Pseudomonas flava WD-3固定化技术及其强化SBR污水处理的应用研究

由南四湖底泥中分离纯化出一株低温菌Pseudomonas flava WD-3,为提高其处理污水的效率并实现重复利用,本试验选取在低温(6~8℃)条件下,采用天然材料海藻酸钠(SA)和人工合成材料聚乙烯醇(PVA)共同作用的复合材料为包埋载体,利用正交试验探索其最优的固定化条件;并将最优的Pseudomonas flava WD-3固定化小球投入到SBR污水处理工艺中,探究其投加量和水力停留时间对生活污水处理效果的影响.结果发现,当SA质量分数为4%,PVA质量分数为6%,Ca Cl_2质量分数为5%,交联时间为24 h时,Pseudomonas flava WD-3固定化小球的物理性能最好,且对污水的处理效果最佳,分别是游离菌对COD、TP和NH+4-N去除效率的1.11、1.17、1.14倍.在SBR工艺中,通过连续3个月的监测数据发现,Pseudomonas flava WD-3的固定化小球对污水NH+4-N、TP、COD和TN的去除率分别介于72.78%~77.48%、62.04%~69.26%、89.08%~92.72%和85.08%~89.08%,且平均去除效率分别为未投加该菌的1.13、1.91、1.25、1.56倍,最终采取的最佳水力停留时间为8 h.并且,Pseudomonas flava WD-3在不同投加量及不同水力停留时间条件下,对污水中各污染物的降解过程符合一级动力学模型.     

生物炭对Pseudomonas flava WD-3的固定化及其强化人工湿地污水处理研究

为确保寒冷地区冬季人工湿地的污水处理效果,采用从南四湖人工湿地底泥中分离纯化得到的一株低温菌Pseudomonas flava WD-3为研究对象,以水稻秸秆在300、500和700℃下炭化得到的生物活性炭为吸附载体,在6~8℃低温条件下,通过重复试验探索生物炭对微生物吸附固定的最佳时间及对污水的去除效率,并将最优的生物炭固定化菌剂投入到人工湿地中,探究菌剂投加量对污水处理效果的影响.结果表明,水稻秸秆生物炭最佳热解温度为700℃,对Pseudomonas flava WD-3的吸附固定化时间为24 h.生物炭固定化Pseudomonas flava WD-3在冬季人工湿地的最佳投加量为0.042 g·L~(-1),其对污水中COD、NH_4~+-N和TP的去除效率有明显的提高,分别为游离菌处理效果的1.03、1.15、1.14倍,且去除性能稳定.生物炭固定化Pseudomonas flava WD-3对污水中COD、NH_4~+-N、TN和TP的降解过程符合一级反应动力学模型.     

Pseudomonas flava WD-3在人工湿地污水净化中的应用研究

为了研究Pseudomonas flava WD-3在复合垂直流人工湿地中对污水的处理效果,将其按照不同梯度接种量(菌悬液浓度为4.575×108个·mL-1)投加到复合垂直流人工湿地中,研究其对污水中氨氮、CODCr、NO-2-N、NO-3-N、总磷的去除效果,确定该菌株的最佳投加量,建立降解动力学模型.结果表明,该菌株对污水中的有机污染物以及氮磷等营养物具有明显的去除效果.菌株的最佳投加量为6.0%,且对污水中NH+4-N、COD、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、TP的去除效果分别为未投加该菌的1.49、1.48、1.45、1.41、1.83倍,且去除性能稳定.低温菌Pseudomonas flava WD-3对污水中各污染物的降解过程符合一级反应动力学模型.     

Pseudomonas flava WD-3对人工湿地中土著微生物量及酶活性的影响研究

从山东南四湖人工湿地的底泥中分离驯化出在低温条件下生长速率及代谢速率最高的一株菌,经形态特征、生理生化特性及16S r DNA序列分析鉴定,确定该菌株为黄假单胞菌(Pseudomonas flava),命名为Pseudomonas flava WD-3.同时,探索了在北方冬季条件下,该菌投加到人工湿地中在提高废水处理效率的同时,对湿地中土著可培养微生物类群数量和酶活性的影响.结果表明:随着Pseudomonas flava WD-3投加量的增加,人工湿地中可培养细菌、真菌、放线菌、硝化细菌及反硝化细菌的数量均产生了显著变化(p0.01).与对照组相比,湿地系统中可培养细菌、放线菌、硝化细菌及反硝化细菌数量最大分别增加了1.3、1.9、2.3、1.3倍,而可培养真菌数量最大减少了23.3%.土壤酶活性也随着Pseudomonas flava WD-3投加量的增加而增强,当Pseudomonas flava WD-3为水处理效果最佳投加量(6.00%)时,与对照组相比,过氧化氢酶、脲酶和脱氢酶活性最大增幅分别高达69.2%、41.3%和54.5%,蔗糖酶最大增加了2.3倍.研究表明,Pseudomonas flava WD-3在提高冬季人工湿地污水净化效果的同时,还能促进湿地土著可培养微生物的生长和酶的活性.     

人工湿地去除污水中抗生素及其抗性基因研究进展

针对污水中抗生素及抗生素抗性基因的存在及潜在危害,总结了人工湿地去除污水中抗生素及其抗性基因研究的最新进展。已有研究表明:人工湿地对污水中抗生素的去除率为60%~100%,对抗生素抗性基因的去除率为10%~100%,季节、进水水质、水力停留时间、温度、pH、微生物、植物、基质等是影响人工湿地去除抗生素及其抗性基因的主要因素,微生物降解、光降解、吸附、植物吸收和植物降解是主要去除机制。人工湿地虽然可以去除抗生素及其抗性基因,但抗生素在基质的富集以及出水抗生素抗性基因丰度的增加会带来潜在风险,值得关注。新型人工湿地处理技术对抗生素及其抗性基因和传统污染物的协同去除机制,以及人工湿地各要素的去除机理和贡献、耦合生物电化学作用的人工湿地技术是未来的重要发展方向。     

人工湿地构型对水产养殖废水含氮污染物和抗生素去除影响

利用水平潜流人工湿地和下行-上行复合垂直流人工湿地净化水产养殖废水,研究水流方式、水力停留时间对水产养殖废水中含氮污染物、抗生素等典型污染物净化效果的影响.结果表明,复合垂直流人工湿地对含氮污染物具有较好的去除效果,对TN、NH_4~+-N的去除率在水力停留时间为3 d时可分别达到58%、80%.采用BIOLOG微平板技术和高通量测序对两个人工湿地入流端基质微生物群落的分析发现,复合垂直流人工湿地因其内部结构有利于水流流向及溶解氧条件使得微生物活性和多样性均较高,Nitrospira属分布较多是氨氮去除效果较好的主要原因.水力停留时间对NO_3~--N、NO_2~--N的去除有较大影响,维持在3~4 d对各类含氮污染物可获得较好的去除效果.采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱法对抗生素去除效果进行研究发现,人工湿地构型对抗生素的去除效果差异不大,两种人工湿地对恩诺沙星的去除效果优于磺胺甲唑和氟甲砜霉素,当水力停留时间从1 d延长至3 d可提高磺胺甲唑的去除率至50%以上.     

高水力负荷下人工湿地处理污水厂尾水的研究

为了减少人工湿地的占地面积,采用水平潜流人工湿地在高水力负荷下对污水厂一级A出水进行处理。实验结果表明,随着高水力负荷的降低,湿地系统对污染物的平均去除率逐渐增加,但对污染物的平均去除量却在水力负荷最高时达到最大值。其中在水力负荷为0. 5 m~3/m~2·d时,湿地系统对BOD5、氨氮、总氮和总磷的平均去除率达到最大,分别为74. 6%、52. 2%、51. 1%、53. 3%;在水力负荷为1. 2 m~3/m~2·d时,湿地系统对BOD5、总氮和总磷的平均去除量达到最大,分别为2. 3 g/d、0. 6 g/d、0. 08 g/d。通过分析得出在高水力负荷人工湿地中水力停留时间是污染物去除效果的限制因素。     

高效降解菌耦合生物活性炭工艺深度处理化学合成类制药废水

生物活性炭工艺作为一种深度处理工艺,能够有效去除废水中的有机污染物,为了考察生物活性炭工艺对制药废水的深度处理效果,研究了高效降解菌对生物活性炭工艺污水处理效果的影响,并探讨了最佳运行参数。结果表明:高效降解菌的投加能够显著提高COD、氨氮等污染物去除效果。高效降解菌耦合生物活性炭工艺在填料填充度为80%,水力停留时间为10 h的工艺条件下,对COD、NH₃-N、AOX的平均去除率分别为38.2%、77.8%和84.3%,出水优于GB 8979-1996《污水综合排放标准》三级标准。     

功能菌生物强化处理地表水中红霉素药物的研究

从城市污水处理系统活性污泥中驯化筛选出红霉素高效降解菌,经鉴定为假单胞菌属,在温度为30℃,pH为7.0~7.5,红霉素初始投加浓度为30 mg/L时,该降解菌对红霉素的5日降解率可达76.6%。在曝气生物滤池(BAF)中,以生物陶粒和火山岩作为滤料,考察功能降解菌生物强化处理地表水中红霉素药物的去除效果。结果表明,红霉素降解菌的投加对BAF的挂膜启动时间影响不大。曝气量和水力停留时间对BAF去除红霉素均具有一定的影响,随着曝气量的增大,红霉素的去除率呈现先增大后下降的趋势;随着水力停留时间的降低,红霉素去除率逐渐降低。通过稳定运行效果分析可知,投加降解菌的生物陶粒BAF和火山岩滤料BAF对红霉素的去除率比未投加降解菌的BAF分别提高33.9%和40.1%,表明采用生物强化技术提高BAF对红霉素的生物去除效果是可行的。     

铁碳填料和硫铁矿填料强化两段式人工湿地处理农村生活污水

以强化用于农村污水处理的两段式人工湿地对氮、磷去除能力为目的,搭建了前段为砾石填料,后段分别投加部分铁碳填料和硫铁矿填料的两段式水平流人工湿地系统,以模拟农村生活污水为处理对象,在水力停留时间为3 d,曝气量为0. 2 L/min的条件下,研究填料在去除污染物中的作用及其机理。结果表明:3种人工湿地中,对模拟农村生活污水处理效果最好的是铁碳人工湿地,中后段处理效果强于其他2种人工湿地,出水TN、TP、NH_4~+-N和COD平均质量浓度分别为2. 75,2. 65,1. 90,20. 33 mg/L。硫铁矿人工湿地处理效果与砾石人工湿地差别不大,铁碳人工湿地在中性条件通过微电解除氮时,未产生中间产物NH_4~+-N与NO_2~--N。     

石灰石和黄铁矿-石灰石人工湿地净化河水的研究

利用石灰石和黄铁矿-石灰石水平潜流人工湿地处理受到污染的河水,了解它们对河水中污染物,尤其是对氮和磷的去除效果,并分析这些矿物的作用,考察了水力停留时间变化对2种人工湿地污染物净化效果的影响.结果表明,污染物去除效果的最佳停留时间出现在3 d左右,COD、TN和TP的平均去除率分别达到51%、70%和95%.在相同进水水质和水力负荷运行条件下,石灰石和黄铁矿-石灰石这2种人工湿地对COD的平均去除率分别为53.93%和51.66%,对NH4+-N的平均去除率分别为82.13%和77.43%,对TN的平均去除率分别为66%和72.06%,对TP的平均去除率分别为50.9%和97.35%.2种人工湿地对COD的去除效果差距不大,黄铁矿-石灰石人工湿地的脱氮除磷效果优于石灰石湿地,对磷有较好的去除效果,不受温度影响且净化效果稳定,适宜长期稳定运行.     

水力停留时间对潜流湿地净化效果影响及脱氮途径解析

利用连续进水的垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地,比较分析了4种水力停留时间对常规污染物去除效果的影响,在最佳水力停留时间下探究了两种湿地内部各基质层硝化、反硝化和氨氧化功能基因丰度以及硝化与反硝化作用强度;通过对两种湿地脱氮影响因素的冗余分析和方差分解分析,得出影响湿地氮去除的主要因素.结果表明,当水力停留时间为24 h时,两种湿地系统对常规污染物（COD、TP、TN和NH₄⁺-N）去除效果最佳,去除率均大于70%,此时湿地内部对NH₄⁺-N和TN的去除率以及硝化和反硝化强度皆表现出沿水流方向逐级递减的趋势;3种功能基因中,反硝化功能基因（nirS）丰度远高于硝化功能基因（nxrA）和氨氧化功能基因（AOB-amoA）.在本研究中,两种潜流人工湿地氮去除能力均受环境因素和微生物因素共同影响,其中,微生物因素对脱氮贡献率最高（55%和48%）.除此之外,TN和NH₄⁺-N的去除率均与DO、基质比表面积、COD浓度和硝化功能基因及反硝化功能基因丰度呈正比,与pH值成反比.因此,为提高两种系统氮去除效果,均可通过提高基质层溶解氧和碳源含量以及适当地降低pH值来实现,水平潜流人工湿地还可通过更换比表面积较大的基质层来显著提高系统脱氮效果.本研究为人工湿地的设计以及最佳水力停留时间的选择提供了理论基础,脱氮途径的定量化解析对深入理解人工湿地氮去除机制以及提高氮素去除率具有重要的指导意义.     

应用混合菌种处理腈纶废水中的硫氰酸钠

从污泥中分离到能去除硫氰酸钠的混合菌SAT13,它是由自养菌和异养菌所组成,其中包含:排硫杆菌(Thiobacillus thioparus)、中间硫杆菌(Thiobacillusintermedius)、节细菌(Arthrobacter sp.)假单胞杆菌(Pseudomonas sp.)和固氮菌(Azotobacter sp.)。该混合菌降解NaSCN的能力较高,还具有降解丙烯腈、异丙醇、丙酮等有机污染物的能力。应用该混合菌在二级浸没式滤池上接种挂膜,处理含NaSCN的腈纶废水,形成的生物膜氧化NaSCN活性高。经十个月的中型试验,水力负荷保持在9.615m~3/m~3/day,CODcr负荷为3.12kg/m~3/day,BOD_5负荷为1.91kg/m~3/day,则CODcr平均去除率可达81.56%,BOD_5平均去除率为82.63%,NaSCN平均去除率为95.76%,出水含量小于2mg/l,其他污染物的净化效果也是令人满意的,出水水质达到排放标准。     

不同处理水芹浮床对城市河道黑臭污水的脱氮效果及其机理研究

通过对冬季不同留茬高度水芹（Oenanthe Javanica）浮床对城市河道污水氮循环细菌数量和脱氮效果的影响研究,试图阐明浮床植物去除污染水体氮素的可能途径.研究结果表明：不同处理水芹浮床对城市河道黑臭污水硝氮和氨氮的去除效果分别达到了52.5%～69.8%和68.1%～76.7%,19cm留茬高度水芹浮床对脱氮效...     

利用狭形小桩藻净化猪场养殖污水的研究

在实验室条件下利用狭形小桩藻(Characium angustum)SHOU-F87开展为期23 d的猪场养殖污水净化试验.结果表明:狭形小桩藻在高压灭菌及有效氯消毒的养殖污水中均生长良好.高压灭菌养殖污水中氮磷的去除率随着狭形小桩藻接种密度的增加而升高,在200×104,400×104和600×104cells·mL-1的接种密度下,污水的总氮去除率分别为41.68%,55.54%和64.32%;氨态氮去除率分别为96.88%,96.74%和96.83%;硝态氮去除率分别为3.98%,32.86%和49.13%;总磷去除率分别为90.60%,95.88%和94.69%.在接种密度为600×104cells·mL-1时,与在高压灭菌污水中相比,狭形小桩藻在有效氯消毒污水中具有更高的总氮和硝态氮去除率(p0.05);氨态氮和总磷的去除率无显著差异(p0.05).利用猪场养殖污水培养的狭形小桩藻蛋白含量为30.94%-33.67%,且含有丰富的亚麻酸(18∶3n-3)和n-3多不饱和脂肪酸(n-3PUFA).狭形小桩藻具备净化猪场养殖污水同时生产出单细胞蛋白源及水产动物饲料添加剂的潜在开发价值.     

辽河保护区七星湿地水质评估及模型模拟

支流已经成为辽河干流的重要污染源,在支流河口建设大型人工湿地可以阻控支流污染物.为揭示辽河保护区七星湿地的净污效果,在对七星湿地水质、水量进行监测的基础上,采用内梅罗污染指数法对其有机物和营养物状况进行评价,并计算污染物在湿地中的去除量,最后利用归趋模型对污染物变化情况进行模拟.结果表明:内梅罗污染指数在支流河入口处较高,万泉河污染最严重;支流水体在经过湿地净化后,水体污染程度有所下降.植物生长期内(5—10月)七星湿地对COD去除总量为26.83 t,削减率为35.3%;对氨氮的去除总量为2.63 t,削减率为37.9%;对总磷的去除总量为0.40 t,削减率为52.9%.衰减方程模型对于COD、TP及不同形态氮拟合效果一般;多元参数回归模型及Monod机制模型较好地模拟了湿地Cout(NH+4-N)和Cout(NO-3-N)的变化.对Monod机制模型参数进行计算可得:kNH+4=24.987 L·m-2·d-1,kmax,NO-2=77.696 mg·m-2·d-1,KS,NO-2=0.114 mg·L-1.相关模型参数可用于湿地氨氮与硝氮浓度的预测.因此,多元参数回归模型及Monod机制模型可应用于类似湿地Cout(NH+4-N)和Cout(NO-3-N)变化的模拟及预测.     

沸石与炉渣组合材料吸附农村生活垃圾渗滤液的效能及机理研究

选取沸石和炉渣作为吸附材料,探究单一材料下吸附时间、吸附剂投加量、渗滤液初始pH值对农村生活垃圾渗滤液吸附效能的影响及其机理.确定各因素最优值后,探究组合材料下吸附效能的优化条件.综合考虑试验结果,可操作性及运行成本,吸附时间120 min、吸附剂投加量为50 g·L~(-1)、渗滤液初始pH值为自然值的条件下,沸石对渗滤液中CODCr、NH_3-N、TN、TP的去除效果较好,去除率分别为37.54%、62.91%、34.48%和27.73%,炉渣对重金属Cr、As、Cd、Ni、Pb的吸附效果较好,去除率分别为81.79%、35.99%、97.26%、74.89%和91.19%.多种吸附作用中化学吸附占主导作用.组合材料对渗滤液常规污染物的去除效率较单一材料提升不大,对重金属的去除效率保持了很高的性能,实际中可考虑采用沸石与炉渣滤池串联的形式实现对渗滤液常规污染物及重金属的高效去除.