人工湿地基质微生物群落的碳源代谢特性

利用Biolog微平板技术研究了水平潜流人工湿地基质微生物群落结构及代谢特性,结果表明,供试人工湿地基质微生物群落的碳源代谢能力,床体上层高于床体下层,前部高于后部.在实验期内,前部上层样点平均色度变化(AWCD)值增长速率较前部下层、后部上层及后部下层分别高出83.3%、15.8%和57.1%.主成分分析(PCA)结果表明,不同部位的基质微生物群落具有不同的群落结构和代谢特征,其对不同碳源的利用能力也存在显著性差异(P<0.05),前部上层基质微生物利用率较高的碳源为糖类和氨基酸,而前部下层对聚合物和羧酸的代谢程度最高.功能多样性指标分析表明,基质上层微生物群落丰度、均匀性和多样性指标均高于下层,前部下层微生物群落的均匀性指数显著低于其他取样点,存在较强的优势种;后部下层的丰度指数则明显低于其他采样部位.     

低C/N比污水生物脱氮所需外加碳源量的确定

利用中试规模实验装置,探讨了现有活性污泥工艺改造成间歇曝气生物脱氮工艺的实践中,碳氮比(C/N)对废水生物脱氮效率、脱氮反应速度的影响,分析了脱氮容量,确定了所需外加碳源量.      

曝气生物滤池内的自养反硝化作用

采用多孔介质——火山岩为载体的上向流曝气生物滤池(BAF),研究了限制供氧条件下,无有机碳源时反应器的硝化反硝化特性.结果表明,在 10～30℃范围内,20℃为临界点,低于20℃时,硝化速率缓慢;高于 20℃后,硝化速率加快.温度从 20℃升高到 30℃,硝化速率增长仅为10%,这一特性与悬浮生长反应器内温度对硝化速率的影响完全不同.此外,稳定运行的 BAF 内存在大量氮流失现象,分析认为,限制供氧和无有机碳源时,生物膜内发生了以 Anammox反应为主的自养反硝化作用,大量的氮以 N₂的形式流失.     

多种进水碳源条件下侧流活性污泥工艺的脱氮除磷机制

为提高污水氮磷营养盐的去除能力和稳定性,侧流活性污泥工艺开始被应用于世界多地的污水处理项目.污水有机碳的水解代谢行为影响侧流工艺的营养盐去除机制,但目前的研究多侧重简单碳源物质.本文采用多种碳源种类(简单碳源乙酸钠,大分子碳源葡萄糖、淀粉、蛋白胨、豆油及其组合)模拟实际污水有机碳组成,以探索更复杂碳源在侧流工艺(主流一...     

利用工业园区酒糟固废制备复合缓释碳源及其性能评估

我国工业园区污水厂进水碳氮比(C/N)普遍较低,常需补充碳源以提高脱氮效果。酒糟富含蛋白质、碳水化合物等有机组分,可生物利用性好,但目前缺乏其作为缓释碳源的研究。本研究以工业园区酒糟固废为原材料,以聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)为骨架材料,利用低温冷冻化学交联法制备复合缓释碳源,并进行释碳性能和反硝化性能评估。结果表明：通过骨架材料配比以及乳化剂优化研究,缓释碳源的快速释放期可延长到3 d,此阶段释碳过程为骨架溶蚀机制,单位质量缓释碳源的累积释碳量(以化学需氧量,即COD计)可达到1 089 mg·(g·L)^-1。在酒糟用量为10 g·L^-1,骨架材料配比为PVA:SA=8:1,乳化剂为1.0%span80条件下制备的缓释碳源在投加量为0.19 g·L^-1,初始硝态氮(NO3--N)为(41.53±0.1) mg·L^-1时,反硝化出水溶解性有机物(DOM)的腐殖化程度最低、分子质量最小、芳香环取代基种类和取代基程度最低,总氮去除率为99.2%,反硝化速率达到4.08 mg·(L·h)^...     

基于生产过程的炼化企业碳源识别

参照国际标准,企业传统碳源划分为直接排放源、间接排放源和其他排放源,难以体现炼化企业碳排放多渠道、多元化的特征。结合炼化企业生产特点,从污染物全过程控制角度将碳源再划分为原材料及能源输入、产品生产、污水处理3个环节,提出原材料及能源输入低碳化,实现碳排放源的源头控制;产品生产环节低碳化,实现碳排放的过程控制;污水处理环节低碳化,实现碳排放的末端控制。基于生产过程的炼化企业碳源识别,以期协调解决能源生产和碳排放冲突的矛盾,为炼化企业开展节能减排提供依据。     

碳源强化下的硫自养/异养反硝化协同作用

为强化硫自养反硝化过程,通过向连续稳定运行的硫自养反硝化反应器内投加少量碳源以进行强化,乙酸钠投加量分别为5.99、11.98、23.96 mg·L~(-1)。分析投加前后反应器内硝氮、COD、硫酸根和耗碱量的变化;研究了碳源强化下硫自养反硝化运行效能及反应机理。结果表明,投加少量碳源可增强自养反硝化过程硝氮的去除效果;在3种碳源投加量条件下,COD的利用率均大于85%,但硫酸盐生成量并未减少;在5.99 mg·L~(-1)碳源投加量下,系统实际耗碱量大于以硫酸根和COD计的理论耗碱量,而在11.98 mg·L~(-1)和23.96 mg·L~(-1)投加量下,实际耗碱量均介于2种理论值之间。在投加少量碳源后,自养反硝化脱氮效果明显提高,异养反硝化趋势随着碳源投加量的增加而增加。     

聚丙烯酰胺作为唯一碳源的好氧和厌氧生物降解

油田为提高原油采收率而采用聚合物驱油作业,产生的采出水中残留着阴离子型高分子质量聚丙烯酰胺(PAM)。废水中PAM和淀粉共存时PAM可发生碳链断裂和生物降解,然而以PAM作为唯一碳源的生物降解性还不清楚。利用好氧悬浮污泥和厌氧升流式反应器,分别处理PAM为唯一碳源的模拟废水(水力停留时间(HRT)为2 d,PAM浓度为200 mg·L~(-1)),结果表明,好氧反应器出水的PAM浓度和黏度均没有降低,同时运行84 d后污泥流失,造成系统崩溃。而厌氧反应器出水PAM浓度和黏度分别降为169.81 mg·L~(-1)和1.50 mPa·s,流场流分离耦合多维角度激光光散射分析发现PAM的分子质量从2.17×10~7Da降低到3.35×10~6Da,表明厌氧条件下可以利用PAM作为唯一碳源进行生物降解,并发生碳链断裂。延长HRT从2～8 d可以提高利用PAM作为唯一碳源的厌氧处理效果,出水分子质量进一步降低到1.60×10~6Da,同时黏度也从1.50 mPa·s降低到1.21 mPa·s。串联生物膜反应器也可以提高利用PAM作为唯一碳源的厌氧生物处理效果,在HRT为4 d条件下PAM的分子质量和黏度降低到1.87×10~6Da和1.26 mPa·s。     

农田土壤碳循环过程及其量化方法

已有研究表明除了作物碳（根际沉积碳和秸秆碳）对农田土壤有机碳（SOC）的输入外，土壤碳还来源于土壤自养微生物固定SOC的贡献以及土壤无机碳（SIC）的固定（无机化学途径和微生物的生物矿化途径）.农田SOC的高低主要受到外源作物碳输入和原有SOC分解的平衡作用.作物碳输入在短期内通常促进SOC的分解，呈现正（根际）激发效应.通过整合分析主要作物的根际激发效应和秸秆还田的激发效应的研究，发现作物根系生长和秸秆还田引起的（根际）激发效应大小平均值分别为75%和67%.尽管秸秆还田通过激发效应引起SOC分解的额外释放，但是土壤残留秸秆碳通常大于激发效应导致SOC的额外损失，因此秸秆还田可能增加SOC的储量.在农田系统中，秸秆碳和根际沉积碳往往共存，这导致土壤碳输入和输出至少有3个碳源（根际沉积碳、秸秆碳和土壤碳），由于多碳源体系的区分方法存在挑战，目前这两种作物碳（根际沉积碳和秸秆碳）对SOC分解的激发效应影响是不清晰的.最后，提出了新量化方法，可以多源区分根际CO₂排放以及SOC中作物碳输入的碳源，以及区分碱性土壤中无机化学和微生物途径对SIC的贡献.研究有助于提高对农田土壤SOC和SIC输入和输出途径的理解，以及农田土壤碳平衡评估的精确度.     

环境因素对Paracoccus sp.QD15-1降解邻苯二甲酸二甲酯的影响

邻苯二甲酸二甲酯(DMP)是一种使用面广、年产量大的人工合成有机化合物,扩散到周围环境中会造成环境污染,去除DMP的主要方法为生物降解法,环境因素是影响生物修复的重要因素。以DMP降解菌Paracoccus sp.QD15-1为研究对象,利用紫外分光光度计、高效液相色谱和反转录-聚合酶链式扩增(RT-PCR)技术,研究了在基础无机盐液体培养基中外加碳氮源以及不同pH和温度对菌株生物量、DMP降解率和降解基因表达的影响。结果发现:在不同碳源的生长环境中,加入质量浓度1.0g/L乳糖后,Paracoccus sp.QD15-1的生物量最大,DMP降解率达到42.16%,基因phtAb和phtB的表达量最大;在不同氮源的生长环境中,加入质量浓度1.0g/L硝酸铵后菌株的生物量最大,降解能力最强,基因phtAb和phtB的表达量均最多;在不同pH的生长环境中,pH=8时菌株生物量最多且DMP降解能力最好;在不同温度的生长环境中,当温度为25℃时菌株的生物量最大,DMP降解率为37.80%。pH=8,温度为25℃时,基因phtAb和phtB的表达量均最多。因此,Paracoccus sp.QD15-1在不同环境条件下生长能力和降解DMP能力均较强,能适应不同的生长环境,在DMP污染的生物修复工程实践中具有良好的利用前景。