同化和共代谢降解氯苯菌株的筛选与特性研究

基于污染场地,筛选了一株可降解氯苯（CB）的微生物,经鉴定该菌株属于粘质沙雷氏菌属（Serratia marcescans）,命名为Serratia marcescans TF-1.同化降解结果表明,该菌株能够在有氧的条件下以CB为唯一碳源和能源,菌体平均增长速率为0.0063~0.022g_cell/（mol_CB·h）,最大比生长速率（μ_max）为0.015~0.42h^-1,CB降解速率（V_CB）为1.35~4.47mol/（g_cell·h）,菌株对CB最高耐受浓度高于200mg/L.共代谢降解结果显示,TF-1可以琥珀酸钠和柠檬酸钠为底物共代谢降解CB;氯苯浓度（c_CB）<80mg/L时,μ_{max（柠檬酸钠）}（0.21~0.87h^-1）>μ_{max（琥珀酸钠）}（0.20~0.81h^-1）,V_{CB（柠檬酸钠）}（0.15~0.47mol/（g_cell·h））<V_{CB（琥珀酸钠）}（0.17~0.48mol/（g_cell·h））;c_CB>80mg/L时,μ_{max（柠檬酸钠）}（0.086~0.21h^-1）<μ_{max（琥珀酸钠）}（0.17~0.25h^-1）,V_{CB（柠檬酸钠）}（0.61~1.11mol/（g_cell·h））>V_{CB（琥珀酸钠）}（0.56~0.95mol/（g_cell·h））,表明共代谢降解过程中,CB浓度,底物种类是调控污染降解的重要因素.最后考察了温度、pH值和接种量对TF-1降解CB的影响,结果发现,该菌株适宜生长的温度范围为20~35℃,最适温度为30℃;适宜生长pH值为5~9,最适pH值为7;最适接种量为5%.与现有菌株比较发现TF-1的温度和pH值适用范围更广,降解能力更强,污染物耐受浓度更高,既能同化又能共代谢降解CB,在贫营养和富营养污染场地中应用潜力更大.本研究可为原位CB污染场地修复提供有效的生物资源.     

HN-AD菌强化3D-RBC处理养猪废水及微生物特性研究

针对现有养猪废水处理工艺中普遍存在的高氨氮（NH₄⁺-N）生物毒性大、工艺流程长、运行成本高和脱氮效果差等问题,采用耐受性强的异养硝化-好氧反硝化（HN-AD）菌挂膜启动三维结构生物转盘（3D-RBC）预处理养猪废水,仅需15d就完成了3D-RBC反应器的快速挂膜.采用调节盘片线速度和C/N的方式,仅65d实现了HN-AD菌在反应器中的富集及养猪废水预处理工艺的启动.采用该工艺对实际养猪废水进行处理,结果表明,HN-AD菌剂挂膜的3D-RBC工艺耐受高氨氮性能强,原水中COD、NH₄⁺-N、TN的去除率高达69.8%、87.9%和79.5%,污染物削减效果明显优于传统工艺.采用高通量测序技术研究了功能菌优势化构建过程中微生物群落结构的变化规律,结果表明,生物膜内具有HN-AD功能的优势菌由盐单胞菌属（Halomonas）、不动杆菌属（Acinetobacter）逐渐变为丛毛单胞菌属（Comamonas）、嗜氢菌属（Hydrogenophaga）等,且后者的相对丰度逐渐上升.扫描电子显微镜结果显示,生物膜以丝状菌为骨架,紧密附着在盘片上的生物膜层表面聚集了以杆状和球状为主的微生物,这与生物多样性分析得出的结论较一致.     

生活垃圾卫生填埋场甲烷减排与控制技术研究

系统地研究了生物氧化、生物抑制和风力驱动准好氧填埋的生活垃圾卫生填埋场甲烷减排集成技术.研究表明,喷洒了NMS营养液(80 mL/kg)的矿化垃圾为甲烷氧化覆盖层,可以持续氧化甲烷,第23天后甲烷氧化率稳定在75%左右;当氯仿质量浓度为20 mg/kg或乙炔体积分数达到1.2%时,甲烷产量极少,产甲烷菌几乎被完全抑制;采用风帽技术的改进型准好氧填埋可以利用风速0.5 m/s的自然风,在不增加成本的前提下大幅减少甲烷排放.     

覆盖层甲烷氧化动力学和甲烷氧化菌群落结构

基于实际填埋场覆盖土建立了可实时在线监测生物气的模拟覆盖层系统,连续监测了不同垂直梯度生物气浓度变化.甲烷通量不变时,覆盖层内不同梯度生物气浓度基本保持不变,系统持续稳定运行,甲烷通量变化后2~3 h生物气可再次持续稳定.考察了覆盖层甲烷氧化特性与甲烷通量的关系,深度大于20 cm,氧气浓度随甲烷通量的增大呈减小趋势,表层氧气浓度与甲烷通量无相关性,不同梯度的甲烷氧化速率与甲烷通量呈正相关(R2变化范围0.851~0.999).为避免覆盖土脱离系统环境造成的误差,以动态连续监测结果为基础,利用双基质Michaelis-Menten方程拟合了覆盖层甲烷氧化动力学(R2范围为0.902~0.955),得到覆盖土半饱和常数Km为0.157~0.729,Km随深度的增加而增大.利用高通量测序技术分析了原始覆盖土和经模拟覆盖层运行后的甲烷氧化菌群落结构,运行后甲烷氧化菌OUT数量显著增多,优势菌群为Ⅰ型菌的Methylobacter和Methylophilaceae及Ⅱ型菌Methylocystis.     

好氧颗粒污泥处理高氨氮废水研究进展

与传统生物处理工艺相比,好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge,AGS)具有高生物量、沉降速度快、耐冲击负荷能力强、能够实现同步脱氮除磷等特点,且在去除高氨氮废水中的有机物、氮、磷等具有良好的效果,成为目前污(废)水处理领域的研究热点之一。本文介绍了好氧颗粒污泥在处理垃圾渗滤液、化肥工业污水、畜禽养殖废水等高氨氮有机废水的研究现状,在高氨氮条件下好氧颗粒污泥的形成机理以及主要影响因素,并展望了好氧颗粒污泥技术处理高氨氮废水的工程应用前景。     

矿化垃圾对焦化废水吸附能力与降解能力的研究

通过对矿化垃圾生物反应器处理焦化废水的研究,以穿透曲线为理论依据,确定了反应床的设计方案,采取以海绵作为生物反应床的隔层,很好地解决废水贴壁短路的现象,提高了单位矿化垃圾的吸附量。同时对不同温度、不同CODCr浓度以及不同进料量进行了优化。微生物的降解能力在30℃时更理想,且矿化垃圾对氨氮的吸附能力远远好于CODCr,微生物生长所需要的最适pH值为7.5。高浓度CODCr对微生物的抑制作用导致生物降解能力小于矿化垃圾反应床的吸附能力。     

典型污染物包覆层中氯仿的沿程生物转化机制

为明晰氯仿（CF）在包覆层中的降解过程,构建了模拟覆盖层系统（SLCS）,并结合高通量测序技术首次系统分析了CF在SLCS中的沿程生物转化机制,结果表明,覆盖层可根据氧气含量分为有氧区（0~20cm）、缺氧区（20~40cm）和无氧区（>40cm）.高通量测序分析表明,有氧区的优势菌为甲烷氧化菌,其中I型菌Methylobacter（甲基杆菌属）及Ⅱ型菌Methylosinus（甲基弯菌属）居多,缺氧区甲烷氧化菌的相对丰度为13%左右,缺氧和无氧区中Anaeromyxobacter（厌氧粘细菌属）成为了优势CF厌氧降解菌.CF在有氧、缺氧和无氧条件下均有效降解.在缺氧和无氧区,CF经厌氧还原脱氯转化为二氯甲烷,部分二氯甲烷在Dehalobacter（脱卤素杆菌属）作用下产生乙酸盐、H₂和CO₂.在有氧区,其余二氯甲烷通过甲烷氧化菌共代谢降解.改变进气口通量发现,SLCS对甲烷的去除率与通量呈负相关关系（R²=0.80）,但甲烷氧化速率与通量呈正相关关系（R²=0.90）.与甲烷类似,SLCS对CF的去除率与进气口通量呈负相关关系（R²=0.86）,但降解速率与进气口通量呈正相关关系（R²=0.89）.此外,进气口通量的增加对CF好氧共代谢降解的促进作用大于厌氧还原脱氯降解.该研究对氯代烃类污染物的降解提供了新的基础,对该类污染物的原位生物修复提供了理论依据.     

矿化垃圾固定床吸附过程和穿透曲线预测

以轴向扩散模型和恒定图式假设为基础,推导出了适用于预测固定床穿透曲线的积分模型.通过动态循环法对苯酚和对氯苯酚在矿化垃圾中的吸附行为进行了研究,采用Freundlich等温吸附方程描述穿透曲线,并得到了便于应用的代数模型.通过不同条件下固定床实验来确认模型,结果证实模型可以很好地描述穿透曲线.同时讨论了操作参数和矿化垃圾特性对穿透曲线的影响,结果表明,较低的进料浓度和进科流量以及内扩散和轴向扩散的影响都会造成实际穿透曲线与预测穿透曲线之间的偏差.     

连续曝气SBR快速培养AGS及同步脱氮除碳特性分析

配制模拟生活污水,利用序批式活性污泥法（SBR）反应器在连续曝气条件下进行好氧颗粒污泥（AGS）的培养,研究完全好氧〖JP2〗模式下AGS的快速培养及其同步脱氮除碳特性。结果表明：污泥第7天即出现颗粒化,平均粒径032 mm,〖JP〗连续曝气SBR中NH3〖FK（W。*9〗〖CD*2〗〖FK）〗N、TN、COD的去除率分别为953%、774%、975%;高通量测序分析结果显示,相较接种絮状污泥,与颗粒化相关的丝状菌属、动胶菌属丰度显著提高,HN-AD菌作为脱氮功能微生物,其物种多样性也得以丰富。     

Migration behavior and in-situ bioremediation of chlorinated hydrocarbon solvent in vadose zone: a review北大核心CSCD

It is of great significance for in-situ bioremediation to clarify the migration behavior and biodegradation laws of chlorinated hydrocarbon solvents (CHS) in the vadose zone. We systematically summarized the phase distribution of CHS, the interaction between different phases, and the migration characteristics and clarified the evolution rules of CHS under different phases in the polluted vadose zone. CHS exists in the vadose zone as the NAPL, dissolved phase, adsorbed phase, gas phase, and other phases, where there are three decay evolution stages: early, middle, and late stages. Phase change and diffusion matrix size are important indicators at different stages; at the same time, gas, solid, liquid and NAPL phase CHS have a variety of interactive relationships in the vadose zone. Subsequently, the characteristics of the three main biological metabolic pathways of CHS in the vadose zone–aerobic co-metabolism, direct oxidation and anaerobic reduction, and dechlorination–and their influencing factors were summarized. Generally speaking, the anaerobic dechlorination capacity decreases with a decrease in the number of chlorine atoms, whereas the aerobic degradation capacity increases with a decrease in the number of chlorine atoms. The current status of in-situ remediation of CHS in the vadose zone was summarized using biostimulation and bioaugmentation methods, indicating that adding nutrient substances and injecting anaerobic dechlorination strains of Dehalococcoides are effective means of remediation. Simultaneously, the factors influencing the biodegradation of CHS in the vadose zone were elaborated to acquire a systematic insight into the significance of redox characteristics (oxygen) on the degradation of CHS. Finally, research on the biodegradation of CHS in the vadose zone is prospected, and it is necessary to carry out research on the interactive relationship between different phases of CHS, the data monitoring of CHS, the structure of the functional bacterial community, and research and development of active strains to provide theoretical guidance for the in-situ remediation of CHS in the vadose zone. © 2022 Science Press. All rights reserved.