生物膜-污泥厌氧复合反应器和上流式厌氧污泥床培养具备同时产甲烷反硝化反应的功能微生物系统,并以间歇实验方法,对比研究硝酸盐对厌氧生物膜和颗粒污泥的同时产甲烷反硝化性能的影响.结果表明,硝酸盐对生物膜和颗粒污泥系统去除COD和反硝化反应均有影响,但硝酸盐浓度变化对颗粒污泥系统的影响比生物膜系统更大,生物膜表现出更强的降解能力和更高的耐性阈值.随着硝酸盐浓度从75 mg·L-1增加到600 mg·L-1,颗粒污泥对COD的降解速率从273.26mg·（h·g）-1降到0.1 mg·（h·g）-1,而生物膜从95 mg·（h·g）-1降至1.7 mg·（h·g）-1;同时,生物膜和颗粒污泥对硝酸盐的降解速率分别从21.43、22.31 mg·（h·g）-1增加到83.72、61.06 mg·（h·g）-1,随着硝酸盐的降解,生物膜表现出更强的恢复能力,最大值为712.44 mg·（h·g）-1.研究还发现亚硝酸盐积累是影响生物膜和颗粒污泥同时脱氮除碳功能的主要原因,在相同的硝酸盐浓度下,生物膜中亚硝酸盐的最大积累量仅为的颗粒污泥的1/10.因此,生物膜-污泥厌氧复合反应器可以作为高浓度含氮有机废水实现同时产甲烷反硝化工艺反应器一种重要选择.     

贵州某规模化养猪场废水中抗生素的污染特征及去除效果

为了解贵州某规模化养猪场废水处理过程中抗生素的污染特征及废水处理工艺对抗生素的去除效果,使用固相萃取-液相色谱-串联质谱仪(SPE-LC-MS)技术,对2家规模化养猪场(猪场A和猪场B)废水处理工艺各处理单元进出水中10种兽用抗生素的去除进行调查研究.结果表明, 2家规模化养猪场废水处理工艺对常规污染物(COD、NH~+_4-N、TN和TP)的去除率在88.10%以上. 2家养猪场废水处理工艺各处理单元进出水中均有多种抗生素检出,检出浓度范围在ND～120 842.74 ng·L~(-1)之间.其中,主要的污染单体为磺胺间甲氧嘧啶(SMM)、磺胺对甲氧嘧啶(SMD)、土霉素(OTC)和氧氟沙星(OFL),最高单体污染浓度达120 842.74 ng·L~(-1)(SMM).调查的10种抗生素在处理工艺中的去除效果较好,总去除率为99.23%～100.00%,在猪场A的废水处理工艺中,"USR+2级A/O+消毒池+氧化塘"组合工段能有效去除废水中残留的抗生素,其中对SMM、SMD和OTC的总去除率达100.00%;在猪场B的废水处理工艺中,"超滤(UF)+纳滤(NF)"组合工段能有效去除废水中的抗生素,最终废水中99.23%以上的抗生素被去除.但最终出水中大部分抗生素的浓度高于欧盟水环境抗生素阈值(10 ng·L~(-1)).通过冗余分析发现废水中常规指标(COD、NH~+_4-N、TN、TP和pH)与部分抗生素的降解具有相关性.     

三级生物膜深度处理腈纶废水生化出水的脱氮研究

针对腈纶废水生化出水用传统脱氮工艺深度脱氮时碳源不足的问题,采用三级生物膜反应器作为深度处理装置,研究了反应器的启动及进水pH、水力停留时间(HRT)、进水氨氮(NH4+-N)浓度对NH4+-N去除率的影响并确定其最佳运行条件及最佳条件下总氮(TN)的去除效果.结果表明,在HRT为24 h,进水pH为7.8～8.0条件下反应器对NH4+-N和TN的去除效果最佳,平均去除率分别为94.6%和53%;且进水NH4+-N浓度对其去除效果没有明显影响;反应器在不投加有机碳源情况下,对TN有明显去除效果,平均去除率53%,最高去除率达66%,表明三级生物膜反应器深度处理腈纶废水时脱氮效果明显.     

毒性有机物BPA与普通小球藻的相互影响特性研究

考察了不同浓度双酚A(BPA)对普通小球藻(Chlorella vulgaris)生长特性的影响,以及普通小球藻生长过程对BPA的去除效能.研究表明,低浓度BPA(0~20 mg·L-1)对普通小球藻生长具有促进作用,而高浓度BPA(20~50 mg·L-1)对普通小球藻生长具有抑制作用,且抑制效应与BPA浓度呈正相关关系.低剂量BPA(<20 mg·L-1)对叶绿素含量并无明显的影响,高剂量BPA(>20 mg·L-1)造成叶绿素含量降低.在BPA初始浓度2~50 mg·L-1的范围内,普通小球藻对其都有一定的去除效能,单位普通小球藻对BPA去除速率与其初始浓度呈正相关关系.BPA投加量为50 mg·L-1时,BPA去除速率最大,且最大速率出现于延滞期与对数期之间.     

厌氧酸化在焦化废水脱氮和毒性削减中的作用

分别用厌氧酸化-缺氧-好氧(A₁-A₂-O)生物膜法和缺氧-好氧(A/O)生物膜法处理焦化废水,比较了二者对废水毒性的削减效果.试验结果表明,焦化废水的毒性大于0.19mg/L氯化汞的毒性.其毒性削减与有机氮去除有一定关系,厌氧酸化在提高废水有机氮去除率和降低废水的毒性方面起到了重要的作用.废水经A₁-A₂-O生物膜系统处理后,毒性大大降低,当HRT为37.9h时,出水对发光菌的相对发光度可达96.8%,其毒性相当于0.023mg/L氯化汞的毒性.     

基于微气泡曝气的生物膜反应器处理废水研究

微气泡曝气有助于强化氧传质过程,在废水好氧生物处理中具有潜在的应用优势;生物膜反应器是应用微气泡曝气的可行工艺形式.本研究在生物膜反应器中采用SPG膜微气泡曝气处理模拟生活废水,探讨反应器连续运行过程中,SPG膜空气通透性、溶解氧变化、污染物去除效果及氧利用情况.结果表明,基于SPG膜微气泡曝气的生物膜反应器能够实现长期连续稳定运行,是微气泡曝气与废水好氧生物处理结合的可行方式.SPG膜表面性质及膜孔径影响其空气通透性,疏水性膜的空气通透性优于亲水性膜;膜孔径越大,空气通透性越好.一定的SPG膜空气通量下,反应器内的溶解氧浓度主要受有机负荷影响.SPG膜微气泡曝气生物膜反应器较优的COD处理负荷(以SPG膜面积计算)为6.88 kg·(m2.d)-1.氨氮的去除主要受溶解氧浓度及生物膜内氧扩散传质的影响,在高有机负荷下生物膜内出现同步硝化反硝化.微气泡曝气的氧利用率显著高于传统曝气方式,在优化的运行条件下,氧利用率可以接近100%.     

不锈钢毡电极MEC甲烷原位纯化及原理

为实现有机废弃物能源化利用,采用不锈钢毡电极微生物电解池(MEC)处理含乙酸的模拟废水,系统地研究了外加电压对乙酸去除、甲烷(CH4)生成、微生物种群和活性等方面的影响.结果表明,MEC(0.4 V)中乙酸去除速度最快,可以达到(167.30±0.71)mg·L~(-1)·h-1;MEC(1.0V)中CH4浓度、CH4产生速度和乙酸去除率达最大值,分别为96.98%±1.19%、(1.18±0.04)LMet·d-1·LR-1和100%±0.05%.另外,外加电压可提高阴极微生物代谢活性和嗜氢产甲烷菌的相对丰度.外加电压为1.0 V时,嗜氢产甲烷菌相对丰度达78.87%,其中Methanospirillum最为丰富,其含量占到全部微生物的68.38%.研究证明MEC可以实现乙酸的快速去除、甲烷高效制备和甲烷原位纯化.     

缺镁胁迫对普通小球藻光合生理及油脂积累的影响

小球藻是一种重要的生物资源,它在生产微藻燃料、提取生物活性物质以及水环境修复等方面具有广阔的应用,因此研究小球藻的生理生化特性具有重要的意义.镁离子在微藻的生长过程中起到了很重要的作用,不仅是叶绿素结构的中心原子,还是一些代谢途径中关键酶的辅因子.采用批次培养的方法,在对普通小球藻(Chlorella vulgaris)光合自养培养过程中,研究了在缺镁胁迫条件下的普通小球藻的光合生理及油脂积累的变化.结果表明,在缺镁胁迫条件下,普通小球藻的生物量、蛋白含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量分别降低了20%、43.96%、27.52%、28.07%,而总油脂含量增加了19.60%;普通小球藻的最大光能转化效率Fv/Fm降低了22.54%,而非光化学淬灭qN显著高于正常培养条件.本研究结果表明缺镁胁迫抑制了普通小球藻中叶绿素的合成,从而影响了光合作用的进行,导致普通小球藻生长受到抑制、蛋白质合成受阻,从而使其碳同化进入油脂的合成代谢,增加了普通小球藻油脂含量.     

多介质土壤滤层系统(MSL)与潜流式人工湿地技术处理海水养殖废水的效能比较

为探索经济可行的海水养殖废水处理技术,选取南美白对虾海水养殖废水,对比研究了多介质土壤滤层(multi-soillayer,MSL)系统和4种不同植物配置潜流式人工湿地(大米草型、芦苇型、香蒲型和无植物型)在400 L·(m2·d)-1水力负荷下的废水处理效果.结果表明,MSL对化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)的平均去除率分别为80.38%±2.14%、68.14%±3.51%、40.79%±3.10%、42.68%±2.90%和54.19%±5.15%,均高于其他4种不同植物配置的潜流式人工湿地的处理效果.4种人工湿地系统对各污染物的去除率从高到低依次为:大米草型>芦苇型>香蒲型>无植物型.     

Evaluation of antioxidant enzymes activities and identification of intermediate products during phytoremediation of an anionic dye (C. I. Acid Blue 92) by pennywort (Hydrocotyle vulgaris)

The potential of pennywort(Hydrocotyle vulgaris)for phytoremediation of C.I.Acid Blue 92(AB92)was evaluated.The efects of various experimental parameters including pH,temperature,dye concentration and plant weight on dye removal efciency were investigated.The results showed that the optimal condition for dye removal were pH 3.5 and temperature 25°C.Moreover,the absolute dye removal enhanced with increase in the initial dye concentration and plant weight.Pennywort showed the same removal efciency in repeated experiments(four runs)as that obtained from the first run(a 6-day period).Therefore,the ability of the plant in consecutive removal of AB92 confirmed the biodegradation process.Accordingly,a number of produced intermediate compounds were identified.The efect of treatment on photosynthesis and antioxidant defense system including superoxide dismutase,peroxidase and catalase in plant roots and leaves were evaluated.The results revealed a reduction in photosynthetic pigments content under dye treatments.Antioxidant enzyme responses showed marked variations with respect to the plant organ and dye concentration in the liquid medium.Overall,the increase in antioxidant enzyme activity under AB92 stress in the roots was much higher than that in the leaves.Nevertheless,no significant increase in malondialdehyde content was detected in roots or leaves,implying that the high efciency of antioxidant system in the elimination of reactive oxygen species.Based on these results,pennywort was founded to be a capable species for phytoremediation of AB92-contaminated water,may be efective for phytoremediation dye-contaminated polluted aquatic ecosystems.     

微气泡曝气生物膜反应器处理低C/N比废水脱氮过程

微气泡曝气生物膜反应器是微气泡曝气技术与好氧生物处理相结合的新型处理工艺.本研究采用微气泡曝气生物膜反应器在低气水比下处理低C/N比废水,考察了生物脱氮过程和性能,并分析了脱氮功能菌群变化.结果表明,通过低气水比(小于1∶2)控制DO浓度并降低进水C/N比,可以实现生物脱氮过程从同步硝化-反硝化向同步短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)过程转变,并可获得较高的低C/N比废水生物脱氮性能. DO浓度低于1. 0 mg·L-1、进水C/N比为1∶2. 8时,SNAD过程成为生物脱氮的主要途径,TN平均去除率可达到76. 3%,TN平均去除负荷为1. 42 kg·(m3·d)-1,厌氧氨氧化过程对TN去除的贡献率为86. 0%.随着进水C/N比降低,生物膜中亚硝化菌群和厌氧氨氧化菌群的相对丰度逐渐增加,而硝化菌群和反硝化菌群的相对丰度逐渐降低.生物脱氮功能菌群变化与脱氮过程转变为SNAD过程相一致.