COD/SO2-4值对硫酸盐还原率的影响

研究利用UASB反应器考察了COD和硫酸盐浓度的比值对硫酸盐还原的影响,同时分析了硫酸盐还原菌和产甲烷菌对COD的竞争情况.发现在HRT为3.8h,SO2-4负荷为6～7kg·(m3·d)-1,SO2-4浓度为1000mg·L-1条件下:①在COD不足时,SRB与MPB在竞争中占微弱优势;对于产甲烷活性比较好的厌氧污泥要经过较长的时间,SRB才能确立优势菌种的地位.②COD/SO2-4比值决定了SO2-4的去除率.比值等于2时,SO2-4的还原率在95%以上;当比值为1.5时,SO2-4还原率为75%;当比值为1时,SO2-4的还原率为60%.     

菌株Desulfovibrio sp. CMX的DNRA性能和影响因素

微生物的硝酸盐异化还原为铵(DNRA)过程对自然界中铵根离子的存在和转化具有重要影响,然而关于SRB菌株DNRA过程影响和机制尚未探明.本文考察了实验室筛选的SRB菌株Desulfovibrio sp.CMX的DNRA能力、影响因素及其影响机制.结果表明,无外加氮源的情况下,分别以10 mmol·L-1NO_3~-和NO_2~-作为唯一电子受体,菌株Desulfovibrio sp.CMX最终NH_4~+生成率分别达到85.8%和97.3%,且无N2和N2O等副产物产生.实验探究了不同外加氮源、不同初始浓度的SO_4~(2-)、S~(2-)对菌株DNRA过程的影响.酵母浸粉作为外加氮源可促进菌株的生长和代谢从而促进菌株DNRA过程;SO_4~(2-)对于NO_3~-还原为NO_2~-阶段起促进作用,而对NO_2~-还原为NH_4~+阶段起抑制作用,综合两方面影响,最终表现出对菌株DNRA过程的抑制作用;S~(2-)对菌株生长及DNRA过程都表现出抑制作用,且S~(2-)浓度越高抑制作用越强,当S~(2-)浓度达到6 mmol·L-1后,S~(2-)对于NO_3~-还原为NO_2~-阶段的抑制作用强于NO_2~-还原为NH_4~+阶段的抑制作用,NO_3~-还原为NO_2~-速率低于NO_2~-还原为NH_4~+速率,此时体系中不再有NO_2~-的积累.     

COD/SO_4~(2-)值对硫酸盐还原率的影响

研究利用 UASB反应器考察了 COD和硫酸盐浓度的比值对硫酸盐还原的影响 ,同时分析了硫酸盐还原菌和产甲烷菌对COD的竞争情况 .发现在 HRT为 3.8h,SO2 -4 负荷为 6～ 7kg· ( m3· d) - 1 ,SO2 -4 浓度为 1 0 0 0 mg· L- 1 条件下 :1在 COD不足时 ,SRB与 MPB在竞争中占微弱优势 ;对于产甲烷活性比较好的厌氧污泥要经过较长的时间 ,SRB才能确立优势菌种的地位 .2 COD/ SO2 -4 比值决定了 SO2 -4 的去除率 .比值等于 2时 ,SO2 -4 的还原率在 95%以上 ;当比值为 1 .5时 ,SO2 -4 还原率为 75% ;当比值为 1时 ,SO2 -4 的还原率为 60 % .     

Zn(Ⅱ)对生物质碳源处理酸性矿山排水中厌氧微生物活性影响

通过厌氧批实验的方法,探讨了在硫酸盐还原菌(SRB)法处理模拟酸性矿山排水(AMD)的过程中,以油菜秸秆为碳源时,Zn2+浓度对SRB活性的影响.结果表明,在60 d实验中,以油菜秸秆为碳源时,当Zn2+初始浓度在73.7～196.8 mg.L-1范围时,SRB具有良好活性,实验结束时,pH从初始的5.0上升至中性范围,硫酸根还原率达到96%以上,同时Zn2+浓度降至0.05 mg.L-1以下.Tessier固体形态分类、场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析发现,Zn以有机物及硫化物的形态被固定,其中硫化物主要为闪锌矿(ZnS).当Zn2+初始浓度为262.97 mg.L-1时,SRB的活性受到强烈的抑制,实验结束时,pH从初始的5.0降至4.0左右,硫酸根还原率只有27%,Zn2+维持在较高浓度范围(25 mg.L-1).油菜秸秆可以作为SRB法长期处理AMD的缓释碳源,能为微生物生长繁殖提供物质和能量;秸秆的吸附性可降低Zn2+的生物毒性,使得SRB可以适应高浓度的Zn2+;SRB可以通过形成硫化物矿物的形式固定元素Zn.     

不同阴离子对Fe0还原硝酸盐的影响

通过批实验,考察了4种无机阴离子(HCO-3、SO2-4、Cl-和PO3-4)和3种有机阴离子(C2O2-4、C6H5O3-7和CH3COO-)对Fe0还原NO-3的影响.结果表明,除PO3-4外,其它离子都能不同程度地促进NO-3的还原,促进程度与其浓度有关.由于PO3-4与铁及其腐蚀物具有强吸附作用,占据了活性点位,从而明显抑制了NO-3的还原;而其它无机离子由于与Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)的络合作用而促进铁的腐蚀,同时它们与铁氢氧化物形成的绿锈也有助于NO-3的还原.有机离子主要因为络合作用促进了铁腐蚀而加快NO-3的还原,也存在部分有机离子由于在铁表面的吸附作用占据活性点位而不利于硝酸盐还原的情况,但前者作用更强.在所有体系中,NO-3还原的主要产物是氨,NO-2-N只在前期有少量积累,随后降低到1.0mg·L-1以下.由于加入离子的络合作用,增加了可溶性铁的含量,尤其是添加有机阴离子的处理中可溶性铁最高时达246.2mg·L-1.反应后的溶液中检测到的三氮(NO-3-N、NO-2-N和NH+4-N)之和只有理论总氮的50%～80%.在所有体系中,NO-3还原基本符合一级反应动力学.本研究结果有助于了解水和废水中常见阴离子对Fe0还原NO-3的影响大小和作用机理,为实际应用提供理论参考.     

周丛生物存在下不同水层氧化还原带的分布及其与微生物的关联

目前人工水草、弹性填料等多种载体广泛用于地表水体净化,通过载体表面富集的周丛生物去除污染物达到净化效果.尤其在周丛生物存在情况下,不同水层的氧化还原带分布情况与污染物的去除有着直接或间接的关系,因此,研究周丛生物存在下不同水层氧化还原带的分布及其微生物特征具有重要的实际意义.在模拟的水柱装置中,加入玄武湖采集的富营养化水,再悬挂弹性填料富集周丛生物,待周丛生物生长达到稳定期之后,监测不同水层氧化还原因子及其微生物.结果表明,周丛生物作用下,水柱中不同水层自上而下依次出现5条氧化还原带,周丛生物在每个带所利用的最终电子受体分别为O2、NO-3、Fe3+、CO2和SO2-4,依次称为氧还原带、NO-3还原带、铁还原带、产甲烷带和SO2-4还原带;各带的标志性物质DO、NO-2、Fe2+、HCO-3和硫化物的最高值分别为11.290、4.950、38.326、120.000和12.180 mg·L-1.通过Biolog技术监测微生物特征显示:不同水层对应的周丛生物其组成、代谢活性、碳源利用能力存在显著差异,由此造成了不同水层氧化还原带的分布.不同水层氧化还原带分布及其微生物特征的研究,为揭示周丛生物净化不同深度水体水质提供了科学解释,也为发展高效的基于周丛生物净化水质的技术提供了理论依据.     

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。     

碳源及电子受体对厌氧微生物降解对氯硝基苯的影响

为考察氯代硝基苯的共代谢降解过程中,有机碳源类型和电子受体对氯代硝基苯厌氧降解过程的影响,以对氯硝基苯(p-CNB,para-chloronitrobenzene)为目标污染物,通过间歇试验考察了葡萄糖、乙醇、乙酸钠等有机碳源及SO2--4、NO3等竞争性电子受体对厌氧微生物降解对氯硝基苯的影响。结果显示,葡萄糖、乙醇和乙酸钠作为碳源时,菌种获得的还原能力大小依次为:乙醇葡萄糖乙酸钠。SO2-4对菌种降解对氯硝基苯过程不产生竞争性抑制。NO-3对对氯硝基苯降解过程的影响与碳源的量有关,当乙醇-COD为100 mg/L时,硝酸盐产生竞争性抑制,且抑制作用随着NO-3浓度升高而增强;当乙醇-COD为600 mg/L时,硝酸盐对菌种降解对氯硝基苯过程不产生竞争性抑制作用。     

垃圾场污染场地氧化还原带及其功能微生物的研究

通过室内模拟柱实验发现受渗滤液污染的场地存在着4个顺序氧化还原带,依次为硫酸盐还原带、铁还原带、硝酸盐还原带和氧还原带,范围分别为0～27 cm、 27～62 cm、 47～74 cm、 74～91 cm.各带中生物群落结构发生了明显的变化,相应地以硫酸盐还原菌（SRB）、铁还原菌（IRB）和反硝化细菌（NRB）为优势菌群,同时也存在其他作用的细菌.氧化还原带和功能微生物的分布说明各氧化还原带间并不存在严格的界限,有一定的重叠现象.功能优势菌群的变化是氧化还原带更替的根本原因.     

新型碳源驯化SRB处理酸性矿山废水中重金属和SO_4~(2-)的应用研究

针对硫酸盐还原菌(SRB)处理酸性矿山废水缺乏有效有机碳源问题,运用生活污水、鸡粪和锯末质量比为80:7:3的混合物发酵液作为新型有机碳源驯化硫酸盐还原菌(SRB),并研究以该新型有机碳源作为营养物质的SRB生长规律及处理酸性矿山废水中重金属和SO_4~(2-)的效果。结果表明:新型碳源驯化的SRB生长经历了迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期4个阶段:用新型碳源驯化的SRB处理4种共存重金属离子,Fe~(2+)、Zn~(2+)会被优先去除,两者去除率均95%;新型碳源驯化的SRB处理SO_4~(2-)浓度3 000mg/L酸性矿山废水效果最好,SO_4~(2-)去除率可达到100%。新型有机碳源可作为SRB的优良有机碳源,同时可实现以废治废的目的。     

羟胺抑制协同pH调控对人工快渗系统短程硝化的影响

针对人工快渗系统(CRI)总氮去除率低的问题,研究了羟胺抑制协同pH调控对人工快渗系统实现由全程硝化向短程硝化转化的可行性,探讨了其对系统内氮素污染物迁移转化和硝化功能菌空间分布及活性的影响.结果表明,0.5 mmol·L~(-1)羟胺连续添加13 d后可实现CRI系统短程硝化的快速启动,氨氮去除率、亚硝氮积累率分别为91.1%、77.9%,经16 d不添加羟胺运行后氨氮去除率、亚硝氮积累率分别降低3.9%、9.8%,此时调控进水pH至8.4,氨氮去除率和亚硝氮积累率均超过90%,CRI系统短程硝化效果显著且稳定性较高.羟胺对硝化菌具有选择性抑制,对AOB和NOB产生明显抑制的浓度分别为0.7、0.5 mmol·L~(-1),羟胺浓度为1.0 mmol·L~(-1)时AOB和NOB活性均被严重抑制且解抑较难;pH调控对短程硝化的影响主要与游离氨(FA)的抑制作用有关,对AOB和NOB产生明显抑制的FA浓度分别为26.5、5.6 mg·L~(-1),NOB比AOB对FA的敏感性更高.     

反硝化细菌对硫酸盐还原菌的竞争抑制研究

以从大庆油田采出水中筛选到的硫酸盐还原菌SRB-2和反硝化细菌DNB-1为目的菌,考察两者之间的竞争抑制关系,以及添加营养物质的种类和浓度对SRB-2数量及产H2S活性的影响。结果表明,当体系中硝酸盐浓度为0.5 g/L或亚硝酸盐浓度为0.1-0.5 g/L时,DNB-1就能够有效降低SRB-2活性,抑制H2S的产生,抑制时间10 d以上,H2S产生可以减少85%以上;当体系中硝酸盐浓度为0.1-0.25 g/L时,在10 d内DNB-1对SRB-2活性和产H2S活性也有较好的抑制效果,H2S产生减少65%左右;亚硝酸盐对SRB-2生长的抑制作用好于硝酸盐。     

基于PLFA法分析亚硝氮、硝氮和氨氮对厌氧微生物细菌群落的影响

利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究了亚硝氮、硝氮和氨氮在不同浓度水平下对中温厌氧颗粒污泥中厌氧细菌群落结构的影响.结果表明,高浓度亚硝氮(360 mg·L-1,以N计)、硝氮(300 mg·L-1,以N计)和氨氮(3000 mg·L-1,以N计)使系统COD去除率分别下降至3.49%、10.85%和71.53%,并使污泥表面主要细菌由杆菌变为球状菌;亚硝氮和硝氮引起厌氧细菌和革兰氏阳性菌的含量下降,氨氮引起革兰氏阴性菌的含量下降;PLFA香农-威尔多样性指数随着亚硝氮和硝氮浓度的升高从1.12分别下降至0.96和1.03,氨氮对PLFA香农-威尔多样性指数无明显影响.     

厌氧氨氧化颗粒污泥快速培养及其抑制动力学

为实现厌氧氨氧化颗粒污泥(ANAMMOX granular sludge,AGS)的快速培养,采用上流式厌氧污泥床(up-flow anaerobic sludge bed,UASB)工艺,在添加少量絮状厌氧氨氧化污泥(flocculent ANAMMOX sludge,FAS)的反应器内填充生物流离球作为填料,对ANAMMOX的启动及FAS的颗粒化进行研究.同时利用Haldane模型研究AGS的基质抑制动力学特性.结果表明,利用生物流离球作为填料,实现了ANAMMOX的启动,总氮去除率达85%以上,总氮容积负荷为0. 72 kg·(m3·d)-1,并在127 d内成功培养出直径1. 0～3. 0 mm的AGS.动力学研究表明,反应器内AGS对氨和亚硝酸盐的最大反应速率分别为1. 46 kg·(kg·d)-1和1. 76 kg·(kg·d)-1,半抑制速率分别是852. 2 mmol·L-1和108. 2 mmol·L-1.与絮状污泥相比,AGS能承受更高的氨和亚硝酸盐抑制浓度,并保持较高的反应速率.采用含有海绵的生物流离球作为填料,能有效加速反应器的启动,加快AGS的形成,对厌氧氨氧化工艺的实际运行具有积极的意义.     

反硝化抑制硫酸盐还原的工艺特性

本实验通过建立一套两级串联UASB反应器研究油田集输系统及高含盐量废水中反硝化抑制硫酸盐还原的工艺处理特性,并在工艺稳定运行后对形成的颗粒污泥性状及微生物特性进行研究.结果表明,添加Na NO2可促使反应体系中反硝化细菌(denitrifying bacteria,DNB)数量由7.0×103CFU·(100 m L)~(-1)增加至7.3×105CFU·(100 m L)~(-1)并保持稳定,DNB对硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)的竞争抑制作用导致SRB数量由8.0×105CFU·(100 m L)~(-1)减少,稳定至7.6×104CFU·(100 m L)~(-1),同时,硫酸盐还原过程被抑制,硫离子的抑制率不断增加,最终稳定至82%.生物量与亚硝酸盐的质量比为1 200时,反应体系对S2-的抑制率最高,达到92%,可实现较好的硫酸盐还原过程抑制效果;该工艺对其抑制率可保持在92%左右,具有较好的稳定性.形成的反硝化颗粒污泥为棕褐色,基本为椭球形和球形,表面光滑且密实.反硝化抑制前,颗粒污泥的粒径多分布于1.0~1.4 mm,平均粒径为1.17 mm,经反硝化抑制后,粒径多分布在1.2~1.6 mm,平均粒径为1.21 mm,反硝化抑制过程促进污泥粒径的小幅增加;形成的反硝化颗粒污泥平均沉速为47.6 m·h~(-1),沉降性能较好.PCR-DGGE分析结果表明,反硝化抑制作用使微生物菌种由18种减少至14种,优势菌种由4种减至3种,多样性降低,反硝化抑制前后微生物种群相似性为62.6%,种群结构发生较大改变,优势菌群由SRB演变为DNB,SRB优势菌种由4种减至2种,同种菌的丰度明显降低;反硝化抑制过程的主要功能菌为Uncultured Sulfurimonas sp.,是一种自养型反硝化细菌,与SRB抢夺电子并占优势,抑制硫酸盐还原过程及SRB生长繁殖,从而抑制硫化物的产生.     

高价离子还原菌还原机理及研究进展

高价离子还原菌普遍存在于自然环境中,它们在环境的原位修复中起着非常重要的作用。本文主要介绍了三种典型的高价离子还原菌：异化Fe（III）还原菌（IRB）、硝酸盐还原菌及硫酸盐还原菌（SRB）,分别以Fe3＋、N03-和SO4^2-为电子受体,以有机物作为电子供体,在将高价离子还原的同时,达到对污染环境的修复作用。文章综述了此类细菌的特性、作用机理、影响因素以及在国内外实际中的应用,分析了异化Fe（III）还原菌、硝酸盐还原菌及硫酸盐还原菌的异同点,并对该类细菌在环境污染治理中的发展趋势进行了评述。     

K+强化高盐环境下厌氧氨氧化脱氮效能

针对含盐废水生物脱氮效能较低的问题,采用厌氧序批式反应器研究了K~+浓度变化对厌氧氨氧化污泥脱氮效能的影响.结果表明,适量的K~+可有效的提升反应器脱氮效能,K~+对厌氧氨氧化污泥脱氮效能的影响主要分为4个阶段:适应阶段,K~+浓度为(0~2 mmol·L~(-1)),K~+的突然添加破坏了原有反应平衡,但最终厌氧氨氧化菌适应了K~+的存在,由于K~+还未对厌氧氨氧化菌产生明显效果,NH_4~+-N和NO_2~--N去除率略有上升;活性提升阶段(2~8 mmol·L~(-1)),K~+对厌氧氨氧化生物系统有促进作用,随着K~+浓度的提升,NH_4~+-N和NO_2~--N去除率显著提升;活性稳定阶段(8~20 mmol·L~(-1)),厌氧氨氧化菌脱氮效能处于稳定状态,NH_4~+-N和NO_2~--N去除率虽有下降,但还是高于未添加K~+时;抑制阶段(大于20 mmol·L~(-1)),此时厌氧氨氧化菌活性降低,K~+对厌氧氨氧化产生较大抑制,脱氮效能已低于0 mmol·L~(-1).在整个周期内K~+浓度8 mmol·L~(-1)时达到最佳去除效果,NH_4~+-N与NO_2~--N的平均去除率为89.24%和84.87%,NRR为1.113 kg·(m~3·d)~(-1).     

水体中几种无机离子对硝酸根敏化甲芬那酸光降解影响研究

以中压汞灯为光源,研究环境浓度范围内硝酸根对甲芬那酸(MEF)光降解的影响机制.结果表明,甲芬那酸在不同浓度硝酸根溶液中的光解反应符合准一级动力学规律,其降解速率常数随硝酸根离子浓度增大而增大,当硝酸根离子浓度由0增至1 mmol·L-1时其速率常数由0.00627 min-1增至0.0232 min-1;以异丙醇为分子探针检测到羟基自由基存在于MEF光解过程中;光解过程中产生亚硝酸根,其浓度随着反应的进行而不断增大;碱性水环境对硝酸根敏化甲芬那酸的光解反应有利;碳酸盐、氯离子、三价铁对硝酸根敏化甲芬那酸光解产生抑制作用.采用UPLC/MS/MS对硝酸根敏化MEF光降解产物进行鉴定,并提出3条可能的光解路径.毒性研究表明,在硝酸根敏化甲芬那酸光降解过程中,生成了具有较甲芬那酸而言更高风险的中间产物.     

石油集输系统中硫酸盐还原菌的分布和多样性

分别用亚甲蓝比色法、MPN法和16S rRNA基因序列分析方法,研究中国长庆油田(陕北)石油集输系统中原油和水样中H2 S的分布以及硫酸盐还原菌(SRB)的分布和多样性.结果表明,从油井井口经石油计量站再到石油综合处理站的集输系统中,原油中H2S的含量依次为105.80、99.70、24.57 mg.L-1;SRB的数量依次为98、300、680 CFU.100 mL-1.水样中H2S的含量依次为1.13、2.80、3.49 mg.L-1;SRB的数量依次为9 500、40 000、76 000 CFU.100 mL-1.集输系统中水样中SRB的数量平均为原油样品的100倍以上.原油井口中高浓度的H2S抑制了SRB的生长,SRB数量较少;随着H2S浓度的降低,抑制作用削弱并消失,使集输系统中SRB的数量逐渐增加.水样中H2S初始浓度较低,SRB数量较多,系统中H2S的含量随着SRB数量的增大而逐渐增多.由16S rRNA基因的序列分析表明,能够同时在水样和原油样本中检测到与脱硫弧菌属(Desulfovibrionaceae sp.)以及脱硫球菌属(Desulfococcus sp.)相关的SRB基因序列.但是,在水样中能够检测到与脱硫念球菌属(Desulfomonile sp.)、脱硫弯杆菌属(Desulfotomaculum sp.)和脱硫八叠球菌属(Desulfosarcina sp.)相关的SRB基因序列,而在原油样本中未检测到.在石油集输过程中由于环境条件的变化,水样和原油样品中SRB的多样性都有一定的增加.