强化生物除磷系统的微生物学及生化特性研究进展

综述了强化生物除磷(Enhanced biological phosphorus removal,EBPR)系统的微生物学和生化特性两方面的最新研究进展.在微生物学方面,归纳了EBPR系统中的主要微生物——聚磷菌、聚糖菌、反硝化聚磷菌的分类及相互之间的竞争和联系.具有聚磷功能的微生物种类繁多,目前普遍认为Accumulibacter是一种典型的聚磷菌,在各种规模的EBPR系统中均不同程度的存在.关于聚磷菌和聚糖菌的联系、反硝化聚磷菌的分类问题存在争论.在生化特性方面,归纳了聚磷菌体内三大聚合物——糖原、聚β-羟基烷酸脂和聚合磷酸盐与聚磷菌代谢功能的关系.聚磷菌厌氧阶段的还原力由糖酵解和有机底物TCA循环共同提供,其比例受种群结构和实验条件影响.糖原根据不同菌株厌氧阶段的降解途径有所不同,但是对细胞都起到调节氧化平衡的作用.聚β-羟基烷酸脂的组成由有机底物决定,丙酸为底物时4种单体均可检测出来.聚磷菌厌氧释磷的能量来自聚磷分解和糖原分解,耗能受环境条件影响.图5表3参37     

南海北部海域底泥微生物的腐殖质还原性能研究

微生物的腐殖质还原过程自1996年发现以来,日益成为环境领域的一个研究热点。以南海北部海域的8个底泥为实验材料,利用蒽醌-2,6,-双磺酸（AQDS）为腐殖质模式物,初步探讨了南海北部8个底泥培养物对腐殖质的还原能力,并探讨了驯化后的8个底泥微生物对腐殖质的还原过程。结果发现：从南海北部深海海域到海陆交接的香港米浦红树林的8个底泥样品培养液均能很好的还原AQDS;驯化后的8个站点底泥微生物对腐殖质还原的能力有所不同,在48 h,E425站点培养液中的OD450只有0.74,其余7个站点培养液中的OD450都在2.0~3.0之间,推测其原因是8个站点中腐殖质还原微生物的数量具有明显差异,使得各站点的OD450差异很大。研究结果为认知腐殖质还原微生物的分布和探究腐殖质还原微生物在环境中的生态学意义提供重要的理论依据。     

饥饿对硫自养反硝化反应器生物群落结构的影响

采用颗粒硫磺/白云石和黄铁矿/白云石自养反硝化反应器处理二沉尾水,探究饥饿忍耐对反应器去除效果、微生物群落变化的影响及其性能恢复时间.结果表明,在12~14℃的低温条件下,经过30 d的不进水饥饿忍耐后,颗粒硫磺/白云石和黄铁矿/白云石反应器出水NO_3~--N浓度分别从1.78 mg·L~(-1)、11.32 mg·L~(-1)增加到27.87 mg·L~(-1)、26.56 mg·L~(-1).颗粒硫磺/白云石和黄铁矿/白云石自养反硝化反应器分别在重启后的第5 d和11 d使得NO_3~--N去除性能恢复至饥饿前的水平,并且在低温条件下保持了良好的脱氮效果.MiSeq高通量测序结果表明,2个反应器的细菌群落的丰度和多样性饥饿期均低于恢复期,且优势菌门均为Proteobacteria,主要的纲类为β-Proteobacteria.硫磺/白云石反应器中鉴别出Thiobacillus菌属为主要反硝化类群.     

微生物燃料电池处理含S2-/NH4+废水的研究

以除硫硝化微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)处理含S~(2-)/NH_4~+的模拟无机废水,研究了不同进水S~(2-)浓度下MFC的产电性能、污染物去除效果和阳极室硫累积情况.结果表明,除硫硝化MFC可实现同步阳极除硫和阴极硝化,并通过非生物电化学作用和生物电化学作用共同产电.进水S~(2-)浓度为(60.8±2.9)、(131.7±2.4)、(161.7±4.5)和(198.1±3.1)mg·L~(-1)时,最佳阳极碳刷清洗周期分别为3、3、3、4个换水周期,前3个进水浓度下的换水周期可分别缩短为6、8和8 h.MFC阴极硝化完全,不受进水S~(2-)浓度影响,但氧从阴极向阳极的渗漏导致阳极库仑效率较低(40%).适当增加进水S~(2-)浓度可增强MFC的产电性能并提高S~(2-)去除负荷和颗粒硫累积比.除硫硝化MFC适宜的进水S~(2-)浓度为(161.7±4.5)mg·L~(-1),相应的最大功率密度为5.77 W·m~(-3),周期产电量为(141.0±5.2)C,S~(2-)去除负荷为(0.31±0.00)g·L~(-1)·d~(-1),颗粒硫累积比达58%.阳极碳纤维丝上沉积有粒径约100 nm的颗粒硫.阳极悬浮物与沉积物相比,悬浮物中S0含量比例较高,而S6+含量比例较低.     

桉树叶提取液还原石墨烯电极提高微生物燃料电池产电性能的研究

将桉树叶提取液绿色还原氧化石墨烯(G-rGO)电极和微生物还原氧化石墨烯(B-rGO)电极依次作为微生物燃料电池(MFC)阳极,采用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对所制备的电极进行表征,并采用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)对比2种电极的电化学性能.结果发现,G-rGO阳极的内阻为243.87Ω,应用于MFC时最大功率密度和最大输出电压分别为18.77 W·m~(-3)和760 mV,对照组B-rGO电极的内阻为299.11Ω,将其应用于MFC时最大功率密度和最大输出电压分别为13.16 W·m~(-3)和635 mV,对照组未修饰阳极的内阻为375.21Ω,最大功率密度和最大输出电压分别为8.97 W·m~(-3)和480 mV.研究表明,G-rGO电极电阻更小,导电性能更优越.     

某电镀厂六价铬污染土壤还原稳定化试剂筛选与过程监测

针对目前国内进行六价铬污染土壤修复过程关键性控制参数相对缺乏,且中长期稳定性效果相对较差等问题.选取北方某电镀厂六价铬污染严重的表层土壤,使用5组还原试剂进行还原稳定化试验,同时通过在线ORP(氧化还原电位)测试仪在线监测和定期取样测试,探索不同还原剂的反应效率和最终效果.其中试剂4对六价铬的还原稳定化率最高,基本上均在99.5%以上,六价铬浓度最低可达到2.4 mg·kg~(-1);从反应速率来看试剂1和4反应速率最快.反应过程的ORP、pH值监测数据也出现较大的区别,其中第1组土壤样品整个过程中ORP始终处于-400 m V左右;第4组反应在30 h以后,由-200m V逐步升高并稳定在100 m V左右.从反应体系中的pH值变化情况来看,唯一使土壤pH保持在7左右的是试剂4.综合判断试剂4(多硫化钙和亚铁盐复配试剂)的综合还原效果最佳.以试剂4为基础进行单独放大试验,通过ORP和电导率两个关键参数的变化情况发现还原反应过程大概需要160 h,从而为后期实际土壤修复过程中控制还原土壤的养护条件和过程监控提供理论支撑.     

焙烧温度对CeO_2(ZrO_2)/TiO_2选择性催化脱硝性能的影响

采用溶胶-凝胶法并以不同温度焙烧制备一系列CeO_2(ZrO_2)/TiO_2(CZT)催化剂,考察了CZT催化剂固相结构、酸量、比表面积等性能与催化活性的关系。采用XRD、BET、NH3-TPD、H2-TPR以及XPS等表征技术对催化剂进行表征。结果表明:焙烧温度为450℃时CZT催化剂具有最高的催化活性,其在240~400℃的温度窗口内活性均高于90%,且具有较好的抗水和抗硫中毒能力。随着焙烧温度的提高,催化剂表面的Ce和Zr原子进入体相晶格且Ce0.5Zr0.5O2向Ce0.75Zr0.25O2转变,导致催化剂的储释氧能力和氧化还原性能降低。另外,锐钛矿和金红石型TiO_2晶粒尺寸的增加,催化剂的有效比表面积和总酸量降低,因此CZT催化活性随着焙烧温度的提高而有所降低。换言之,大的比表面积、良好的氧化还原性能、表面Ce4+的富集以及酸性位的增多均有利于NH3-SCR活性的提高。     

污泥厌氧消化系统中硫转化的主要途径及影响因素

污水厂污泥中的无机硫和有机硫在厌氧消化过程中同时进行固-液-气三相的物理、化学和生物转化。硫的迁移转化及影响机制是污泥厌氧消化物质转化理论体系的重要组成部分。主要介绍了污泥厌氧消化系统中硫的主要生物转化途径和非生物转化途径,分析和总结了污泥厌氧消化体系中影响硫转化的主要因素,并对该领域的未来研究方向进行了展望。     

富营养化淡水中黑色金属试样腐蚀加速的微生物学机制研究

目的探究黑色金属在污染淡水中后期腐蚀加速规律的生物学机制。方法采用高通量测序分析A3钢在富营养化水体和清洁水体中腐蚀产物内微生物的种群结构,并结合元素分析和XPS分析。结果获得了A3钢的腐蚀产物内微生物的门水平物种分布柱状图、OTU估计数统计表、OTU韦恩图、硫酸盐还原菌各属的相对丰度、微生物属水平热图等数据。结论在富营养化水体中,硫酸盐还原菌呈现更显著的水平,造成金属的硫化腐蚀更为严重,验证了黑色金属在富营养化污染淡水水体中后期腐蚀速率反转加速的现象。     

秋夏季黄河三角洲湿地土壤汞和甲基汞的变化

汞在湿地中的行为对湿地水生生物健康具有重要影响.于2011年和2012年分别采集干(夏初)湿(秋季)季节黄河三角洲湿地土壤样品,分析不同季节汞与甲基汞的含量差异和垂直变化.秋季总汞平均含量为0.064 mg·kg-1;夏季为0.027 mg·kg-1,总汞含量平均减少57%,湿地由积水到干旱过程中导致汞的释放.秋季各点位0~10 cm深甲基汞平均含量为0.28μg·kg-1,夏季甲基汞平均含量为0.066μg·kg-1,各点位含量平均减少76%.在秋季受湿地淹水影响,利于甲基汞的形成,水分减少和湿地干旱导致土壤中的甲基汞减少.在垂直方向上,夏季与秋季相比总汞在0~10 cm深度都有减少,土壤中的汞发生释放,因此,湿地在秋季表现为汇,而在春夏季为大气汞的源.硫酸盐还原细菌的含量秋季远高于夏季,在夏季硫酸盐还原菌与甲基汞和甲基化率均显著相关,硫酸盐还原菌、淹水环境、有机物质都会影响甲基汞产生和分布.