2种磷酸盐生长环境对同步去除与富集磷酸盐工艺的影响

针对同步去除与富集磷酸盐溶液的问题,研究了在低磷环境和低磷高磷交替环境下悬浮填料生物膜反应器的除磷能力和释磷能力,采用扫描电子显微镜(SEM)和高通量测序对第0、45和95天的污泥进行了表征。结果表明:低磷环境下好氧出水磷酸盐浓度稳定在0.5 mg·L~(-1)以下,厌氧阶段的最大释磷量为6.05 mg·L~(-1);在低磷高磷交替环境中,好氧出水磷酸盐浓度基本在0.5 mg·L~(-1)以下,富磷溶液浓度最高可达63 mg·L~(-1)。SEM结果表明,同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜反应器中的主要微生物是杆状菌。高通量测序结果表明:第0、45和95天的变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度分别为48.3%、57.1%和89.1%,占主导地位;而红环菌科(Rhodocyclaceae)的相对丰度分别为18.1%、19.0%和30.8%,是反应器中的优势菌科;动胶菌属(Zoogloea)是同步去除与富集磷酸盐的悬浮填料生物膜工艺中的主要功能菌。在悬浮填料生物膜工艺中,低磷高磷交替的生长环境下培养的聚磷生物膜能够使好氧出水的磷酸盐浓度达到国家排放标准,并在厌氧阶段得到高浓度的磷酸盐富集溶液,且这种生长环境更适合聚磷微生物的生长。     

不同填料下聚磷生物膜的驯化过程及性能

为解决磷资源短缺和磷污染的问题,开发了具有同步去除与回收高浓度磷酸盐效果的生物膜技术。选用尼龙和悬浮两种填料研究了聚磷生物膜的除磷性能及聚磷能力。结果表明:在除磷性能方面,尼龙填料的聚磷生物膜无论从驯化时间和处理效果方面都优于悬浮填料,在出水主要指标达到标准时(ρ(PO~(3-)_4)<0.5 mg/L,ρ(COD)<50 mg/L),尼龙和悬浮填料的除磷率分别为97.23%和83.6%;同时,在聚磷能力方面,通过SMT(surface mount technology)法测得尼龙和悬浮填料中的磷含量分别为112,86.50 mg/g,高于现有活性污泥中的磷含量。由扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)分析,发现尼龙填料驯化培养性能优于悬浮填料,且聚磷菌以球状菌为主。     

城市土壤重金属污染多元统计及空间评估

为确定徐州市城区土壤重金属的污染情况,对167个城市土壤样品的Mn,Fe,Ni,Cu,Zn,Cd和Pb等7种重金属元素进行多元统计和空间分析。结果表明,7种重金属元素中,Ni,Cu,Zn,Cd,Pb含量均高于背景值。聚类分析和因子分析显示,研究区域土壤中Pb,Cd,Cu,Zn具有相似来源,Ni,Fe,Mn具有相似来源。Pb,Cd,Cu,Zn,Mn,Ni的块基比在0.25~0.75之间,表明变量具有中等程度的空间相关性,其空间变异性同时受土壤母质和人类活动的影响。研究区域土壤中,Zn,Cd,Pb的空间分布基本一致,同时受到交通运输和工业排放的影响;道路交通污染为研究区域Cu的主要来源。Fe和Ni同时受土壤母质和人类活动的影响,徐州钢铁厂附近区域土壤Fe含量整体偏高,在市中心主要交通干道附近表土中,Fe也表现出一定量的富集,Mn主要来自于土壤母质。     

同步去除并富集磷酸盐生物膜驯化过程中微生物种群分析

本实验以同步去除并回收高浓度磷酸盐溶液为目标,开展了以挂式尼龙为生物载体的生物膜驯化培养聚磷菌的人工配水实验研究.通过扫描电镜(SEM)和Illumina MiSeq高通量测序分析技术研究了生物膜驯化过程中生物膜内菌群形态、优势菌及物种多样性变化并验证了短时间内在该常规生物膜上回收高浓度磷酸盐的可行性.反应器运行10 d后挂膜成功,COD出水50 mg·L~(-1)以下,出水磷浓度接近于零,磷去除率95%以上,并在该水平上稳定运行40 d.SEM结果显示50 d时微生物菌落均匀饱满,外形规则,轮廓清晰,成球状.MiSeq高通量测序发现优势菌门包括变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、Ignavibacteriae门、硝化螺旋菌门(Nitrospirae).其中变形菌门从47%增长至58%,占主导地位.而优势聚磷菌为Rhodocyclaceae,从17.9%增长至28.9%.回收阶段,通过提高进水磷酸盐浓度和厌氧阶段溶液中COD浓度,富磷溶液浓度从40 mg·L~(-1)升高到82 mg·L~(-1),在生物膜上实现磷酸盐的富集,并且浓度满足鸟粪石法磷回收的要求.     

采用水体表观污染指数法评价苏州城市水体表观质量

以苏州城区河道为例,运用水体表观污染指数法(SPI)分别从整体区域、片区之间及典型河道3个层次进行分析并评价苏州城区河道水体表观质量。结果表明:在研究期间,苏州城区河道整体表观质量具有向好的趋势;不同片区水体表观质量具有明显差异,其中城南片、古城西北片区最差,山塘片区最优,高新区优于古城区;典型河道彩香桥始终优于张广桥、黄花泾桥,黄花泾桥表观质量波动较大,总体处于较差等级。表观污染指数法能够多层次评价水体表观质量,科学阐述表观污染现象的发展历程及评价水体修复工程成效。     

好氧段碳源浓度对同步去除和富集磷酸盐生物膜的影响

利用聚磷菌以循环交替O/A模式运行,对生活污水处理厂的主流工艺中实现磷酸盐的同步去除和富集,探究了好氧段碳源浓度对聚磷生物膜去除和富集磷酸盐性能以及生物膜中微生物种群结构的影响.结果表明,好氧COD质量浓度从200 mg·L~(-1)降低到0 mg·L~(-1),吸磷速率提升1. 29倍,出水磷质量浓度稳定在0. 5 mg·L~(-1)以下;释磷速率提升3. 56倍,富集液磷酸盐质量浓度从27. 125 mg·L~(-1)升高到55. 91 mg·L~(-1).微生物群落变化中,鉴定为聚磷菌的变形菌门(Proteobacteria)的含量增加约2倍,红环菌科(Rhodocyclaceae)和厌氧绳菌科(Anaerolineaceae)的富集效果分别提高了2. 28和5倍.降低好氧段碳源浓度,有利于聚磷菌的筛选和富集,强化了好氧段磷酸盐的去除以及厌氧段磷酸盐的释放,获得了更高的磷酸盐富集液,并且为以资源回收为目的的未来城市污水处理厂提供降低好氧段碳源需求的理论基础.