微生物复合固定化颗粒特征分析及去除河水氨氮效果的研究

以炉渣和改性玉米芯2种基质作为吸附材料,海藻酸钠(SA)和聚乙烯醇(PVA)2种包埋剂为基本骨架,微生物为降解主体,制备得到微生物复合固定化颗粒,并分析了颗粒的物理特征、活性恢复方式、对河水中氨氮和其他氮素的去除效果。结果表明:添加不同吸附基质对固定化颗粒的影响不同;实际河水驯化是有效的活性恢复方式;微生物复合固定化颗粒反应24h后,河水中氨氮降至1mg/L以下,河水中氨氮、亚硝态氮、硝态氮和TN去除率均在90%左右,对河流中氮污染的治理有一定的意义。     

沸石联合微生物固定化去除微污染水体中氨氮的研究

将沸石联合经过驯化的活性污泥微生物固定化,通过静态实验.考察了不同粒径沸石及不同组分固定化方法对沸石联合微生物固定化去除氨氮的影响;通过动态实验,考察了沸石联合微生物固定化去除微污染水体中低浓度氨氮的机制.结果表明,活性污泥经过16 d的驯化,氨氮去除率为90%以上;沸石吸附氨氮为快速吸附,粒径<0.5 mm的沸石的吸附容量明显大于其他粒径的沸石;不同组分固定化小球对氨氮的去除效率不同,各组分均有贡献,吸附容量依次为:沸石固定化小球>沸石联合微生物固定化小球>微生物固定化小球;沸石联合微生物固定化去除微污染水体中低浓度氨氮可分为4个阶段,即沸石吸附阶段、吸附饱和及微生物适应阶段、硝化作用明显加强和沸石部分再生阶段、微生物作用良好和沸石进一步再生阶段,最终沸石吸附与生物再生处于良好的动态平衡中,氨氮去除率达到60%左右.     

生物炭基固定化菌剂对石油类污染物的高效降解

以生物炭为载体,采用吸附法制备固定化菌剂,通过分析不同材料生物炭的结构差异,探讨了不同生物炭的结构在固定化中的影响机制。SEM和EDS分析表明,降解菌主要固定在生物炭表面。生物炭内含有C、N和P成分,能为降解菌提供营养物质。生物炭的多孔结构能促进石油污染物的降解。结果表明,经玉米芯和秸秆生物炭固定化后F-3、R-7及其混合菌的除油率显著提高,分别为41.7%和29.5%、52.5%和42.8%、63.8%和53.2%。玉米芯生物炭固定化菌剂的除油率比秸秆生物炭固定化菌剂高10.6%。玉米芯生物炭表面比秸秆生物炭粗糙,其固定的微生物量为4.2×1010cfu·g-1,固定效率达71.2%;秸秆生物炭固定的微生物量为2.5×1010cfu·g-1,固定效率为57.6%。固定化菌剂的最佳制备条件为:选择500℃下热解3 h的玉米芯生物炭为载体,微生物接种量为10%,载体投加量为10 g·L-1,置于35℃、130r·min-1摇床中固定18 h。     

生物炭固定微生物对草甘膦的去除效果研究

以芦苇生物炭为载体固定草甘膦降解微生物制备复合材料.将材料加入到草甘膦培养液中,探究单一生物炭 、游离微生物和复合材料去除草甘膦的效果和机理.结果表明:草甘膦会抑制微生物生长,72 h去除量为19.52～26.71 m g;生物炭对草甘膦的去除量随草甘膦初始浓度提高而增大,72 h去除量为23.56～32.78 m g...     

改性生物炭固定异养硝化菌对水中低浓度氨氮的去除

为探究改性生物炭固定异养硝化菌对水中低质量浓度氨氮(约10 mg/L)的去除效果,从污水处理厂污泥中筛选一株异养硝化菌,分别以未改性稻壳生物炭(BC)、NaOH和H2O2改性BC为载体,用吸附法制备生物炭基微生物固定化体(分别记为BC+N3、NaOH-BC+N3和H2O2-BC+N3),开展生物炭和生物炭基微生物固定化...     

生物炭-海藻酸钠联合固定化小球藻去除水中的氨氮

以海藻酸钠为包埋材料,生物炭为添加剂,固定小球藻,制得生物炭-海藻酸钠联合固定化小球藻胶球,并将其用于水中氨氮的去除。实验结果表明:生物炭-海藻酸钠联合固定化小球藻具有生物炭吸附和小球藻吸收协同作用,促进了小球藻的生长和水中氨氮的去除,且氨氮的去除率随着胶球加入量和胶球粒径的增加而提高。生物炭-海藻酸钠联合固定化小球藻胶球制备最优方案为:生物炭浓度为0.26 g·L~(-1)、海藻酸钠质量分数为1.8%、胶球中藻细胞密度为3.0×10~6个·mL~(-1)、CaCl_2质量分数为1%;胶球重复使用一次的氨氮去除率可达66.87%。生物炭促进了固定化微藻对高浓度氨氮废水的资源化利用。     

生物炭固定化解磷菌对Pb2+的吸附特性

以小麦秸秆和活性污泥为原料,在3种温度下热解制备生物炭,使用傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对其结构和性能进行表征,探究了以不同生物炭为载体,以解磷菌为固定化菌株制备的固定化微生物对Pb~(2+)的吸附能力,同时研究了吸附时间和热解温度对固定化微生物吸附Pb~(2+)的影响。结果表明:小麦秸秆生物炭较活性污泥生物炭的表面官能团更为丰富,且小麦秸秆生物炭的芳香化程度随热解温度升高而增加;随着热解温度的升高,小麦秸秆生物炭的微孔逐渐发展,孔壁变薄,孔隙结构更为发达;以700℃热解的小麦秸秆生物炭为载体制备的固定化微生物(IBWS700)对Pb~(2+)的吸附量最高,对Pb~(2+)的吸附量可达89.39mg/g;IBWS700对Pb~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学方程;IBWS700对Pb~(2+)的吸附可以用Langmuir模型较好地拟合。     

玉米芯生物炭对河岸带土壤中乙草胺和阿特拉津的吸附性能

为改善农药对河岸带土壤污染状况,进而防控农业面源污染,以玉米芯为原料制备生物质炭,利用模拟实验研究其对河岸带土壤中乙草胺和阿特拉津的吸附性能影响,并探讨了其吸附机理。结果表明:河岸带土壤中添加生物炭可使乙草胺和阿特拉津的吸附容量显著增强,其吸附热力学过程与Freundlich和Langmuir模型拟合均有较好的相关性。与对照土壤相比,添加质量分数为1.0%生物炭的土壤对乙草胺的最大吸附量从13.28μg·g~(-1)升高到769.23μg·g~(-1);添加质量分数为0.3%生物炭的土壤对阿特拉津的最大吸附量从70.92μg·g~(-1)升高到333.33μg·g~(-1)。伪二级动力学速率方程对河岸带土壤吸附乙草胺和阿特拉津的过程拟合效果较好,优于一级动力学速率模型的拟合结果,吸附量以及吸附速率均与土壤中生物炭投加量成正比。玉米芯生物炭可作为河岸带土壤的修复剂,降低乙草胺和阿特拉津的迁移性。     

蒽的高效降解菌的固定化小球的制备及其降解特性

旨在利用固定化高效降解菌小球去除水中蒽,充分发挥累托石的吸附和生物降解的协同作用,以累托石、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)作为固定化载体材料,硼酸和氯化钙作为交联剂,将蒽的高效降解菌包埋制备固定化微生物小球.考察了累托石用量、PVA投加量、海藻酸钠用量、氯化钙用量、微生物包埋量和交联时间等因素对微生物小球活性的影响,通过正交实验确定了微生物小球的最佳制备条件.结果表明,制备固定化微生物小球的最佳条件为:累托石2.5%,PVA 12%,SA 0.3%,CaCl24%,交联时间28 h,微生物包埋量10%.对40 mgJ/L的蒽溶液,游离微生物在50 h后开始发挥明显的降解作用,经过68 h蒽的去除率达到35.65%;而固定化微生物小球经过9 h即可使蒽的去除率达到81.8%,23 h后葸的去除率可达100%.固定化微生物小球对水中蒽的去除机理与吸附-降解工艺的机理类似,即固定化微生物小球类似于一个一体化的微型反应器,经过迟滞期后,在该反应器内同时发生吸附和降解作用.     

固定化氨氮降解菌处理氨氮废水的试验研究

考察了海藻酸钠(SA)和聚乙烯醇(PVA)含量对固定化载体性能的影响,并筛选了最优条件制备固定化氨氮降解菌,研究其对氨氮废水的处理效果。当PVA和SA质量分数分别为8.00%、1.00%时,制成的固定化载体抗压性能最好,能够形成丰富的多孔结构。固定化氨氮降解菌在处理氨氮废水前驯化168h,可以恢复较高活性。在固定化氨氮降解菌投加量2%(质量分数)、反应温度30℃、pH 8.01、溶解氧3.0 mg/L的条件下反应60h,氨氮废水中的氨氮质量浓度从最初的3 835.29 mg/L降为82.35mg/L,去除率为97.85%。固定化氨氮降解菌在投加量低于氨氮降解菌的情况下,仍然能实现与之相近的氨氮废水处理效果,证明固定化氨氮降解菌能高效处理高浓度氨氮废水。     

壳聚糖/磁性生物碳对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能

以丝瓜络为原料制备壳聚糖/磁性生物炭(CMLB),并研究了改性前后的生物炭对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能。结果表明,改性后的生物炭包含γ-Fe_2O_3纳米颗粒,颗粒尺寸均匀,大小一致。CMLB对Cu(Ⅱ)的吸附量为54.68 mg·g~(-1),高于原始生物炭(LB)、磁性生物炭(MLB)的吸附量,且能够达到壳聚糖吸附量的86%。整个吸附过程在18 h达到平衡,在pH=5.8±0.1有较好的吸附效果。吸附反应动力学可采用准二级动力学方程拟合,吸附等温线符合Freundlich模型。CMLB吸附Cu(Ⅱ)的机制下包括离子交换、物理吸附和共沉淀。CMLB材料在处理废水后,利用磁铁可将材料从水中分离。CMLB可作为一种吸附剂有效去除水中的重金属,应用前景广阔。     

热解工艺对污泥制备生物炭物理结构的影响

热解污泥制备生物炭是一种污泥资源化利用的主要处置方式,不同的反应条件对制得生物炭的品质存在显著的差异。以乙酸钾为添加剂,对城市脱水污泥(含水率80%)进行低温热解制备生物炭,考察了乙酸钾添加量、热解温度、热解停留时间及升温速率对生物炭性质的影响。通过N2吸附脱附、SEM、FT-IR等手段对原料污泥及生物炭进行了表征,实验结果表明,乙酸钾具有一定的扩孔作用,生物炭表面粗糙度明显增加,比表面积增大,吸附性能显著提高。当乙酸钾添加量4%,热解温度350℃,热解停留时间120 min,升温速率3℃·min~(-1)时生物炭的亚甲基蓝吸附量和比表面积分别为90.45 mg·g~(-1)、31.402 m2·g~(-1)。     

响应面法优化污泥-花生壳共热解工艺条件

以乙酸钾为催化剂,采用外热式反应釜共热解制备污泥-花生壳生物炭,根据Box-Behnken中心组合实验设计原理,在单因素实验的基础上,以热解温度、花生壳添加量、催化剂添加量和热解时间为考察因素,以污泥-花生壳生物炭的碘吸附值为响应值,建立了考察因素和响应值之间的三次多项式模型。回归方程方差分析结果表明:花生壳添加量对生物炭碘吸附值的影响最显著;热解温度和热解时间、催化剂添加量和热解时间之间交互作用影响显著。调整后确定的最佳热解工艺条件为,热解温度375℃,花生壳添加量60%,催化剂添加量5%,热解时间66 min。在最优条件下,制备的生物炭碘吸附值为420.86 mg·g~(-1),比表面积(BET)为12.565 m~2·g~(-1),总孔容为0.028 28 cm~3·g~(-1),平均孔径为4.501 nm。     

固定化降解菌Q5去除喹啉的性能研究

为了研究固定化微生物在土壤生物修复中的应用,以实验室筛选出来的高效降解菌 Q5 为生物活性物质,利用生物大分子仿生合成出的纳米多孔氧化硅为载体,通过表面吸附同定化方法将其固定,制备出固定化微生物.考察固定化微牛物初始 pH 值、温度、摇床转速和菌种的接种量对喹啉去除的影响,得到适宜的去除条件,在相同条件下比较固定化微生物与游离菌种对底物的去除情况,研究单一固定化菌种对不同浓度的喹啉的去除情况,考察固定化微生物的稳定性.实验结果表明,菌株 Q5 经固定化后,对喹啉的去除能力大大增强,在 500 mg/L 浓度下,40 h 固定化 Q5 对底物去除率达96.6%,远高于未固定化 Q5 的去除率 56.1%;对于高底物浓度,固定化微生物的去除效果明显,初始底物浓度为1 500 mg/L,反应 70 h 后去除率为 91.6%,且这种固定化微生物的重复使用性能良好.     

亚硝化混合菌的固定化及去除河水NH_3-N影响因素

通过比较炉渣、陶粒和沸石3种吸附基质对污染物的吸附去除效果和吸附固定微生物的效果,筛选出廉价易得的炉渣作为载体基质,同时以2%海藻酸钠(SA)和8%聚乙烯醇(PVA)混合溶液作为包埋剂,用吸附-包埋的复合方法固定具有亚硝化功能的混合微生物,并考察了该PVA-SA-炉渣小球去除河水中NH3-N的效果和影响因素。结果表明,当投加比0.45、温度30~40℃、振荡速度150 r/min和初始NH3-N浓度6 mg/L时,微生物可保持较高的活性,经4 h处理,复合固定化颗粒对河水中NH3-N去除率为80%左右。该吸附-包埋固定化方法对于去除NH3-N具有一定的实用意义,也为河流水体净化提供了新的技术参考。     

麦草畏降解菌Acidovorax delafieldii XD-3的新型固定化技术及其降解效果

采用新型生物炭与海藻酸钠联合固定化技术对麦草畏降解菌XD-3进行固定化,结果表明海藻酸钠-生物炭联合固定化的小球机械强度、传质性能明显高于海藻酸钠固定化小球;电镜扫描图谱结果发现海藻酸钠-生物碳联合固定化小球更适合麦草畏降解菌的生长和定殖;不同的温度、p H值、Na Cl浓度和重金属离子浓度对固定化菌与游离菌降解效果影响研究表明,生物碳与海藻酸钠联合固定化细菌适应范围广,抗冲击能力更强。在实验室规模的流化床生物反应器(FBBR)中,联合固定化菌可以持续高效降解模拟麦草畏废水,为麦草畏固定化菌的工程化应用奠定了基础。     

固定化微生物强化处理对甲苯胺模拟废水的研究

采用新型固定化载体大孔吸附树脂X-5固定化微生物强化SBR处理对甲苯胺模拟废水,与对照组相比,通过投加大孔吸附树脂X-5固定化微生物可以有效提高反应器的处理效率.在进水TOC浓度为434.8 mg/L,对甲苯胺浓度为326.9 mg/L的条件下,强化组可在100 min左右将TOC和对甲苯胺基本去除完全,去除率在99%以上.对照组则需要300min才能达到相近的去除效果.强化组对氨氮同样具有较好的硝化效果,出水氨氮浓度在10 mg/L以下.     

异养型亚硝酸细菌固定化颗粒质量评价的研究

采用聚乙烯醇和海藻酸钠凝胶共包埋异养型亚硝酸细菌制备固定化颗粒,从物理性状和化学性能2个方面综合评价异养型亚硝酸细菌固定化颗粒的质量.物理性状主要指颗粒是否成球、胶体粘连状况、颗粒弹性、稳定性和传质性能等;化学性能指异养型亚硝酸细菌固定化颗粒对氨氮的去除能力.试验结果表明,通过优化制备颗粒的配方可改善固定化颗粒的物理性...     

镉胁迫下固定化菌系菲降解能力及环境适应性研究

采用核桃壳质生物炭为固定化材料，以铜矿污泥和焦化废水污泥微生物为混合菌源，通过正交试验确定了优化的固定化条件：0.1 g 16目生物炭，微生物接种量5 mL(600 nm下的吸光度(OD₆₀₀)=1.0),固定时间36 h,此时固定化菌系可在48 h降解76.13%的菲。温度20～40℃、pH 4.00～9.00范围内，固定化菌系的降解能力优于游离态菌系。在温度为30℃、pH为7.00时，培养7 d后，固定化菌系对菲的降解率高达95.94%。固定化菌系在低温、低pH下均表现出更强的适应性，对菲的降解率比游离态菌系更高。此外，固定化体系中生物炭水溶提取物可充当共代谢碳源，促进菌系的生长。     

硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复城市黑臭水体

固定化微生物技术可促进城市黑臭水体中氮磷污染物去除,但硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体研究较少。通过向改性载镧膨润土基复合微生物菌剂(La-Bt基复合菌剂)中添加经S₂O₃^2-驯化培养的硫自养反硝化菌(NR-SOB),试图引入硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体。在La-Bt基复合菌剂投加量为1.5 g/L时,向黑臭水体中分梯度投加不同浓度NR-SOB,研究NR-SOB协同La-Bt基复合菌剂去除黑臭水体污染物效果,并通过高通量测序分析底泥微生物群落结构变化。结果表明,当NR-SOB投加量为0.3 g/L时,对黑臭水体和底泥处理效果较好：上覆水氨氮、TN和TP去除率分别为87.42%、69.85%和71.11%;底泥酸可挥发性硫(AVS)去除率为34.76%,底泥TN和TP去除率分别为45.22%、45.04%;实验结束时底泥中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度从11.76%降至9.84%,硫杆菌属(Thiobacillus)相对丰度达2.82%,氮硫去除相关微生物菌属比例提升约0.95%。