产酸-硫酸盐还原系统中产酸菌的发酵类型及其与SRB的协同作用

通过间歇实验和连续流试验 ,探讨了利用产酸相处理硫酸盐有机废水时产酸菌 (AB)的主要发酵类型、硫酸盐还原菌(SRB)对底物的利用规律以及系统中这两大菌群间的协同关系 .间歇实验结果表明 ,AB的液相末端产物中乙醇占 3 5 6 %、乙酸占 3 7 7% ,同时有氢气产生 ,属于乙醇型发酵类型 .SRB容易利用的底物为氢气、乙醇和乳酸 ,不易利用乙酸、丙酸和丁酸 .SRB将乙醇转化为乙酸 ,而乙酸极少被继续转化 ,导致反应器内出现乙酸积累现象 .连续流试验结果表明 ,系统中硫酸根还原效果与产酸菌和硫酸盐还原菌的协同作用状态密切相关 :当产酸菌和硫酸盐还原菌处于较好的协同作用状态时 ,系统对硫酸根的转化率较高 ;反之则使硫酸根的转化率降低     

产酸脱硫反应器中SRB种群的功能与地位

采用产酸脱硫反应器进行连续流试验,提出在“质” 的方面,SRB-硫酸盐还原菌-是产酸脱硫生态系统中氢的“消费者”和产酸菌-AB-酸性末端产物的“改造者”,并维持着群落“乙酸型代谢”的典型特征;在“量”的方面,SRB种群通过数量波动维持着“基质链”与“生物链”的动态平衡,并以种群动态为表征.SRB种群的功能决定了它在产酸脱硫系统中的实现生态位,并给出了由pH值、氧化还原电位-ORP-和碱度-ALK-制约的SRB种群的三维实现生态位图.     

硫酸盐还原过程中SRB的限制性生态因子的BP神经网络建模与仿真

利用BP神经网络对产酸脱硫反应器（专利设备，ZL：98240801.3）处理高浓度硫酸盐废水时硫酸盐还原菌（SRB）的限制性生态因子（COD/SO^2-4比、pH值、ALK、SO^2-4负荷率）进行建模与仿真，从而实现了多变量函数关系的映射与泛化，并从数学生态学角度定量表征了产酸脱硫微生物生态系统中SRB种群的代谢活性与实现生态位。     

产酸脱硫反应器中碳硫比对群落生态特征的影响

通过产酸脱硫反应器处理高浓度含硫酸盐废水的连续流试验,从群落动态的角度研究碳硫比(COD/SO₄^2-)从4.2降低到2.0的过程中,pH值、氧化还原电位(ORP)、碱度(ALK)和末端产物(VFAs)组成、优势种群分布等群落生态特征的变化规律试验证明,在此过程中ORP和ALK提高,而pH值和VFAs中乙酸的分布比例降低,群落类型由高碳硫比稳定型转化为低碳硫比亚稳定型,但仍未改变乙酸型顶极群落的典型特征.     

乙酸型顶极群落的内平衡与反馈调节机制研究

通过产酸脱硫反应器处理高浓度硫酸盐有机废水的连续流试验，从“动态”角度考察COD／SO4^2-比改变引起的pH值、氧化还原电位（ORP）、碱度（ALK）和末端产物（VFAs）等的变动及生态因子的叠加效应引发的优势种群变迁，分析了乙酸型顶极群落的稳定性及其发生定向性生态演替的规律，进而阐明了乙酸型顶极群落抵抗环境压力的内平衡与反馈调节机制，并指出乙酸型代谢和乙酸型顶极群落是产酸脱硫生态系统的典型特征。     

硫酸盐还原菌促进厌氧消化中丙酸转化的研究

由于丙酸积累而造成的酸败问题一直是制约厌氧反应器稳定运行的重要因素之一。试验通过人为添加硫酸盐的方法,研究了硫酸盐还原作用在厌氧过程中对丙酸转化的影响。试验的结果表明,硫酸盐的添加促进了厌氧反应器中丙酸降解的速率,减少了丙酸对产甲烷细菌的抑制作用,从而提高了反应器COD去除率;DGGE图谱显示添加硫酸盐体系中产甲烷菌种群结构发生了变化,优势种群发生了转移。认为硫酸盐还原菌对厌氧反应器中丙酸的降解会产生促进作用,因此可以通过调节硫酸盐还原菌、产酸菌和产甲烷菌之间的协同作用来维持厌氧反应器稳定运行。     

基于BPNN模型的微生物群落演替主导因子分析

采用CSTR型产酸-硫酸盐还原反应器处理高浓度硫酸盐废水,根据原型试验,利用带动量的自适应学习速率梯度下降算法,建立BPNN模型,预测碳硫比(C/S),硫酸盐负荷率(Ns),pH值和碱度(ALK)4个关键生态因子对硫酸盐去除率(η)的影响.在此基础上,采用信息流(IF),分割连接权值(PCW)和偏导数(PaD)3种方法,定量化分析网络各层神经元的连接权值,从而明确了引发微生物群落生态演替全过程的主导因子是C/S.不同的生态因子在生态演替的3个阶段所起的主导作用各不相同.pH值是演替阶段I的主导因子,C/S是演替阶段II的主导因子,Ns是演替阶段III的主导因子.     

利用养殖场废水厌氧发酵生物制氢技术研究

在批式厌氧反应器中,以厌氧消化污泥作为天然产氢菌源,通过养殖场废水的厌氧发酵生产氢气,考察了厌氧污泥和碳氮营养物质对养殖场废水产氢的影响,并对液相产物的分布、产氢动力学进行了分析.试验分为4个处理.结果表明,加入营养物质接种污泥的养殖场废水氢气含量、累积产氢量和单位COD氢气产量最高可达到50.65%、334.80mL和287.10mL/g.而未接种污泥的原始养殖场废水累积产氢量和单位COD氢气产量仅为59.24mL和67.05mL/g.污泥和碳氮营养物质对产氢能力均有显著地促进作用,加入碳氮源后微生物群促进了原养殖废水有机物的氢的形成.液相末端产物中,乙酸、丁酸占总挥发酸的61%～86%,产氢过程属于典型的乙酸-丁酸型发酵.总挥发性酸含量的提高,其产氢能力也增大. Gompertz模型能够很好地拟合其产氢过程.     

硫酸盐还原菌促进市政污泥厌氧发酵产乙酸

添加各浓度钼酸盐考察不同抑制水平下硫酸盐还原菌(SRB)对市政污泥发酵产酸的作用. 结果表明:在有硫酸盐存在时,未抑制SRB体系中ρ(乙酸)占ρ(总VFAs)的比例可达83%,无丙酸、丁酸积累;而在SRB高抑制水平体系中,ρ(乙酸)只占约40%. 随后以未添加硫酸盐体系为对照,研究了硫酸盐投加方式及在发酵中后期抑制SRB对产物中挥发性脂肪酸(VFAs)成分及其浓度的影响;同时,通过对dsrA酶的编码基因含量定量分析发现,随着硫酸盐的加入,SRB数量速增,产物中丙酸、丁酸先后转化为乙酸,且ρ(乙酸)占ρ(总VFAs)的比例可达90%以上. 添加SRB可作为实现污泥发酵定向累积乙酸的调控手段.      

出水回流对ABR反应器启动过程中污染物去除效果和微生物种群的影响

出水回流对厌氧折流板反应器(ABR)抗酸化性能及机制的影响研究是提升高负荷ABR稳定运行研究的热点.因此,本文采用ABR处理模拟废水,采用常温、高负荷启动方式,研究回流对ABR启动过程中运行效果、挥发性脂肪酸(VFA)及微生物种群分布的影响.结果显示,回流对ABR的COD去除率影响不大,但可使反应器的pH值更稳定;回流反应器中的VFA累积速率降低了1/3,有利于减少VFA的积累;回流反应器中的微生物主要有短杆菌、球菌、链球菌及拟杆菌等,回流提高了反应器中的微生物多样性,从而提高了微生物种群的稳定性.回流反应器中真细菌、古细菌、产氢产乙酸菌和耗氢产乙酸菌的相对丰度均高于不回流反应器,真细菌平均高出8.5%,古细菌平均高出4.5%,产氢产乙酸菌和耗氢产乙酸菌分别高出3.5%和3.0%.通过回流能够调控pH值、VFA浓度、微生物种群结构及分布,进而提升ABR反应器的抗酸化性.     

两相厌氧系统中产甲烷相有机酸转化规律

研究了两相厌氧系统产甲烷相中有机酸转化规律.以产酸相、产甲烷相COD负荷分别为41.5 kg/(m³·d)、6.05kg/(m³·d)的连续流试验装置培养种泥,运行稳定后,进行静态试验采用气相色谱仪(GC-122型)分析有机酸组成及含量结果表明,反应器相同位置的微生物降解转化有机酸速率快慢依次为:乙酸＞乙醇＞丁酸＞丙酸;利用乙醇产乙酸的微生物与产甲烷菌所需最佳pH值范围相近;乙醇型发酵是充分发挥两相厌氧系统功能的最佳发酵类型;在产甲烷反应器中,大部分挥发酸的最终降解都要经历乙酸降解途径才能完成,造成乙酸的降解转化相对缓慢,成为厌氧工艺中的限速步骤.     

酒精-沼气双发酵耦联系统同步脱氨除硫工艺

木薯燃料酒精-沼气双发酵耦联系统中,蒸馏废液含有一定浓度的硫酸盐和有机氮。经传统厌氧生物处理,所产生的氨和硫化氢不仅对厌氧处理体系中的微生物具有毒害作用,还会对酒精发酵酵母的生长和代谢产生不良影响。因此,对蒸馏废液厌氧脱氨除硫新工艺的研究具有重要意义。文章以厌氧流化床为反应器,对模拟废水中的氨和硫酸盐的同步去除进行了研究。模拟废水中含有氯化铵和硫酸钠,分别作为电子供体和电子受体,以葡萄糖作为唯一碳源。实验运行83 d,反应器有机容积负荷降至0.4 kg(/m.3d),SO42-和NH4+-N进水浓度分别升高至676 mg/L和200 mg/L。COD、硫酸盐和氨氮的去除率分别达到93.50%、67.22%和58.28%;氨和硫酸盐去除的摩尔比约为2:1,并在反应器出水中检测到了单质硫的存在,且其含量随反应进行不断增加。这些结果证明了厌氧流化床体系中同步脱氨除硫反应的存在。另外通过对不同阶段实验结果的分析初步探讨了该反应的机理。     

碳源类型对A2O系统脱氮除磷的影响

采用52.5 L的A²O反应器,以乙酸和丙酸分别作为进水唯一碳源,系统研究了进水碳源类型对脱氮除磷和代谢过程的影响.结果表明,在进水COD为250 mg/L左右,NH⁺₄-N为52 mg/L左右的条件下,原水碳源类型对TN的去除影响不大,系统TN去除率均在65%左右.进水碳源类型对TP的去除及相应污泥中PHA的类型、含量和代谢及糖原的变化影响较大.乙酸为唯一碳源时,厌氧区放磷浓度较高,污泥中PHA的成分主要为PHB和PHV,两者在厌氧区的合成量差别不大,PHB在随后的反应过程中变化较大,对除磷代谢过程起主要作用,而PHV的变化较小.丙酸作为进水唯一碳源时,厌氧区的放磷浓度偏低,主要合成PHV,几乎不含PHB,PHV在随后吸磷过程中浓度变化较大,对除磷代谢起主要作用,而且出水TP浓度偏低.碳源类型对污泥中糖原的代谢也有影响,乙酸为碳源时糖原的含量高,变化范围也较大,丙酸为碳源时糖原的变化幅度较小.在同步脱氮除磷系统中,与乙酸相比,丙酸是一种更合适的碳源.     

SO_4~(2-)对SRB颗粒污泥性能的影响

文章利用取自厌氧折流板反应器中的硫酸盐还原菌(SRB)颗粒污泥,通过间歇试验,研究了不同质量浓度的SO42-对SRB颗粒污泥性能的影响。结果表明,当SO42-质量浓度为2000mg/L,COD与SO42-质量浓度的比值ω(COD)/ω(SO42-)=2时,SRB颗粒污泥的活性最高,此时系统比产甲烷活性(SMA)为406.2mL/g·d,SO42-的去除率达93.4%,Cu2+的去除效率高达97.1%,且Cu2+的去除率与SO42-的还原率呈正相关关系;而ω(COD)/ω(SO42-)=2～4时,COD去除率稳定在88.8%以上,最大去除率在ω(COD)/ω(SO42-)=2.7处。     

Impact of undissociated volatile fatty acids on acidogenesis in a two-phase anaerobic system

This study investigated the degradation and production of volatile fatty acids(VFAs)in the acidogenic phase reactor of a two-phase anaerobic system.20 mmol/L bromoethanesulfonic acid(BESA)was used to inhibit acidogenic methanogens(which were present in the acidogenic phase reactor)from degrading VFAs.The impact of undissociated volatile fatty acids(un VFAs)on"net"VFAs production in the acidogenic phase reactor was then evaluated,with the exclusion of concurrent VFAs degradation."Net"VFAs production from glucose degradation was partially inhibited at high un VFAs concentrations,with 59%,37% and 60% reduction in production rates at 2190 mg chemical oxygen demand(COD)/L undissociated acetic acid(un HAc),2130 mg COD/L undissociated propionic acid(un HPr)and 2280 mg COD/L undissociated n-butyric acid(un HBu),respectively.The profile of VFAs produced further indicated that while an un VFA can primarily affect its own formation,there were also un VFAs that affected the formation of other VFAs.     

ANAMMOX培养物中硫酸盐型氨氧化生物转化机制

厌氧条件下,ANAMMOX培养物中发生的硫酸盐型氨氧化（SRAO）现象被认为是由ANAMMOX细菌（AnAOB）介导的自养生物转化过程.在这个过程中,作为电子供体的氨被电子受体硫酸盐氧化.在某一些自然环境中观察到的氨与硫酸盐转化现象也被认为是由于上述生物转化作用而导致的.然而,在不同研究中,关于氨与硫酸盐的转化摩尔比（N/S）、硫酸盐还原的中间产物和最终产物的认定均有存在较大差异.因此,氨和硫酸盐在ANAMMOX培养物中的转化机制仍不明确.为探明ANAMMOX污泥中SRAO现象背后的基质转化途径,在不同厌氧状态（微氧：-100 mV < ORP < 0 mV,0.5 mg·L^-1 < DO < 1 mg·L^-1;缺氧：-300 mV < ORP < -100 mV,0.2 mg·L^-1 < DO < 0.5 mg·L^-1;厌氧：ORP < -300 mV,DO < 0.2 mg·L^-1）以及不同污泥组成（ANAMMOX污泥和混合污泥）的条件下开展连续流实验和批次实验.结果表明,SRAO现象只能在缺氧条件且存在异养硫酸盐还原细菌（SRB）的混合污泥中发生;在ANAMMOX污泥中无论处于哪种厌氧状态,均不会发生SRAO现象.微生物群落变化与功能基因表达分析表明,ANAMMOX污泥和混合污泥中均存在以Nitrosomonas和Nitrosospira为主的携带amoA基因的氨氧化细菌（AOB）,可将氨氧化生成亚硝酸盐,为AnAOB代谢提供底物.Desulfomicrobium、Desulfovibrio以及Desulfonatronum等携带apsA基因的SRB只存在于混合污泥中,它们利用微生物衰亡释放的有机物将硫酸盐还原.AnAOB并不能以硫酸盐为电子受体氧化氨维持代谢.因此,在ANAMMOX污泥中观察到的SRAO现象（即氨与硫酸盐的同步转化）实际上是氨氧化、ANAMMOX和异养硫酸盐还原这3个过程联合的结果,上述生物转化过程分别由AOB、AnAOB和SRB完成.