渗滤液污染羽中沉积物氧化还原缓冲能力研究

通过土柱模拟实验研究含水层沉积物的氧化还原缓冲能力及其在不同氧化还原带中的变化.结果表明,随着污染的加重,沉积物的氧化容量(OXC)减小,而还原容量(RDC)升高.在未受污染的沉积物中,Fe³⁺是OXC的主要组成,约占OXC的70.5%;TOC是RDC的主要组成,约占RDC的98.7%.在厌氧环境中大部分无定型态和部分晶体态Fe³⁺被还原,还原产物主要以FeCO₃和FeS形式沉淀;在产甲烷带/硫酸盐还原带和铁还原带中,Fe²⁺的沉积使得可离子交换态Fe²⁺含量由原样中的0.5%分别升高至3%和1.84%.因此Fe³⁺是含水层中主要的氧化还原缓冲剂,Fe³⁺还原、Fe²⁺沉淀和Fe2+的离子交换等作用大大减小了厌氧渗滤液污染羽的扩展,对进入含水层的还原性污染物有重要的缓冲作用.     

Fe3+对MBBR系统脱氮途径及关键酶性能影响分析

为考察Fe³⁺对移动床生物膜系统（Moving-bed Biofilm Reactor， MBBR）脱氮途径及相关酶活性的影响，以15 ℃下长期运行的移动床生物膜为研究对象，确定Fe³⁺的最佳投加浓度，在此基础上，启动运行MBBR1（添加 Fe³⁺）与MBBR2（不添加Fe³⁺），对比分析了两反应器脱氮性能、相关酶活性、微生物群落结构及脱氮途径.结果表明，添加10 mg·L^-1 Fe³⁺的MBBR1与MBBR2相比，氨氧化、亚硝酸盐氧化、硝酸盐还原及亚硝酸盐还原的速率分别增加了75%、3%、10%和6%，氨单加氧化酶（Ammonia Monooxygenase， AMO）、羟胺氧化酶（Hydroxylamine Oxidoreductase， HAO）、亚硝酸盐氧化酶（Nitrite Oxidoreductase， NXR）、硝酸盐还原酶（Nitrate Reductase， NAR）和亚硝酸盐还原酶（Nitrite Reductase， NIR）的活性分别增加了10%、13%、2%、108%和3%，总氮去除率提高了11.17%.Illumina MiSeq测序结果表明，MBBR1中Nitrosomonas与Thauera相对丰度均高于MBBR2，NOB相对丰度接近.模型计算结果显示，MBBR1主要脱氮途径为同步短程硝化反硝化，而MBBR2主要脱氮途径为全程硝化反硝化.综上，Fe³⁺可通过影响脱氮过程中关键酶活性及生物群落结构，强化MBBR系统同步短程硝化反硝化能力以提高MBBR系统脱氮性能.     

厌氧流化床反应器处理含硫废水毒性的实验

 采用多孔聚合物载体固定化微生物在厌氧流化床（AFB）反应器中处理含硫废水，研究反应器抗硫化物（S^2－）毒性抑制和抗硫酸盐毒性抑制的能力；探索解除 S^2－毒性的方法．研究表明，当进料基质 COD浓度为 5000mg/L，HRT为5.2－5.4h，S^2－＜200mg/L时，反应器去除 COD效果不受影响，S^2－350mg/L时，厌氧消化受到明显抑制，反应器可容忍530mg/L S^2－浓度而未造成消化系统的破坏；SO₄^2－浓度高达3521mg/L，COD去除率仍可达77％－80％，但SO₄^2－去除率明显下降；当COD/SO₄^2－的比值大于1.45时，硫酸盐还原菌和产甲烷菌的生长未受到明显抑制，此时容积负荷为22－24kgCOD/（m³>·d），COD去除率为80％，SO₄^2－去除率为58.8％；向反应器投加适量FeCl₂可很好地解除S^2－的抑制．     

烟气脱氮体系中络合吸收剂的氧化还原过程

 在填料吸收塔中,考察NO和O₂共存时,NO浓度、O₂含量对脱氮效率、Fe^II(EDTA)氧化速率以及Fe^III(EDTA)生物还原速率的影响,并对该系统的主要反应过程进行了分析.结果表明,同时吸收NO可促进Fe^II(EDTA)的氧化,当进气NO浓度由0增至500cm³/m³时,表观氧化反应速率常数由0.00451min^-1增至0.00604min^-1;Fe^II(EDTA)的氧化反应对于O₂含量为1级反应,表观氧化速率常数与O₂含量成线性关系;增加气体中NO浓度或O₂含量均会使Fe^III(EDTA)的生物还原反应速率下降;微生物对氧化中间产物的还原可以减缓NO对Fe^II(EDTA)氧化的促进作用,因而气相中NO和O2共存时对Fe^III(EDTA)生物还原的影响小于各单一组分存在时的影响之和.     

半胱氨酸亚铁溶液吸收一氧化氮的研究

 在鼓泡吸收瓶中,对半胱氨酸亚铁[Fe²⁺(CyS^-)₂]溶液络合吸收一氧化氮(NO)进行了研究.考察了不同[Fe²⁺]和[CySH]的配比、pH值、模拟烟气中的氧含量、SO₃^2-浓度等对NO吸收的影响.结果表明,Fe²⁺:CySH=1:4配比的溶液能达到较大的吸收容量.Fe²⁺(CyS-)2吸收剂在pH=8条件下的吸收效果明显优于偏酸条件下的效果.当氧气含量达到5.5%时,NO的吸收容量约下降48%.当SO₃²/Fe²⁺(CyS-)2为1时吸收剂的吸收容量约为不含SO₃^2-的溶液的1.5倍.模拟烟气中氧气含量越高,SO₃^2-对NO吸收容量的影响越明显.相同浓度的亚铁络合吸收剂,Fe²⁺(CyS-)2的NO吸收容量略高于常用吸收剂Fe²⁺(EDTA^2-),并且Fe²⁺(CyS-)2的抗氧化性能优于Fe²⁺(EDTA^2-).     

溴代阻燃剂对氧化亚铁硫杆菌浸提废旧电脑主板覆层铜的影响

以破碎至10~20目(0.84~2.00 mm)的废旧电脑主板颗粒为试验材料,分为未处理(未去除溴代阻燃剂的主板颗粒)、处理(去除30%溴代阻燃剂的主板颗粒)、加萃取物(处理主板颗粒和萃取物)、对照4组. 以CCl₄作为萃取剂,采用固液萃取技术,分析了在微生物作用下不同处理组中ρ(Cu²⁺)、ρ(Fe³⁺)、Eh(氧化还原电位)和pH的变化,以考察溴代阻燃剂对氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)浸Cu率的影响. 结果表明:随着浸提时间的增加,氧化亚铁硫杆菌对未处理、处理和加萃取物3组的浸Cu率不同,其中处理组最好,加萃取物组最差. 浸提过程中,ρ(Fe³⁺)、Eh和pH与微生物活性、浸Cu率显著相关,表现为微生物活性越好,ρ(Cu²⁺)和pH越大,ρ(Fe³⁺)和Eh越小. 浸提24和168 h,处理组的浸Cu率比未处理组分别提高了14.11%和17.37%; 而加萃取物组的浸Cu率比未处理组分别降低了27.69%和21.67%. 表明废旧电脑主板中的溴代阻燃剂是影响微生物浸Cu率的重要因素之一. 为进一步提高浸Cu率,必须考虑溴代阻燃剂对微生物生长的影响.     

甘氨酸厂工业废水蒸发冷凝液的治理

 采用Fenton氧化法对含有高浓度COD的冷凝水进行了试验研究.结果表明,在[H₂O₂]/[Fe²⁺]=3.6:1、温度为30℃、 3.0的条件下,COD pH的去除率为 65%;在加入紫外光照射的情况下,冷凝液的 COD 去除率可提高到 77%.     

高效无机混凝剂聚硅酸铁铝的研究

 高效混凝剂是目前水处理研究的热点用水玻璃、硫酸铁和硫酸铝制取聚硅酸铁铝混凝剂（PSFA),确定了制备PSFA混凝剂的优化条件：硅酸聚合度n为05，Fe³⁺及Al³⁺与SiO²的摩尔比为1：l，Fe³⁺与A³⁺的摩尔比为1：l，水解度B*为0.5，而熟化时间对PSFA混凝剂的混凝性能影响不明显用PSFA混凝剂处理实际水样，并与单独投加混凝剂硫酸铁及硫酸铁加助换剂聚硅酸效果进行了比较，结果表明，PSFA混凝剂的效果最好，而且用药量少；同时还对PSFA混凝剂的混凝机理进行了讨论     

厌氧酸化-好氧光合细菌法处理含硫酸盐高浓度有机废水

 采用抑制硫酸盐还原的厌氧酸化工艺与两级好氧光合细菌工艺组合技术,处理含硫酸盐高浓度有机废水,实现了硫酸盐不转化状态下的污染物高效去除.结果表明,当连续流酸化反应器内挥发酸浓度达31112mgCOD/L以上时,硫酸盐还原将被完全抑制.酸化段采用CODCr为44251mg/L的较高进水浓度,容积负荷25.0kgCOD/(m³·d),出水经稀释后进入容积负荷为4.0kgCOD/(m³·d)的两级好氧膜法光合细菌反应器,最终COD_Cr去除率达99.0%,总氮去除率67.5%,而硫酸盐还原被完全抑制.在两级PSB反应器中,PSB2反应器主要起脱氮作用,较高的DO(5.0～6.0mg/L)有利于脱氮.     

SSCP技术分析不同废水处理系统中微生物群落结构

为研究不同废水处理系统中微生物群落结构以及认识群落结构与系统处理效能的关系,采用单链构象多态性技术(SSCP)分别对稳定运行的脱氮除磷反应器(N),中药废水处理反应器(P),啤酒废水处理反应器(W),糖蜜废水发酵制氢反应器(H)以及硫酸盐还原反应器(S)等5种废水处理系统中的微生物群落结构进行了解析.结果表明,处理同种废水且状态均一的反应器中微生物群落结构相似性最大;微生物种群多样性与废水中的有机质复杂性成正相关,中药废水由于含有较复杂的有机质成分,种群多样性最高,而人工配水的处理系统由于营养成分单一,种群多样性较低;与模式群落中微生物SSCP条带比较显示,某些功能微生物类群在整个系统中相对数量并非占优势,发酵产氢菌Ethanologenbacterium sp.在状态良好的制氢反应器中相对含量仅占5%,而脱硫弧菌Desulfovibrio sp.在硫酸盐还原反应器中的相对比例小于1.5%.SSCP指纹图谱技术能够揭示不同处理系统中微生物群落结构的差别,并对这些工艺中的部分功能微生物进行监测,进而为提高反应器的运行效果提供有益的指导.     

不同添加量凋落物及生物质炭对土壤微生物群落结构的影响

以亚热带杉木人工林土壤为研究对象,采用培养试验,研究了杉木凋落物及其生物质炭(Biochar,BC)在不同添加量条件下(0、1%、2%、3%、4%、5%土壤质量分数)对土壤微生物群落结构的影响.结果表明:凋落物处理的土壤微生物总磷脂脂肪酸(PLFA)、细菌、真菌含量均随添加量的增加而增加,而丛枝菌根真菌(AMF)和放线菌(ACT)含量在不同添加量处理间则无显著差异.对于BC处理,在3%添加量下土壤微生物总PLFA、革兰氏阳性细菌(GP)、革兰氏阴性细菌(GN)、真菌、AMF和ACT含量均达到最大,表明BC对土壤微生物活性的促进作用与凋落物截然不同.此外,凋落物添加对真菌的影响较大,但对ACT的影响则显著低于BC处理.主成分分析表明,凋落物和BC添加均显著改变了土壤微生物群落结构,且前者的影响更为明显,而添加量对其影响则较小.冗余分析发现,土壤全氮与C/N比值分别为影响凋落物与BC处理中微生物群落结构变化的主要因子.     

活性污泥厌氧Fe(Ⅲ)还原氨氧化现象初探

采用常规化学分析和微生物群落变性梯度凝胶电泳(DGGE)监测技术,探究了厌氧条件下活性污泥中Fe(Ⅲ)还原氨氧化(Feammox)反应的存在及微生物群落动态响应.结果表明,当反应器运行至第24 d时NH_4~+发生转化,同时检测到NO_3~-和Fe(Ⅱ)的生成,表明活性污泥中存在着Fe(Ⅲ)还原NH_4~+氧化反应,产物主要为NO_3~-和Fe(Ⅱ),并伴随少量N_2生成.经过84d培养,氨氮最大转化量达29.85 mg·L~(-1),转化率为59.7%,出水NO_3~-最高值达24.56 mg·L~(-1).活性污泥中Feammox为产酸过程,体系中p H值下降.整个培养过程中微生物群落条带分布发生变化,参与活性污泥中Feammox反应的部分群落在培养过程获得保留,部分优势菌群获得富集.     

稻田NO3-还原耦合As(III)氧化过程及微生物群落特征

以华南稻田土壤为研究对象通过构建微宇宙体系,研究了淹水稻田自养硝酸盐还原耦合As（III）氧化过程及其微生物群落结构组成.结果表明,NO₃^-的添加促进了稻田土壤中As（III）的氧化,在未添加NO₃^-的处理（Soil+As（III））以及灭菌处理（Sterilized soil+As（III）+NO₃^-）中As（III）未发生明显的氧化;在Soil+As（III）+NO₃^-处理中,NO₃^-有少量被还原,而在Soil+NO₃^-处理中,NO₃^-没有被还原.通过16S rRNA高通量分析在NO₃^-还原耦合As（III）氧化体系中微生物群落结构特征,在Soil+As（III）+NO₃^-处理中shannon指数相对较低为8.19,土壤微生物群落多样性降低,其中在门水平上主要优势菌群为变形菌门Proteobacteria（33%）、绿弯菌门Chloroflexi（11%）、浮霉菌门Planctomycetes（12%）;在属水平上主要的优势菌属为Gemmatimonas（7.4%）以及少量的Singulisphaera、Thermomonas、Bacillus.NO₃^-的添加能够促进稻田土壤中自养As（III）氧化,并且影响着稻田土壤中微生物群落组成.     

纳米ZnO胁迫下SBBR污染物去除性能及微生物群落响应

为探究生物膜处理系统对纳米ZnO的耐受性能,构建序批式生物膜反应器（SBBR）开展纳米ZnO对生物膜的胁迫试验.计算纳米ZnO在生物膜中的累积量,研究其对有机物、氮、磷的去除性能影响,判定SBBR对纳米ZnO的耐受阈值.通过测定生物量、微生物活性及群落结构变化,分析微生物群落对纳米ZnO的响应.结果表明：低浓度（1~10mg/L）纳米ZnO对COD、NH₄⁺-N、溶解性磷（SOP）去除无显著影响,但5mg/L纳米ZnO对微生物代谢速率和生物活性产生促进作用.纳米ZnO浓度逐增至50mg/L,对生物量、微生物活性抑制作用增强,COD、NH₄⁺-N、SOP去除率分别下降26.45%、57.83%和43.50%.纳米ZnO的胁迫对SBBR中COD去除性能影响最小,对NH₄⁺-N影响较大.COD所指示SBBR的纳米ZnO耐受阈值为911.49mg,而NH₄⁺-N、SOP所指示的耐受阈值为579.83mg.纳米ZnO的胁迫降低了系统中微生物群落的多样性,改变了群落结构组成,Proteobacteria和Chlorofiexi相对丰度由21.09%和7.03%分别降至8.00%和2.60%,致使NH₄⁺-N去除受到显著抑制;Patescibacteria丰度由9.33%突增至56.64%,为有机物的去除起到至关重要的作用.污染物去除性能及微生物活性表明,SBBR生物膜系统对纳米ZnO的耐受性强于活性污泥法.     

Fe (Ⅱ)对反硝化过程及其功能微生物群落的影响

以华南稻田土壤为研究对象,通过室内模拟控制实验,研究了Fe （Ⅱ）对厌氧稻田土壤中反硝化过程及其功能微生物群落结构组成与相对丰度的影响.结果表明,加入Fe （Ⅱ）减缓了土壤中NO₃^-的还原,但促进了NO₂^-的还原和N₂O的生成;同时Fe （Ⅱ）只在Soil+Fe （Ⅱ）+NO₃^-处理中发生氧化.通过定量PCR结果发现,Fe （Ⅱ）的加入提高了亚硝酸盐还原基因nirS和N₂O还原基因nosZ的拷贝数;但降低了细胞膜硝酸盐还原基因narG的拷贝数.通过高通量和克隆文库分析发现,Fe （Ⅱ）的加入主要对napA-周质硝酸盐还原微生物群落结构有明显影响,Soil+NO₃^-处理中优势菌是Dechloromonas,而Soil+Fe （Ⅱ）+NO₃^-处理中为Azonexus、Dechloromonas和Azospira.Fe （Ⅱ）对厌氧稻田中的反硝化过程及其功能微生物群落具有显著影响,这对了解华南红壤地区稻田体系中的氮元素循环与铁元素转化的关系具有重要意义.     

外源性典型N-酰化高丝氨酸内酯类化合物(AHLs)信号分子对污水处理过程N2O产生的影响

群体感应信号分子对污水处理过程中微生物行为和功能微生物含量具有重要影响,但目前其对生物脱氮过程中氧化亚氮(N₂O)产生的影响尚不明确.为探明群体感应与N₂O产生的关联机制,选取两种N-酰化高丝氨酸内酯类化合物(AHLs)信号分子C₆-HSL(N-己酰L-高丝氨酸内酯)和C₈-HSL(N-辛酰-L-高丝氨酸内酯),在AO工艺中研究其外源性投加对污水处理效果、N₂O产生特征及微生物群落结构的影响.结果表明:①信号分子C₆-HSL和C₈-HSL能够显著提高处理系统的生物脱氮效率,2个反应器的硝化速率显著升高,NH₄+-N去除率分别提高了1.7%和2.2%,TN去除率分别提高了7.6%和5.4%,但COD_Cr去除率没有发生明显变化.②信号分子对N₂O产生量影响显著,投加C₆-HSL和C₈-HSL的反应器N₂O产生总量分别增加了39.0%和11.0%,N₂O增量的主要产生途径为好氧处理阶段的硝化细菌反硝化反应.③微生物分析结果显示,污泥中的微生物群落结构,以及与生物脱氮相关的功能微生物含量发生显著变化,投加C₆-HSL和C₈-HSL的反应器氨氧化细菌(AOB)相对丰度由0.3%分别提至0.5%和0.4%,硝化细菌(NOB)相对丰度由0.03%分别增至0.07%和0.08%,反硝化细菌(DNB)的相对丰度由6.3%分别升至8.5%和7.5%.研究显示,AHLs类外源性信号分子能够显著提高污水生物脱氮过程中关键功能微生物AOB、NOB和DNB的相对丰度,进而提升污水处理效果,但同时增加系统N₂O释放量.      

沼渣与硫酸亚铁共处置含铬土壤的协同机制研究

利用沼渣和硫酸亚铁对含铬土壤进行共处置,在初步优化处置工艺参数后对共处置的协同效应进行验证,并通过XPS分析和微生物群落分析揭示了协同效用机理.结果表明,沼渣和硫酸亚铁共处置含铬土壤可实现土壤Cr (VI)含量低至未检出(检出限0.2mg/kg),优于硫酸亚铁处置法.共处置还原速率高于沼渣单独处置.微生物群落结构分析表明共处置组别细菌群落丰度与多样性高于沼渣单独处置,共处置土壤铬还原菌的相对丰度明显提高.此外,共处置组别内铁还原菌和硫酸盐还原菌的相对丰度也显著提升.通过XPS分析,共处置后的土壤中存在Fe (Ⅱ)、亚硫酸盐和硫化物,结合微生物群落分析结果,证实了铁和硫催化微生物还原六价铬过程.本研究为低碳型高浓度Cr (VI)污染土壤的治理提供新的思路.     

具有铁氧化和好氧反硝化功能的Achromobacter denitrificans strain 2-5对序批式反应器生物脱氮性能及群落结构的影响

对1株具有铁氧化和好氧反硝化功能的反硝化无色杆菌2-5(Achromobacter denitrificans strain 2-5)强化SBR反应器脱氮性能与细菌群落结构的影响进行研究。结果表明:在SBR反应器中,添加Fe0和Achromobacter denitrificans strain 2-5能提高SBR反应器对NH₄+-N和TN的去除效果,与普通SBR反应器相比,NH₄+-N和TN的平均去除率分别提高了4.13%、15.73%。通过高通量测序分析,发现各反应器微生物群落结构组成存在差异。从门水平来看,变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)为优势菌门。添加Fe0和Achromobacter denitrificans strain 2-5使反应器中具有好氧反硝化功能的细菌多样性增加,强化了SBR反应器的脱氮效果,研究结果为Fe0促进好氧反硝化菌生长,强化污水脱氮提供了依据,有利于好氧反硝化菌的实际应用。     

Arsenic release from microbial reduction of scorodite in the presence of electron shuttle in flooded soil

Scorodite (FeAsO₄·H₂O) is a common arsenic-bearing (As-bearing) iron mineral in nearsurface environments that could immobilize or store As in a bound state.In flooded soils,microbe induced Fe(Ⅲ) or As(Ⅴ) reduction can increase the mobility and bioavailability of As.Additionally,humic substances can act as electron shuttles to promote this process.The dynamics of As release and diversity of putative As(Ⅴ)-reducing bacteria during scorodite reduction have yet to be investigat...     

AQS对Shewanella oneidensis MR-1还原含Cd聚合硫酸铁絮体的影响

考察了一种典型的溶解性腐殖质蒽醌-2-磺酸钠(disodium anthraquinone-2-sulfonate,AQS)存在时,典型异化铁还原菌Shewanella oneidensis MR-1在厌氧条件下还原含镉聚铁絮体的过程。结果表明:AQS的存在促进了含Cd絮体中Fe(Ⅲ)的还原,也促进了Cd~(2+)的释放。相比无AQS体系,存在AQS的体系中,Fe~(2+)和Cd~(2+)达到最高浓度的时间均有所缩短,最高浓度也更高;且低浓度AQS的促进效果明显高于高浓度AQS;AQS的存在没有改变二次矿物的种类,仍是针铁矿和磁铁矿,但降低了矿物的结晶度,且AQS浓度越高,改变越明显。存在AQS的体系中,菌体结合的Cd~(2+)更多,且镉的直接释放和间接释放风险均增大,低浓度AQS体系中镉的直接释放风险更大。