甘油基混合培养物合成PHA及其与OUR的关系

聚β羟基烷酸盐(PHA)以其较好的生物相容性、可生物降解性和再生性成为最有前途的生物高分子材料.本文基于甘油作为基质在饱食-饥饿模式下富集合成PHA的混培物,以乙酸、丙酸、丁酸、乳酸和葡萄糖作为基质考察混培物合成PHA的基质广谱性,结果表明乳酸和乙酸作为基质时PHA的产率系数较高;使用不同比例乙酸/丙酸混合基质时,PHA产量随着乙酸含量的增加而增大,乙酸/丙酸为3∶1时PHA产量最高.通过活性污泥同时贮存与生长模型模拟与线性回归两种方法证实,在单一基质或乙酸/丙酸混合基质情况下,PHA合成速率与OUR存在线性关系,因此,基于在线OUR测量数据可以实时估计PHA合成量.     

外加微量N2H4下SBR中硝化微生物特性

运行实验室规模单级硝化序批式反应器(SBR),研究长期外加微量N_2H_4(约3 mg·L~(-1))对硝化污泥中功能微生物好氧氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)的影响.结果表明,外加微量N_2H_4的硝化污泥中,AOB主要属于亚硝化球菌(Nitrosococcu)属和亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)属,另有少部分属于亚硝化螺旋菌(Nitrosospira)属,NOB属于硝化杆菌(Nitrobacter)属.外加微量N_2H_4前后,AOB amoA基因拷贝数(以干污泥计)由1.0×10~9copies·g~(-1)减少为2.09×10~4copies·g~(-1),NOB nxrB基因拷贝数由1.28×10~7copies·g~(-1)减少为2.56×10~5copies·g~(-1).AOB对环境因素较NOB相比更为敏感,N_2H_4对硝化微生物的抑制与毒性作用使外加微量N_2H_4的硝化污泥中AOB流失幅度大于NOB,但定量PCR方法无法准确比较N_2H_4对AOB与NOB活性抑制的强弱.长期外加微量N_2H_4破坏硝化微生物活性,使反应器崩溃.因此在没有厌氧氨氧化菌(AnAOB)消耗N_2H_4的亚硝化系统中,企图通过调控外加N_2H_4浓度水平抑制NOB活性,从而进一步洗脱NOB提高脱氮性能可能无法实现.     

矿化垃圾床反应器厌氧甲烷氧化协同生物脱氮的研究

垃圾卫生填埋过程中逸散的甲烷与渗滤液处理过程中反硝化段不够彻底产生的硝酸盐对周围环境具有严重的威胁,反硝化厌氧甲烷氧化技术可实现甲烷与硝酸盐的同步去除,极具应用前景.本研究通过模拟垃圾填埋过程,以矿化垃圾作为垃圾填埋的覆土层与反硝化厌氧甲烷氧化微生物的接种源,建立了矿化垃圾床系统.结果表明,反应系统在140 d的运行期间内,硝态氮平均去除速率为34.81 mg·L^-1·d^-1,并且表现出较强的抗冲击能力.反应系统中硝酸盐的去除与甲烷的添加具有直接关系,化学计量学结果表明系统中主要发生的是反硝化厌氧甲烷氧化反应.矿化垃圾上、中、下3层微生物具有明显的空间分异特性,反硝化厌氧甲烷氧化活性呈现上层低、中下层高的趋势,中层与下层的最大反应速率分别是上层的2.33与1.84倍.qPCR结果显示,矿化垃圾床系统中反硝化厌氧甲烷氧化功能基因pmo A和mcr A在中层的拷贝数分别为（7.65×10⁵±2.62×10⁵）和（9.10×10⁴±1.72×10⁴）copies...     

混合呼吸仪评估pH 值和重金属对污泥活性的抑制

以自制混合呼吸测量仪进行活性污泥好氧呼吸测量,评估了pH 值和Cu²⁺、Zn²⁺、Cr⁶⁺对活性污泥的急性抑制作用.结果表明,pH 值从7.73 降至3.73 时,污泥活性受到轻微抑制,说明活性污泥对酸性环境有较强的耐受性.Cu²⁺、Zn²⁺和Cr⁶⁺对活性污泥有不同的抑制特性;多次测量得到的抑制率-浓度关系拟合结果较一致,相关性指标R2 多在0.98 以上. Cu²⁺、Cr⁶⁺和Zn²⁺的半抑制浓度(IC50)分别为3.24,54.40,957.70 mg/L.变动系数(CV)分别为5.56%,9.71%,44.78% [Zn²⁺的20%抑制浓度(IC₂₀)的CV 为18.59%].     

应用质子变化滴定测量法监测氨氧化的化学计量关系

开发了一套监测批式废水生物处理系统质子变化的自动滴定测量装置.装置由批式反应器、数据自动采集与保存系统和药品自动投加系统组成.通过实际测量活性污泥氨氧化反应中氢离子产生量与氨消耗量的化学计量比值,考察自动滴定测量装置的测试精度.在1L的反应器中改变氨氮浓度(以N计)分别为1.67、3.33、8.33、16.66和30.00mg/L下实测比值与其理论值十分接近,相对误差在2.09%～6.34%之间;保持氨氮浓度16.66mg/L,在1、2、3和4L的反应器中实测比值相对误差在2.09%～-18.57%之间,随反应器体积增大而明显增大.反应器系统中的碳酸氢盐和氨盐缓冲体系,特别是在较大容积反应器中的滴定动态效应是导致测试误差的重要原因.研究成果为滴定测量方法在废水生物处理过程中监测质子变化提供了一种重要方法.     

应用呼吸-滴定测量监测硝化动态过程

将pH值在线监测与药品自动投加系统与已开发的混合呼吸测量仪集成,组成自动呼吸-滴定测量仪,同时测定废水生物处理过程氧气利用速率(OUR)和质子变化速率(HVR).对活性污泥硝化过程定时测定NH4+-N浓度,比较其与基于HVR或OUR预测的NH4+-N浓度间的一致程度,评估自动滴定测量装置测试硝化过程动态的性能.结果表明,在初始NH4+-N浓度分别为20,25mg/L的间歇试验中,实测值数组与基于OUR的预测值数组间的相关系数分别为0.9967和0.9972,与基于HVR的预测值数组间的相关系数分别为0.9991和0.9992,表明OUR和HVR均能及时准确地反映硝化过程的动态特性.     

排污权交易定价下的COD和氨氮削减成本分析研究

调查测算了工业废水COD和氨氮削减成本并进行了分析。总成本中折旧费和日常运行费各占35%和65%;COD和氨氮削减成本为1 287元/t~29 035元/t和2 433元/t~46 560元/t,加权均值为4 936元/t和17 755元/t,二者之比为3.60∶1,90%置信区间为(4 647,8 514)和(13 989,24 617);70%和63.2%的企业以6 837元/t和20 083元/t以内的成本削减了73.7%的COD和42.1%的氨氮。不同企业和行业COD和氨氮削减成本差异明显,以概率分布确定综合成本用于排污权交易定价可能更合理。     

废水COD 4种物化表征方法的比较与评估

为了确定废水COD组分表征的物化分析方法,对0.1μm滤膜过滤、0.45μm滤膜过滤、絮凝和絮凝+0.45μm滤膜过滤4种方法进行了实验比较和评估。结果表明:某些材料的滤膜会因"COD溶出"而影响表征结果;4种方法分离废水的重现性都很好,相互没有明显区别;物化分离对废水快速可生物降解COD(SS)没有影响,但4种方法得到的处理液中可生物降解COD仍含降解速率明显不同的组分,其中SS仅占35%～45%。因此,物化方法不能合理表征SS;絮凝+0.45μm滤膜过滤速度快、干扰少、分离机理与活性污泥系统类似,更适用于废水溶解性惰性COD组分(SI)表征。     

亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化过程强化新视角:排泥及其微生物机制研究

亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化(Nitrite-dependent anaerobic methane oxidation, n-DAMO)是微生物在厌氧条件下利用甲烷还原亚硝酸盐的过程.本研究通过排泥的策略对n-DAMO过程进行强化,并比较分析了反应器中微生物的群落结构及功能微生物数量.结果发现,与对照组相比,排泥后实验组反应器的脱氮速率从17.00 mg·L~(-1)·d~(-1)提高到73.10 mg·L~(-1)·d~(-1).排泥后反应器中n-DAMO细菌的相对丰度从38.3%上升到67.7%,功能微生物的基因拷贝数由1.404×10~8 copies·g~(-1)增长到4.854×10~8 copies·g~(-1),污泥比活性提高了2.95倍.与之相反,初始反应器中其余优势微生物Unclassified_GCA004、Unclassified_Rhodocyclaceae、Unclassified_Fimbriimonadaceae与Methylosinu相对丰度分别下降为原来的27.66%、32.65%、4.35%、20.27%.结果表明,排泥可以有效地强化n-DAMO过程,同时促进功能微生物的生长,主要原因在于排泥排出了非目标微生物,使得目标微生物大量生长.本研究为强化n-DAMO过程及加快n-DAMO微生物的富集提供了一条新思路,并为进一步推动n-DAMO过程的工程应用提供了理论基础.     

重庆市主城区O3污染时期大气VOCs污染特征及来源解析

2020年8月底至9月初,重庆市主城区发生了持续时间近2周的O₃污染过程.期间,在主城区3个观测站点利用苏玛罐和DNPH采样柱采集的环境空气VOCs样品,研究了O₃污染期间VOCs组分特征、光化学反应活性及来源解析.结果表明,观测期间重庆市主城区TVOCs平均体积分数为45.08×10^-9,各组分体积分数排序依次为OVOCs、烷烃、卤代烃、烯烃、芳香烃和炔烃.体积分数较高的VOCs物种是甲醛、乙烯和丙酮,三者之和占比TVOCs超过30%.OVOCs和烯烃对· OH消耗速率（L_i^·OH）和臭氧生成潜势（OFP）均具有较大的贡献,是生成O₃的关键VOCs组分;其中,OVOCs组分中主要的活性物种为甲醛、乙醛和丙烯醛,烯烃组分中主要的活性物种为异戊二烯、乙烯和正丁烯.VOCs中二甲苯与乙苯的比值较低,并且两者呈现显著的相关性,表明主城区大气中VOCs气团老化程度高,同时还受到其他区域远距离传输的影响.PMF受体模型解析结果显示,主要有5种VOCs来源,依次为二次生成源（27.67%）、机动车尾气源（26.56%）、工业排放源（17.86%）、植物源（14.51%）和化石燃料燃烧源（13.4%）.