好氧颗粒污泥及其高效菌株降解苯胺的试验研究

以苯胺为唯一碳源和氮源,培养降解高浓度苯胺废水的好氧颗粒污泥,该体系对苯胺废水的最高耐受浓度高达6 000mg/L.通过分离纯化,从颗粒污泥体系中获得2株具有不同降解特征的苯胺降解菌adx1和adx3,菌株adx1在降解速率上具有明显优势,而菌株adx3对苯胺的最高耐受浓度高于adx1.上述菌株在降解苯胺过程中均遵循Haldane动力学模型,菌株adx1和adx3的最大比较降解速率分别为0.924 g/(g.h)和0.645 g/(g.h),比生长速率分别为0.487 g/(g.h)和0.440 g/(g.h).16S rDNA测序结果表明adx1和adx3分别属于Pseudomonas和Achromobacter属,与好氧颗粒污泥PCR-DGGE指纹图条带1和4测序结果一致,表明上述菌株分别为好氧颗粒化体系中优势菌群之一.     

不同环境条件下Pseudomonas sp.脱氮特性及功能基因表达差异研究

从活性污泥中分离获得一株PCL降解菌,经形态学和16S rDNA鉴定后命名为Pseudomonas sp.JQ-H3.经过脱氮实验验证,该菌能够以PCL为唯一碳源,分别以氨氮或硝酸盐氮为氮源进行异养硝化好氧反硝化.该菌能够在36h内去除93.11%的氨氮（初始氨氮浓度为102.41mg/L）,氨氮最大降解速率为5.77mg/（L·h）;并且能够在48h内去除93.93%的硝酸盐氮（初始氨氮浓度为99.01mg/L）,硝酸盐氮最大降解速率为4.12mg/（L·h）.对PCL膜的降解实验结果表明,菌株能够在60d内将初始重量为100mg的PCL薄膜降解94.03%,且胞外脂肪酶活性在30d时达到最大值9.18mU/mL.另外,Q-PCR实验结果表明,弱碱性环境促进了amoA和nirS基因的表达;napA、cnorB、nosZ基因的成功表达,进一步证明了菌株的异养硝化好氧反硝化能力.     

农药阿维菌素酶促降解的初步研究

从受阿维菌素长期污染土壤中分离到一株高效降解菌株,研究了其最适产酶条件:培养温度35℃,培养液起始pH值7.0,培养时间96h, Hg2+对该菌株产酶有显著的抑制作用.从该降解菌中提取的粗酶液在pH值7.5和37.5℃时显示最大的降解活性,其米氏常数(Km)为6.78nmol/mL,最大降解速率为81.5nmol/(minmg).     

不同pH下生物滴滤塔降解甲苯和硫化氢混气的研究

废气生物处理技术作为一项新型的大气污染控制技术得到广泛应用。实验分别在p H为4.5和7.0条件下,利用生物滴滤塔(BTF)对甲苯和硫化氢混气废气进行降解,为混合废气的高效生物净化提供理论指导。该装置在启动阶段,当空床停留时间(EBRT)为30 s,甲苯浓度为400 mg/m3以上时,p H为4.5和7.0的BTF对甲苯的去除率分别为90%和96%。在稳定阶段,通入2 000~15 000 mg/m3的硫化氢(H2S),发现硫化氢对甲苯的降解无影响.随着实验的进行,p H为7.0比4.5的BTF的生物量高,且压降也略高。p H为4.5和7.0的BTF对甲苯和硫化氢的降解过程符合Michaelis-Menten模型,对甲苯降解的相关系数(R2)分别为0.984 2和0.977 8,单位体积的最大降解速率rmax分别为132.46 g/(m3·h)和93.46 g/(m3·h),相对应的气相饱和常数Ks分别为0.25 g/m3和0.075 g/m3;对硫化氢降解的相关系数(R2)分别为0.969 0和0.971 7,rmax分别为60.24 g/(m3·h)和51.55 g/(m3·h),Ks分别为0.06 g/m3和0.13 g/m3。对CO2生成量分析得:p H为4.5和7.0的BTF矿化率分别为70.7%和74.6%。     

甲硫醇脱臭菌的分离、分子鉴定及应用

以低浓度甲硫醇臭气的生物降解为研究对象, 从不同的菌源中筛选得到一株能高效降解甲硫醇的菌株.运用16S rDNA的分子鉴定技术,确定筛选菌Jll的16S rDNA序列同芸苔根际菌(Rape rhizosphere)的相似性最大(97%),为同属.筛选菌Jll生长迅速,挂膜时间短.将其接种于生物滴滤反应器中,在甲硫醇进气流量为0.3 m3/h,质量浓度为40　mg/m3,运行仅4 d后,其去除率可逐渐升到100%.当进气流量分别为0.3,0.6和1.2 m3/h时,该反应器对甲硫醇的最大去除能力分别为36.2,41.8和16.4 　mg/(m3·h).反应器进气负荷提高到(96±3)　mg/(m3·h),运行一段时间后,恢复适宜的进气负荷,生物滴滤反应器对甲硫醇的去除率很快回升.这表明菌Jll不但降解能力高,而且抗逆性强.      

一株水体高效氨化菌的分离及特性研究

从自然界分离纯化100株细菌,并通过利用藻细胞残体培养基进行筛选,最终得到一株氨化能力较强的氨化细菌BH11,经生理生化结合16S rDNA菌种鉴定,该菌株被鉴定为戴尔福特菌属食酸代夫特菌(Delftia acidovorans)。通过对该菌相关特性的研究发现,该菌能够高效降解水华微囊藻(Microcystis flos-aquae,PCC7806)细胞残体,在28℃,200 r/min,黑暗条件下,培养3 d对藻细胞残体的降解率达到37.26%,平均氨化速率达0.591 mg/(L.h)。进一步研究表明:该菌同时具有异养硝化和好养反硝化能力,28℃,200 r/min,分别培养6 d对NH4+-N(100 mg/L)的转化率达到79.609%,平均硝化速率0.553 mg/(L.h),NO3--N(100 mg/L)的转化率达到100%,平均反硝化速率0.694 mg/(L.h),食酸代夫特菌BH11可以快速降解蓝藻残体,同时具有氨化,异养硝化、好养反硝化特性,其在富营养化水体治理中具有极好的应用前景。     

一株纤维素降解细菌的分离及特性研究

从造纸厂污泥中分离得到了一株能以纤维素为唯一碳源生长良好的纤维素降解菌w 3 ,经鉴定 ,该菌株为假单胞菌属 (Pseu domonassp.) ,不产色。最适生长及产酶温度为 30℃ ,产酶最适pH值为 7.5 ,生长及产酶高峰出现在 2 0h ,比文献报道的时间提前较多 ,CMC酶活为 60 μg/min。另外 ,w 3能较好地适应微碱性的环境。对造纸废水处理非常有利。     

以稻草秸秆为底物制取复合型生物絮凝剂的研究

以稻草秸秆作碳源,采用两段式发酵工艺制取复合型生物絮凝剂,首先通过纤维素降解菌HIT-3对稻草秸秆进行生物降解,再使产絮菌F2-F6利用秸秆糖化液替代葡萄糖制备生物絮凝剂,并定量分析了复合型生物絮凝剂的产量.结果表明,预处理后的秸秆还原糖产率达到10.6%,纤维素酶活性最大为0.13U/mL,TOC含量不断增加,TN含量不断减少,纤维素降解菌株对稻草秸秆具有很好的降解作用,生物絮凝剂絮凝率为90%.向秸秆糖化液中补加0.2g/L酵母膏调整发酵液营养比例,可使产絮高峰期提前,絮凝率达到95%.每t稻草秸秆可以制取复合型生物絮凝剂44kg.     

一株纤维素降解菌株的分离鉴定及产酶特征研究

利用纤维素为唯一碳源的选择性培养基,通过平板分离法,从造纸废水处理池中分离出一株产纤维素酶菌株。经菌落及菌的形态观察,生理生化实验和16SrDNA鉴定,判断其为一株荧光假单胞菌,被命名为Pseudomonas fluorescens sp.strainYL。通过其生长曲线和产酶动力学研究,对数期比生长速率约为0.125h-1。纤维素酶的产生与细菌的生长紧密相关联。该菌在摇瓶培养中以微晶纤维素唯一碳源时,粗酶液的最高CMC酶活出现在培养78h,达到17.12U/mL。然而以微晶纤维素和葡萄糖作为复合碳源时产酶活性最高,70h左右达92.3U/mL,而以蔗糖作为碳源时活性很小。这些结果表明:仅具有还原性基团的低聚糖才可诱导产纤维素酶,大分子纤维素对酶的诱导表达效果不及小分子还原糖,其酶的诱导生成可能是通过小分子还原糖间接实现的。     

低浓度SO2诱导驯化选育脱硫菌研究

采集于城市污水处理厂氧化沟的微生物用100～2 000 mg/m3低浓度SO2气体通入0.5 h停1 h的方式诱导驯化6 d以上,得到生长繁殖速度快、活性高、具有能将亚硫酸根氧化为硫酸根并从中获取能源的脱硫菌,该混合菌中优势菌属氧化亚铁硫杆菌,呈革兰氏染色阴性,杆菌单极生鞭毛运动的专性无机化能自养性菌.驯化过程中逐渐提高SO2浓度、供氧速率以及适时添加N、P、K等营养液对优势菌种的驯化生长起关键作用,驯化所得脱硫菌可只以低浓度SO2气体为能源进行生长,对亚硫酸根水溶液降解速率达160 g/(m3·h),生化降解率超过50%.在填拉西环塔式反应器中降解不高于5 500 mg/m3的SO2气体,气体接触时间3 s时SO2的净化效率达98%以上,出口SO2气体浓度低于100 mg/m3,生化降解率接近80%,对15 000 mg/m3 SO2气体的净化效率也高于95%.     

pH5条件下生物制氢反应器的启动及运行特性

采用连续流搅拌槽式反应器(CSTR),以糖蜜废水为底物,探讨了pH5条件下生物制氢反应器的启动和运行特性.结果表明,保持反应器内pH为5,污泥接种量为6g/L、COD启动负荷为7.0kg/(m³·d)、水力停留时间(HRT)为6h等条件,可在30d内完成产氢发酵菌群的驯化.此时系统氧化还原电位(ORP)稳定在-460mV～-480mV之间,系统呈现明显的混合酸发酵特性.其液相末端发酵产物比例分布相当,乙酸、乙醇、丁酸、丙酸和戊酸含量分别占发酵产物总含量的36%,33%,18%,13%.没有占绝对优势的发酵产物.气相中的氢气含量30%～35%,其最大产氢能力为1.3m³/(m³·d).生物制氢反应器混合酸发酵稳定运行期各种产酸发酵细菌处于均势地位,以球菌和杆菌为主.     

含水层介质中1株异养硝化-好氧反硝化菌的分离鉴定与脱氮性能

从受氮污染浅层含水层介质中分离纯化得到1株高效异养硝化-好氧反硝化细菌XK51,经过菌落形态、生理生化特性及16S rDNA基因序列分析,鉴定该菌株为假单胞菌属恶臭假单胞菌(Pseudomonas Putida)。脱氮性能结果表明:XK51为兼性反硝化细菌,能在好氧或缺厌氧条件下高效反硝化脱氮,最大和平均反硝化速率分别为27.3,4.4 mg/(L·h),硝酸盐脱除率为95.3%;该菌株同时具有较高异养硝化能力,最大和平均硝化速率分别为4.2,1.4 mg/(L·h),氨氮脱除率为98.5%。XK51最佳碳源为柠檬酸三钠,适宜生长温度为28~35 ℃,最适温度为30 ℃;适宜生长pH为6.5~8.0,最适pH为7.0。XK51可同时进行异养硝化及同步硝化-反硝化,培养期间未出现明显亚硝酸盐和硝酸盐累积,在含氮污废水处理和地下水氮污染修复方面具有潜在工程应用价值。     

高效纤维质降解菌处理木薯酒精废液及其厌氧发酵动力学分析

为提高木薯酒精废液中固形物的降解效率,优化木薯酒精废液的厌氧发酵特性,采用高效纤维质降解菌群作为CSTR（continuous stirred tank reactor,连续搅拌反应器）接种污泥,通过逐级提高进料负荷,研究不同容积负荷下的厌氧消化性能及相应的酶活性变化,建立了厌氧发酵过程动力学模型.结果表明,在高温（55℃）条件下经长时间稳定运行,容积负荷为14 kg/（m3·d）（以COD_Cr计）时,反应器出水ρ（TCOD）（TCOD为总化学需氧量,以COD_Cr计）和ρ（SCOD）（SCOD为溶解性化学需氧量,以COD_Cr计）分别为15 367.6、10 982.8 mg/L,TCOD去除率达到70%~75%;φ（CH₄）在48%左右,沼气产率为0.22 L/g（以每g TCOD计）;此外,木聚糖酶活性、纤维素酶活性在该条件下达到最大值,分别为42.1、30.2 U.脱氢酶活性在容积负荷为12 kg/（m3·d）时达到最大值80.1 TFμg/（h·mL）.动力学模型研究表明,最大原料产气率（y_m）为0.335 L/g（以每g TCOD计）,一级反应常数（k）为0.743 d-1,产气率为0.3 L/g,通过该模型可以得到最佳HRT（hydraulic retention time,水力停留时间）为11.5 d,最佳容积负荷为4.6 kg/（m3·d）.研究显示,在高温高容积负荷条件下,CSTR能够稳定的处理木薯酒精废液,并且能够获得较高的纤维素和半纤维素酶活性.      

超声强化作用下厌氧氨氧化工艺启动运行性能

通过批式实验,得到超声波强化Anammox菌活性的最优工作参数,超声频率25kHz、超声时间3min、超声强度0.2 W/cm²,而后在此最优超声强化条件下采用固定床反应器接种传统活性污泥启动Anammox工艺.整个试验过程,温度维持在35℃.在启动阶段,水力停留时间（HRT）为2d,控制进水NH₄⁺-N和NO₂^--N浓度为70mg/L.反应器运行至第38d,首次表现Anammox活性.运行至53d时,NH₄⁺-N、NO₂^--N去除速率和去除率分别为30.81,34.97mgN/（L·d）和88.03%、99.91%,总氮去除速率和去除率达60.34mgN/（L·d）和86.20%.R₁和R₂分别稳定在1.14和0.18.在负荷提升阶段（53~135d）,当进水NH₄⁺-N和NO₂^--N负荷维持在最高值380mg/（L·d）时,NH₄⁺-N和NO₂^--N平均去除效率分别为82.74%和97.89%.NH₄⁺-N和NO₂^--N最大去除速率分别为320.67和379.85mgN/（L·d）,最大总氮去除速率和去除率为698.00mgN/（L·d）和91.84%.负荷提高阶段末,R₁稳定在1.18左右,R₂接近于0.反应器内Anammox菌占主导,存在少量反硝化菌强化总氮去除.     

EGSB厌氧发酵垃圾渗滤液制氢的启动特性研究

利用厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB),对生活垃圾堆肥厂初期渗滤液的厌氧生物发酵制氢启动特性进行了研究,探讨了反应器对渗滤液中COD、总氮、总磷的去除效果和产氢能力.结果表明在中温35℃±1℃,有机负荷1.4~16.7 g/(L.d),pH为5.0~5.5的条件下,经过20 d的适应期后,EGSB反应器可以实现连续稳定产氢.在水力停留时间为30 h,液体上升流速为3.0 m/h的稳定运行阶段,最高产氢率为1 460 mL/(L.d),氢气含量为19%~33%,COD去除率为50%~70%,总磷、总氮的去除率稳定在40%~70%、32%~65%.液相末端发酵产物中乙醇和乙酸总含量占挥发性脂肪酸(VFA)总量的80%以上,发酵类型以乙醇发酵型为主.     

基于好氧甲烷氧化菌的反硝化效能及微生物群落研究

采用气体循环序批式生物膜反应器（gcSBBR）,构建反硝化型甲烷好氧氧化（AME-D）系统.考察了进水氮负荷的影响,发现氮负荷为0.075kg/（m³·d）时,硝酸盐氮去除率达到98.93%,其反硝化速率为74.25mg/（L·d）,系统的甲烷日平均消耗量为35.91%（初期为50%）;扫描电子显微镜（SEM）分析结果显示,系统中的微生物主要以短杆菌（12~18 μm）为主,并存在少量的丝状菌（长150~200μm）;16S rRNA高通量测序结果显示,该系统中的甲烷氧化菌为Methylocaldum、Methylomonas、Methylococcus和Methylococcaceae_unclassified,反硝化菌为Denitratisoma、Hydrogenophaga、Azoarcus、Thiobacillus和Rhodobacter,其中主要的功能微生物为Methylocaldum、Denitratisoma和Hydrogenophaga,系统对氮的去除是由好氧甲烷氧化菌与反硝化菌协同实现.此外,系统中存在大量以甲醇和甲基胺类物质为生长基质的Methylophilaceae_uncultured（30.4%）.     

哌嗪高效降解菌PIPA-6的分离筛选及降解特性

从制药厂周边土壤分离获得一株哌嗪高效降解菌株PIPA-6,其能在以哌嗪为唯一能量来源的无机培养基中生长,30h对100mg/L的哌嗪降解率达100%.形态学观察、生理生化鉴定和16S rDNA基因序列同源性分析表明,菌株为嗜烟碱类节杆菌（Paenarthrobacter nicotinovorans）.菌株PIPA-6具有广泛的温度（10~40℃）和pH（5~10）适应范围、优良的钠盐耐受性（50g/L）和极强的哌嗪抗性（300mg/L）,其最佳降解条件为温度35℃,pH,8.体系中额外添加有机碳能提高菌株的降解效率.降解效应的模拟试验结果表明,菌株PIPA-6能在50L模拟罐中稳定发挥降解作用,制药废水中化学需氧量（COD）和铵态氮含量显著降低（P<0.05）,哌嗪降解率在30d达98%.宏基因组测序证实该菌株能在水体中稳定定殖,改变了污水中的微生物群落结构.本研究中所获菌株充实了哌嗪降解菌种资源库,实验结果为菌株的实际开发应用提供了初步理论依据.     

冬季太湖草、藻型湖区N2O的生成与排放特征

对太湖典型草（包括沉水植物及挺水植物湖区）、藻型湖区水-气界面N₂O排放通量、水柱溶存浓度、泥-水界面通量以及3个湖区的水柱及沉积物理化性质进行了原位观测及实验室分析研究,并针对影响N₂O生成与排放的主要环境因子进行了室内的微环境模拟试验.研究结果表明：水-气界面N₂O释放通量及泥-水界面N₂O释放通量为藻型湖区 > 沉水植物湖区 > 挺水植物湖区（（123.10±11.43）μg/（m²·h）,（79.19±4.90）μg/（m²·h）,（53.45±4.22）μg/（m²·h）和（29.60±0.20）μmol/（m²·h）,（10.89±1.66）μmol/（m²·h）,（3.83±0.30）μmol/（m²·h））;水体溶存N₂O浓度均为藻型湖区 > 挺水植物湖区 > 沉水植物湖区（（0.0247±0.0003）μmol/L,（0.0236±0.0003）μmol/L,（0.0219±0.0001）μmol/L）;室内微环境实验结果表明：冬季升高温度能够显著地提高N₂O的生成潜力,高盐度对3种生态类型湖区沉积物N₂O的生成速率总体表现出抑制作用,藻型湖区及挺水植物湖区沉积物N₂O释放潜力在添加Cl^-组明显高于控制组,氮盐度过高会抑制沉积物N₂O产生,而沉水植物湖区沉积物N₂O产生受到抑制;随添加NH+4-N和NO-3-N等营养盐浓度升高,藻型湖区及沉水植物湖区沉积物中N₂O生成速率增加,挺水植物湖区N₂O生成速率降低,而乙酸盐作为微生物活动的碳源和能源对N₂O生成表现出抑制作用.冬季太湖典型草、藻型湖区N₂O排放存在显著差异,冬季草/藻型湖区N2O生成主要受冬季低温的限制,另外也受水柱无机氮形态及浓度的影响.     

沉积物硝酸盐异化还原过程的温度敏感性与影响因素——以长江口青草沙水库为例

水生态环境中硝酸盐异化还原过程反硝化、厌氧氨氧化和硝酸盐异化还原成铵（DNRA）,对氮循环起着重要作用.采用泥浆培养实验,并结合¹⁵N同位素示踪技术对长江口青草沙水库沉积物硝酸盐异化还原过程的温度敏感性及影响因子进行了研究.结果表明,原位温度10℃时沉积物中反硝化、厌氧氨氧化和DNRA速率分别是0.18～6.86、0.26～3.16和0.09～0.25μmol N/（kg·h）.当培养温度升高到20℃和30℃时,反硝化速率分别是0.43～6.22和0.68～6.56μmol N/（kg·h）,平均比10℃时升高了15.7%和21.6%;厌氧氨氧化速率分别是0.61～3.2和0.77～3.54μmol N/（kg·h）,平均比10℃时升高了27.8%和42.6%;DNRA速率分别是0.09～0.23和0.1～0.18μmol N/（kg·h）,均比10℃时降低了4.2%.沉积物厌氧氨氧化对温度最为敏感,其次是反硝化,均随温度升高而增大;而DNRA最不敏感,随温度升高而减小.相关性分析结果发现有机碳、氨氮、二价铁和硫化物是影响硝酸盐异化还原的主要环境因子.反硝化和厌氧氨氧化硝酸盐还原的贡献分别是34%～71%和28%～49%,而DNRA为2%～17%.青草沙水库沉积物反硝化和厌氧氨氧化过程每年可去除活性氮大约为3.25×10³t和1.68×10³t,约占库区输入氮的54.17%.