沉积物中有机质及金属水合氧化物对γ-666、p,p′-DDT缺氧生物降解性影响

通过逐级去除辽河流域沉积物中有机质,水合铁、铝、锰氧化物,考察了沉积物中有机质和金属水合氧化物对)γ-666、p,p＇-DDT的缺氧生物降解的影响.结果表明,γ-666、p,p＇-DDT的缺氧生物降解均符合准一级动力学方程.在无外加碳源的原沉积物中准一级动力学常数分别为0.020d～、0.009 d^-.外加碳源后,γ-666、p,p＇-DDT在原沉积物中的准一级动力学常数分别为0.071d^-、0.054 d^-;在去除有机质的沉积物中为0.047d、0.037 d^-;在同时去除有机质和金属水合氧化物的沉积物中为0.067d^-、0.059 d^-.表明沉积物中的有机质促进了γ-666、p,p'-DDT的缺氧生物降解性.而金属水合氧化物对γ-666、p,p'-DDT的生物降解性有一定抑制.     

HCB与γ-HCH在辽河沉积物中的缺氧降解动力学

为全面认识多氯有机物在天然水沉积物中的转化行为,利用超声波发生仪萃取沉积物样品,采用气相色谱仪(Ni63-ECD)定量分析,在缺氧条件下,测定了辽河沉积物中六氯苯(HCB)、γ-HCH的微生物降解速率.在单个培养体系中,测定出不外加有机碳源,外加葡萄糖和乙酸钠3种条件下HCB、γ-HCH的缺氧降解符合准一级动力学方程,动力学常数分别为HCB k(不外加有机碳源)=0.0014d-1, k(葡萄糖)= 0.0033d-1, k(乙酸钠)= 0.0052d-1;γ-HCH k(不外加有机碳源)=0.0454d-1, k(葡萄糖)=0.1143d-1, k(乙酸钠)=0.1451d-1.在2种氯代物混合培养体系中,HCB、γ-HCH的降解速率均有所下降.经GC-MS测定,三氯苯、二氯苯分别是HCB、γ-HCH的主要降解产物.     

不同外碳源对尾水极限脱氮性能及微生物群落结构的影响

投加外碳源是污水厂尾水深度脱氮的重要手段.为充分对比多种碳源在极限脱氮条件下的性能及经济性,以及碳源对微生物种群结构的影响,选取甲醇、乙醇、葡萄糖和乙酸钠这4种单碳源,并采用反应速率较高的乙酸钠和乙醇与价格便宜的葡萄糖配制成4种复合碳源进行研究.结果表明,所有系统均能满足出水ρ（NO_x^--N）≤1.0mg·L^-1的要求.单碳源系统,乙醇反应速率最快,投加量最省,费用最低.复合碳源系统,乙酸钠/葡萄糖（1：1）在COD/ρ（N）为6时,与乙酸钠/葡萄糖（1：3）、乙醇/葡萄糖（1：1）和乙醇/葡萄糖（1：3）在COD/ρ（N）为9、10和10时的效果相当,且乙酸钠/葡萄糖（1：1）系统反应速率最快且经济性最好.Illumina MiSeq高通量测序显示,经70 d左右的运行,微生物群落结构发生根本性变化.在与葡萄糖相关的系统,常规脱氮系统不常见的菌门Candidatus Saccharibacteria,丰度从种泥的1.16%提高到47.37%;相应地,在属水平Saccharibacteria_genera_incertae_sedis成为绝对优势菌种.研究结果可为污水厂尾水极限脱氮的碳源选择提供更全面的对比,也为碳源在微生物菌群驯化方面的作用提供更多参考和借鉴.     

碳源对生物阴极降解对硝基苯酚效能及生物阴极群落结构分析

研究不同碳源类型对双室生物电化学反应器（biocathode bioelectrochemical system,BES）生物阴极（biocathode）降解对硝基苯酚（p-nitrophenol,PNP）效能的影响.以碳酸氢钠和葡萄糖作为碳源,研究不同碳源类型下BES反应器效能和生物阴极的微生物群落结构.BES反应器效能和PNP去除率受到碳源类型的影响,以葡萄糖作为碳源时PNP去除率比碳酸氢钠为碳源的去除率在12 h和24 h分别提高了约3倍和1倍.R_NaHCO3和R_Glucose的PNP去除速率常数随碳源转换分别从（0.022±0.002）h^-1和（0.059±0.009）h^-1减小到（0.018±0.001）h^-1和（0.042±0.002）h^-1,PNP去除率分别下降了36%和6.9%.R_NaHCO3和R_Glucose的PNP降解速率常数在外加电压由0.5 V转换为0 V时分别下降到（0.004±0.00061）h^-1和（0.007±0.0006）h^-1,再次转换为0.5 V时PNP降解速率常数升高到（0.022±0.002）h^-1和（0.062±0.004）h^-1.454-焦磷酸测序结果表明碳源类型导致阴极微生物群落结构的显著差异.以碳酸氢钠为碳源的生物阴极富集Proteobacteria,而以葡萄糖为碳源的生物阴极Firmicutes和Bacteroidetes成为优势菌门.     

厌氧氨氧化工艺处理高氨氮养殖废水研究

以典型高浓度养殖废水经UASB-短程亚硝化工艺处理后的出水为对象,采用厌氧氨氧化工艺进行脱氮处理研究.以反硝化污泥启动厌氧氨氧化反应器,在此基础上,通过试验确定最佳进水氨氮负荷应处于0.2 kg/(m³·d)左右,系统的HRT定为2 d;通过对系统运行条件研究发现,最佳运行条件为：pH为7.50左右,温度为30℃且系统不需投加有机碳源.在优化条件下,系统最终氨氮去除率能达到85％以上,亚硝态氮去除率达到95％以上,系统运行效果良好,且具有重现性.最后通过动力学理论分析得出氨氮的降解速率为0.012 6 d^－1,亚硝态氮的降解速率为0.013 1 d^-1.通过研究以期为后续工艺、神经网络模拟及“UASB-短程亚硝化-厌氧氨氧化-土地系统"组合新工艺的工程推广应用提供一定的理论依据.     

假单胞菌DN-1再生NO络合吸收液的特性

Fe^Ⅱ(EDTA)络合吸收脱除NO吸收速率快,吸收容量大,但是存在吸收液再生方面的缺陷.实验用自行分离得到的假单胞菌DN-1,将吸收液中的Fe^Ⅱ(EDTA)NO还原为N₂而进行再生.考察了不同碳源种类、碳源量、菌种量、pH值、温度、络合物浓度等条件下该菌种对Fe^Ⅱ(EDTA)NO的还原情况.结果表明,葡萄糖比醋酸钠、柠檬酸三钠和乙醇等更适合于作为该体系的外加碳源.当Fe^Ⅱ(EDTA)NO浓度为6.50 mmol·L^-1时,添加250 mg·L^-1的葡萄糖就能满足微生物的反应需要;DN-1还原适宜温度范围为40～45℃,适宜pH值为6.9～7.2;还原速率随菌体接种量的增多而加快;而Fe^Ⅱ(EDTA)NO浓度小于11.8 mmol·L^-1时,还原速率随着络合物浓度的增加而增加;超过这一浓度,还原速率不再随络合物浓度的增加而增加,反应速率基本不变.     

水体颗粒物的粒径和组成对多环芳烃生物降解的影响

采用模拟实验方法,研究黄河水体颗粒物的粒径和组成对苯并[a]芘和的生物降解速率的影响及影响机制.结果表明,苯并[a]芘和在水/颗粒物混合体系的降解符合一级动力学规律,颗粒物的存在促进了二者的生物降解,并且中沙(7～25μm)的促进作用最大,细沙(<7μm)次之,粗沙(>25μm)最小.在中沙、细沙和粗沙体系中,苯并[a]芘的一级动力学常数分别为0.024 8d^-1、0.021 2d^-1、0.019 2d^-1,的一级动力学常数分别为0.028 8d^-1、0.026 1d^-1、0.021 8d^-1.其影响机制主要包括:①颗粒物的存在促进了体系中多环芳烃降解菌的增长,且中沙和细沙体系中微生物增长快于粗沙体系.②多环芳烃(PAHs)吸附于颗粒物表面,其解吸作用使得颗粒物附近PAHs的浓度相对较高,且由于微生物也主要生长于水/颗粒物界面,这样使得微生物和PAHs接触的机会增大.由于中沙和细沙体系中颗粒物对微生物和PAHs的吸附作用均远大于粗沙体系,因此使得中沙和细沙体系中PAHs的降解速率大于粗沙体系.另外,与中沙相比,细沙对PAHs的吸附作用更强,解吸相对困难,从而使细沙体系中PAHs的降解速率低于中沙体系.     

前置反硝化脱氮系统外加碳源在线控制基础

以低碳氮比(C/N)生活污水为研究对象,对连续流前置反硝化生物脱氮系统外加碳源的控制方法进行了研究,从而能使出水硝酸盐和亚硝酸盐(NO_x-N)的浓度在满足出水水质标准的情况下,尽可能减少外加碳源的投加量.试验结果表明:总回流比大于2碳源不足时,增加总回流比并不能提高脱氮效率;总回流比一定,缺氧区出水NO_x^--N的浓度达到2mg/L左右时,即使碳源投加量成倍增加,TN的去除率提高不多.在对总回流比与投加碳源量的相互关系分析的基础上提出了外加碳源量的控制方案:通过使缺氧区出水NO_x^--N浓度维持在2mg/L左右来控制外加碳源的投加量,总回流比由进水TN及出水NO_x^--N浓度的标准值来确定.该控制方案既容易判断碳源投加的最佳点又能节省碳源的投加量,易于在污水处理实践中实现.     

混合液回流比和碳源对缺氧-好氧生物脱氮系统中NDMA总前体物去除的影响

在缺氧-好氧(A/O)脱氮系统中调节混合液回流比和外加碳源,研究了混合液回流比和不同碳源对低碳氮比城市污水中NDMA总前体物去除效果的影响.实验结果表明提高混合液回流比可以提高A/O系统对NDMA总前体物的去除效果,其作用主要通过影响缺氧池来实现;混合液回流比为400%时,可同时较大幅度提高常规指标和NDMA总前体物的去除率.外加碳源有利于A/O系统中NDMA总前体物的去除,当葡萄糖和蛋白胨作外加碳源时,A/O系统中缺氧池对NDMA的去除起主要作用;当乙酸钠作外加碳源时,缺氧池所起的作用下降;蛋白胨的加入会使进水中NDMA总前体物浓度大幅度增加;综合常规指标和NDMA总前体物的去除效果,选择葡萄糖作外加碳源比较合适.     

络合吸收脱除NO体系中FeⅢ(EDTA)的生物还原

利用驯化得到的微生物还原Fe^Ⅲ(EDTA)的研究结果表明,葡萄糖比乙醇和甲醇更适合于作为该体系的碳源;由于硝酸盐在反应过程中对Fe^Ⅲ(EDTA)的微生物还原形成抑制,选择铵盐为微生物生长的氮源;反应最适pH值范围为6~7;温度在30℃~40℃范围之间变化,Fe^Ⅲ(EDTA)还原率相差不大,温度大于40℃以后,还原率随温度升高而下降.碳源量和菌体接种量满足还原反应需要即可,过量碳源或菌体接种量对还原率没有明显的促进作用.在实验考察的浓度范围内,FeⅢ(EDTA)的生物还原符合1级反应动力学,最大反应速率γ_max=1.3 mmol·(L·h)^-1,半饱和速率常数k_m=53.5 mmol·L^-1.     

甲醇为共代谢基质时四氯乙烯的厌氧生物降解

四氯乙烯(PCE) 在厌氧条件下通过还原脱氯发生生物降解.本文研究以甲醇作为共代谢基质时PCE的降解情况.结果表明:在微生物的作用下PCE还原脱氯为TCE和DCEs,可能有VC和乙烯.因此,DCEs、VC和乙烯可能是PCE降解的终产物.PCE、TCE的降解和TCE的生成都符合准一级动力学.PCE和TCE的反应速率常数K分别为0.8991d^-和0.068 d^-;半衰期分别为0.77d和10.19d,TCE的生成速率常数为0.1333d^-.表明PCE的脱氯速度大于TCE,而TCE的生成速率大于降解速率,所以在整个实验期间都有TCE存在.     

太湖流域上游河网污染物降解系数研究

污染物在河流中物理、化学和生物过程的共同作用下浓度会发生衰减,衰减的速率可用表观降解系数表示,其中,仅有生物过程引起污染物浓度衰减的速率用生物降解系数表示.为了探究太湖流域上游河网污染物的降解规律,在20个采样点开展原位实验测算了高锰酸盐指数、氨氮(NH+4-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的表观降解系数和生物降解系数,并分析了生物降解系数占表观降解系数的比重.结果表明,太湖流域上游河网高锰酸盐指数、NH+4-N、TN和TP的表观降解系数分别为0.0216~0.1974、0.0152~0.3123、0.0080~0.7870和0.0274~0.5914 d~(-1);生物降解系数分别为0.0083~0.1264、0.0021~0.2138、0.0021~0.0905和0.0110~0.1528 d~(-1).高锰酸盐指数、NH+4-N、TN和TP生物降解系数与表观降解系数的比值分别为19.35%~91.30%、13.85%~99.12%、13.70%~97.78%和3.94%~98.39%.太湖流域上游河网不同河段的表观降解系数和生物降解系数存在较大差异.生物降解在TN和NH+4-N表观降解中发挥的作用较大,在高锰酸盐指数和TP表观降解中发挥的作用相对较小.     

水热/臭氧预处理促进餐厨垃圾中典型废弃油脂厌氧发酵产甲烷

为了缓解餐厨垃圾中大量未降解油脂包覆微生物,对厌氧发酵产生严重抑制的问题,本文采用水热或臭氧预处理有效降解油脂,预处理进行厌氧发酵.扫描电子显微镜和傅里叶变换-红外光谱分析表明,经过水热或臭氧预处理后,厌氧发酵过程油脂降解程度提高.经过臭氧预处理的火锅废油厌氧发酵甲烷产率提升至(854.20±10.28)mL·g-1(...     

微氧条件下以甲烷为碳源的反硝化实验研究

为探清微氧条件下以甲烷为碳源的反硝化是甲烷好氧氧化偶联反硝化(AME-D),还是甲烷厌氧氧化偶联反硝化(ANME-D),本研究以污水处理厂厌氧污泥为接种物,在微氧条件下以甲烷为碳源进行硝酸盐和亚硝酸盐反硝化的富集培养,考察硝酸盐和亚硝酸盐的反硝化速率,并对富集培养物的微生物群落和甲烷单加氧酶功能基因进行分析.结果表明:微氧条件下硝氮/亚硝氮的还原主要以AME-D过程为主,稳定阶段硝氮和亚硝氮的平均去除速率分别为3.69 mg·L~(-1)·d~(-1)(以N计)和18.04 mg·L~(-1)·d~(-1)(以N计),富集培养物中的优势微生物为甲基球菌科(Methylococcaceae)中的甲基单胞菌属(Methylomonas),相对含量为21.86%.     

厌氧污泥降解萘动力学与生物多样性研究

为对工业废水中的萘进行高效的生物处理,采集某石油工业废水处理装置的厌氧活性污泥,以萘和萘与乳酸钠为电子供体进行驯化培养.当一个驯化周期中萘去除率达到90%以上时,研究间歇反应条件下分别以萘和萘与乳酸钠为电子供体时的降解动力学,并提取去除率高的污泥中微生物总DNA,构建16S rDNA基因片段克隆文库分析细菌群落结构.结果表明,以单一萘为电子供体时萘的降解率远远小于萘与乳酸钠共代谢时的降解率;两种驯化模式下萘浓度与时间符合一级反应动力学,动力学常数K分别为3.5×10-3h-1和16×10-3h-1.萘与乳酸钠共代谢污泥中细菌类群主要为Deltaproteobacteria、Thermotogae、Bacteroidetes、Chloroflexi和Unclassified bacteria,其中Deltaproteobacteria类细菌占主导地位.在成熟的厌氧活性污泥中Desulfobulbus sp.所占比例为24.2%;Kosmotoga占21.0%.此外,反应器中还存在Smithella、Syntrophobacter、Levilinea等细菌.对厌氧活性污泥中细菌多样性的研究有利于优化反应条件,从而提高污泥中萘的去除率.     

基于PCR-TGGE技术的餐厨垃圾厌氧消化微生物群落结构解析

为了解不同负荷下单相餐厨垃圾厌氧消化反应器内微生物群落结构演替特征,在单相厌氧消化反应器负荷为2.0～8.5kg·m-·3d-1(以VS计)的不同负荷条件下取样,运用16SrDNA的PCR-TGGE技术对反应器内微生物进行动态追踪.同时,运用Dice系统和NMDS软件对PCR-TGGE图谱进行分析.结果表明,负荷为4.0～6.0kg·m-·3d-1时,微生物群落结构变化不大;负荷为6.0～7.0kg·m-·3d-1时,微生物群落结构变化较为明显;负荷分别为7.0～8.0kg·m-·3d-1及8.5kg·m-·3d-1时,微生物群落结构变化最为明显.纵观整个过程,在餐厨垃圾厌氧消化反应器有机负荷在2.0～8.5kg·m-·3d-1下厌氧反应器内的微生物群落结构存在明显的阶段性演替;负荷为7.0kg·m-·3d-1时微生物群落结构的丰富度最好.     

平原河网典型污染物生物降解系数的研究

生物降解是污染物综合降解的重要组成部分,生物降解过程的快慢用生物降解系数表示.为探明太湖上游平原河网典型污染物的生物降解规律,于2015年9月进行原位实验,采用一级反应动力学模型对高锰酸盐指数、氨氮(NH~+_4-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的生物降解系数进行测算,并分析了生物降解系数的影响因素.结果表明,高锰酸盐指数、NH~+_4-N、TN和TP的生物降解系数分别为:0.008 3~0.126 4、0.002 1~0.213 8、0.002 1~0.090 5和0.011 0~0.152 8 d~(-1);高锰酸盐指数生物降解系数的主要影响因素为高锰酸盐指数和p H;NH~+_4-N生物降解系数的主要影响因素为NH~+_4-N浓度和p H;TN生物降解系数的主要影响因素为无机氮浓度、总溶解固体浓度和亚硝态氮浓度;TP生物降解系数的主要影响因素为TP浓度和p H.研究结果对太湖上游平原河网的污染物去除与生态恢复具有重要指导意义.     

梯度负荷下果蔬垃圾厌氧消化性能及微生物群落结构的研究

为优化果蔬垃圾厌氧消化工艺,提高厌氧消化性能,本文通过逐级提高CSTR反应器进料负荷,研究不同负荷下的厌氧消化性能及相应的微生物群落结构变化规律.结果表明,随着进料负荷的增高,容积产气率、甲烷产气量、氨氮、碱度、TCOD、SCOD均逐渐增高,在最高负荷(负荷以VS计)2.50g·L-·1d-1时分别达到最大值:1.22L·L-1d-1,5.10L·d-1,1563.86mg·L-1,7572.23mg·L-1,13283.26mg·L-1,2075.03mg·L-1,甲烷含量及VFA分别稳定在52.46%～54.59%和(879.30±18.69)mg·L-1;同时利用PCR-DGGE技术系统分析了厌氧消化中细菌与古细菌的群落结构,测序结果表明,整个过程中拟杆菌(Bacteroidetes)、甲烷鬃菌(Methanosaeta)及甲烷螺菌(Methanospirillum)为优势微生物,随着负荷的提高,甲烷鬃毛菌(Methanosaeta)活性逐渐降低;聚类分析及主成分分析表明,低负荷条件下(1.50g·L-·1d-1、1.75g·L-·1d-1),微生物种类(细菌、古细菌)差别不明显,且基本处于同一阶段.     

Effects of nature organic matters and hydrated metal oxides on the anaerobic degradation of lindane, p, p '-DDT and HCB in sediments

Effects of natural organic matters(NOM) and hydrated metal oxides(HMO) in sediments on the anaerobic degradation of γ-666,p, p‘-DDT and HCB were investigated by means of removing NOM and HMO in Liaohe River sediments sequentially. The results showed that the anaerobic degradation of γ-666, p, p‘ -DDT and HCB followed pseudo-first-order kinetics in different sediments. But, the extents and rates of degradation were different, even the other conditions remained the same. Anaerobic degradation rates of γ-666, p, p ‘-DDT and HCB were 0.020 d^-1, 0.009 d^-1 and 0.035 month^-1 respectively for the sediments without additional carbon resources. However, with addition ofcarbon resources, the anaerobic degradation rates of γ-666, p, p‘-DDT and HCB were 0.071 d^1, 0.054 d^-1 and 0.088 month^-1 in the original sediments respectively. After removing NOM, the rates were decreased to 0.047 d^-, 0.037 d^-1 and 0.066 month^-1 ; in thesediments removed NOM and HMO, the rates were increased to 0.067 d^-1 , 0.059 d^-1 and 0.086 month^-1 . These results indicated that NOMin the sediments accelerated the anaerobic degradation of γ-666, p, p‘-DDT and HCB ; the HMO inhibited the anaerobic degradation of γ-666,p, p ‘-DDT and HCB.     

醋糟高效厌氧消化体系构建

运用高固态厌氧消化模式,通过提高反应体系均质程度和沼液回流等手段,逐步提升物料负荷,对未经预处理的醋糟进行厌氧消化处理,成功构建了醋糟高效厌氧消化体系.结果表明,在反应体系物料负荷达到6.15 g·(L·d)~(-1)时表现出最佳的厌氧消化性能,单位干物料产沼气量为396 m L·g~(-1),单位干物料产甲烷量为211 m L·g~(-1).该物料负荷下半纤维素降解率达到63.66%,是醋糟厌氧消化性能提高的主要原因.纤维素、木质素的降解率分别为21.46%、24.43%,较低的降解效率主要是由于木质素中的苯环结构难以降解,并阻碍纤维素酶的水解作用,对纤维素降解产生屏蔽效应.