构建湿地基质微生物与净化效果及相关分析

 利用平皿计数法和其他传统方法,研究了复合垂直流构建湿地基质微生物数量的季节变化以及它们与污水净化效果的相关性.结果表明,不同月份复合垂直流构建湿地基质中的微生物数量也不相同;构建湿地净化污水的过程中,下行流池发挥了主要作用;构建湿地基质中微生物数量与污水中的KN以及COD_Cr的去除率存在显著相关性,说明微生物的活动是它们去除的主要途径;构建湿地基质中的微生物数量与TSS以及TP的去除率没有明显的相关性,这说明TSS和TP的去除有其他途径.本研究为进一步利用构建湿地处理污水提供了依据.     

复合垂直流人工湿地微生物特征对典型污水的响应差异

污水性质是影响人工湿地微生物特征的重要因子,而微生物对人工湿地污染物净化功能的发挥至关重要. 运用两组IVCW(复合垂直流人工湿地)分别处理模拟生活污水和污水处理厂尾水,比较研究两组系统下行流、上行流池的基质酶活性及硝化反硝化强度,并通过脂肪酸甲酯图谱分析系统中的微生物群落结构,以解析人工湿地微生物特征对两种污水的响应差异. 结果表明:处理生活污水的IVCW下行流池中脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶及硝酸盐还原酶活性均显著高于其他单元,四者平均值分别为其他单元的2.8~4.6、7.9~10.3、19.3~41.7和4.5~10.8倍. 处理生活污水IVCW基质的硝化强度是尾水处理系统对应单元的1.4~5.3倍(下行流)和1.3~3.9倍(上行流),而两组IVCW对应单元基质的反硝化强度之间无显著差异. IVCW下行流池中特征脂肪酸比值及微生物群落结构受污水类型的影响较小,均以厌氧细菌和革兰氏阳性菌为优势菌;上行流池微生物群落结构则受到污水类型的一定影响,真菌的相对丰度较高. 两种污水对IVCW基质酶活性和硝化强度的影响高于对反硝化强度和微生物群落结构的影响.      

复合垂直流人工湿地基质生化活性研究

文章测定了复合垂直流人工湿地基质生物膜生物量的空间分布、纤维素分解作用强度、氨化作用强度、酚分解作用强度、耗氧速率、厌氧活性等指标,结果表明:下行流池基质的纤维素分解作用、氨化作用、酚分解作用、耗氧速率等均高于上行流池,表层高于中下层,各指标变化趋势与生物膜生物量的空间分布存在明显的一致性;下行流池表层基质是污染物降解的主要空间;但上行流池基质的厌氧活性高于下行池;同时发现钴离子对基质厌氧微生物活性存在一定的影响,随着浓度的升高表现为先激活后降低。这些研究为阐明人工湿地净化机理提供了理论依据。     

人工湿地基质微生物状况与净化效果相关分析

了解微生物在湿地基质中的状况对理解人工湿地去除污染物机理具有重要意义。利用混菌法和稀释法，测定了不同植物以及无植物的潜流水平湿地基质中微生物的数量，研究了潜流水平湿地不同空间基质微生物的类群数量以及它们与污水净化效果的关系。结果表明，不同植物的湿地基质微生物数量差异不显著，有植物和无植物湿地的差别不明显；湿地基质中不同空间处微生物数量不相同，一般上层多于下层。在湿地运行条件相对稳定的情况下，湿地基质中会逐渐形成数量和活性比较稳定的生物群落。人工湿地基质中微生物数量与BOD5、TN的去除有显著相关性，说明微生物的作用是去除它们的重要途径；基质中微生物数量与TP的去除率相关性不明显，说明磷的去除尚有其他途径。测定了湿地基质硝化速率，硝化能力与亚硝化细菌的数量呈显著相关。     

利用磷脂脂肪酸表征人工湿地微生物群落结构

通过磷脂脂肪酸(PLFAs)分析,研究了复合垂直流人工湿地基质剖面的微生物群落结构及其分布特征.结果表明,湿地PLFAs组成以饱和脂肪酸、支链脂肪酸和单不饱和脂肪酸为主,多不饱和脂肪酸与环丙烷脂肪酸含量较少.特征脂肪酸的比值呈垂直分布.基质中好氧原核微生物为优势类群,其次为革兰氏阳性细菌及其他厌氧细菌,真核微生物所占比例最低.统计结果显示,好氧原核微生物的特征PLFAs相对含量在上行池表层最高;革兰氏阳性细菌、SRB及其他厌氧细菌的特征PLFAs相对含量在下行池中层显著高于其他位点,指示该区域为湿地系统主要的兼性厌氧功能区.     

构建湿地中试系统基质剖面微生物活性的研究

对稳定运行的复合垂直流构建湿地中试系统基质进行分层采样,测定微生物数量,生物量氮,酶活性,硝化作用,反硝化作用以及呼吸作用等各项指标.结果表明,上行流和下行流池0～10cm的基质层中好氧微生物数量高出30～55cm的层面1～2个数量级;反硝化细菌除下行流池0～10cm的层面外其他基质层数量都达到10⁷个/g干土以上.0～20cm的基质层中脲酶活性明显高于30～55cm的层面;而0～10cm的层面中脱氢酶活性明显高出10～55cm的层面2～5倍.硝化反硝化作用广泛存在于基质中,硝化作用表现出一定的空间规律,0～10cm的基质硝化作用强度要比40～55cm层面的高出20%;反硝化作用的空间差别很小,其作用率最低也达到85.5%.     

人工湿地基质中酶活性和细菌生理群的时空动态特征

对复合垂直流人工湿地基质中6种酶酶活性和5种细菌生理类群数量进行了测定.结果表明各种酶酶活性在不同月份存在显著差异(p<0.05):纤维素酶、蛋白酶和磷酸酶在6月、9月和12月时都表现出较高的酶活性,并且都显著地高于3月的酶活性;β-葡萄糖苷酶在6月时酶活性显著地高于其它月;而脲酶活性在9月和12月时极显著地高于3月和6月(p<0.01);脱氢酶酶活性在6月和12月时明显高于3月和9月.相比较而言,6种酶酶活性的空间特征较为一致,下行流池酶活性显著高于上行流池活性(p<0.05),并且随着基质层深度的增加,酶活性亦相对递减.细菌生理类群数量在6月和9月达到高峰,并且所反映出来的空间规律与酶活性有一致性.     

复合垂直流人工湿地污染物去除及微生物群落结构的PCR-DGGE分析

采用复合垂直流人工湿地净化富营养化景观水,考察了湿地系统中ρ(COD_Cr),ρ(TN),ρ(NH₄+-N),ρ(TP)和ρ(DO)以及pH的沿程变化,并采用PCR-DGGE技术分析了湿地系统中微生物群落结构垂直分布及组成的多样性. 结果表明:从下行池到上行池,ρ(COD_Cr),ρ(TN),ρ(NH₄+-N),ρ(TP),ρ(DO)和pH沿水流方向逐渐下降,上行池末端出水ρ(DO)略有回升,污染物的去除主要发生在下行池;由于湿地系统中环境条件和营养水平的变化,在湿地系统的不同位置微生物种群存在共同种属和各自的特异种属;下行池表层微生物多样性指数最高,上行池各样品间的相似性较好. 从下行池到上行池,微生物群落的多样性降低,群落结构间的相似性逐渐增大. 植物供氧、残体累积以及根际效应有助于提高湿地表层微生物的多样性.      

复合人工湿地系统酶活性及其与污染物净化效果的相关性

构建目前广泛应用的复合垂直流人工湿地系统,从酶学角度探讨湿地主要污染物净化机理。通过对下行流-上行流复合人工湿地和下行流-下行流复合人工湿地2套系统磷酸酶、脲酶活性的测定发现,磷酸酶、脲酶活性随系统流程逐级降低,一级池磷酸酶、脲酶活性较高且日变化较大,同一一级池中磷酸酶、脲酶活性呈显著相关性。系统脲酶活性和TN去除率相关性显著,磷酸酶活性与TP去除率不存在显著相关性,磷酸酶、脲酶活性与COD去除率相关性亦不显著。     

复合垂直流构建湿地中有机质积累与基质堵塞

利用灼烧失重研究了复合垂直流构建湿地小试及中试系统中有机质的积累规律及其与湿地基质堵塞的关系,通过示踪剂实验测定了堵塞前后系统水力停留时间的变化.结果表明,有机质主要积累在基质表层和上层0～50mm处且有机质积累主要发生在下行池.有机质含量与基质深度负相关,基质表层有机质含量明显高于其他各层.湿地系统中有机质含量与基质渗透系数呈明显的负相关性,有机质含量越高,基质渗透系数越小,说明有机质积累是导致构建湿地堵塞的一个重要原因.复合垂直流构建湿地堵塞后,其水力特征发生了改变,延长了该系统的实际水力停留时间.     

人工湿地污水处理系统中植物套种模式根际微生物多样性研究

采用选择性平板培养基法和PCR-DGGE法,比较研究了人工湿地污水处理系统中植物套种模式和无植物单元在不同季节和不同单元之间根际微生物多样性.结果表明,植物套种模式的根际微生物数量明显高于无植物模式,夏季明显多于冬季.在三级串联的处理单元之间,夏季根际微生物数量呈现＂少-多-少＂的变化规律,冬季无明显的变化规律.UPG...     

单通道方形海水养殖池基于流场均匀性的结构优化研究

由于海水循环养殖生产中常见的方形养殖池存在较大的低流速容积（死区容积）,本文提出以圆弧角代替直角的方式对方形养殖池结构进行优化,既保持较高空间利用率,又可以改善养殖池的流场均匀性。本文建立了不同圆弧角尺度养殖池的三维湍流数值计算模型,运用计算流体力学技术（computational fluid dynamics,CFD）对养殖池流场均匀性开展研究,重点分析了养殖池内流速分布,并提出研究流场均匀性的判别系数UC₅₀（均匀系数）。研究结果表明:相比方形养殖池,0.2≤R/B（相对弧宽比）<0.4时养殖池内的中流速区占比相对较高,流场均匀性显著改善。本文的研究成果为方形圆弧角养殖池的设计给予了理论依据,为方形养殖池的结构优化提供优选设计参数。     

生物滤池净化含铁锰高氨氮地下水试验研究

以中试有机玻璃滤柱反应器进行伴生高浓度氨氮含铁锰地下水生物同步净化试验研究,结果表明,进水氨氮浓度高于2.0mg/L时,溶解氧浓度是限制锰与氨氮去除的主要原因.下向流底部曝气过滤运行(气水逆向)可解决溶解氧不足的问题,但滤柱滤水能力有限;上向流底部曝气过滤(气水同向)同样可以满足铁锰氨氮氧化需氧量,然而曝气扰动作用削弱了滤池过滤截留能力造成铁锰氧化物穿透滤层,致使滤层出水铁锰浓度无法满足标准要求,曝气量越大,其滤池截留能力越弱.     

离子交换膜应用于光/电/化学协同催化反应器

在光/电/化学协同催化反应器中,以离子交换膜代替盐桥连通阴、阳两室,以30 mg/L的甲基红溶液为目标降解物,考察了不同连通方式、初始pH和阴极电位对反应的影响. 结果表明:甲基红在阳离子膜型反应器中的表观反应速率常数明显高于盐桥型及阴离子交换膜型反应器,这是由于阳离子交换膜可以及时有效地将阳极室中产生的H+转移至阴极室中参与阴极反应. 甲基红在阳离子膜型反应器中的去除率随溶液初始pH的增高而降低,随阴极电位的增加先增大后减小,最佳反应条件为pH=2.0～3.0,阴极电位(-E_c)=0.6 V.      

长酸洗槽吹吸式酸雾捕集优化设计

吹吸式酸雾捕集经常用于蓄电池和较短的酸洗槽的酸雾捕集方面。在长酸洗槽(一般长度>10m)上运用吹吸式捕集酸雾。在此对目前常用酸洗槽设计方法进行了分析比较,并对一长酸洗槽(长14m)做了设计实例,经过实践检验,证明设计采用方法是恰当的,各设计参数是合理正确的。     

焦化废水A/O2和A/O/H/O处理工艺中多环芳烃的削减行为分析

多环芳烃(PAHs)是焦化废水的特征污染物,不同的焦化废水处理工艺会影响其归趋行为与削减量.基于此,本文追踪了焦化废水厌氧/好氧/好氧(A/O~2)和厌氧/好氧/水解/好氧(A/O/H/O)处理工艺中PAHs的分布行为,使用气质联用色谱(GC-MS)检测并分析了两种工艺中各单元反应器内废水及污泥样品的PAHs浓度,通过通量衡算,评估工艺系统处理效果的差异性.结果表明,两种工艺的前置A厌氧池对PAHs的削减不明显,PAHs在A池富集的浓度远高于O池及H池,低环PAHs经水相从A池进到O池后得到有效降解,高环PAHs则大部分富集于污泥相中,风险比较大,应该区别处理;A/O/H/O工艺对低环的PAHs生物削减率略高于A/O~2工艺,对4环以上的PAHs,A/O/H/O则表现出更明显的降解有效性,理解为A/O/H/O工艺的H池促进了大分子有机物的水解,对PAHs具有针对性.综合研究结果认为,A/O/H/O工艺表现出比A/O~2更明显的降解PAHs的优势.     

A/O MBR处理生活污水效率与菌群多样性的关系

采用缺氧/好氧膜生物反应器（A/O MBR）工艺处理生活污水,试运行了5种不同的工况以确定最佳工艺参数,利用变性凝胶梯度电泳（DGGE）技术研究缺氧池和好氧池（MBR）中细菌群落结构,分析出水水质与细菌种群多样性的关系.结果表明A/O MBR在水力停留时间（HRT）为12 h,污泥停留时间（SRT）为10 d,硝化液回流比为300%,污泥回流比为100%的条件下,对COD、氨氮、总氮有稳定良好的去除,平均去除率分别为96.4%、99.1%、75.8%;系统运行过程中,缺氧池和好氧池中菌群结构发生较大变化,同一工况下两池菌群的相似性通常大于50%,但缺氧池菌群多样性随工况变换而波动较大,好氧池菌群多样性随运行时间而逐渐丰富;缺氧池菌群多样性指数与反硝化效率成正相关关系.