中常温变化对PN-ANAMMOX联合工艺脱氮效果的影响

通过接种成熟的亚硝化膜和厌氧氨氧化污泥,研究了中常温变化对PN-ANAMMOX联合工艺脱氮速率的影响及微生物群落的变化.结果表明,常温下能够实现PN-ANAMMOX联合脱氮,并且脱氮速率达到0.5 kg·(m~3·d)~(-1).但是PN过程亚硝化速率下降,ANAMMOX菌活性未得到充分发挥,导致PN-ANAMMOX联合工艺脱氮速率远低于中温条件下的1.75kg·(m~3·d)~(-1),出水水质较差.温度的上升易导致NOB的快速生长,PN过程失稳,但是通过增加回流量可对NOB的活性进行有效地控制.QPCR分析结果进一步表明接种中温环境下的AOB和ANAMMOX微生物在常温条件下不利于生长,出现部分死亡;当恢复到中温的环境时,相应的功能微生物出现了快速地生长.因此,在PN-ANAMMOX联合工艺的运行过程中应尽可能地满足功能微生物适宜的温度.     

镧-铅复合污染下AM真菌对玉米生长和镧、铅吸收的影响

采用温室盆栽试验的方法,模拟不同程度的镧-铅复合污染土壤(50、200、800 mg·kg~(-1)),研究接种丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)、真菌Claroideoglomus etunicatum(CE)和Rhizophagus intraradices(RI)对玉米(Zea mays L.)菌根侵染率、生物量、矿质营养元素吸收、C∶N∶P生态化学计量比、稀土镧(La)和重金属铅(Pb)吸收、转运的影响,旨在为稀土-重金属复合污染土壤的治理和修复提供科学依据.结果表明,AM真菌CE和RI均与玉米建立了共生关系,平均菌根侵染率为26.7%~95.8%;随着La-Pb复合污染含量的增加,玉米植株菌根侵染率、地上部和根部生物量以及N、P、K、Ca、Mg这5种矿质营养元素含量显著降低,而玉米植株C∶P和N∶P以及地上部和根部La、Pb含量显著增加.接种2种AM真菌使玉米植株生物量显著提高了17.8%~158.9%,地上部和根部P含量显著提高了24.5%~153.8%,降低了C∶P和N∶P,符合生长速率假设.在3种程度La-Pb复合污染含量土壤上,AM真菌使玉米植株根部Pb含量显著增加了51.3%~67.7%,地上部Pb含量显著降低了16.0%~67.7%,Pb从玉米根部向地上部的转运率降低了31.5%~54.7%;同时,接种AM真菌显著增加了轻度LaPb复合污染土壤上玉米植株的La含量,在中度La-Pb复合污染土壤上却显著减少了玉米地上部的La含量,增加了玉米根部的La含量,抑制了La从根部向地上部的转运,重度La-Pb复合污染土壤上均没有显著影响.试验结果初步证明,AM真菌具有促进稀土-重金属复合污染土壤植物修复的潜力,对于稀土-重金属复合污染土壤生态系统的植被恢复具有潜在应用价值.     

土壤铜硒复合污染中金属形态转化及其对生物有效性的影响

采用土培盆栽试验和室内分析相结合的方法,研究了Cu、Se复合污染土壤中2种金属的形态转化及其对生物有效性的影响.结果表明,在未污染土壤中,Cu主要以残渣态存在,Se主要以有机结合态和残渣态存在.在外源Cu、Se污染土壤中,平衡后(14 d),外源Cu主要以铁锰氧化物结合态存在,Se主要以可交换态及碳酸盐结合态存在;小白菜收获后,土壤中的Cu向有机结合态转化,而Se向铁锰氧化物结合态转化.外源Cu与土壤结合程度(IR值)均随外源Cu和Se浓度升高而逐渐降低;而Se与土壤结合程度(IR值)与外源Cu浓度无关,随外源Se浓度升高而下降.S型曲线拟合方程表明,适量的Se(≤10mg.kg-1)可以促进小白菜对Cu的吸收,同样适量的Cu(≤400 mg.kg-1)能促进小白菜对Se的吸收.土壤的Cu、Se的IR值与小白菜体内Cu、Se含量呈显著负相关(P<0.05),小白菜种植前后土壤中可交换态和有机结合态铜和硒的变化量与小白菜地上、地下含量也呈显著相关(P<0.05).因此,土壤元素的IR值和作物种植前后该元素形态的变化量均可作为评价重金属生物有效性的指标.     

改性壳聚糖CAD与微生物絮凝剂MBF8复配絮凝研究

采用水溶液自由基聚合反应,将丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)接枝到壳聚糖分子上制成了阳离子改性壳聚糖(CAD).经FT-IR、XRD、zeta(ξ)电位、凝胶色谱等分析确定,CAD为淡黄色透明液体,pH值为3.7,相对分子质量为2.88×10⁶,阳离子度为16.7,等电点(0.1%溶液)约为pH值10.5,有效成分2.6%,主要特征官能团有羟基、氨基、季铵基和酰胺基, 呈不规则晶体结构.将CAD与相对分子质量3.67×10⁵的多糖类电负性微生物絮凝剂MBF8复配,对浊度12~460 NTU、离子强度3.0 mmol·L^-1的高岭土悬浊液进行烧杯实验.结果表明,MBF8与CAD的最佳使用方式为先投加MBF8后投加CAD,复配比5:3时效果最好,适用的pH范围为6.0~10.0.采用PAC(3.0 mg·L^-1)+MBF8+CAD(1.0 mg·L^-1)复配絮凝,pH=8.0下,对浊度为110 NTU的高岭土悬浊液,浊度去除率>97%,残余铝<0.08 mg·L^-1,絮体大、沉降快,絮凝效果优于PAC+分子量800万、1200万的阴离子PAM及分子量1500万的阳离子PAM.     

单光子/光电子在线质谱实时分析聚氯乙烯热分解/燃烧产物

实验室研制了低能光电子磁场增强电离(MEPEI)和单光子电离(SPI)复合电离源,该电离源具有电离化合物范围宽、碎片离子少、质谱图简单等优点,结合飞行时间质谱(TOF-MS)实现了聚氯乙烯(PVC)热分解/燃烧产物的在线分析.针对不同的目标化合物,MEPEI/SPI复合电离源通过调节电离区电场强度,可以快速在SPI和SPI-MEPEI之间切换.PVC热分解/燃烧产物中电离能大于光子能量(10.60 eV)的HCl和CO2(12.74 eV、13.77 eV)利用MEPEI模式电离;而烯烃、二氯乙烯、苯系物、氯苯、苯乙烯、茚满及萘系物等可通过SPI-MEPEI复合模式电离.通过实时监测PVC主要燃烧产物的信号强度随温度的变化趋势可推断出,PVC燃烧产物主要是通过两种机制生成:①250～370℃时,PVC发生脱氯及分子内环化反应,产生大量的HCl、苯和萘;②380～510℃时,PVC发生分子间交联反应,生成烷基芳烃,如甲苯和二甲苯/乙苯等.实验结果表明,SPI/SPI-MEPEI复合离子源TOF-MS分析速度快,应用范围广,在在线分析中具有广泛的应用前景.     

组合型生态浮床对上覆水和沉积物之间氮磷的影响

在天鹅湖水体中构建以水生植物和陆生喜水植物为实验植物,浮法控制器、水循环增氧系统和造浪-输送系统为辅助设备的组合型生态浮床.组合型生态浮床运行期间改变了水体的理化环境,影响了上覆水-沉积物中氮磷形态的迁移转化,跟踪监测在组合型生态浮床影响下上覆水和沉积物TN、NH4+-N和TP含量的浓度变化规律,探讨了在组合型生态浮床作用下,DO、Eh、pH对上覆水和沉积物中营养盐的影响,以及上覆水和沉积物中氮磷之间以及和各环境因子之间的相互关系.结果表明,实验期间上覆水中TN、NH4+-N和TP的去除率分别达到61.92%、63.09%和80.0%.沉积物中TN和NH4+-N的去除率分别达到23.79%和37.04%,沉积物中TP含量上升了43.71%.组合型生态浮床对上覆水环境因子如DO、Eh、pH等产生不同程度的影响,处理区上覆水中DO和Eh均高于对照区,DO由原来的8.7～8.9 mg·L-1上升到9.3～10.4 mg·L-1,Eh由原来的163～178 mV上升到191～198 mV,通过提高上覆水中DO和Eh有效抑制沉积物磷的释放并促进沉积物对上覆水中磷的吸附.pH的波动性较小,维持在7.51～8.32之间,并未促进沉积物磷释放.上覆水中TN、TP和NH4+-N以及与沉积物中的TN、NH4+-N之间呈极显著正相关,与沉积物中的TP极显著负相关;pH与上覆水和沉积物中的TN、TP和NH4+-N都无相关性;上覆水中的DO与Eh显著正相关,与沉积物中的TP显著负相关.     

微生物-化学水解联合作用下烟嘧磺隆的降解

从被烟嘧磺隆污染的人工湿地土壤中分离出1株能够在葡萄糖存在下降解烟嘧磺隆的微生物,通过16S rDNA序列同源相似性分析,初步鉴定该微生物为Klebsiella sp..它能够以烟嘧磺隆为唯一氮源生长,其最适生长条件为:温度35℃,初始pH为中性偏酸.水解试验表明,烟嘧磺隆在中性和碱性条件下比较稳定,在酸性条件下水解较快.生物降解试验发现,当培养液中葡萄糖浓度为5 g.L-1时,在温度35℃、初始pH为7的条件下培养10 d后烟嘧磺隆有99.4%得到降解,同时溶液的pH从7.0降低至4.0;而降低葡萄糖浓度分别为500 mg.L-1和100 mg.L-1时,培养10 d后烟嘧磺隆的降解率仅为11.7%和6.6%,溶液的pH始终在7左右.进一步研究表明烟嘧磺隆的降解是由于微生物代谢葡萄糖产生了酸性环境,pH降低引起了烟嘧磺隆水解,菌种对烟嘧磺隆降解的实质是微生物-化学水解联合作用.     

Biodegradation by bioaugmentation of dairy wastewater by fungal consortium on a bioreactor lab-scale and on a pilot-scale

A fungal consortium including Aspergillus niger, Mucor hiemalis and Galactomyces geotrichum was tested for the treatment of dairy wastewater. The bio-augmentation method was tested at lab-scale (4 L), at pilot scale (110 L) and at an industrial scale in Wastewater Treatment Plants (WWTP). The positive impact of fungal addition was confirmed when fungi was beforehand accelerated by pre-culture on whey (5 g/L lactose) or on the dairy effluent. Indeed, chemical oxygen demand (COD) removal yields increased from 55% to 75% for model medium, diluted milk. While after inoculation of an industrial biological tank from a dairy factory with the fungal consortium accelerated by pre-cultivation in a 1000 L pilot plant, the outlet COD values decreased from values above the standard one (100 mg/L) to values in the range of 50-70 mg/L. In addition, there was a clear impact of fungal addition on the ’hard’ or non-biodegradable COD owing to the significant reduction of the increase of the COD on BOD 5 ratio between the inlet and the outlet of the biological tank of WWTP. It was in the range of 451%-1111% before adding fungal consortium, and in the range of 257%-153% after bio-augmentation with fungi. An inoculated bioreactor with fungal consortium was developed at lab-scale and demonstrated successfully at pilot scale in WWTP.     

Waste oyster shell as a kind of active filler to treat the combined wastewater at an estuary

Estuaries have been described as one of the most difficult environments on Earth. It is difficult to know how to treat the combined wastewater in tidal rivers at the estuary, where the situation is very different from ordinary fresh water rivers. Waste oyster shell was used as the active filler in this study in a bio-contact oxidation tank to treat the combined wastewater at the Fengtang Tidal River. With a middle-experimental scale of 360 ma/day, the average removal efficiency of COD, BOD, NH3-N, TP and TSS was 80.05%, 85.02%, 86.59%, 50.58% and 85.32%, respectively, in this bio-contact oxidation process. The living microbes in the biofilms on the waste oyster shell in this bio-contact oxidation tank, which were mainly composed of zoogloea, protozoa and micro-metazoa species, revealed that waste oyster shell as the filler was suitable material for combined wastewater degradation. This treatment method using waste oyster shell as active filler was then applied in a mangrove demonstration area for water quality improvement near the experiment area, with a treatment volume of 5 × 10^3 m^3/day. Another project was also successfully applied in a constructed wetland, with a wastewater treatment volume of 1 ×10^3 m^3/day. This technology is therefore feasible and can easily be applied on a larger scale,     

运用丝状真菌生物质生物吸附镉(Ⅱ)污染物的研究

丝状真菌生物质是研制可用作生物修复镉污染的生物吸附剂的重要生物材料。文章首先概述了镉的危害性与镉污染的真菌修复机制;列表比较了近20年研究中用于生物吸附Cd⁽²⁺⁾的丝状真菌菌种资源、镉吸附量和工艺特性参数;详细阐明了利用丝状真菌生物质生物吸附法除镉工艺过程涉及的技术方法和基本原理,包括丝状真菌生物质材料的预处理方法,分批生物吸附除镉工艺的考虑因素及其影响效应,固定床吸附柱生物吸附除镉工艺,以及生物吸附法去除含镉工业废水中Cd(2+)的丝状真菌菌种资源、镉吸附量和工艺特性参数;详细阐明了利用丝状真菌生物质生物吸附法除镉工艺过程涉及的技术方法和基本原理,包括丝状真菌生物质材料的预处理方法,分批生物吸附除镉工艺的考虑因素及其影响效应,固定床吸附柱生物吸附除镉工艺,以及生物吸附法去除含镉工业废水中Cd⁽²⁺⁾的实践效果。