基于氨氮,硝氮及乙酸条件下Anammox菌的培养

为探讨Anammox菌在氨氮、硝氮及乙酸条件下的富集特性,采用某城市污水处理厂A²/O系统中的生物填料作为MBBR的载体直接启动并运行.结果表明,在NH₄⁺-N、NO₃^--N及乙酸为基质的培养条件下,Anammox菌可在部分反硝化和厌氧氨氧化协同作用下快速富集.经过130d的富集培养,MBBR处理负荷（以N计）达到920.79mg/（m²·d）,Anammox活性（以NH₄⁺-N计）达到3 018.19mg/（m²·d）.高通量结果显示,经富集培养后,Ca.Brocadia占比从0.89%增至27.80%,为Anammox菌的主导菌属;Thauera占比从0.01%增至6.75%,Flavobacterium占比从0.29%增至11.72%,为部分反硝化菌的主导菌属.     

两种分子量分级下DOM的组分特征及其生物毒性

分别采用超滤离心管和超滤杯两种方式制备不同分子量的溶解性有机物（DOM）,探究不同的分子量分级方式对获得的DOM组成成分特征及其生物毒性效应的影响,同时判明各组分联合作用方式.DOM分别来源于城市污水厂出水（EfOM）及商品天然腐植酸（SWR-NOM）.结果表明,两种分级方式获得的不同分子量DOM含有相同的荧光峰,腐殖酸类物质是EfOM与SWR-NOM含有的主要荧光类有机质（FDOM）,占FDOM的56%~91%.同种DOM不同分子量组分中FDOM组成相对含量一致.采用超滤离心管分级得到的DOM在不同分子量区间内SUVA₂₅₄和E2/E3的差异较大,而采用超滤杯分级时差异变化较小.对于发光细菌急性毒性,在同一分子量区间内,采用超滤杯分级获得的DOM组分检测到的发光细菌毒性值大于采用超滤离心管分级检测到的结果,但采用超滤杯分级时<1kDa组分的急性毒性效应值低于检测限.利用浓度加和模型（CA）对DOM中各组分的联合作用方式进行判断,发现DOM混合物的联合毒性符合CA模型,预测联合毒性效应占检测到的实际水样毒性的67%~104%.     

进水亚硝氮限制下Anammox去除氨氮研究

利用UASB反应器分别在降低进水亚硝氮/氨氮比（R）和停供亚硝氮条件下研究了Anammox体系运行特性.发现随着进水亚硝氮减少,亚硝氮与氨氮去除摩尔比减小,发生氨氮超量去除现象,即使进水无亚硝氮时也可去除氨氮.当R为1：2时,氨氮超量去除量达最大,均值为57.2mg/L;长期停供亚硝氮条件下氨氮能够稳定去除,平均去除量为45.6mg/L.停供亚硝氮后Anammox体系中微生物群落多样性增加,AnAOB、氨氧化菌和反硝化菌相对丰度均增加.其中AnAOB相对丰度从9.44%增长到13.26%;氨氧化菌相对丰度从3.29%增长到7.3%;反硝化菌相对丰度由0.54%增加到3.14%.研究表明,溶解氧是氨氮超量去除量的限制性因素,氨氮超量去除的途径包括：好氧氨氧化、厌氧氨氧化与部分内碳源反硝化.在微量溶解氧作用下,主要是氨氧化菌与厌氧氨氧化菌协同实现了氮的去除.     

厌氧氨氧化UASB系统对氨氮的超量去除机制研究

采用UASB反应器在改变NO₂^--N/NH₄⁺-N比条件下,考察厌氧氨氧化系统对NH₄⁺-N的超量去除特征、相关酶的催化活性以及污泥菌群结构.结果表明,随着进水NO₂^--N浓度降低,反应器对NH₄⁺-N的去除量相比理论较大,在停供NO₂^--N情况下,反应器内NH₄⁺-N去除可达55 mg/L.反应器内NH₄⁺-N的去除并不是是来自进水中SO₄^2-和Fe³⁺/EDTA络合物,而是存在NH₄⁺-N的好氧硝化.过氧化氢酶测定联合分子生物学技术分析显示,好氧硝化的所需氧量分别来自进水和过氧化氢酶产氧.反应器底部污泥层的氨氧化菌（AOB）、厌氧氨氧化菌（AnAOB）活性优于上部污泥层,相反,上部污泥层的异养反硝化菌（HDB）活性优于底部污泥层,二者协同将NH₄⁺-N转化为N₂.     

偶氮染料活性黑5脱色菌的分离鉴定及特性研究

通过对西安市某污水处理厂活性泥的分离得到偶氮染料活性黑5的脱色菌株EWA2,经过生化试验和16S r DNA同源性比对分析,鉴定为奇异变形杆菌(Proteus mirabilis)。该菌在LB液体培养基中48 h内对300 mg/L以下的活性黑5脱色率高达94.7%~99.9%。在活性黑5模拟废水中,菌株EWA2可利用羧甲基纤维素钠和葡萄糖作为碳源显著提高对活性黑5的脱色率,在8%Na Cl条件下48 h内对活性黑5的脱色率达83.6%。该菌主要通过生物降解途径实现对活性黑5的脱色,降解产物的吸收峰位于近紫外光区。     

锰银复合催化剂对NTP降解吸附态甲苯的影响

采用等体积浸渍法制备以13X分子筛为载体的Mn-Ag复合型催化剂,并用SEM、BET和FT-IR手段对催化剂进行表征。在介质阻挡放电反应器(DBD)中,考察了锰、银不同摩尔比和不同负载总量的催化剂对吸附态甲苯降解的影响。结果表明:当n(Mn)∶n(Ag)为1∶3时,Mn-Ag/13X催化剂对甲苯催化氧化活性最高,CO_2选择性为98.84%;不同摩尔比的催化剂对O_3分解性能顺序与对甲苯的催化氧化性能顺序一致,其顺序为n(Mn)∶n(Ag)1∶3>1∶5>1∶1>3∶1>5∶1>0∶0;Mn-Ag/13X(Mn∶Ag=1∶3)催化剂锰和银负载量对催化剂的吸附性能和催化活性有显著影响,随负载量的变化,吸附穿透时间大小关系为:2.5%Mn-Ag/13X≈7.5%Mn-Ag/13X>5%Mn-Ag/13X>10%Mn-Ag/13X;负载量为5%时,吸附穿透时间为125 min,CO_x浓度为4 669.82 mg/m~3,显示出最好的催化活性。     

城市污水中硝化菌群落结构与性能分析

对西安市第二和第三污水处理厂进水中硝化菌群落结构与性能进行调查分析.荧光原位杂交结果发现,进水中氨氧化菌(AOB)优势菌为Nitrosomonas europaea/Nitrosococcus mobilis lineage;亚硝酸盐氧化菌(NOB)的优势菌均为Nitrospira,次优势菌为Nitrobacter,且与Nitrococcus、Nitrospina并存.二污及三污进水中硝化菌个数占总细菌数(AOB+NOB)/EUB的平均个数百分比分别为(5.35±2.1)%和(6.0±2.8)%;在曝气2~16h后,活性基本恢复,最大氨氧化速率分别为(0.32±0.12)mg·(L·h)-1和(0.43±0.17)mg·(L·h)-1,亚硝酸盐氧化速率为(0.71±0.18)mg·(L·h)-1和(0.58±0.27)mg·(L·h)-1.因此,城市污水中含有活性硝化菌,对活性污泥系统有自然的连续接种作用,根据进水及活性污泥中硝化活性可以估算出城市污水中AOB与NOB对活性污泥的连续接种强度分别为0.08~0.09 g·(g·d)-1和0.11~0.24 g·(g·d)-1.     

ANAMMOX的快速启动及EPS在ANAMMOX颗粒污泥中的空间分布

为探讨厌氧氨氧化反应的快速启动过程及胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)在厌氧氨氧化颗粒污泥中的空间分布,采用厌氧序批式反应器(anaerobic sequencing batch reactor,ASBR)接种活性污泥成功启动厌氧氨氧化反应.结果表明稳定运行时,NH_4~+-N、NO_2~--N去除率均达到99%以上,TN去除率为89.87%±0.43%,总氮(TN)去除负荷达到1.7kg·(m~3·d)~(-1).NH_4~+-N与NO_2~--N的消耗量和NO_3~--N生成量之间的比例关系为1∶(1.32±0.08)∶(0.24±0.03).反应器运行中,出水pH和NO_3~--N浓度可作为反应性能的指标,快速判断反应器运行情况.蛋白质为厌氧氨氧化颗粒污泥EPS的主要组分,蛋白质(PN)和多糖(PS)的含量分别为(59.61±5.64)mg·g~(-1)、(12.21±2.04)mg·g~(-1),PN/PS为4.88±1.39.β-D-呋喃葡萄糖和死细胞集中分布在颗粒污泥最外层;活细胞、蛋白质、脂类、α-呋喃葡萄糖和α-甘露糖遍布整个颗粒污泥,但主要集中在外侧.蛋白质和脂类构成了厌氧氨氧化颗粒污泥的骨架,厌氧氨氧化菌分布在蛋白质和脂类中间.     

采用非生长能量代谢参数表征颗粒污泥稳定性

对比分析了无厌氧搅拌的异养菌系统和有厌氧搅拌的除磷系统的颗粒污泥的粒径、密度、形态等特征,得出后者较前者稳定.通过动力学参数分析发现,颗粒污泥的稳定与微生物的代谢特征有一定的关系,即慢速生长系统具有较好的颗粒稳定特征可能与能量维持代谢的比例较大有关.通过对比分析慢速生长系统不同粒径的微生物代谢特征,发现用于表征非生长代谢相关的能量维持系数m和Smin/CODinfluent与颗粒的稳定性具有密切的联系,因而可以作为表征颗粒污泥稳定性的定量指标.本研究改变了长期以来通过观察污泥形态、粒径、密度等理化参数来定性描述颗粒稳定的技术体系,从微生物能量代谢角度建立了定量描述颗粒污泥稳定的方法和指标.     

活性污泥物理结构对呼吸过程的影响

物理性能和生物活性是活性污泥法中两个重要的关注方面,为解决运行控制中这两方面的矛盾,对不同活性污泥系统中的污泥物理结构和呼吸过程进行分析.利用7个不同活性污泥系统中的污泥,对其粒径、分形维数、压缩沉降性能、吸附性能和呼吸图谱等方面进行研究分析.结果表明,物理性能指标和呼吸速率之间存在较好的相关关系,其中污泥粒径(d)与内源比呼吸速率(SOUR_e)和最大比呼吸速率(SOUR_t)呈指数负相关(R~20.9);分形维数(D_f)与SOUR_e和SOUR_t呈线性负相关(R~20.8);压缩指数(SCI)和污泥指数(SVI)与SOUR~2_e呈对数正相关(R0.9);平衡吸附量(Q_(max))与准内源比呼吸速率(SOUR_q)和SOUR_e呈线性负相关(R~20.9).从而得出活性污泥正常运行条件下的最佳物理性能和活性范围:SVI为50～120 mL·g~(-1),SOUR_e为6.27～7.55 mg·(g·h)~(-1),d为205.80～228.12μm,D_f为1.56～1.60,R_(n/t)为0.02～0.03,Q_(max)为508～636 mg·g~(-1).