全氟辛酸(PFOA)厌氧生物可降解性

全氟辛酸(PFOA)的可生物降解性对阐明其环境归趋具有重要意义.根据前人的还原降解研究成果,采用PFOA摩尔回收率、氟离子浓度、乙酸根浓度、2H-PFOA[F(CF_2)_6CHFCOOH]浓度和短链(C8)全氟羧酸(PFCAs)浓度的变化等作为指标,研究PFOA的厌氧可生物降解性.结果表明,活菌降解样中PFOA摩尔回收率由培养期初(3d)的101%±5%降至培养期末(250 d)的85.6%±3.9%,而氟离子浓度则由培养期初(3 d)的0.59 mg·L~(-1)±0.02 mg·L~(-1)增至培养期末(250 d)的0.63 mg·L~(-1)±0.02 mg·L~(-1),且检出了一定量的乙酸根、2H-PFOA和短链PFCAs,但是这却和其对照样中相应指标的变化类似,且不存在显著性差异.由此可见,尽管热力学计算结果表明还原脱氟产生的热量足够维持微生物生命活动,但在本研究的实验条件下却并没有发现PFOA可被生物降解的证据.     

接种物浓度和负荷对餐厨垃圾消化性能及产气动力学的影响

为探析接种物浓度(Biomass concentration,BC)和负荷(Organic loading rate,OLR)对餐厨垃圾厌氧消化性能及产气动力学的影响,在中温批次厌氧消化反应器中进行BC和OLR梯度试验,采用理化分析探析各反应器的性能参数,并采用一阶模型和modified Gompertze模型评价各反应器的产气动力学特征.试验结果表明,超负荷会降低反应器运行效率,影响过程稳定性,而提高BC可以减少单位细胞承受的有机负荷,有利于优化厌氧消化过程.产甲烷阶段是餐厨垃圾厌氧消化的限速步骤,各实验条件下水解速率常数(k)始终大于产甲烷速率常数(R_m').OLR和BC对k和R_m'的影响是波动的,从两个参数的数值上无法判断反应器的稳定性.相比之下,高效运行的反应器k/R_m'保持在(2.54±0.62),k/R_m'随OLR的增加及BC的下降单调递增,而随着k/R_m'增加,反应器运行效率下降.这从反应动力学上证实了增加OLR会加剧产酸和耗酸过程的不匹配,引起反应器失稳;而提高的BC浓度有利于缓解这种失衡,对保证反应器的过程稳定具有重要意义.     

不同接种污泥的厌氧氨氧化反应器启动特性及菌群结构演替规律分析

采用两套相同的膨胀颗粒污泥床(EGSB),分别接种城市污水处理厂活性污泥(A)和厌氧颗粒污泥(B)启动厌氧氨氧化反应器,考察了A、B反应器中污泥的形态、脱氮性能、容积氮负荷和氮去除负荷的差异,同时利用高通量测序技术从分子生物学水平分析启动过程中菌群结构演替规律.结果表明:反应器运行119 d后,A、B反应器均成功培养出成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥,其中相比于B反应器,A反应器缩短了厌氧氨氧化启动过程的菌体自溶和活性迟滞阶段.微生物群落结构分析结果进一步表明,在活性迟滞和活性提高阶段,A反应器中浮霉菌门(Planctomycetes)的丰度分别为1.18%、5.98%,而B颗粒污泥反应器中浮霉菌门(Planctomycetes)的丰度仅为0.92%、1.41%,说明A反应器Planctomycetes菌在菌体自溶和活性迟滞阶的增长速度大于B反应器.此外,经过119 d的启动,A反应器中Candidatus Brocadia丰度可以达到11.34%,而B反应器中Candidatus Brocadia丰度仅为7.28%.     

强化两相污泥高固厌氧消化系统的微生物群落

污泥高固厌氧消化具有反应器体积小、能耗低、沼渣少等优点,但其相关机制尤其是微生物机制研究还非常有限.利用16S rRNA克隆文库技术,本研究考察了一个中试污泥高固厌氧消化系统稳定运行期的微生物群落.该中试系统采用"超高温酸化(70℃)-高温甲烷化(55℃)"的强化两相厌氧消化工艺,处理剩余活性污泥的含固率约为9%.在总的固体停留时间仅15.5 d(酸化3 d+甲烷化12.5 d)时,系统挥发性固体(volatile solid,VS)去除率为35.7%,甲烷产率(以CH4/VS去除计)为0.648 m~3·kg~(-1).两相的细菌组成差异较大:在超高温酸化相存在大量降解蛋白质/氨基酸的细菌;在高温产甲烷相则主要是降解纤维素等多糖和一些简单糖类的细菌以及长链脂肪酸降解细菌;两相中都存在降解简单糖类的细菌.两相的古菌绝大部分都属于Methanothermobacter,特别是高温产甲烷相检出的古菌100%都属于Methanothermobacter,由于仅在产甲烷相检测到沼气,这表明系统中的甲烷化过程主要通过氢营养途径进行.     

分散染料neocron black(NB)的生物降解特性

在好氧、厌氧、好氧/厌氧交替条件下,采用活性污泥系统生物处理分散染料neocron black(NB),研究分散染料NB在需氧或者厌氧状态下的生物降解特性以及外加碳源对其生物降解特性的影响,并全波段扫描和气相色谱-质谱联用(GC-MS),初步探讨该染料的生物降解过程.结果表明,NB染料在好氧条件下降解效率最高,厌氧/好氧交替条件次之,厌氧条件下染料降解效率最低.随着NB染料浓度的增加,由于染料和中间代谢产物的抑制作用,微生物对染料的降解效率逐渐下降.添加易生物降解碳源可以促进NB染料的生物降解过程,并改变生物降解过程的动力学特征.全波段扫描和GC-MS测定结果显示,NB染料经过生物降解作用后,发色基团得到较彻底降解,NB染料生物降解中间产物有2,4-二硝基苯胺、2-氰基-4-硝基苯胺、对硝基苯胺等.     

底物条件对兼氧MBR气化除磷效能的影响

以模拟养猪厂排放的高磷废水为研究对象,通过改变底物条件,考察初始C/P值、进水PO3-4-P浓度对兼氧MBR气化除磷效能的影响。结果表明:底物条件对兼氧MBR气化除磷效能的影响显著,初始C/P值过高或过低都不利于磷酸盐的去除与磷化氢的生成。当初始C/P为50时,兼氧MBR反应器对磷酸盐的去除率达到最高,平均去除率为34.22%,磷化氢的产量也达到最高,平均为277.5μg/L。同时,在碳源充足的条件下,当进水ρ(PO3-4-P)浓度为40mg/L时,兼氧MBR反应器对磷酸盐的去除率达到最高,磷化氢的产量也达到最高。工艺适用性分析表明,兼氧MBR气化除磷工艺适用于处理养殖废水、屠宰废水、肉食品加工废水等碳源充足的高磷污(废)水。     

含固率对超声联合热碱预处理及厌氧消化的影响

含固率是影响污泥预处理效果的重要因素。对含固率为1.5%、5%、10%的污泥进行超声联合热碱预处理及厌氧消化,以探究含固率对污泥破解效果及产气量的影响,发现VSS的减少率和氨氮的增长率随污泥含固率的提高而减小。厌氧消化27d后,经预处理作用后污泥的含固率为1.5%、5%、10%,VSS浓度较原泥依次减少了64.5%、54.6%、20.1%,氨氮浓度较原泥依次增加了97.3%、47.5%、25.6%,厌氧消化产气量较原泥分别增加了32.0%、40.1%、18.9%,且产气量均在第20天之前便达到了原泥30 d的总产气量。综合考虑污泥体积、总减量效果以及产气量,采用含固率5%的污泥进行预处理以及后续的厌氧消化过程更合适。     

盐度对EGSB反应器的运行及厌氧颗粒污泥的影响

高盐废水通常含有高COD浓度,难以处理,引用具有耐盐性能的生物反应器处理高盐废水成为必要.使用模拟高盐废水在3.267 kg·(m~3·d)~(-1)的COD容积负荷下,将Cl~-浓度逐步从0提升至10 000 mg·L~(-1),研究盐度对膨胀颗粒污泥床(expanded granular sludge bed,EGSB)反应器的影响.结果表明,Cl~-浓度小于7 500 mg·L~(-1)时,对微生物的抑制作用较低;Cl~-浓度为7 500 mg·L~(-1)时,反应器的COD去除率能保持在98.1%左右,容积产气率能够基本保持在1.3 m~3·(m~3·d)~(-1)以上,大粒径的厌氧颗粒污泥仍然占据体系的主体;当Cl~-浓度为10 000 mg·L~(-1)时,反应器中的厌氧颗粒污泥受到严重影响.采用高通量测序技术对0和5 000 mg·L~(-1)两个Cl~-浓度下的厌氧颗粒污泥的微生物菌群结构进行分析,结果表明,盐度影响了微生物的种群分布,在5 000 mg·L~(-1)的Cl~-浓度下,主要的优势菌属由Cl~-浓度为0时的Methanoregula与Longilinea变为Methanobacterium、Methanospirillum、Methanothrix和Paludibacter.     

硫酸盐还原氨氧化体系中基质转化途径

NH_4~+与SO_4~(2-)在接种ANAMMOX培养物的条件下发生同步转化的现象得到研究者的关注,并据此认为这是发生了以SO_4~(2-)为电子受体的NH_4~+氧化过程.然而在相关文献报道中存在着一些问题和疑惑.本文利用CFSTR反应器通过接种ANAMMOX微生物研究了NH_4~+与SO_4~(2-)同步转化特征,在进水除氧、非充满的密封条件下,NH_4~+-N平均转化50.8 mg·L~(-1),SO_4~(2-)-S平均转化量达4.5 mg·L~(-1),同时元素分析结果显示观察到的黄色固体不是单质硫而是含铁化合物;而在完全充满的批试反应器中,观察不到NH_4~+的转化,SO_4~(2-)发生明显转化,且转化速率与接种生物量有关.这两种条件下反应器中的ORP有很大的差异.通过分析论证,认为本研究及相关文献观察报道的NH_4~+与SO_4~(2-)同步转化很可能不是ANAMMOX微生物以SO_4~(2-)为电子受体氧化NH_4~+,而是各自独立的反应过程:NH_4~+的氧化是由于反应器运行过程形成的微氧环境所致,而SO_4~(2-)的转化是因微生物衰亡过程释放有机物导致的异养还原.这种转化途径可以澄清和解释相关研究中存在的问题和疑惑.     

AnMBR-A-MBR和A2-MBR工艺处理焦化废水效果与急性毒性物质特征对比

焦化废水含高浓度难降解有机物,生物处理是应用最为广泛的方法.为探索并提高焦化废水生物处理的去除效果,采用实验室构建的厌氧膜生物反应器/缺氧/好氧膜生物反应器(An MBR-A-MBR)与厌氧/缺氧/好氧膜生物反应器(A~2-MBR)工艺处理实际焦化废水,对比了两套处理工艺在最佳工况下稳定运行对主要污染物的去除效果和对不同污染负荷的稳定性.采用固相萃取和组分分离、发光细菌Q67测试和三维荧光扫描等手段,对二者各级出水的急性毒性分布和变化以及毒性物质特征进行了研究.结果表明,An MBR的有机污染物去除率为15.3%,显著高于A~2-MBR系统的厌氧段(3.4%),An MBRA-MBR系统能够抵抗更高的污染负荷.An MBR-A-MBR系统各级出水的急性毒性均明显低于A~2-MBR系统,二者毒性当量总去除率分别为85.2%和79.2%.各级出水中极性组分的急性毒性最强,极性和弱极性组分贡献了绝大部分毒性当量.各级出水的急性毒性主要来自Ⅱ区芳香族蛋白类似物,且Ⅱ区芳香族蛋白类似物可能是极性组分中主要的急性毒性物质.