载体对氧化亚铁硫杆菌氧化活性的影响及生物量分析

载体的选择对氧化亚铁硫杆菌的固定化至关重要,选择活性炭、煤矸石、陶粒和沸石4种载体,考察这4种载体在不同添加量下对氧化亚铁硫杆菌氧化活性的影响,并分析载体表面附着的生物量.结果表明,这4种材料均可作为细菌固定化培养的载体材料.在载体添加量为25～75 g/L条件下,载体对细菌生长过程中Fe2 浓度变化影响最大,随载体添加量的增加,Fe2 氧化速率增加,而对pH变化和Eh变化无明显影响.单位重量的活性炭、陶粒和沸石的生物量高于单位重量煤矸石的,但随载体添加量的增加,其生物量减小;对煤矸石,随载体添加量的增加,其生物量增加.     

氧化亚铁硫杆菌的筛选、生长特性及其橡胶再生研究

从大西洋底死火山口土壤中筛选出一株硫杆菌,经16S rDNA鉴定为氧化亚铁硫杆菌。研究了初始底物Fe2+浓度,初始pH,接种量对其生长的影响,确定了其最佳的生长的条件:在30℃、170 r/min条件下,最适底物Fe2+浓度为9 g/L,最佳初始pH为2.5,最适接种量为10%(体积分数)。探讨了氧化亚铁硫杆菌对天然硫化橡胶的脱硫再生,橡胶的SEM分析、FTIR图谱及EDS图谱研究表明氧化亚铁硫杆菌对硫化胶粉的硫交联键有断裂或转化作用,脱硫率达52.6%,氧化亚铁硫杆菌对天然橡胶具有一定的再生作用。     

氧化亚铁硫杆菌对亚铁离子的氧化及其动力学研究

采用9K培养基研究了氧化亚铁硫杆菌氧化Fe^2＋过程中,pH和氧化还原电位的变化规律,并对Fe^2＋的氧化过程进行动力学分析,确定了其反应级数及反应速率常数。结果表明,（1）在温度为30℃,摇床转速为150r／min的条件下,氧化亚铁硫杆菌的最佳接种量为10．0％;（2）Fe^2＋初始质量浓度在11．39～21．72g／L时,随着浓度的增大,Fe^2＋达到100％转化率需要的时间增加;（3）氧化亚铁硫杆菌对Fe^2＋的氧化可近似看作一级反应,反应速率常数为0．0527～0．0788h。     

一株氧化亚铁硫杆菌的筛选及生长条件研究

从广东省大宝山矿区尾矿中分离纯化得到一株嗜酸细菌,对其进行DNA提取和16S rRNA扩增后测序,将测序结果与国际基因数据库Genbank中已有相关菌株序列进行相似性比对后,发现该菌株与氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacil-lus ferrooxidans)Tf-49菌位于系统发育树的同一分支中,二者相似度高达99%以上,确定其为氧化亚铁硫杆菌并命名为DBS-8菌。另外,通过设计5因素4水平的正交实验,研究了接种量、培养温度、硫酸铵浓度、初始pH和初始亚铁浓度对该菌株生长状况的影响。结果表明适宜该菌株生长的最佳初始条件为:20%的接种量、3.0 g/L硫酸铵、9.0 g/L初始亚铁、pH=2.0和28℃培养,各初始条件对细菌生长影响的顺序为:pH初始亚铁浓度接种量温度硫酸铵浓度。     

碳纳米管对嗜酸氧化亚铁硫杆菌的毒性效应及其作用机制

以嗜酸氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）为实验菌株,探讨不同条件下碳纳米管（CNTs）对其生长的影响,并采用SEM、EDS和FT-IR等手段分析CNTs对嗜酸氧化亚铁硫杆菌的毒性机制。实验结果表明,CNTs对Acidithiobacillus ferrooxidans生长有抑制作用,并随着CNTs剂量的增加,毒性增大。在CNTs投加量为500 mg/L时,培养40 h后菌株的生长量OD420达到最大值0.117,低于空白组的0.163。培养温度和培养基的pH对CNTs的细胞毒性效应有较大影响,在菌体生长的适宜条件下（pH 3.0,温度为30℃）,CNTs对菌体的毒性最强。SEM、EDS和FT-IR分析结果显示,CNTs附着在细胞表面,与细胞表面的羟基、氨基等基团相互作用,并可能诱发菌体细胞产生活性氧自由基（ROS）,从而导致细胞死亡。     

生物氧化磁黄铁矿产生铁离子

从广东云浮矿山酸性废水中富集获得氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans),利用该氧化亚铁硫杆菌研究了反应时间、pH、温度、矿浆浓度和矿物粒度对磁黄铁矿生物氧化获得铁离子的影响。结果表明,在29℃,摇床转速200 r/min,10%接种量条件下,氧化亚铁硫杆菌可以明显促进磁黄铁矿的氧化,但反应后期有黄钾铁矾沉淀生成,不利于获得铁离子;控制溶液pH值为2.00,温度在29～36℃范围,可促进生物氧化磁黄铁矿获得铁离子;铁离子量随着矿浆浓度的增大和矿物粒度的减小而增加,优化的矿浆浓度和矿物粒径分别为6%和58μm左右。     

氧化亚铁硫杆菌浸出线路板中铜的作用方式研究

通过实验方法,研究微生物浸出线路板中铜的作用方式,确定固、液相微生物对浸出的影响.结果表明:(1)实际浸出后固相生物量占总生物量的95%左右,固相生物量和液相生物量接近20∶1(摩尔比).(2)铜的浸出率符合经典的收缩核模型.(3)扫描电镜观察发现,铜浸出后表面存在与氧化亚铁硫杆菌尺度一致的沟壑.透析袋的隔离实验表明,氧化亚铁硫杆菌的间接浸出率约占总浸出率的40%左右,氧化亚铁硫杆菌的直接浸出率占60%左右.这表明,浸出过程存在氧化亚铁硫杆菌与铜的直接接触作用,且这个作用在浸出过程中起主导作用.     

氧化亚铁硫杆菌对电动力处理城市污泥中重金属影响研究

分析了氧化亚铁硫杆菌对污泥中重金属形态及对电动力处理污泥中重金属的去除率影响.氧化亚铁硫杆菌处理后的污泥,pH值降低,部分重金属从稳定态转化为可溶态.经氧化亚铁硫杆菌预处理后的泥样和未经预处理的泥样,在同样条件下用电动力处理,处理结果为:预处理后Cd的去除率从61.85%上升到72.54%,Cu从34.26%上升到63.51%,Zn从65.06%上升到7L 22%.预处理对Cu的影响比Cd、Zn大得多.用电动力处理Cu超标污泥中重金属时,将污泥先用氧化亚铁硫杆菌预处理,可有效地提高其去除效果,处理后的污泥有利于农用.     

废弃印刷线路板中铜的两步浸出工艺优化

以化学-生物两步浸出工艺回收废弃印刷线路板(WPCBs)中的金属,利用钢铁酸洗废水作为化学浸出的浸出剂,后续生物浸出则采用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌作为浸出微生物,探究了WPCBs中铜浸出率和酸洗废水中铁去除率的影响因素。利用响应面分析法对铜浸出的条件进行优化,得出转速553.43 r·min~(-1)、温度42.57℃、投加量20.23 g·L~(-1)、颗粒尺寸1.80 mm为最佳浸出条件,此条件下铜浸出率预测值为100.08%。铜化学浸出动力学模型符合湿法冶金中液固相反应的"收缩核动力学模型",相关系数可以达到0.98以上,过程主要受残留固体膜层的控制。生物浸出实验表明,WPCBs投加量对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌毒性影响较大,抑制作用较强,对铜浸出和铁去除均有不利影响,实验表明最适的投加量为60 g·L~(-1)。     

氧化亚铁硫杆菌菌液脱除SO_2的实验研究

对比了酸性水溶液、酸性Fe3+溶液、含Fe3+的氧化亚铁硫杆菌菌液的SO2脱除效果,分析了氧化亚铁硫杆菌在SO2脱除过程中的主要作用。结果表明:(1)在实验的进气SO2浓度范围内,酸性水溶液对SO2的吸收仅为物理吸收,反应进行到60min时,SO2脱除率均降至15%以下,溶液不再具有SO2脱除能力。(2)对酸性水溶液、酸性Fe3+溶液和含Fe3+的氧化亚铁硫杆菌菌液3种吸收液而言,在实验的进气SO2浓度范围内,进气SO2浓度越高,SO2脱除率越低;Fe3+初始质量浓度为4.44g/L时,SO2脱除效果较好。(3)氧化亚铁硫杆菌在SO2脱除过程中,直接氧化作用不明显,其主要作用是将Fe2+氧化为Fe3+,维持溶液中Fe3+的浓度,这种间接氧化的作用对SO2的有效脱除非常重要。     

新型填料特性及其在生物脱硫中的应用

为解决生物脱硫反应器酸化问题,研制出一种具有pH缓冲能力的生物填料。填料主要由碳酸钙﹑纯丙乳液和羟丙基纤维素制得。填料在水中浸泡6个月不会分解,吸水率大于20%。考察填料pH缓冲能力,结果表明,填料能将pH=5.0水溶液调节至pH=6.5以上。选取缓冲能力较稳定的BT50填料填充于反应器,以排硫硫杆菌(Thiobacillus thio-parus)挂膜,5个循环后反应器有效体积内的最大固定化菌体数量约为5.86×108cells/mL,并且硫代硫酸钠的消耗速率基本稳定,表明该填料可用于生物挂膜。在长达50 d脱硫实验中,H2S脱除率均在95%以上,整个脱硫阶段不再加入任何pH调节剂,反应器内pH仍能维持在6.7～7.1之间。     

抗生素菌渣堆肥进程中微生物群落的变化

将青霉素菌渣、林可霉素菌渣与牛粪等原料分别进行好氧堆肥实验，以考察堆肥过程中不同菌渣对微生物群落的影响。在堆制的41d里，根据温度变化分阶段采集堆肥样品，采用稀释倒平板法测定细菌、放线菌和真菌的数量。结果表明，菌渣不同，其堆肥中的微生物群落变化趋势不同。青霉素菌渣堆肥中细菌数量变化趋势为高一低，真菌数量变化趋势为高一低．高，放线菌数量为逐渐增加；林可霉素菌渣堆肥过程中细菌数量变化趋势为低一高一低，放线菌和真菌数量变化趋势为高．低．高。依据真菌菌落形态观察，菌渣堆肥中的真菌种类比对照牛粪堆肥单一，表明两种菌渣对堆肥中的微生物多样性均产生了不利影响。林可霉素菌渣堆肥初始时的细菌数量比对照低1个数量级，放线菌数量在整个堆肥进程中都明显低于对照，堆肥结束时，随着菌渣含量的增加，放线菌数量逐渐下降，高温期真菌数量下降幅度随着菌渣含量增加而加大，表明林可霉素菌渣对细菌、放线菌和真菌均有不同程度的抑制。堆肥化后菌渣中林可霉素残留量的减少表明，在一定条件下堆肥处理可以将抗生素菌渣无害化和资源化。     

外负载Ce-TiO2/活性炭复合体对亚甲基蓝光催化

用超临界流体沉积法处理过的活性炭(AC)为载体,钛酸丁酯为前驱物,硝酸铈为掺杂剂,乙醇为溶剂,制备了外负载TiO2-Ce/Csurf复合材料。在紫外灯照射下,以亚甲基蓝溶液为标准模拟降解物,研究了复合体不同热处理温度、不同浓度、不同亚甲基蓝浓度、不同铈掺杂量以及不同反应温度对光催化性能的影响。结果表明:外负载催化剂的催化性能要高于纯TiO2和体负载催化剂。铈离子掺杂能抑制TiO2晶粒生长,阻碍了TiO2由锐钛矿型向金红石型的转变。当铈离子掺杂量为1.5%,热处理温度为600℃,亚甲基蓝溶液初始浓度为5.5 mg/L,样品浓度为1.5 g/L时,光催化性能最好。     

外负载Ce-TiO_2/活性炭复合体对亚甲基蓝光催化

用超临界流体沉积法处理过的活性炭（AC）为载体,钛酸丁酯为前驱物,硝酸铈为掺杂剂,乙醇为溶剂,制备了外负载TiO2-Ce/Csurf复合材料。在紫外灯照射下,以亚甲基蓝溶液为标准模拟降解物,研究了复合体不同热处理温度、不同浓度、不同亚甲基蓝浓度、不同铈掺杂量以及不同反应温度对光催化性能的影响。结果表明：外负载催化剂的催化性能要高于纯TiO2和体负载催化剂。铈离子掺杂能抑制TiO2晶粒生长,阻碍了TiO2由锐钛矿型向金红石型的转变。当铈离子掺杂量为1.5%,热处理温度为600℃,亚甲基蓝溶液初始浓度为5.5 mg/L,样品浓度为1.5 g/L时,光催化性能最好。     

Shaping effects of rice,wheat, maize,and soybean seedlings on their rhizosphere microbial community

The rhizosphere microbiome plays critical roles in plant growth and is an important interface for resource exchange between plants and the soil environment. Crops at various growing stages, especially the seedling stage, have strong shaping effects on the rhizosphere microbial community, and such community reconstruction will positively feed back to the plant growth. In the present study, we analyzed the variations of bacterial and fungal communities in the rhizosphere of four crop species: rice, soybean, maize, and wheat during successive cultivations (three repeats for the seedling stages) using 16S rRNA gene and internal transcribed spacer (ITS) high-throughput sequencing. We found that the relative abundances of specific microorganisms decreased after different cultivation times, e.g., Sphingomonas, Pseudomonas, Rhodanobacter, and Caulobacter, which have been reported as plant-growth beneficial bacteria. The relative abundances of potential plant pathogenic fungi Myrothecium and Ascochyta increased with the successive cultivation times. The co-occurrence network analysis showed that the bacterial and fungal communities under maize were much more stable than those under rice, soybean, and wheat. The present study explored the characteristics of bacteria and fungi in crop seedling rhizosphere and indicated that the characteristics of indigenous soil flora might determine the plant growth status. Further study will focus on the use of the critical microorganisms to control the growth and yield of specific crops.

     

曝气浸没固定生物膜反应器处理化粪池出水

研究了以丝瓜络作为生物膜载体的曝气浸没固定生物膜反应器在处理化粪池出水时的可行性以及运行性能。结果表明,丝瓜络生物膜反应器可以在2周内成功启动;水力停留时间(HRT)对COD和氨氮的去除效果有显著影响,在水力停留时间为4 h的条件下,系统对COD和氨氮的去除率分别达到了78.5%和96.4%。另外,系统有较强抗有机污染物冲击负荷的能力,当COD和氨氮的进水浓度分别为59.3 mg/L和15.9 mg/L时,系统对有机污染物的去除效果较佳,去除率分别达到了80.0%和98.9%。     

微囊化生物流化床处理邻二氯苯废水

采用海藻酸钠—壳聚糖—活性炭(SA-CA-PAC)生物微胶囊包埋优势降解菌用于生物流化床处理邻二氯苯废水。比较了微囊化菌和悬浮菌对废水的降解效果,同时考察了初始浓度、接种量、pH值、温度和曝气量对降解率的影响。结果表明,微囊化菌比悬浮菌拥有更适宜的生长环境,具有更好的pH稳定性和热稳定性。微囊化菌的降解效果优于悬浮菌,处理150 mg/L的邻二氯苯废水的最佳接种量为10%,最适pH为7.5,最适温度为30℃。     

阿特拉津土壤污染修复菌剂载体材料的筛选与应用

阿特拉津是长残留除草剂,其环境行为和生物修复技术已成为有机污染控制领域的研究热点。以廉价的高岭土、凹凸棒土和腐殖酸为载体材料,采用正交实验,把功能菌存活率作为目标性状,参考材料成球率,筛选出性能较好的高岭土、凹凸棒土和腐殖酸质量配比3种,分别为1∶0.5∶0.5(A3B2C1)、0.5∶0∶0.5(A2B3C1)和1∶0∶1(A3B1C2);在温度和紫外线耐受力实验中,A3B2C1材料配比更能够有效提升功能菌在高温和紫外线作用下的存活率,即载体中高岭土、凹凸棒土和腐殖酸质量比为1∶0.5∶0.5时效果最佳;利用A3B2C1载体材料配比制备菌剂,进行室内土壤修复实验,35 d时0.1%和0.5%载体菌剂添加量修复土壤中阿特拉津完全降解,而2个游离菌修复土壤中残留率均16%,0.1%载体菌剂添加量修复过程中土壤微生物Shannon多样性指数和均匀度变化幅度较其他修复方式小,有利于土壤微生物生态系统的平衡,因此0.1%载体菌剂添加量修复效果为最优。     

有机负荷对膜-生物反应器硝化性能的影响

采用厌氧动态膜-生物反应器(AnDMBR)组合自养膜-生物反应器(MBR)工艺,研究冬季低温条件下系统的硝化效果以及TP的去除效果,并与单级MBR工艺进行对比。结果表明:(1)AnDMBR对COD的去除率基本保持在50%～60%,AnDMBR组合自养MBR工艺对COD的去除率为80%～85%;单级MBR工艺对COD的去除率为80%左右。(2)总体上,AnDMBR组合自养MBR工艺对NH4+-N的去除率大于95%;单级MBR对NH4+-N的去除效果比AnDMBR组合自养MBR工艺差。(3)AnDMBR组合自养MBR工艺中,出水NO2--N与NO3--N均有积累;单级MBR工艺中,出水NO2--N积累不明显。(4)相对于亚硝酸盐氧化菌(NOB),氨氧化菌(AOB)对有机负荷更敏感,当有机负荷高时,AOB更易受到异养菌活动的抑制;当有机负荷降低、异养菌活性减弱时,AOB活性明显增强,系统的硝化效果得到明显改善。(5)AnDMBR组合自养MBR工艺对TP的去除率高于80%,单级MBR工艺稳定后对TP的去除率仅为20%～30%。(6)从呼吸速率和硝化速率可知,自养MBR的硝化效果优于单级MBR。