利用生活污水提升厌氧-生物电化学耦合系统处理染料废水的效能及关键功能微生物研究

构建了厌氧生物处理过程与生物电化学过程耦合(AD-BES)的废水处理系统,以生活污水为碳源,研究了AD-BES系统对偶氮染料橙黄II的强化去除效果,分析并优化了AD-BES反应器降解橙黄II染料的关键影响因素,包括生活污水所占比例、电解质Na_2SO_4的浓度等因子.结果表明,生活污水作为廉价碳源能够有效提升橙黄II的脱色效率.在8 h降解时间内,生活污水所占比例为1时的脱色效率比生活污水所占比例为1/3时提升了35.8%.进一步研究发现,通过添加电解质Na_2SO_4能够继续提高橙黄II的脱色效率,在0～0.025 mol·L~(-1) Na_2SO_4范围内,随着Na_2SO_4浓度的提高,脱色效率持续升高,通过优化,在0.025 mol·L~(-1)时反应4 h后脱色率达到90.1%,7 h后达到98%,对COD的去除量达到159 mg·L~(-1).通过对碳纤维电极进行扫描电镜(SEM)测试和电极上的生物膜高通量基因测序,发现在微电流刺激下碳纤维电极上快速富集了相对丰度较大的功能菌群,主要包括具有胞外电子传递能力的Proteobacteria(变形菌门)和降解复杂碳源能力的Bacteroidetes(拟杆菌门)中的功能菌属.     

2株芽孢杆菌利用不同碳源生产絮凝剂的研究

探讨了在纯培养和混合培养的条件下,2株芽孢杆菌F2和F6生产高效絮凝剂过程中对碳源的利用情况.研究表明,多种分子量在200以下的有机物能够作为碳源用于高效絮凝剂的生产,包括:单糖、双糖、醇、有机酸和酯类等,具有一定的普适性.发现利用废糖蜜、生物制氢废液和纤维素糖化液等廉价的生物质废料能够生产出性能良好的生物絮凝剂.     

填料优化反硝化脱硫工艺系统的生物强化效果研究

在反硝化脱硫工艺体系内投加填料,进一步促进了菌剂的生物强化效果,实现了核心功能菌群的优化调控,提升了反硝化脱硫工艺体系的效能。研究发现:填料系统将单质硫的生成效能提升到对照组的1.5倍左右。无生物强化时填料表面生物膜中优势菌属为Pseudomonas和Azoarcus;填料和菌剂共同作用,可以将单质硫生成效能提升到对照组的2倍,此时生物膜优势菌属为Pseudomonas和Arcobacter,生物强化促进了硫氧化功能基因的表达。投加Pseudomonas sp.gs1进行生物强化,提升了填料表面生物膜的抗冲击负荷能力,系统经过冲击后单质硫生成率可以迅速恢复。     

产酸-硫酸盐还原系统中产酸菌的发酵类型及其与SRB的协同作用

通过间歇实验和连续流试验 ,探讨了利用产酸相处理硫酸盐有机废水时产酸菌 (AB)的主要发酵类型、硫酸盐还原菌(SRB)对底物的利用规律以及系统中这两大菌群间的协同关系 .间歇实验结果表明 ,AB的液相末端产物中乙醇占 3 5 6 %、乙酸占 3 7 7% ,同时有氢气产生 ,属于乙醇型发酵类型 .SRB容易利用的底物为氢气、乙醇和乳酸 ,不易利用乙酸、丙酸和丁酸 .SRB将乙醇转化为乙酸 ,而乙酸极少被继续转化 ,导致反应器内出现乙酸积累现象 .连续流试验结果表明 ,系统中硫酸根还原效果与产酸菌和硫酸盐还原菌的协同作用状态密切相关 :当产酸菌和硫酸盐还原菌处于较好的协同作用状态时 ,系统对硫酸根的转化率较高 ;反之则使硫酸根的转化率降低     

酸性冲击对微生物电解产氢阳极菌群影响及功能基因变化解析

微生物电解产氢工艺是借助能够直接与电极传递电子的功能菌在阳极降解有机质并将产生的电子在阴极与质子结合回收氢气能源的新技术.采用市政废水在固定外加电压相同条件下直接启动15个反应器,以葡萄糖为碳源驯化获得电极功能菌群,稳定运行1个月获得反应器稳定产氢和伴随产甲烷效能.初始稳定时采用pH为7的磷酸盐缓冲液可以获得稳定的产气量,平行反应器表现出不同的氢气和甲烷产量.最高产氢反应器的氢气转化率为32.2%,氢气产率为(3.9±0.6)mol·mol-1(以每mol葡萄糖产生的H2量(mol)计,下同);相同条件下最低产氢效率反应器的甲烷转化率则可达到48.4%.通过48 h阳极生物膜的酸性冲击试验对阳极菌群功能恢复效果进行分析,发现消除冲击10~15 d反应器的电子传递效率得到恢复,但功能菌群多样性增加,氢气与甲烷比例发生变化.最高产氢反应器氢气产率降低1.8 mol·mol-1,而甲烷增量为0.4 mol·mol-1(以每mol葡萄糖产生的CH4量(mol)计,下同).通过关键功能基因分析发现,初始产氢效能高的反应器功能菌群中电子传递功能菌优势较大;阳极功能菌群受到短暂酸性冲击后,基于细胞色素C基因的相关菌群能够较快恢复,其电子传递能力恢复更快;与碳源降解和产甲烷相关基因群落受酸性冲击后变化较为显著,甲烷增量与氢气减少量基本符合反应计量关系.     

纳米零价铁还原溴代阻燃剂的进展研究

地表水、地下水和土壤污染是当今社会人类生存面临的主要问题.由于溴代阻燃剂的广泛应用以及它们的难降解性、毒性和蓄积性等特性,成为水体和土壤的严重污染源.纳米零价铁比表面积大、还原性强、价格低廉且毒性小,通过零价铁有效还原转化来降低溴代阻燃剂的毒性是一项有前景的环境修复技术.对纳米零价铁的制备、改性和环境应用进行了介绍,系统探讨了纳米零价铁还原溴代阻燃剂的研究成果和现状,并对其发展前景进行了展望.     

1株异养反硝化硫细菌的分离鉴定及代谢特性

工业废水中的有机物、硫化物和含氮化合物是废水处理面临的重大挑战.利用生物技术,可以实现在废水处理系统中同时去除这3种污染物.在污水处理反应器中,分离出1株异养反硝化硫细菌HDD1.基于16S rRNA基因的系统进化分析和生理特征显示菌株HDD1为Thauera属的一个种.菌株HDD1能够利用乙酸盐和硫化物作为电子供体,硝酸盐作为电子受体进行呼吸作用.在15h之内,CH3COO-(300 mg·L~(-1))、S2-(200 mg·L~(-1))和NO-3(487 mg·L~(-1))被完全代谢去除.扫描电子显微镜和能量色散谱结果显示硫化物氧化的主要产物为单质硫.菌株HDD1能够同时应用于工业废水处理和硫元素的资源化回收.     

鸡粪有机肥对土壤中抗生素抗性基因和整合酶基因的影响

为探究施用有机肥对土壤中抗性基因和整合酶基因分布的影响及其与土壤环境因子的相关关系,利用高通量PCR技术监测了鸡粪有机肥施用120 d后土壤中四环素类抗性基因、大环内酯类抗性基因、整合酶基因和土壤理化性质的变化情况。研究结果表明,施肥土壤的电导率、pH、有机质含量均明显增加,而土壤氧化还原电位由217.27 mV降低到154.47 mV。施肥土壤中钾、氮、磷、铅、铜和锌含量均上升。施加鸡粪有机肥120 d后,土壤中tetM、tetQ、tetW、tetG和tetX 5种四环素类抗性基因相对丰度分别增加了2.90、0.97、6.80、0.98和0.94倍,而erm35、ermB、ermT、ermX和ermF 5种大环内酯类抗性基因相对丰度分别增加了0.98、136.68、0.95、2.89和2.89倍;但erm36相对丰度降低了0.75倍,其中施肥后土壤中ermB丰度最高而erm36丰度最低。施用鸡粪有机肥后,土壤中intI1和intI3的丰度分别降低了4.71×10-5和2.57×10-7,而intI2的丰度增加了3.74×10~(-6)。Network分析发现intI3与除ermB外的基因均呈显著负相关关系(R=-1.00,P0.05)。     

硫化氢的强化分离及其对产酸脱硫生物反应系统的影响

在完全混合式产酸脱硫生物系统中,利用负压抽提法强化H2S的气液分离,以NaOH溶液吸收H2S气体。抽提装置实现对H2S自动、连续抽提与吸收,在60mmH2O柱负压力范围分离出H2S的量与抽提压力呈线性正相关。抽提作用可促进SRB对碳源底物的转化,显著提高硫化物的气/液比例,增加系统中硫化物的转化率。抽提后硫化物的气/液比例(摩尔比)由0044上升到061、分离出的H2S在硫化物总生成量中的比例由42%增加到356%,硫化物转化率由平均494%提高至610%。抽提作用可以提高系统的硫酸盐去除率和酸碱缓冲能力,同时可以纯化和浓缩H2S。     

污泥厌氧消化过程中产氢产乙酸/同型产乙酸协同产酸研究

应用产甲烷菌抑制剂溴乙烷磺酸盐(BES)阻断产甲烷过程,并添加丁酸盐以强化产氢产乙酸过程,研究不同条件下乙酸和气体的累积,借助于热力学分析推断污泥产酸发酵过程中的乙酸累积机制.结果表明,在抑制产甲烷体系中,反应吉布斯自由能降低至临界值(-15 kJ·mol<'-1>)时,乙酸累积浓度达6 g/L,协同作用中产氢产乙酸菌...