炭纤维生物膜载体在两相厌氧生物处理中的应用研究

考察并对比了聚丙烯腈基炭纤维(PAN-CF)、醛化维纶(PVA)和聚丙烯腈(PAN)纤维载体对硫酸盐还原菌和产甲烷菌的固着化能力,然后考察了它们在两相厌氧生物处理中的应用.结果表明,两种厌氧细菌在PAN-CF载体上的固着速率较快,固着量较大,固着在其表面的产甲烷菌活性更高,对硫酸盐和COD的去除能力更强,这可能与PAN-CF表面较强的疏水性及其优异的生物相容性有关;PAN-CF作为生物膜载体在两相厌氧处理含高浓度硫酸盐废水的应用中具有明显的优势,产酸相出水碳硫比大幅升高;产甲烷相COD去除率PAN-CF远高于PVA和PAN载体,约为它们的1.5~1.8倍;两相厌氧处理过程及效果受硫酸盐浓度变化的影响小,可更好地实现两相分离功能,促进有机物的生物降解.     

反硝化生物膜对PBS表面形态及化学组分的影响

PBS是一种新型的可生物降解聚合物(BDPs),可以用做反硝化碳源和生物膜载体,去除饮用水源水中的硝酸盐.利用红外光谱和扫描电子显微镜对反硝化生物膜生长前后PBS颗粒表面形态、化学组成的变化进行了分析.结果表明,PBS仅在微生物作用下降解并为反硝化菌提供碳源.PBS颗粒可以在12 h内使进水中53 mg·L^-1的硝态氮降低到10 mg·L^-1以下(我国饮用水水质标准为:NO₃^--N<15 mg·L^-1).红外光谱表明,反硝化微生物附着生长后其PBS在2 925 cm^-1和2 850 cm^-1附近的吸收带以及3 200 cm^-1～3 410 cm^-1处峰值减弱,说明PBS材料中甲基、羟基官能团比例下降,而其它官能团没有发生明显的变化,PBS的主要单体组分淀粉和乙烯都可以被反硝化微生物用作碳源.扫描电子显微镜观察结果表明,反硝化生物膜附着生长后,PBS颗粒表面会出现空洞,扩大了生物膜生物附着生长的表面积,有利于形成致密的反硝化生物膜,对反硝化菌形成保护作用.     

聚己内酯与聚羟基丁酸戊酸酯的脱氮性能对比

以可生物降解聚合物聚己内酯(PCL)和聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)作为反硝化缓释碳源和微生物载体,利用清水释碳和批式反硝化试验选出适用于再生水反硝化深度脱氮生物滤池的可生物降解碳源滤料,通过比较与分析碳源滤料的表面形态及物质特性和附着微生物的群落特征揭示其性能优越的原因.结果表明,PHBV反硝化启动时间短,反硝化速率高,剩余有机物浓度低,相比PCL具有更稳定持续的反硝化效果.原因是其表面粗糙,且含有大量C—O和CO等亲水性基团,易于微生物附着和降解利用;其表面附着的微生物种类多样,其中发硫菌属(Thiothrix)、假单胞属(Pseudomonas)、菌胶团属(Zoogloea)、黄杆菌属(Flavobacterium)和脱氯菌属(Dechloromonas)等优势菌属均具有异养反硝化功能.因此,PHBV更适合作为再生水反硝化深度脱氮生物滤池的碳源滤料.     

响应面优化香蒲生物炭促进反硝化影响因素

表面具有醌基官能团的生物炭能促进生物反硝化过程,其促进效率易受到生物炭制备条件和反硝化工艺参数的影响,优化该过程的影响因素对提高污水处理系统中的脱氮效率有重要意义。该文采用响应面模型对香蒲生物炭促进厌氧污泥反硝化过程的影响因素进行优化,得到最优促进反硝化的条件为:生物炭热解温度269℃、热解时间4.36 h、反硝化过程碳氮比8.81。通过验证实验得到该条件下硝酸盐的实际去除速率为1.83 mg/(L·h),模拟预测值为1.86 mg/(L·h),二者偏差为1.6%,拟合结果较好。对生物炭的红外光谱表征结果显示:优化条件下的生物炭材料表面具有最丰富的醌基官能团,表明醌基耦合的电子传递过程是生物炭促进微生物反硝化的重要原因。     

几种生物脱氮新工艺的比较

目前已经发现了2种微生物脱氮新途径:一是根据好氧氨氧化菌具有反硝化能力,从而在一定条件下反硝化脱氮;二是在功能微生物的作用下,亚硝酸盐与氨离子一起厌氧氨氧化,并且发现了厌氧氨氧化菌与好氧氨氧化菌或甲烷菌能协同耦合在一种有利的微生态环境中.基于以上新途径提出了几种生物脱氮新工艺,包括了:SHARON、ANAMMOX、SHARON-ANAMMOX、CANON、OLAND、NOX工艺、需氧反氨化工艺(Aerobic deammonification)、甲烷化与厌氧氨氧化耦合工艺.     

人工湿地微生物硝化和反硝化强度对比研究

通过对表面流和潜流人工湿地中不同填料层的微生物硝化和反硝化强度进行对比研究,探讨了人工湿地脱氮过程中硝化反硝化作用的变化,从微生物角度分析了人工湿地脱氮效果的差别.研究结果表明,人工湿地系统可以同时进行硝化和反硝化作用.表面流湿地硝化强度高于潜流湿地,2个系统中的硝化强度具有较明显的分层现象,上层硝化强度高于下层.2个系统中沿程硝化强度呈递减趋势,硝化强度反映氨氮去除率的大小,表面流湿地氨氮的去除率高于芦苇潜流湿地30%～40%.反硝化强度比较结果表明,潜流湿地上层土壤填料的反硝化强度最高,砾石填料反硝化强度最低,表面流湿地反硝化强度居中,2个系统反硝化强度上下分层不明显,沿程基本保持不变.     

长三角地区MBBR泥膜复合污水厂低温季节微生物多样性分析

为表征长三角地区采用MBBR泥膜复合工艺（hybrid-MBBR）的污水厂在低温季节的微生物群落变化,得出微生物分布规律,采用Illumina MiSeq高通量测序对该区域5座市政污水处理厂进行研究,对好氧区活性污泥及悬浮载体生物膜微生物群落结构进行了分析.结果表明,同污水厂悬浮载体生物膜微生物物种数低于同系统活性污泥,且物种分布更不均匀.悬浮载体的投加可提升系统微生物多样性,但同时进水及运行方式对系统微生物群落组成具有一定选择性.各污水厂相对丰度较高的菌属主要有Nitrospira、Mycobacterium、Defluviicoccus、Hyphomicrobium和Macellibacteroides等,悬浮载体的投加极大程度上强化了优势硝化菌属Nitrospira的富集.核算悬浮载体中硝化细菌生物量占系统中总量的86.12%~95.36%;各污水厂好氧区悬浮载体中均检测到一定相对丰度的反硝化菌群,结合沿程及小试结果确认好氧区悬浮载体生物膜上发生了显著的同步硝化反硝化（SND）现象,强化了系统TN去除.     

醌基功能型高分子生物载体(PET-AQS)制备及催化生物反硝化特性研究

通过化学合成,将蒽醌磺酸钠(AQS)固定在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上形成醌基功能型高分子生物载体并研究其在生物反硝化上的应用.通过红外光谱衰减全反射法(ATR-IR)和能谱(EDS)分析,醌基基团成功固定在高分子表面,且醌基质量摩尔浓度为0.140 6 mmol·g-1.醌基功能型高分子生物载体(PET-AQS)能加速生物反硝化,且速率常数Kx与载体投加浓度呈零级反应动力学.在投加PET-AQS 0.056 2 mmol的反硝化体系中,循环使用10次,反硝化速率均是空白体系的1.2倍以上,表明PET-AQS具有良好的重复利用稳定性,有利于实际应用.     

几种生物脱氮新工艺的比较

目前已经发现了2种微生物脱氯新途径：一是根据好氧氨氧化菌具有反硝化能力，从而在一定条件下反硝化脱氯：二是在功能微生物的作用下，亚硝酸盐与氨离子一起厌氧氨氧化，并且发现了厌氧氨氧化菌与好氧氨氧化菌或甲烷菌能协同耦合在一种有利的微生态环境中。基于以上新途径提出了几种生物脱氟新工艺，包括了：SHARON、ANAMMOX、SHARON—ANAMMOX、CANON、OLAND、NOX工艺、需氧反氨化工艺（Aerobic deammonification）、甲烷化与厌氧氨氧化耦舍工艺。     

生物造粒流化床污水处理反应器中微生物生长比较分析

利用传统细菌计数方法及分子生物学方法对新近发展起来的生物造粒流化床反应器与A2/O工艺的微生物特性进行比较研究.反应器中好氧菌、反硝化菌及反硫化菌的计数结果显示,单位质量的活性污泥中,生物造粒流化床中好氧菌的分布数是A2/O工艺好氧区的1～2倍,反硝化菌总数介于A2/O工艺的好氧区和缺氧区之间,而反硫化菌的总数介于A2/O工艺的缺氧区和厌氧区之间.用PCR-DGGE技术对生物造粒流化床反应器及A2/O工艺中的微生物进行多样性分析,结果显示,生物造粒流化床反应器的微生物群落比A2/O工艺丰富;DGGE指纹图谱聚类分析表明,生物造粒流化床反应器与A2/O工艺的微生物群落相似性为57.6%.     

Effect of denitrifying bacteria on the electrochemical reaction of activated carbon fiber in electrochemical biofilm system

An electrochemical-activated denitrifying biofilm system consisting of activated carbon fiber electrodes immobilized with denitrifying bacteria film as cathode was studied. A revised model for an electrochemical-activated denitrifying biofilm was developed and validated by electrochemical analysis of cathodal polarization curves and nitrate consumption rate. The cathodal polarization curve and nitrate consumption rate were introduced to verify the rate of electrochemical reaction and the activity of denitrifying bacteria, respectively. It was shown that the denitrification process effectively strengthened the electrochemical reaction while the electron also intensified denitrification activity. Electron was transferred between electrochemical process and biological process not only by hydrogen molecule but also by new produced active hydrogen atom. Additionally, a parameter of apparent exchange current density was deprived from the cathodal polarization curve with high overpotential, and a new bio-effect current density was defined through statistical analysis, which was linearly dependent to the activity of denitrification bacteria. Activated carbon fiber (ACF) electrode was also found to be more suitable to the electrochemical denitrifying system compared with graphite and platinum. Translated from Environmental Pollution & Control, 2005, 27(7): 501–504 [译自: 环境污染与防治]     

微生物固定化技术与载体结构的研究

分析微生物固定化的一般方法、常用固定化载体的特性 ;并通过实验研究固定化微生物颗粒处理微污染水的净水效能 ,分析载体结构对微生物固定化微生物活性的影响     

红树林湿地中好氧-厌氧反硝化菌脱氮特性及其种群结构分析

随着沿岸水体氮素富营养化的加剧,生物脱氮作用越来越受重视,位于海陆交界的湿地红树林生态系统作为一个自然脱氮体系备受关注.本研究以典型亚热带湿地红树林(香港Mai Po)作为对象,结合传统的富集筛选和分子生物学方法--建立nosZ基因克隆文库和RFLP分析技术对红树林沉积物中反硝化细菌脱氮能力、种群结构和丰度进行研究.从Mai Po红树林沉积物中共筛选到12株好氧反硝化菌和8株厌氧反硝化菌,其中好氧反硝化菌包括Pseudomonas(4株)、Comamonas(2株)和Acinetobacter(2株)等7个菌属,厌氧反硝化菌属于Pseudomonas、Agrobacterium和Uncultured Betaproteobacteria bacterium(2株)等7个菌属.筛选到的好氧和厌氧反硝化菌均具有较高的脱氮能力,大部分在2d内NO3--N去除率达到98%以上.建立Mai Po红树林湿地反硝化细菌的nosZ基因克隆文库的结果表明,反硝化细菌的50个克隆子中有26个克隆子分属于11个未知类群,其余克隆子属于Pennisetum类群(26%),β-proteobacterium类群(10%),Entandrophragma类群(4%),Pseudomonas类群(4%)和denitrifying bacterium类群(4%).可见Mai Po红树林中反硝化细菌具有很高的生物多样性.     

复合碳源填料反硝化脱氮及微生物群落特性

为探讨低碳氮比污水厂尾水的深度脱氮技术,以碱处理玉米芯、零价铁和活性炭组成的复合碳源作为填料,考察反硝化生物脱氮滤柱的运行效果,并借助Miseq高通量测序技术对滤柱生物膜的微生物群落组成和结构进行解析.结果表明,复合碳源填料进行反硝化脱氮时,能有效的被微生物利用并获得较高的TN去除率.在温度为28℃左右,反硝化滤柱进水NO3--N浓度为20~30mg/L、HRT=7.7h时,TN去除率可达到95%以上,出水TOC在15mg/L左右;微生物在属水平进行聚类分析结果表明,生物膜中与反硝化作用有关的菌属和与纤维素降解有关的菌属分别占已知菌属的40.35%和29.04%.因此,污泥中反硝化作用菌属和纤维素降解有关的菌属的大量存在,为复合碳源填料高效反硝化作用提供了可能.     

降解三苯类复合微生物菌剂的制备及性能

将驯化后具备高效降解三苯类物质能力的活性污泥作为种泥,在特定的载体上发酵扩大培养,制成复合微生物菌剂.菌剂中的有效活菌数＞109CFU/g,含水量＜5%,可替代活性污泥直接投加,具有同驯化的活性污泥相当的降解性能.分别考察了pH值、烘干温度和载体比例对菌剂降解性能的影响,获得了菌剂制备的最佳工艺条件:pH值9.0,烘干温度35℃,麦麸:纤维素:稳定剂比例为85%:10%:5%.该菌剂具有较好的稳定性,可在4℃稳定保存3个月,仍保持对三苯类物质较高的去除效率,相对活性污泥更适合保存.     

生物脱氮技术中好氧反硝化细菌的代谢及应用研究进展

微生物脱氮是水体氮素去除最常用的有效方式,具有高效、经济和二次污染小等特点.好氧反硝化细菌的发现是微生物脱氮技术的重要里程碑,为新型生物脱氮领域的研发提供了新出路.当前,探究好氧反硝化细菌的脱氮特性及各环境因子（如碳源种类、C/N、温度、pH、DO、盐度、重金属含量等）在好氧条件下对反硝化过程的影响已成为污染水体氮素逸出的研究热点.通过总结好氧反硝化细菌的脱氮机制、筛选来源和种类、鉴定、脱氮特性与环境影响因素及其在实际含氮污染水体中的应用,结果表明,好氧反硝化细菌种类丰富、存在环境广泛,脱氮效率一般在50%以上;目前,好氧反硝化细菌脱氮机理的研究主要停留在氮的转化方面,对其中心碳的代谢研究以及碳氮比对反应机理的具体影响尚未明确,需要进一步探究;有关好氧反硝化细菌的脱氮特性研究尚处于实验室小试或中试阶段.建议进一步筛选高效菌群,进行碳氮代谢途径研究,优化好氧反硝化细菌固定化技术,并将其应用于实际工程中,减少水体中的氮素污染,对于实现高效、经济的脱氮具有重要社会价值.      

用于流化床反应器的生物膜载体的比较研究

分别采用活性炭、橡胶和轻质陶粒作为生物膜载体,用流化床生物反应器进行废水处理的实验,比较3种载体材料的挂膜特性、耐磨性,并比较了对废水COD和NH3-N的去除效果。从实验中发现,活性炭具有吸附力强、比重小、挂膜时间比较短等特点,但耐磨性较差;橡胶载体具有比重较小,动力消耗较小的特点,但生物膜挂膜时间较长;陶粒比重适中,较其它两者偏大,挂膜时间最短,耐磨性能比活性炭要好,具有较强的实用价值和很大的研究潜力。     

Effect of carbon source and nitrate concentration on denitrifying phosphorus removal by DPB sludge

Effect of added carbon source and nitrate concentration on the denitrifying phosphorus removal by DPB sludge was systematically studied using batch experiments, at the same time the variation of ORP was investigated.Results showed that the denitrifying and phosphorus uptake rate in anoxic phase increased with the high initial anaerobic carbon source addition. However once the initial COD concentration reached a certain level, which was in excess to the PHB saturation of poly-P bacteria, residual COD carried over to anoxic phase inhibited the subsequent denitrifying phosphorus uptake. Simultaneously, phosphate uptake continued until all nitrate was removed, following a slow endogenous release of phosphate. High nitrate concentration in anoxic phase increased the initial denitrffying phosphorus rate. Once the nitrate was exhausted, phosphate uptake changed to release. Moreover, the time of this turning point occurred later with the higher nitrate addition. On the other hand, through on-line monitoring the variation of the ORP with different initial COD concentration, it was found ORP could be used as a control parameter for phosphorus release, but it is impossible to utilize ORP for controlling the denitrificaion and anoxic phosphorus uptake operations.     

聚乙烯醇固定化微生物载体的制备及其对氨氮废水的处理研究

以聚乙烯醇、硼酸、丙三醇、海藻酸钠、戊二醛、碳酸钙为原料制备固定化微生物载体,然后将硝化细菌固定到载体上,用于对水体氨氮的处理。探讨了戊二醛的加入对载体的水溶膨胀性、含水量、化学稳定性、固定化微生物活性的影响;研究了固定化微生物对氨氮去除效果。结果表明,当戊二醛的质量分数为0.3%时,载体的含水量、化学稳定性、固定化微生物活性较好;所制备得到的固定化微生物载体可以较好地固定硝化细菌,对氨氮废水具有较好的处理能力。