红色非硫磺菌生长及聚β-羟基丁酸积累的研究

通过研究不同培养条件以及重金属对红色非硫磺细菌的影响,并用萃取、酯化及质谱联用(GC-MS)技术验证了菌体内累积的PHB.结果表明,以无水乙酸钠为碳源、硫酸铵为氮源、中性pH的条件下,细菌生长较好,生长周期为10天,重金属镉和锰对红色非硫磺细茵的影响不大.汞和铬对细菌生长的抑制浓度分别为0.05、0.01ppm.其体内积累PHB约为菌体 (湿重) 的50%.     

碳源及氮源对紫色非硫光合细菌积累PHB的影响

研究了碳源及氮源对紫色非硫光合细菌积累PHB的影响.结果表明,NH₄⁺-N及有机氮利于菌体积累PHB.一定碳氮比条件下,低碳源浓度下菌体积累PHB较多,但结合菌体生长则高浓度碳源较好.对于不同基质而言,菌体利用丁酸盐利于积累PHB,乙酸盐次之,丙酸盐不利,混合基质以丁酸盐为主时比单一基质利于积累PHB.CO₂浓度(以NaHCO₃代替)对菌体利用乙酸盐或丁酸盐积累PHB有所影响,相比较而言一定浓度的CO₂有利于促进PHB的积累量.     

SRT及碳源浓度对厌氧/好氧交替运行SBR工艺中PHB的影响

研究了SRT及碳源浓度对厌氧/好氧交替运行SBR工艺活性污泥中PHB的影响.结果表明:SBR51、SBR10及SBR52系统内PHB占MLVSS的最高质量分数分别为9.8%、5.72%和18.89%,好氧初期20min内碳源转化率分别为46%、34%和36.3%,相应PHB的生成速率分别为196.6mg/(L·h)、140mg/(L·h)和295.35mg/(L·h);PHB降解可用PHB在菌体内含量为参数,表征为一级反应动力学;资源化回收PHB需要综合多因素进行考虑;本研究所驯化得到的活性污泥在批式条件下积累PHB主要受到碳源基质浓度梯度的影响.     

活性污泥高产PHB菌群的驯化及菌群分析

利用厌氧好氧序批式反应器(SBR)通过调整培养基内碳、氮、磷浓度,探索出活性污泥高产PHB的驯化模式。随着COD浓度的升高,氮与磷浓度的下降,PHB含量逐渐上升。当COD上升至1 200 mg/L,COD/N/P是1 200/15/6,厌氧阶段PHB积累量最高可达菌体干重的74.2%。厌氧末期用透射电镜观察菌群细胞,发现大量白色颗粒存在于胞内。采用PCR-DGGE技术对菌群进行分析,结果表明菌群组成多样性丰富,且随着驯化条件的改变更有利于富集高产PHB菌种。其中以Methylobacteriaceae bacterium、Proteobacterium、Hydrogenophaga sp.和Rhizobiales bacterium 4个属为优势种。     

细菌X07吸附Cr(Ⅵ)的研究

从不同来源的样品中分离出一株吸附Cr(Ⅵ)较强的菌株X07,经鉴定为蜡状芽孢杆菌(Bacillus.cereus)。通过吸附实验探讨了X07死菌体对Cr(Ⅵ)的吸附特性,结果表明,X07死菌体吸附Cr(Ⅵ)的最适pH值为6.0;其吸附Cr(Ⅵ)是一个快速、非温度依赖过程,吸附50min达到饱和,在最初的5min内,吸附量达到最大吸附量的76.8%;菌体浓度的增加有利于对Cr(Ⅵ)的吸附:其吸附等温线符合Langmuir和Freundlich吸附模型,在试验的条件下,对Cr(Ⅵ)的饱和吸附容量为146.9mg/g干菌体。     

SBR中缺氧颗粒污泥反硝化过程中PHB的存储与利用

微生物在非平衡的生长条件(暂态)下,存储胞内聚合物是去除易生物降解有机物的一种机制,这种现象对不同微生物种群在暂态下的基质竞争有着重要意义.本试验采用SBR反应器以乙酸为基质,在缺氧条件下成功培养出颗粒污泥,在此基础上对乙酸的消耗以及胞内聚合物聚-β-羟基丁酸(PHB)的合成与利用进行研究.结果表明:间歇条件下,颗粒污...     

对羟基联苯在黄河兰州段底泥上的吸附行为

为研究典型有机污染物在黄河兰州段的吸附规律及影响因素,以黄河兰州段的底泥为供试样品,选择对羟基联苯(phydroxy biphenyl,PHB)为代表性有机污染物,采用批量实验法研究了底泥对PHB的吸附动力学和热力学特征及其影响因素.结果表明,黄河兰州段底泥对PHB吸附动力学的最优模型为准二级动力学模型,吸附热力学过程更符合单分子层吸附的Langmuir等温吸附模型(R20.974),在25~45℃温度范围内,PHB在黄河兰州段底泥上的吸附平均自由能(E)在0.913~1.00 k J·mol~(-1)之间,吸附过程中,ΔGθ和ΔHθ均小于0,ΔSθ均大于0,表明黄河兰州段底泥对PHB的吸附过程主要是物理吸附,属于自发放热过程且体系的混乱度是增加的.分析黄河兰州段底泥对PHB吸附影响因素的结果表明,粒径越小,黄河底泥对PHB的吸附量越大;PHB的初始质量浓度越高,黄河底泥对PHB的吸附量越大;当p H在4.23~7.00之间时,吸附量随pH升高而缓慢下降,当pH7.00时,吸附量随pH升高急剧下降,且在pH=10.3附近,吸附量几乎为零;体系中离子强度增大,PHB吸附量增大,但当离子强度到一定值时,由于竞争吸附作用,会抑制底泥对PHB的吸附,造成吸附量的下降.     

预处理烟束曲霉死菌体与Cr的相互作用及机理

采用投加预处理烟束曲霉(Aspergillus fumisynnematus)死菌体的方法去除含铬废水中的Cr(Ⅵ).考察了不同溶液初始pH值、Cr(Ⅵ)初始浓度、死菌体投加量及温度条件下,CTAB预处理烟束曲霉死菌体对Cr(Ⅵ)还原速率和总Cr的平衡吸附率的影响,并根据红外光谱分析初步探讨了CTAB预处理烟束曲霉死菌体与Cr的相互作用机理.结果表明:CTAB预处理烟束曲霉死菌体对总Cr有良好的吸附效果,在30℃.150 r·min-1,pH 2.0的条件下,在100mL浓度20gg·L-1的Cr(Ⅵ)溶液中投加0.5 g CTAB预处理烟束曲霉死菌体,2h内总Cr最大吸附率达到了72%,约为原死菌体总Cr吸附率的2倍,但反应达到平衡后的总Cr吸附率下降到30%左右.吸附平衡后的解吸实验结果表明Cr(Ⅵ)几乎全部被还原为Cr(Ⅲ).在实验pH值范围内,pH值越低、Cr(Ⅵ)初始浓度越小、预处理死菌体投加量越大以及温度越高,越有利于Cr(Ⅵ)的还原;pH值越高、Cr(Ⅵ)初始浓度越小、预处理死菌体投加量越大以及温度越低,对总Cr的平衡吸附率越大.预处理死菌体与Cr的相互作用主要是氨基和羧基与不同形态Cr的吸附作用以及菌体对Cr(Ⅵ)的还原作用.     

PHB监测A^2/O工艺除磷及负荷率耦合关系的研究

以上海市白龙港城市污水厂初沉池污水为进水,培养驯化污泥并构建A2/O试验系统,监测PHB消耗、生成的动态变化,并分析其与除磷和BOD5负荷率的耦合关系.结果显示,曝气池中PHB的消耗与除磷呈现良好的正相关关系(P<0.05),平均消耗约140 mg左右的PHB可去除1 mg P;厌氧池中PHB的生成与释磷存在着极显著的正相关关系(P<0.01),平均释放1.17mg的磷可生成约100 mg的PHB;厌氧池中PHB的含量与系统F/M的正相关性显著(P<0.05),负荷为0.176 g/(g·d)较负荷0.413g/(g·d)下PHB的生成量平均减少约4 ms/g(以MLSS计);PHB的合成与厌氧池中BOD5的去除量的相关性较差(P>0.05),但与温度呈极为显著的正相关关系(P<0.01),温度的升高有助于微生物合成PHB,最高温度(33.2℃)比最低温度(17.1℃)活性污泥中PHB含量约增加5 mgg(以MLSS计),占总量的20%左右.     

含硫化合物对Methylosinus trichosporium OB3b生长和合成聚-β-羟基丁酸酯的影响

为了将人类活动排放的含有甲烷的废气用于聚-β-羟基丁酸酯(PHB)合成过程,以M.trichosporium OB3b为菌种,考察硫化氢(H2S)和甲硫醚(DMS)对甲烷氧化菌生长和PHB合成的影响。实验结果表明,H2S浓度高达2 500μmol/mol时对甲烷氧化菌生长及甲烷单加氧酶(MMO)活性基本无影响,含H2S时的PHB含量和产率比无H2S时高,甲烷氧化菌经H2S培养后PHB合成能力增强。然而,DMS浓度为200μmol/mol时即可明显抑制甲烷氧化菌的生长及MMO活性。在DMS存在条件下,PHB含量和PHB产率都明显降低,经DMS培养后甲烷氧化菌的PHB含量进一步降低。     

聚磷菌在不同碳源下的反硝化研究

利用SBR系统对聚磷菌进行了培养,并通过荧光原位杂交手段检测了系统中聚磷菌Candidatus Accumulibacter phosphatis的富集程度.聚磷菌也是一种普通异养菌,为了研究它的反硝化能力,排除了聚磷菌的正常释磷和吸磷过程,仅考察在不同碳源下反硝化性能.结果表明,乙酸和PHB都能成为聚磷菌反硝化的电子供体.当以乙酸为外在单一碳源时,其反硝化速率和PHB生成速率与起始硝酸盐浓度无关,但是当起始状态硝酸盐浓度越高时,消耗单位乙酸生成的PHB和硝酸盐还原量越小.以PHB为内在碳源和能源时,聚磷菌的反硝化速率呈现对于基质(硝酸盐)的零级动力学反应,比反硝化速率为0.973 3mg/(g.h),此外PHB平均比消耗速率为(以PHB计)2.462 6 mg/(g.h).     

耐盐菌对偶氮染料酸性红B的脱色研究

从食品加工厂含盐污水处理车间的活性污泥中分离出对偶氮染料具有脱色活性的耐盐菌体,研究了不同pH值、脱色温度、接菌量以及装液量等条件对耐盐菌体降解酸性红B的影响,并设计正交实验,获得其降解模拟偶氮染料废水的最佳反应条件.研究结果表明,耐盐菌体TAS在35℃、pH为8、装液量为50mL及接菌量为8%(体积分数)的条件下,反应10h后对浓度为50mg·L-1的酸性红B模拟废水的脱色率达91%.     

颗粒污泥膜生物反应器同步硝化反硝化

在本实验条件下,厌氧-好氧序批式颗粒污泥膜生物反应器(GMBR)处理人工配水,结果表明,GMBR具有良好的有机物去除及脱氮效果,当进水TOC及氨氮分别为160.9～308.4mg/L、29.8～83.6mg/L时,GMBR的TOC、氨氮及总氮去除率分别为65.7%～98.6%、85.4%～98.9%及66.1%～95.1%.对于GMBR典型周期TOC、胞内聚β-羟基丁酸(PHB)、氨氮、硝酸盐氮及亚硝酸盐氮变化进行分析,结果表明,有机物主要在厌氧阶段去除并以胞内多聚物PHB形式储存,氨氮在好氧阶段经由同步硝化反硝化(SND)去除,并且反硝化碳源主要来自胞内储存物质PHB.以外源溶解性基质及胞内储存物质为碳源的批式实验表明,以外源基质为碳源的缺氧反硝化速率为胞内储存物质的4.2倍;以外源基质及胞内PHB为碳源的好氧SND效率分别为49.9%、82.5%.胞内储存物质PHB的慢速降解特性使得硝化与反硝化过程能够同步进行.     

A/O交替驯化活性污泥积累PHB的研究

拟通过调整活性污泥在驯化过程中培养基内碳、氮、磷间比例及驯化模式,来提高活性污泥积累PHB的能力。以乙酸钠为碳源,在SBR内以A/O周期交替的循环驯化模式,逐级提高碳源浓度,限制氮源浓度,调整COD/N为10、20、50和125,人为地创造营养不均衡来逐步提高活性污泥内PHB的含量。当COD/N=125时,菌群积累PHA能力最强,当COD逐步升高至1 200 mg/L,COD/N/P=1 200/9.6/30时,活性污泥中PHB积累量达到最大,达到细胞干重的64.2%。驯化过程中污泥内PHB积累量逐步提高,苏丹黑染色、Albert染色及透射电镜显示结果说明,逐步提高碳浓度限制氮浓度的驯化方式对活性污泥积累PHB有促进作用。     

利用剩余污泥水解酸化液合成聚羟基脂肪酸酯的研究

以城市污水处理厂剩余污泥水解酸化产物为原料,研究了罗氏真养菌(Ralstonia eutropha)H16在水解酸化液中的生长规律和聚羟基脂肪酸酯(PHAs)积累特性,同时分析了H16对水解酸化液中各种有机酸组分的利用规律. 结果表明,以剩余污泥52℃中温水解酸化48h的水解酸化液为培养基,在HAc水解酸化液(C/N/P=100/10/1, TOC＝2881mg/L,乙酸占总有机酸含量36.1%)中,H16最先利用乙酸和正丁酸来进行自身的生长和PHAs的合成,合成的主要产物是聚羟基丁酸酯(PHB);随后开始利用丙酸和正戊酸,在此过程中聚羟基戊酸酯(PHV)的含量也逐步上升,菌体量同步增长, H16在40h左右处于平稳期,并且达到最大积累率为12.51%(占菌体干重);最后利用的是异丁酸和异戊酸,但是此时H16已经进入衰亡期,菌体量和PHAs合成率都在下降.当以HVa水解酸化液(C/N/P=100/10/1, TOC＝2358mg/L,异戊酸占总有机酸含量29.0%)为培养基时, H16在18h达到生长的峰值,24h达到PHAs合成率的最大值为32.14%(占菌体干重),PHV为PHAs的主要形式.     

给水管网中污染物在管垢上的累积和释放

给水管网中,管垢是各种污染物的源和汇,但目前污染物在管垢中的累积释放特征尚缺乏系统研究.本文以实际的城市供水管网的球墨铸铁管和灰口铸铁管为对象,一方面采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、晶体衍射结构分析(XRD)等手段对其管垢进行表征,另一方面运用管段滞流反应器研究了三氯甲烷、铅、锰和锌等污染物滞流状态下在管垢上累积和释放特征.结果表明:同为铸铁管,使用一定年限后,管垢成分有所差异,灰口管管垢量较大,具有明显的锈蚀和管瘤出现,成分以二氧化硅、金属复合氧化物为主,而球墨管管垢量较小,以二氧化硅为主;随着初始浓度的提高,管垢对污染物的累积量逐步提高,对于三氯甲烷,其吸附量和释放量都非常低,而对于Pb、Mn和Zn 3种金属,管垢的吸附量远大于释放量,说明在实验条件下它们易累积不易释放,但水质条件的改变有可能引起大规模释放.研究结果对饮用水管网生物化学安全提出了更高的要求,为管网的饮用水安全保障提供了理论依据.     

PHB监测A2/O工艺除磷及负荷率耦合关系的研究

以上海市白龙港城市污水厂初沉池污水为进水,培养驯化污泥并构建A²/O试验系统,监测PHB消耗、生成的动态变化,并分析其与除磷和BOD₅负荷率的耦合关系.结果显示,曝气池中PHB的消耗与除磷呈现良好的正相关关系(p<0.05),平均消耗约140 mg左右的PHB可去除1 mg P;厌氧池中PHB的生成与释磷存在着极显著的正相关关系(p<0.01),平均释放1.17 mg的磷可生成约100 mg的PHB;厌氧池中PHB的含量与系统F/M的正相关性显著(p<0.05),负荷为0.176 g/(g·d)较负荷0.413 g/(g·d)下PHB的生成量平均减少约4　mg/g(以MLSS计);PHB的合成与厌氧池中BOD₅的去除量的相关性较差(p>0.05),但与温度呈极为显著的正相关关系(p<0.01),温度的升高有助于微生物合成PHB,最高温度(33.2℃)比最低温度(17.1℃)活性污泥中PHB含量约增加5　mg/g(以MLSS计),占总量的20%左右.     

聚乙烯颗粒粉末对土壤化学性质的累积效应

在自然条件综合作用下,环境降解地膜完成了从片状瓦解到颗粒粉末降解的过程。该颗粒粉末状降解物对土壤环境的影响程度如何成为了新的讨论热点。研究以土壤深度、土壤类型、聚乙烯分子量、聚乙烯累积量为实验因素设计L_9(3~4)正交实验,通过检测土壤化学性质研究聚乙烯粉末分子量及残余累积量2个因素对土壤质量的作用情况。结果表明:分子量因素对土壤化学性质的影响起主要作用。土壤化学性质表现为低分子量、大残留累积量处理下有机质、全氮含量较大。而全磷、全钾、阳离子交换量以及土壤pH在低分子量、小残留累积量处理下有较高值。与相应对照比较,除pH外各化学性质在最优处理下均有更高的值。     

金黄色葡萄球菌聚磷特性研究

在厌氧/好氧交替环境下,对一般不认为是典型聚磷菌的金黄色葡萄球菌(Staphyloccocus aureus)纯菌的释磷、聚磷行为和碳源利用情况进行了研究,并考察了其对实际生活污水中磷的去除效果.结果表明,正常好氧条件下培养的金黄色葡萄球菌,改为厌氧培养5h后就有明显的释磷行为;在紧接下来转为好氧培养时会快速吸磷,6h时的吸磷量达水中总磷的65%,菌体含磷量由之前的0.98%增加到2.30%.染色观察显示,厌氧培养后菌体内聚羟基丁酸(PHB)颗粒显著增多,转为好氧培养后胞内聚磷颗粒增多.经过厌氧/好氧交替运行4个周期后菌体的含磷量就由初期的0.8%增至4.6%,但每个环境交替周期内吸磷量并未显著增加,且在厌氧/好氧交替的第1个周期,金黄色葡萄球菌即具有明显释磷、吸磷行为.该菌在厌氧阶段可利用包括蛋白胨、葡萄糖等大分子有机物在内的多种碳源释磷;其对实际生活污水磷的去除率高达98.2%.因此,金黄色葡萄球菌具有典型的聚磷菌特征,其聚磷时可利用的碳源可以是VFAs之外的蛋白质和葡萄糖,且其聚磷能力不需要诱导,是其与生具有的本性.     

餐厨垃圾两相厌氧消化特性试验研究

研究了餐厨垃圾两相厌氧消化特性。以北京化工大学餐厨垃圾为原料,分别以不同有机负荷(10、30、50和70 gVS/L)、接种量(5、10、15和20 gVS/L)、酸化时间(3、5、7和9 d)考察其对酸化效果的影响,并对酸化出料进行甲烷化产气实验。结果表明,餐厨垃圾最优酸化条件为有机负荷30 gVS/L,酸化时间5 d,接种量15 gVS/L。在此条件下,单位负荷产酸率为561.0 mg乙酸/gVS,酸化末端产物主要为乙酸和丁酸,单位负荷累积产气量达到826.7 mL/gVS,比乙醇型最佳条件单位负荷累积产气量763.8 mL/gVS高8.2%,比丁酸型最低单位负荷累积产气量70.6 mL/gVS高1 070.3%。有机负荷、酸化时间、接种量依次对餐厨垃圾酸化有重要的影响,并且餐厨垃圾酸化效果和产气性能具有一致性。研究结果可为城市生活垃圾厌氧消化提供设计和运行依据。