海绵铁填料对城市内河污染物质去除

通过水质监测和微生物高通量测序,开展了海绵铁填料对城市内河污染物质去除效果的现场试验研究.结果表明,试验进水COD、NH_3-N、TN和TP分别为16—75 mg·L~(-1)、1.24—9.73 mg·L~(-1)、0.21—22.12 mg·L~(-1)和0.23—1.17 mg·L~(-1),各项水质指标均属于地表水环境质量劣Ⅴ类标准;在经历不同HRT(3—24 h)后,试验出水的COD、NH_3-N、TN和TP的浓度分别降至1—47 mg·L~(-1)、0.01—4.86 mg·L~(-1)、1.1—20.34 mg·L~(-1)和0.03—0.55 mg·L~(-1).当HRT为24 h和12 h时,出水为Ⅱ—Ⅳ类水质,而当HRT为6 h和3 h时,出水水质介于为Ⅱ—劣Ⅴ类之间.其中,HRT为24 h时,COD、TN和TP的去除率最高,分别达到75.86%、90.76%和87.47%,而NH_3-N的去除率在HRT为6 h时最高,为99.29%.微生物群落结构分析显示,海绵铁填料生物膜上的微生物物种丰富度和群落多样性均高于原水,且群落结构较原水更为稳定.随着反应器内部溶解氧的升高,物种丰富度和群落多样性也逐渐增加.     

纤毛状生物膜脱氮除磷工艺调试研究

纤毛状生物膜脱氮除磷工艺(CNR)是一种高效的生物脱氮除磷工艺.好氧池中纤毛状生物膜填料的添加,固化了大量世代时间长的硝化菌,提高了硝化反应速度,而且成功地解决了好氧段硝化菌与聚磷菌的泥龄矛盾.通过对天津某污水处理厂进行CNR工艺中试,得出结论如下:填料比表面积大,微生物附着量高达1 350～1 500g·m~(-2);填料容易挂膜、脱膜,无堵塞现象,更不需要反冲洗,维护管理简单;填料上形成的生物膜中,微生物体系稳定,种群丰富,微生物相包括钟虫(vorticella)、轮虫(rotaria)、表壳虫(arcella)、吸管虫(tokophrya)等;采用CNR工艺对污水处理,常规项目的去除率均达到80%以上,出水水质除总氮达到一级B标准,其他均达到<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918-2002)的一级A排放标准.     

垂直潜流湿地净化蟹池养殖尾水试验

用垂直潜流湿地系统打造闭环式生态养殖模式可达到蟹池尾水零排放.本文以蟹池养殖尾水为受试对象,通过建立“滤石层-载体生物膜”复合型生态系统,考察了河蟹黄蟹期内养殖尾水中氮、磷等污染物的去除特性,调查了垂直湿地模拟装置内生物相特征.结果表明,潜流湿地系统主要通过物理吸附和生物降解的方式对养殖尾水中的污染物进行降解,总氮、总磷、COD和叶绿素a的平均去除率分别为86.29%±2.77%、91.19%±1.18%、70.88%±3.10%、90.95%±1.64%,火山石滤料层表现出显著的氮、磷去除能力,复合菌剂的运用可迅速提升系统整体净化能力.生物相分析揭示,随着潜流湿地装置运行延续,系统内浮游藻类、微型动物、细菌的数量及种类呈不断增长趋势,指示类微生物的出现表明系统内水质得到改善,证明净化后的水质更适于多种类微生物的生存与繁殖,最终实现养殖尾水零排放.     

16S rDNA克隆文库方法对制药废水处理系统中微生物多样性的研究

采用分子生物学构建16S rDNA克隆文库的方法对制药废水交替流生物反应器内的微生物群落进行了多样性研究,该反应器对CODcr、氨氮、石油类化合物以及多种特殊污染物均有较高的去除效率.代表序列的BLAST比对结果表明微生物群落具有高度多样性,优势菌群为Proteobacteria,占78.6%.微生物群落分属7个不同纲,优势顺序为Alphaproteobacteria (39.8%),Betaproteobacteria(23.5%),Gammaproteobacteria(14.3%),Chlorobil(6.3%),Firmicutes(4.1%),Flavobacteria (1.0%),Deltaproteobacteria(1.0%.使用Vector NTI Suite 6.0软件对50个OTU的代表序列和NCBI基因库中最相近的已知细菌16S rDNA序列绘制系统进化树,表明克隆子与已知菌之间的基因系统进化关系.     

用ERIC-PCR技术分析炼油废水生物强化处理菌剂及其抗负荷冲击能力

运用ERIC-PCR技术,分析研究了炼油废水处理菌剂的组成,以及炼油废水处理系统在受到高负荷冲击时,投加高效炼油废水处理菌剂的生物强化系统和对照系统中污泥微生物群落结构的变化.结果表明,投加高效菌剂的处理系统抗高负荷冲击和恢复系统稳定的能力明显高于对照系统;并且,投加高效菌剂的处理系统在受到高负荷冲击时污泥微生物群落结构变化甚微,在短时间内污泥微生物群落结构即能够恢复正常.图5表2参14     

生态沟渠净化稻田排水动力学分析和生物相特征

本研究以太湖流域常见的菱角、水葫芦、梭鱼草、圆币草等水生植物和人工水草、塑料立体弹性填料为生态强化载体,构建"水生植物-载体生物膜-菌藻"复合型生态系统,研究了稻田排水中的氮、磷等营养元素的去除特性,构建氮、磷污染物的降解动力学模型,并调查了沟渠内"微生物-藻类"生物相特征.结果表明,生态沟渠运行期间,随着水稻进入不同的生长阶段,系统内氮、磷等营养元素的去除率都呈普遍下降趋势,总磷、氨氮、总氮、硝态氮平均去除率分别达到87.1%、92.3%、77.5%、88.6%,其中氨氮的去除率最高,化学需氧量(CODMn)的去除效果并不显著,各实验周期的污染物降解趋势均符合一级动力学降解模型.经生物相分析揭示:随着复合生态系统运行延续,系统内微生物、藻类的种类及Shannon-Weiner index等多样性指数呈不断增长趋势,表明复合生态系统水质改善后更适于多种类细菌与藻类生存与繁殖;复合生态系统中的菌、藻、水生植物及其表面附着的生物膜对污染物的去除具有协同作用,强化了生态沟渠的自净能力.     

组合式人工湿地对分散型生活污水净化效果及其微生物群落结构特征

为了解组合式人工湿地对分散型生活污水的净化效果及微生物群落结构多样性的变化规律,以某生活污水处理厂细格栅出水为研究对象,研究人工湿地对生活污水中COD、NH_3-N、TN和TP的去除效果,采用高通量测序的方法分析填料和植物根系微生物的多样性变化规律.结果表明,组合式人工湿地在0.15—0.35 m~3·(m~2·d)~(-1)的水力负荷下对污染物的去除效果最好,对COD、NH_3-N、TN和TP的平均去除率为82.94%、65.69%、56.57%和79.98%,湿地出水稳定达标.此次分析包括门、纲、属水平,其中在门分类水平上以变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、放线菌门为共有的优势菌门,在纲为分类水平上以γ-变形菌纲、酸杆菌纲、α-变形杆菌纲和芽孢杆菌纲为优势菌群,在属为分类水平上以硝化螺旋菌属、节杆菌属、红游动菌属和假单胞菌属为优势菌属.其中,湿地填料和植物根系微生物群落多样性与污水性质相关性分析表明,其微生物多样性与污水温度、pH和溶解氧呈现显著负相关,这是影响组合式人工湿地填料和植物根系微生物群落发生变化的重要因子.     

固定化微生物技术在大气恶臭污染物处理中应用研究进展

恶臭污染物（Odor pollutants）是指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快感觉以及损害生活环境的恶臭气味物质的统称。文章首先简要地介绍了大气中恶臭污染物的来源、分类以及危害等,指出大气恶臭污染物的主要来源主要包括农牧业来源、工业生产过程来源和城市垃圾处理恶臭污染来源等;其次,文章对能够处理大气恶臭污染物的反应器类型及其应用现状进行了系统的总结,提出能够应用于大气恶臭污染物处理的固定化微生物技术主要包括生物过滤池、生物滴滤塔和生物膜反应器等;同时着重综述了处理大气中恶臭污染物的影响因素,如底物、微生物、填料、微生物固定化方法、pH值和温度等因素对大气中恶臭污染物净化效率的影响,并且对固定化微生物技术生物转化与生物降解恶臭污染物的微观机理进行了一定的归纳与总结;最后还对固定化微生物技术在处理恶臭污染物方面的应用和未来发展趋势进行了展望,指出如果要真正实现固定化微生物技术在大气恶臭污染物处理中的工业化应用,今后还需要加强以下几个方面的研究工作：优势微生物菌剂的培育、固定化载体的开发与改良、固定微生物反应器的构建与优化和固定化微生物技术与其它单元技术的联用等。     

厌氧发酵过程pH对微生物多样性和产物分布的影响

采用PCR-DGGE技术,研究了不同pH条件下蔬菜类有机垃圾厌氧发酵过程中的微生物多样性,探讨了微生物群落结构与发酵产物分布的关系.Shannon指数分析表明,pH=7和pH=8时的微生物多样性较高,随时间变化规律相似,而pH=5时的微生物多样性较低.UPGMA聚类分析和PCA分析结果也表明,pH=7和pH=8时的微生物群落结构相似,pH=5与之显著不同.在不同pH条件下的优势菌属都是乳酸细菌和梭菌。微生物多样性的变化与发酵产物分布具有一定相关性,pH通过影响微生物群落结构的变化最终影响发酵产物的分布.图4表2参27     

新型生物栅填料用量及对景观水体藻类的去除效果

针对天津市经济技术开发区景观河道水量大,氮磷质量浓度高的特点采用生物栅填料去除藻类.通过实验室小试和室外中试,对于生物栅填料实际应用的填料服务水体体积、曝气影响、负荷影响和HRT的影响进行考察.试验结果表明,生物栅填料应用于富营养化除藻时,生物栅填料的使用量越大越好,但是较大的使用量代表较高的处理成本,综合考虑处理成本和效果,由实验得最佳服务水体的用量为12 cm·L-1;曝气对于生物栅填料去除藻类的功能并没有影响;在不同的负荷条件下,生物栅填料都可以有效地去除藻类,并且高负荷条件下生物栅填料具有较高的藻类去除速率,在实验条件下,4 d后各个负荷条件下的藻类达到一致;生物栅填料上的浮游动物种类比较单一,只有沟渠猛水蚤(Canthocamptus staphylinus Jurine);生物栅填料对于出水水质也有一定的影响,它可以有效地去除水中有机物,氮磷和悬浮物质.     

Microbial community structure in different wastewater treatment processes characterized by single-strand conformation polymorphism (SSCP) technique

In order to investigate microbial community structures in different wastewater treatment processes and understand the relationship between the structures and the status of processes, the microbial community diversity, variety and distribution in five wastewater treatment processes were studied by a culture-independent genetic fingerprinting technique single-strand conformation polymorphism (SSCP). The five processes included denitrifying and phosphate-removal system (diminished N), Chinese traditional medicine wastewater treatment system (P), beer wastewater treatment system (W), fermentative biohydrogen-producing system (H), and sulfate-reduction system (S). The results indicated that the microbial community profiles in the wastewater bioreactors with the uniform status were very similar. The diversity of microbial populations was correlated with the complexity of organic contaminants in wastewater. Chinese traditional medicine wastewater contained more complex organic components; hence, the population diversity was higher than that of simple nutrient bioreactors fed with molasses wastewater. Compared with the strain bands in a simulated community, the relative proportion of some functional microbial populations in bioreactors was not dominant. Fermentative biohydrogen producer Ethanoligenens harbinense in the better condition bioreactor had only a 5% band density, and the Desulfovibrio sp. in the sulfate-reducing bioreactor had less than 1.5% band density. The SSCP profiles could identify the difference in microbial community structures in wastewater treatment processes, monitor some of the functional microbes in these processes, and consequently provide useful guidance for improving their efficiency.     

复合塘-湿地系统水生植物时空分布对氮磷去除的影响

利用复合生态塘-湿地处理系统水生植物时空格局异质性,研究了水生植物分布对氮、磷去除影响.结果表明,水生植物种类和数量的分布差异导致各单元氮、磷去除呈现不同的周期变化;水生植物主要通过改变硝化/反硝化进程、自身代谢和化学沉降速率影响NH3、NOx-、有机氮和总磷的去除.系统不同单元中氮、磷去除机制差异决定了NH3和总磷主要在曝气养鱼塘(去除率分别为29.5%、30.1%)、鱼塘(16.9%、17.8%)和水生植物塘(24.5%、19.4%)去除;NOx-主要在芦苇湿地(出水<0.4 mg/L)去除;而有机氮则主要在复合兼性塘(32.3%)和鱼塘(28.1%)去除.此外,生态塘出水中水生植物绝大部分被芦苇湿地所截滤,它们的腐败/释放导致湿地中NH3和总磷的表观去除率偏低(分别小于8.5%和11.5%).     

生物活性炭滤池的启动运行

对生物活性炭滤池启动运行中微生物生物量、生物活性、代谢功能及水质指标的变化情况进行连续分析.结果表明,生物活性炭滤池中异养微生物的平板计数生物量变化呈"S"形曲线,与微生物生长规律相符合,这反映滤池中微生物群落有明显的适应期、对数期和稳定期等生长阶段.脱氢酶活性随挂膜时间延长不断增加,第30天后达到稳定水平.滤池中微生物群落碳源代谢能力随挂膜时间的推进而增强,第40天时微生物群落的丰富度指数和Shannon多样性指数达到相对稳定值.氨氮(NH4+-N)与高锰酸盐指数(CODMn)去除率经过降低—缓慢上升—稳定的变化过程后,在第40天时去除率分别达到80%和28%左右.滤池启动运行29 d后溶解氧(DO)消耗率基本稳定,其值为18%.因此,在生物活性炭滤池挂膜过程中,分析微生物生长代谢与水质的变化特征可判断挂膜启动过程是否完成.图6表1参22     

铅在模拟预处理稳定塘中的归宿

本文较全面地研究了城市污水中的铅在模拟预处理稳定塘中的归宿。不论在哪种预处理稳定塘中,悬浮颗粒态锅的沉降作用是去除污水中铅的主要作用。进入城市污水中的铅,大部分和污水中的悬浮物结合转变成悬浮颗粒态铅,它们输入到模拟预处理预处理稳定塘,这些悬浮颗粒态铅即可在很短的时间内（１ｄ）通过沉降作用得以有效地去除。停留时间分别为１,２,３,５和１０ｄ的实验表明,模拟预处理稳定塘对城市污水中铅的去除率可达５２－     

太湖典型入湖河道中氨氮去除研究

入湖河流是湖泊营养物质的一个重要来源,因此入湖河道水质的改善是控制湖泊富营养化的关键。文章采用自行研制的新型仿生填料直接布设在河道内的生物接触氧化法,在不影响河流生态结构和原有使用功能的前提下,对河流微污染水体进行氨氮的去除研究。研究结果显示,氨氮的净去除率在5.35%~39.91%,其中最高为7月的39.91%,最低月为12月的5.35%。试验期间生物膜的平均厚度为0.8~1.1mm(雨后略厚),生物膜内的微生物主要是一些贫营养微生物,数量少,因此形成的生物膜较薄,生物膜由表及里几乎全是好气层。同时,根据氨氮去除率与硝化菌的数量关系也可以看出试验河段内氨氮的去除主要是靠硝化菌的硝化作用来完成的。     

人工湿地循环处理的养殖水体中浮游动物动态变化

2004年3月～11月对人工湿地循环处理的养殖水体中浮游动物的动态变化进行了研究,探讨不同的处理方式和放养类型对水体中浮游动物的影响及生物多样性指数的变化.结果表明,养殖水体经人工湿地处理后,水质改善,对浮游动物去除率在60%以上,几乎没有影响到浮游动物的群落结构,循环水量最大的1号塘浮游甲壳动物隆腺溞占优势,密度较其他塘低,而生物量则高;放养类型相同的循环塘3号塘和静态塘4号塘,浮游动物种类基本相同,但种类数3号塘明显多于4号塘;辛普森多样性指数显示:1号塘>2号塘>3号塘>4号塘,说明循环塘水质好于静态塘.图4表5参21     

湖滨带植物群落对挟沙水体氮、磷污染物的截留效果

利用菖蒲(Gladiolus hybridus)、菱(Vallisneria spiralis)、黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria spiralis)、狐尾藻(Myriophyllum spicatum)及菹草(Potamogeton crispus)构建的人工湖滨带对挟沙水体氮、磷污染物的截留效果进行了研究。结果表明:人工湖滨带在截留水体悬浮泥沙颗粒物的同时可有效截留水体中的氮、磷营养物质,对防止富营养化具有积极的作用。一定的水力负荷下,滞留时间12h时,夏秋季节人工湖滨带对氮、磷的截留百分率分别为21.5%、34.8%,滞留24h时的氮、磷截留率分别为25%、31.1%。在冬春季节,滞留时间24h时,菹草对挟沙水体氮、磷的截留率分别为6.67%、10.83%,滞留时间48h时的总磷截留率为6.84%。不同水流滞留时间下人工湖滨带对挟沙水体氮磷的截留效果不同,滞留时间越长效果越明显,因此须保证一定的滞留时间才可取得较好的氮磷截流效果。人工湖滨带在截留径流氮、磷营养物的过程中,泥沙对氮、磷的吸附携带作用不容忽视。     

Mechanistic insight into the biofilm formation and process performance of a passive aeration ditch (PAD) for decentralized wastewater treatment

• A Passive Aeration Ditch was developed to treat decentralized wastewater. • A model was developed to describe the process performance. • A high C/N ratio facilitates microbial growth but nitrification deteriorates. • A high salinity decreases both organic and nitrogen contaminants removal. Decentralized wastewater containing elevated salinity is an emerging threat to the local environment and sanitation in remote coastal communities. Regarding the cost and treatment efficiencies, we propose a passive aeration ditch (PAD) using non-woven polyester fabric as a feasible bubbleless aerator and biofilm carrier for wastewater treatment. Consideration has been first given to PAD’s efficacy in treating saline decentralized wastewater, and then to the impact of chemical oxygen demand-to-nitrogen (C/N) ratio and salinity on biofilm formation. A multispecies model incorporating the salinity effect has been developed to depict the system performance and predict the microbial community. Results showed that the PAD system had great capacity for pollutants removal. The biofilm thickness increased at a higher C/N ratio because of the boost of aerobic heterotrophs and denitrifying bacteria, which consequently improved the COD and total nitrogen removal. However, this led to the deterioration of ammonia removal. Moreover, while a higher salinity benefited the biofilm growth, the contaminant removal efficiencies decreased because the salinity inhibited the activity of aerobic heterotrophs and reduced the abundance of nitrifying bacteria inside the biofilm. Based on the model simulation, feed water with salinity below 2% and C/N ratio in a range of 1 to 3 forms a biofilm that can reach relatively high organic matter and ammonia removal. These findings not only show the feasibility of PAD in treatment of saline decentralized wastewater, but also offer a systematic strategy to predict and optimize the process performance.     

Zooplankton diversity and physico-chemical conditions in three perennial ponds of Virudhunagar district, Tamilnadu

Plankton diversity and physico-chemical parameters are an important criterion for evaluating the suitability of water for irrigation and drinking purposes. In this study we tried to assess the zooplankton species richness, diversity and evenness and to predict the state of three perennial ponds according to physico-chemical parameters. A total of 47 taxa were recorded: 24 rotifers, 9 copepods, 8 cladocerans, 4 ostracods and 2 protozoans. More number of zooplankton species were recorded in Chinnapperkovil pond (47 species) followed by Nallanchettipatti (39 species) and Kadabamkulam pond (24 species). Among the rotifers, Branchionus sp. is abundant. Diaphanosoma sp. predominant among the cladocerans. Among copepods, numerical superiority was found in the case of Mesocyclopes sp. Cypris sp. repeated abundance among ostracoda. Present study revealed that zooplankton species richness (R1 and R2) was comparatively higher (R1: 4.39; R2: 2.13) in Chinnapperkovil pond. The species diversity was higher in the Chinnapperkovil pond (H': 2.53; N1: 15.05; N2: 15.75) as compared to other ponds. The water samples were analyzed for temperature, pH, electrical conductivity alkalinity salinity, phosphate, hardness, dissolved oxygen and biological oxygen demand. Higher value of physico-chemical parameters and zooplankton diversity were recorded in Chinnapperkovil pond as compared to other ponds. The zooplankton population shows positive significant correlation with physico-chemical parameters like, temperature, alkalinity phosphate, hardness and biological oxygen demand, whereas negatively correlated with rainfall and salinity. The study revealed that the presence of certain species like, Monostyla sp., Keratella sp., Lapadella sp., Leydigia sp., Moinodaphnia sp., Diaptomus sp., Diaphanosoma sp., Mesocyclopes sp., Cypris sp. and Brachionus sp. is considered to be biological indicator for eutrophication.