复合人工湿地在水处理中的应用进展

该文收集和对比了自2001年至今的22个国家有报道的75个复合人工湿地的运行参数和去除效果,构建了复合人工湿地系统的数据库。在这75个复合湿地中,28个用于处理生活污水,12个用于处理农业废水,17个用于受污河流和湖泊的净化处理,13个用于工业废水或水厂尾水处理,另外,还有5组用于处理灰水和黑水。通过综述研究显示,复合人工湿地能有效去除有机物(BOD_5、COD)和悬浮固体,而氮和磷等营养物的去除效率与湿地的组合类型和湿地运行的条件有关。VF-HF复合型人工湿地对氨的去除效率高于FWS复合型人工湿地和VF与HF组合的其他类型复合人工湿地;FWS复合型人工湿地对TN的去除率相对于其他类型复合湿地最高,然而所有类型的复合人工湿地对TN的去除率均高于单一的HF或VF人工湿地。此外复合人工湿地在去除来自废水中的重金属和药物污染物也非常有效。     

水平搅拌下低高径比SBR中好氧活性污泥的颗粒化

在设有水平机械搅拌、高径比（H/D）为1.2的圆柱形鼓风曝气SBR中,考察了活性污泥的颗粒化情况,对成熟颗粒污泥表面所受水力剪切速率进行了定量研究,分析了水平搅拌在颗粒化过程中的作用.结果表明：有水平搅拌存在下污泥逐渐颗粒化,形成了均值粒径为1.12mm的好氧颗粒污泥,污泥沉降速度为21.41m/h;计算结果表明污泥表面所受的平均剪切速率为27.25s^-1,剪切应力为3.38×10^-2N/m²;污泥表面所受平均剪切速率与机械搅拌速率和表观气速均呈正相关关系;实验条件下机械搅拌对剪切速率的贡献要远大于表观气速的贡献,前者指数约为后者的37.48倍.研究认为水平搅拌在反应器中形成的具有足够剪切强度的旋涡二次流是促使低高径比反应器好氧污泥颗粒化的关键水力条件.     

两种水质标准的再生水及补给后景观水对典型绿藻生长及生物质的影响

再生水回用于景观水体可以解决我国景观水体补水不足的问题，但也容易诱发水体富营养化.典型绿藻中的小球藻是水体富营养化的优势藻种，因此，了解影响小球藻新陈代谢的水质因素对控制富营养化非常重要.本研究以西安两处不同水质标准的再生水及其景观补水水体的水样对小球藻进行培养测定，采用冗余分析和显著性分析探究小球藻生长及生物质组分对水质指标响应程度.结果表明，再生水中氮、磷含量比景观水体高1.09%～12.5%，小球藻在杂用水水质标准和景观环境水质标准的再生水以及相应的补给后景观水中的比增长速率分别为0.469、0.438、0.362和0.289，而总生物质（脂质、多糖和蛋白质）的占比分别为49.98%、58.59%、76.59%和71.88%.通过冗余性分析发现TN和COD对小球藻的生长影响显著，总贡献率为57%;TN、COD和磷酸盐对微藻生化组成有显著影响，总贡献率为57.4%，显著性分析发现TN对藻类多糖的合成影响最显著，相关系数为0.669.基于此，可以采取化学混凝、生物种间竞争等方法降低再生水中营养物含量来有效控制水体富营养化.     

选择性抑制技术测定活性污泥细菌、真菌活性分布的适用性分析

以葡萄糖为唯一碳源,采用放线菌酮和硫酸链霉素作为真菌、细菌抗生素以抑制其活性,以基质诱导耗氧速率为考察指标,以好氧污泥、土壤污泥以及厌氧污泥为研究对象,对选择性抑制技术测定活性污泥中细菌、真菌分布的适用性进行了系统评估.随抗生素的投加,好氧污泥和土壤污泥的耗氧速率减小,厌氧污泥的耗氧速率反而增大,此方法对厌氧污泥不适用.当放线菌酮为1mg/g、硫酸链霉素为2mg/g时,抗生素对好氧污泥的抑制功效即D值为1,但并不能通过改变投药量使土壤污泥D值接近于1,说明所用抗生素对好氧污泥活性具有选择性抑制作用,而对土壤污泥活性抑制不具选择性.结果表明,选择性抑制技术能够用于测定好氧活性污泥中细菌和真菌的数量分布,但也存在着抗生素抑制作用失效、不完全抑制和实验结果精确度不高等问题,因此需要在抗生素选择、微生物活性指标选择等方面进行更深入的研究.     

内源呼吸过程溶解性代谢产物的光谱特性分析

微生物内源呼吸期对污水处理过程具有重要意义.为了更清晰地了解微生物内源呼吸过程,采用三维荧光光谱、紫外光谱结合呼吸图谱对微生物内源呼吸过程进行解析.结果表明,三维荧光光谱和紫外光谱在内源呼吸各个阶段有明显的不同:1内源呼吸快速下降期(第1 d):腐殖酸峰的激发波长(Ex)和发射波长(Em)分别出现5 nm、6 nm的蓝移,荧光指数f450/500和HIX(humification index)分别减小了9.3%、0.2%,UV253/203和UV254分别增加了37.5%、200%,预示着混合液中可生物降解有机物的存在;2内源呼吸慢速下降期(第2 d):f450/500增加了0.5%,HIX减小0.2%,UV253/203减小了20%,UV254增加了16.7%,预示着细胞可能出现了水解或自溶;3内源呼吸稳定期(第3~5 d):腐殖酸峰基本保持不变预示了微生物适应了饥饿环境.本研究从代谢产物的角度解析了内源呼吸过程,为污水处理过程控制提供了新的思路.     

蒽醌类有机质对针铁矿异化还原解离特征影响

基于希瓦氏金属还原菌(Shewanella decolorationis S12)和针铁矿相互作用,讨论了蒽醌类有机质(AQS)对该针铁矿异化还原过程的调控机制.结果表明:AQS作为电子运移载体,使得还原解离态铁总量(Fetot)和可溶态铁含量(Fedis)均快速增加;不同含量的AQS加入前后,针铁矿还原平均速率得到显著上升,速率比在2.4~4.0之间,且该比值和AQS含量呈显著的线性关系,可决系数为0.9947.Fedis/Fetot比值随AQS含量升高而降低,当AQS含量由0.05 mmol·L-1增加至0.3 mmol·L-1时,Fedis/Fetot比值由0.935减小至0.705.Feads含量随AQS含量增加而增加,当体系中无AQS时,Feads含量维持在较低的水平(0.05 mmol·L-1).AQS参与下的铁异化还原过程实际上是由两个独立的子过程组成,即微生物呼吸作用驱动了AQS和还原态蒽二酚(AH2QS)的循环转变过程以及AH2QS进一步还原解离针铁矿的非生物过程.     

温度诱发的A/O除磷系统污泥沉降性变化与影响机理研究

本试验平行运行了两套A/O生物强化除磷系统,通过观测温度诱发的污泥性状及微生物群落结构的变化,探索了温度对污泥沉降性能的影响及机理.试验结果表明,温度从20℃升至25℃能够有效改善污泥的沉降性能,而从20℃降至15℃可以使污泥沉降性急剧恶化.升温和降温均可导致EPS中蛋白质含量在短期内急剧增加.高温(25℃)能够抑制丝状菌的生长,而低温(15℃)会刺激Thiothrix II型丝状菌大量增殖.SPSS相关性分析显示,丝状菌的数量变化不大时,污泥含磷量和不可挥发性固体含量对沉降性影响显著,EPS的增加不利于污泥沉降,污泥密度与污泥沉降性无相关性.聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析表明,不同温度会导致不同优势菌的生长.受高温影响较大的细菌为拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria),受低温影响较大的细菌为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria).     

西安市典型场所微生物气溶胶的分布特征

为阐明西安市不同功能区域微生物气溶胶分布特征,采用国际通用的Andersen-6级撞击式空气微生物采样器,于2016年3—5月间对西安市5处典型场所(公园、大学校园、公交车站、医院门诊区、污水处理厂)微生物气溶胶进行采样,利用平皿培养和菌落计数法检测分析细菌和真菌气溶胶的浓度、粒径分布和中值粒径。结果表明:不同场所细菌和真菌气溶胶的浓度存在差异,细菌和真菌气溶胶浓度的最大值分别出现在医院门诊区(3 352 CFU/m3)和污水处理厂(2815 CFU/m3);不同场所微生物气溶胶的粒径分布存在差异,细菌和真菌气溶胶分别主要分布在前4级(2.1μm)和第3、4、5级(1.1~4.7μm);这5处典型场所的微生物气溶胶中值粒径从大到小依次为公交车站、大学校园、污水处理厂、医院门诊区、公园,其细菌气溶胶中值粒径均大于真菌气溶胶中值粒径。     

分层型水库水体好氧不产氧光合细菌时空演替特征

好氧不产氧光合细菌（aerobic anoxygenic photosynthesis bacteria,AAPB）以多样的群落结构及独特的代谢功能在水体物质循环中扮演着重要角色.基于实时荧光定量PCR及Illumina MiSeq高通量DNA测序技术研究金盆水库水体中AAPB丰度及群落结构时空演替特征,结合冗余分析揭示环境因子对其群落结构影响规律.结果表明,金盆水库水体AAPB丰度（以pufM基因计）变化范围为（6.70±0.43）×10³~（2.69±0.15）×10⁴ copies·mL^-1,最大值出现于10月,且随水深增加而减小.样本主要归为19个属（除未分类菌属外）,优势AAPB菌属包括慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium sp.）和甲烷菌属（Methylobacterium sp.）,两者隶属α-变形菌（α-Proteobacteria）,其中慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium sp.）占比于11月最高,高达60%以上（除10 m外）,此外也发现了以低比例存在的红长命菌属（Rubrivivax sp.）,隶属β-变形菌（β-Proteobacteria）.AAPB不同属间存在较强的互作关系,如红杆菌属（Rhodobacter sp.）与小红卵菌属（Rhodovulum sp.）呈正相关,噬氢菌属（Hydrogenophaga sp.）与慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium sp.）呈负相关等.AAPB种群结构组成及分布差异显著,主要受T、TN、NO₃^--N和光照强度影响,且由环境因素综合调控.如10月水深0、5和15 m水体AAPB种群结构受水温（T）、总氮（TN）和总磷（TP）显著影响,12月水深5 m水体AAPB种群结构受光照强度、pH、溶解氧（DO）和叶绿素a（Chla）显著影响等.研究结果对解析分层型水库水体AAPB丰度和多样性的时空变化特征具有指导意义,并为探索AAPB种群结构的水环境驱动因素提供理论依据.     

共基质模式下铁盐脱氮反应器的运行性能及微生物学特征

铁盐作为自养反硝化电子供体时,被氧化产生的高价铁易于沉淀,使得反硝化微生物表面产生"铁壳",其抑制微生物的活性,甚至导致微生物死亡.为解决自养铁盐脱氮反应器因"铁壳"包被而导致的反应器效能下降问题,本文采用共基质模式培养铁盐脱氮反应器,即在反应器进水中适量添加少量乙酸钠,作为有机电子供体,以期实现铁盐脱氮反应器的高效、稳定运行.结果表明,添加适量有机物可使得铁盐脱氮反应器高效稳定运行,效能(以N计)达0. 51 kg·(m3·d)-1,稳定运行约30d.共基质模式下,反应器运行期间始终可以检测到异养菌.结合污泥的TEM检测结果,发现在铁盐脱氮反应器稳定运行期间,异养菌是铁盐脱氮主力军,其独特的铁盐代谢方式可有效避免铁壳形成.本项研究有效解决了铁盐脱氮过程中微生物"铁壳"包被难题,将助力于自养脱氮技术的研发及应用.