Pseudomonas flava WD-3在人工湿地污水净化中的应用研究

为了研究Pseudomonas flava WD-3在复合垂直流人工湿地中对污水的处理效果,将其按照不同梯度接种量(菌悬液浓度为4.575×108个·mL-1)投加到复合垂直流人工湿地中,研究其对污水中氨氮、CODCr、NO-2-N、NO-3-N、总磷的去除效果,确定该菌株的最佳投加量,建立降解动力学模型.结果表明,该菌株对污水中的有机污染物以及氮磷等营养物具有明显的去除效果.菌株的最佳投加量为6.0%,且对污水中NH+4-N、COD、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、TP的去除效果分别为未投加该菌的1.49、1.48、1.45、1.41、1.83倍,且去除性能稳定.低温菌Pseudomonas flava WD-3对污水中各污染物的降解过程符合一级反应动力学模型.     

Pseudomonas flava WD-3对人工湿地中土著微生物量及酶活性的影响研究

从山东南四湖人工湿地的底泥中分离驯化出在低温条件下生长速率及代谢速率最高的一株菌,经形态特征、生理生化特性及16S r DNA序列分析鉴定,确定该菌株为黄假单胞菌(Pseudomonas flava),命名为Pseudomonas flava WD-3.同时,探索了在北方冬季条件下,该菌投加到人工湿地中在提高废水处理效率的同时,对湿地中土著可培养微生物类群数量和酶活性的影响.结果表明:随着Pseudomonas flava WD-3投加量的增加,人工湿地中可培养细菌、真菌、放线菌、硝化细菌及反硝化细菌的数量均产生了显著变化(p0.01).与对照组相比,湿地系统中可培养细菌、放线菌、硝化细菌及反硝化细菌数量最大分别增加了1.3、1.9、2.3、1.3倍,而可培养真菌数量最大减少了23.3%.土壤酶活性也随着Pseudomonas flava WD-3投加量的增加而增强,当Pseudomonas flava WD-3为水处理效果最佳投加量(6.00%)时,与对照组相比,过氧化氢酶、脲酶和脱氢酶活性最大增幅分别高达69.2%、41.3%和54.5%,蔗糖酶最大增加了2.3倍.研究表明,Pseudomonas flava WD-3在提高冬季人工湿地污水净化效果的同时,还能促进湿地土著可培养微生物的生长和酶的活性.     

生物炭对Pseudomonas flava WD-3的固定化及其强化人工湿地污水处理研究

为确保寒冷地区冬季人工湿地的污水处理效果,采用从南四湖人工湿地底泥中分离纯化得到的一株低温菌Pseudomonas flava WD-3为研究对象,以水稻秸秆在300、500和700℃下炭化得到的生物活性炭为吸附载体,在6~8℃低温条件下,通过重复试验探索生物炭对微生物吸附固定的最佳时间及对污水的去除效率,并将最优的生物炭固定化菌剂投入到人工湿地中,探究菌剂投加量对污水处理效果的影响.结果表明,水稻秸秆生物炭最佳热解温度为700℃,对Pseudomonas flava WD-3的吸附固定化时间为24 h.生物炭固定化Pseudomonas flava WD-3在冬季人工湿地的最佳投加量为0.042 g·L~(-1),其对污水中COD、NH_4~+-N和TP的去除效率有明显的提高,分别为游离菌处理效果的1.03、1.15、1.14倍,且去除性能稳定.生物炭固定化Pseudomonas flava WD-3对污水中COD、NH_4~+-N、TN和TP的降解过程符合一级反应动力学模型.     

人工湿地中污染物去除的数学模型

讨论了人工湿地三种常用的数学模型(衰减方程、一级动力学模型和生态动力学模型),并对其研究历史、发展应用、理论基础、基本形式、建立方法,及其各自的优缺点做了分析。从中可以看出,人们对人工湿地去除污染物的内在机制尚缺乏定量化的了解,目前还很难对其的设计、运行和预测做出准确的评价,因此影响了这一高效低耗的生态污水处理技术的推广和应用,而人工湿地生态动力学模型的不断完善可以从根本上解决这一问题。     

Pseudomonas flava WD-3固定化技术及其强化SBR污水处理的应用研究

由南四湖底泥中分离纯化出一株低温菌Pseudomonas flava WD-3,为提高其处理污水的效率并实现重复利用,本试验选取在低温(6~8℃)条件下,采用天然材料海藻酸钠(SA)和人工合成材料聚乙烯醇(PVA)共同作用的复合材料为包埋载体,利用正交试验探索其最优的固定化条件;并将最优的Pseudomonas flava WD-3固定化小球投入到SBR污水处理工艺中,探究其投加量和水力停留时间对生活污水处理效果的影响.结果发现,当SA质量分数为4%,PVA质量分数为6%,Ca Cl_2质量分数为5%,交联时间为24 h时,Pseudomonas flava WD-3固定化小球的物理性能最好,且对污水的处理效果最佳,分别是游离菌对COD、TP和NH+4-N去除效率的1.11、1.17、1.14倍.在SBR工艺中,通过连续3个月的监测数据发现,Pseudomonas flava WD-3的固定化小球对污水NH+4-N、TP、COD和TN的去除率分别介于72.78%~77.48%、62.04%~69.26%、89.08%~92.72%和85.08%~89.08%,且平均去除效率分别为未投加该菌的1.13、1.91、1.25、1.56倍,最终采取的最佳水力停留时间为8 h.并且,Pseudomonas flava WD-3在不同投加量及不同水力停留时间条件下,对污水中各污染物的降解过程符合一级动力学模型.     

不同流态和基质对人工湿地污染物去除及温室气体排放的影响研究

为研究流态和基质对人工湿地生态系统功能的影响,分别利用水平推流砾石潜流湿地、水平推流陶粒潜流湿地、水平折流砾石潜流湿地、上下折流砾石潜流湿地4种人工湿地装置处理低污染水,考察不同流态和基质对人工湿地污染物去除及温室气体排放的影响。结果表明:上下折流砾石潜流湿地对污染物的处理效果最好,对CODMn、TP、TN、NO_3-N、NH_4-N的去除率分别达到20.78%、42.47%、28.9%、32.72%和52.92%,并且该湿地的CO_2和N_2O排放通量最大,分别为409.3mg/(m2·h)和20.3mg/(m~2·h),水平折流砾石潜流湿地的CH4排放通量最大,为0.80mg/(m~2·h),说明流态对人工湿地污染物的处理效率及温室气体排放具有重要影响,采用上下折流流态的人工湿地具有更高的污染物处理效率及温室气体排放通量;水平推流陶粒人工湿地对CODMn、TP和NH_4~+-N的去除率分别为24.39%、29.44%和22.39%,高于水平推流砾石人工湿地的去除率(14.71%、37.19%和12.23%),说明相比砾石,以陶粒作为基质的人工期湿地具有更高的污染物处理能力。     

锰砂人工湿地对污染物的强化去除

锰砂由于其具有强氧化和吸附作用已被广泛应用于净水领域中,而在人工湿地中以锰砂为填料的相关研究较少.根据前期研究推测,在人工湿地的基质中加入锰砂,其能通过氧化吸附强化去除水中的污染物,而还原生成的Mn （Ⅱ）又能被土壤及根系锰氧化微生物氧化为Mn （Ⅲ/Ⅳ）,进而防止Mn （Ⅱ）在水中的释放.为验证该推测,本研究探讨了加入锰砂的芦苇人工湿地对污染物的强化去除能力及微生物学机制.通过比较加入和未加入锰砂（对照组）的人工湿地的运行效果,发现锰砂人工湿地对溶解性有机碳（DOC）、TN和冬季时期NH₄⁺-N的去除具有显著的提升作用.16S rRNA测序结果表明,锰砂基质能显著提升冬季芦苇根系微生物的丰富度和多样性,但对人工湿地整体的群落结构影响较小,这可能与锰砂湿地强化污染物去除能力有关.本研究为人工湿地工艺优化提供了一种新思路.     

人工湿地中常用填料和植物对污染物去除效果的比较

人工湿地工艺作为一种优选技术应用于流域规模的污染水处理。在此,根据人工湿地中常用填料和植物的物理、化学属性,分析其优缺点及适用性,总结出对氮、磷和COD处理效果较好的填料和植物,并提出了一系列综合优化的措施和建议。     

人工湿地不同填料组合去除典型污染物的研究

选取沸石、火山岩、空心砖、钢渣4种填料,通过对水中典型污染物的等温吸附试验,进行填料组合方式的优化配比.选取优化后的配比组合模拟人工湿地基质系统进行动态试验,进一步考察分析不同填料组合对污染物去除效果的差异.实验结果表明,Langmuir模型能够较好地模拟填料对氮、磷的吸附过程.各填料对NH+4-N的饱和吸附量大小为沸石(2388.92 mg·kg-1)空心砖(618.39 mg·kg-1)火山岩(310.84mg·kg-1);对磷的饱和吸附量大小为空心砖(3051.57 mg·kg-1)钢渣(2863.69 mg·kg-1)火山岩(1102.78 mg·kg-1)沸石(717.15mg·kg-1).在动态试验中,不同的填料组合对污染物具有不同的去除效果.综合考虑各填料组合对污染物的去除,选取效果最优的填料组合为ZH11(沸石与空心砖质量比1∶1混合),其对COD、NH+4-N、NO-3-N、TP的去除率分别达到62.40%、95.54%、59.82%和97.50%.     

人工湿地污染物降解模型研究

近年来,人工湿地作为一种绿色、高效的污水处理技术,得到了长足发展和广泛应用。文章综述了人工湿地数学模型的研究进展,重点介绍国内外已成功应用的“箱式”模型和基于过程的模型的开发情况。同时分析了这两类模型的优缺点。建模的目的在于深入理解湿地内部污染物去除过程,从而优化设计参数,指导人工湿地在国内的实践应用。但现阶段,人工湿地去除污染物的内部机制尚未得到定量化,可见湿地模型的未来发展趋势在于对湿地内部过程的深入理解。     

Microcystis aeruginosa/Pseudomonas pseudoalcaligenes interaction effects on off-flavors in algae/bacteria co-culture system under different temperatures

We conducted an experiment to study the interaction effects of Microcystis aeruginosa and Pseudomonas pseudoalcaligenes on off-flavors in an algae/bacteria co-culture system at three temperatures (24, 28 and 32°C). Gas chromatography–mass spectrometry was applied to measure off-flavor compounds dimethyl sulfide (DMS), dimethyl trisulfide (DMTS), 2-methylisoborneol, geosmin (GEO) and β-cyclocitral. During the lag phase of co-cultured M. aeruginosa (first 15 days), P. pseudoalcaligenes significantly increased the production of DMS, DMTS and β-cyclocitral at all three temperatures. In the exponential phase of co-cultured M. aeruginosa (after 15 days), M. aeruginosa became the main factor on off-flavors in the co-culture system, and β-cyclocitral turned to the highest off-flavor compound. These results also indicated that DMS, DMTS and β-cyclocitral were the main off-flavor compounds in our M. aeruginosa/P. pseudoalcaligenes co-culture system. Univariate analysis was applied to investigate the effects of M. aeruginosa and P. pseudoalcaligenes on the production of off-flavors. The results demonstrated that both M. aeruginosa and P. pseudoalcaligenes could increase the production of DMS and DMTS, while β-cyclocitral was mainly determined by M. aeruginosa. Our results also provide some insights into understanding the relationship between cyanobacteria and heterotrophic bacteria.     

一株降解荧蒽的铜绿假单胞菌的筛选鉴定及其特性

荧蒽是一种疏水性极强的高分子量多环芳烃,在环境中能持久存在且难以被微生物降解.本研究从石油污染土壤中分离获得一株能够以荧蒽为唯一碳源和能源而生长良好的菌株,命名为DN1.通过形态观察、生理生化特性鉴定及16S rRNA gene同源序列分析,鉴定其为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa).研究发现,菌株DN1的最适生长温度为34~37℃,最适p H为5.5~7.5,并具有良好的产鼠李糖脂能力,摇瓶培养7 d内最高产量可达22.90 g·L-1.DN1这一特性有利于荧蒽乳化进而促使其生物降解,0.50 g·L-1荧蒽14 d内的降解率达到90.2%.酶活检测显示,邻苯二酚1,2-双加氧酶活性显著高于邻苯二酚2,3-双加氧酶活性,表明其在荧蒽生物降解中起主导作用.     

铜绿假单胞菌胞内酶粗提液对十溴联苯醚的降解

探讨了铜绿假单胞菌粗酶液对十溴联苯醚(BDE-209)的降解特性,结果表明,该菌株胞内酶在12 h内对1 mg.L-1的BDE-209降解率达到了69.22%,温度、pH值、酶蛋白浓度及底物BDE-209浓度均会影响胞内酶粗提液对BDE-209的降解效率.当BDE-209浓度为1 mg.L-1时,BDE-209适宜的酶促降解条件为:温度30℃,反应pH值7.5,且降解率随着酶浓度的增加而增大.胞内酶对BDE-209的降解过程符合一级动力学反应模型,底物浓度为1 mg.L-1时降解速率最快,半衰期为6.9 h.胞内酶降解BDE-209符合高浓度底物抑制的酶促反应类型,其基本降解动力学参数为rmax=0.133 mg.(L.h)-1,Km=0.642mg.L-1,Ki=1.558 mg.L-1.     

鼠李糖脂对铜绿假单胞菌NY3表面特性及其烃降解效率的影响

研究了鼠李糖脂对NY3菌表面特性及其降解烃类物质的影响作用.结果表明,与未加鼠李糖脂相比,原油含量为1000 mg·L-1,鼠李糖脂100 mg·L-1时,生长24和48 h,NY3菌细胞净生长量分别提高8.60和6.68倍,且产酸明显,原油中正二十六烷至正三十三烷降解效率可提高约60%.分别以LB培养基和十六烷为唯一碳源的无机盐培养基生长的NY3菌体(OD400nm=1.68±0.08),与100 mg·L-1的鼠李糖脂作用1.5h,菌体表面疏水性分别增加32%、6%;且以LB培养基生长的NY3菌细胞,在鼠李糖脂和十六烷存在下作用90 min,菌细胞所积聚的正十六烷量比未加鼠李糖脂时增加了1.10 nmol·mg-1干菌,说明鼠李糖脂能加快疏水性有机物的传质速度.红外光谱分析结果表明,与未加鼠李糖脂相比,鼠李糖脂使菌体细胞中疏水性脂肪链的相对含量明显增加.因此,鼠李糖脂能增加菌体的表面疏水性,加快烃类的传质速率,从而促进NY3菌对烃的降解.     

微囊藻毒素-LR对恶臭假单胞菌细胞活性和表面特性的影响

在恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)降解微囊藻毒素-LR(MC-LR)的体系中,研究了菌体细胞表面特性和活性的变化,考察了MC-LR对菌体的影响,对MC-LR的微生物毒性作用进行了初步的探索.结果表明,MC-LR可以使菌体细胞质膜通透性增加,并影响菌体离子代谢及可溶性蛋白等物质的分泌.当MC-LR质量浓度由0增大到2.0 mg·L-1时,能促进菌体分泌和释放可溶性糖及Na+、Cl-等离子.流式细胞实验检测发现,MC-LR加速了菌体细胞的死亡,且死亡率随着MC-LR质量浓度的增加而增大,2.5 mg·L-1MC-LR作用5 d,比未添加MC-LR的对照体系增加了近30%.扫描电镜观察表明,在MC-LR作用下,菌体细胞的微观形貌发生了改变,细胞褶皱加深,在2.5 mg·L-1MC-LR存在下培养5 d后,大部分细胞破裂,细胞内含物流出,细胞结构损坏严重.     

恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida LY1）共代谢降解苯酚和4-氯苯酚系统的降解动力学研究

对恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida LY1）共代谢降解苯酚和4-氯苯酚（4-CP）系统进行了降解实验和动力学研究.结果表明,恶臭假单胞菌可以有效地降解苯酚,苯酚浓度为50mg·L-1时细菌生长速度最快,4-氯苯酚浓度的增加会对细菌产生一定的抑制作用.同时,用改进的Haldane方程模拟恶臭假单胞菌LY...