尼罗红荧光染色法的优化及应用

以自主筛选的小球藻为材料对尼罗红荧光染色进行条件优化,并用该方法追踪微藻在污水中的油脂含量变化。实验发现,微藻只有经过超声波破碎,染色才会出现荧光,DMSO的添加会增强荧光反应。最终确定其染色条件为:DMSO与藻液体积比为1∶5,超声波破碎5 min后染色5 min,NR质量浓度1.5μg/m L。在其应用方面发现,微藻的油脂积累量只有培养基的一半,说明污水不利于微藻油脂的积累;最佳采收时期为平稳期,此时微藻的产量和油脂含量达到最高。     

不同碳源及光照对小球藻生长和产油脂的影响

考察了3种碳源(葡萄糖、NaHCO3和乙酸钠)在不同初始质量浓度和光照条件下对小球藻(Chlorella vulgaris)生长和产油脂的影响。采用OD680和生物量来评价小球藻的生长情况;以溶剂浸提法提取生物油脂,并以油脂质量分数和油脂产量来描述产油脂特性。结果表明,经过9 d的培养,3种碳源中葡萄糖是最佳有机碳源。由其培养的小球藻生长速率最快,由NaHCO3培养的小球藻的生长效果不如葡萄糖,而乙酸钠不利于小球藻的生长。随着光照的增强,小球藻光合效率提高,生物量逐渐提高,5 000 lx最利于小球藻的生长,而1 600 lx最利于小球藻油脂的积累。研究表明,光照5 000 lx下,初始质量浓度为15 g/L的葡萄糖作为碳源是小球藻适宜的生长和产油条件,获得了3.17 g/L的最大生物量和1.025 g/L的最大油脂产量。     

一株芽孢杆菌产生物絮凝剂去除赤潮微藻的研究

以赤潮微藻米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)和塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)为受试对象,对一株芽孢杆菌WZ01所产的生物絮凝剂去除赤潮微藻的性能进行了研究。结果表明:芽孢杆菌WZ01所产生物絮凝剂对人工培养的米氏凯伦藻和塔玛亚历山大藻藻液均有去除能力,适宜的絮凝剂质量浓度为40.0~60.0 mg/L,絮凝时间为90~120 min,pH=7.5~8.5,在20~40℃范围内生物絮凝剂对2种微藻的絮凝率无显著区别;Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度对生物絮凝剂去除2种微藻有一定影响,适宜浓度为4.0~6.0 mmol/L;适宜条件下生物絮凝剂对人工培养的米氏凯伦藻和塔玛亚历山大藻藻液的絮凝率均超过80.0%。研究表明,芽孢杆菌WZ01所产的生物絮凝剂在去除赤潮微藻方面有应用潜力。     

碳源对微生物硝酸盐异化还原成铵过程的影响

微生物通过异化性硝酸盐还原成铵(DNRA)途径,硝态氮转化为仍可生物再利用的铵盐。以琥珀酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾钠为碳源,研究碳源的差异对有氧条件下微生物通过DNRA途径产铵的影响。结果显示,以琥珀酸钠和柠檬酸钠为碳源,初始浓度为20 mmol/L是较佳的实验条件,此时C/N约为1.5～2.0,NH4+-N质量浓度30.0～45.0 mg/L,最高产铵率分别为29.9%和27.0%;以酒石酸钾钠为碳源则在初始浓度为30 mmol/L,C/N约为2.0,NH4+-N质量浓度为40.0～45.0 mg/L时,最高产铵率为30.7%。反硝化和DNRA过程是同时存在的,培养液中NO3--N浓度的下降伴随着中间产物NO2--N的积累和NH4+-N浓度的升高。     

油脂对污泥和餐厨垃圾厌氧消化的影响

探究了油脂对污泥和餐厨垃圾厌氧消化性能的影响。结果表明,油脂对污泥和餐厨垃圾厌氧消化的影响与油脂的含量相关。当油脂质量分数由0提高至30%时,生物气的产量(以挥发性悬浮固体VSS计)也由385 m L/g提高至489 m L/g,然而继续升高油脂含量会抑制生物产气。机理分析表明,适当提高油脂含量能够提高有机物的溶出、VSS的减量以及挥发性脂肪酸(VFA)的积累,从而为微生物提供了良好的条件。过高含量的油脂会抑制有机物溶出和VFA的积累。     

营养条件对氧化亚铁硫杆菌生长及其铁沉淀的影响研究

为减少氧化亚铁硫杆菌培养过程中沉淀的产生,对其营养条件进行优化,研究不同氮源、磷源、初始Fe2+质量浓度及pH值对菌体生长和沉淀量的影响。结果表明:最佳氮源(NH4)2HPO4质量浓度为1.5 g/L时,取代了(NH4)2SO4和K2HPO4,同时作为氮源和磷源;优化后的培养基初始Fe2+质量浓度为13.5 g/L,pH值为1.8。优化后培养条件下菌体生长有较高氧化活性且沉淀量少。     

铁对铜绿微囊藻生长活性及产毒的影响

以MA培养基为基础,向无铁培养基中添加不同质量浓度的FeCl3,对对数生长期的铜绿微囊藻进行接种培养,比较不同Fe3+浓度下,铜绿微囊藻的生长、活性及产毒状况.结果表明,无Fe3+时,藻的生长、细胞活性和产毒受到抑制;Fe3+浓度增大时,有利于藻的生长,且当Fe3+质量浓度为0.42 mg/L时,培养42 d后细胞密度达到最大(4.5×1010个/L).过高或过低浓度的Fe3+均会抑制藻细胞活性和毒素的产生.Fe3+质量浓度为0.04 mg/L时,脱氢酶活性较好;质量浓度为0.10 mg/L时,适宜藻毒素MCLR的生成,且单位生物量藻细胞的MCLR产量可达0.32 mg.研究表明,Fe3+浓度对藻细胞完整性的影响不大,而且藻细胞的最佳生长条件并不是其最佳产毒条件.     

离子液体对微藻的急性毒性效应

采用流式细胞术研究离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([C4mim][Cl])和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C4mim][BF4])对四尾栅藻的毒性影响,测定了细胞增殖、叶绿素荧光、细胞膜完整性和酯酶活性的变化。结果表明,2种离子液体均可抑制细胞增殖,且抑制作用随离子液体质量浓度和暴露时间增加而增强。计算得到96 h[C4mim][Cl]和[C4mim][BF4]的半数效应质量浓度EC50分别为49.61 mg/L和42.22 mg/L。测试期间发现,[C4mim][Cl](质量浓度20~200 mg/L)和[C4mim][BF4](质量浓度20~150 mg/L)对叶绿素荧光强度有一定的抑制作用,对细胞膜完整性无明显影响,随离子液体处理时间延长,对酯酶活性表现为先刺激后抑制作用;经200 mg/L[C4mim][BF4]处理藻细胞96 h后,藻细胞叶绿素的平均荧光强度仅为对照组的20%,酯酶活性为对照组的5%,且95%细胞膜发生破裂。2种离子液体对四尾栅藻均有毒性作用,这表明离子液体一旦进入水环境,将会对水生环境带来一定风险。     

SO2-4对厌氧折流板反应器中颗粒污泥性能的影响

利用取自厌氧折流板反应器中的颗粒污泥,通过间歇试验,研究不同质量浓度的SO2-4对厌氧颗粒污泥性能的影响.结果表明,SO2-4对厌氧颗粒污泥性能的影响具有多重性,当SO2-4质量浓度≤3 000 mg/L时,SO2-4对颗粒污泥的厌氧生物降解过程有促进作用;当SO2-4质量浓度>3 000 mg/L时,SO2-4对颗粒污泥的厌氧生物降解过程有抑制作用,且抑制作用随SO2-4质量浓度的提高而迅速增大.当颗粒污泥有机负荷为4 kg COD/(m3·d)、COD与SO2-4质量浓度比为2.7～4、SO2-4质量浓度为2 000～3 000 mg/L时,ABR反应器运行效果最佳,此时系统COD去除率和出水碱度分别稳定在85%和2 500 mg/L以上;出水挥发酸(VFA)在200 mg/L以下;污泥比产甲烷活性(SMA)最高;SO2-4的去除效果最佳.本研究为用厌氧生物处理高浓度硫酸盐废水提供必要依据.     

废弃物微藻厌氧消化产氢气和甲烷的优化研究

本文探究了影响微藻厌氧消化的因素(有机负荷、酶预处理、温度)并优化了工艺参数。结果表明:微藻生物质的最佳有机负荷为10. 0 g/L,相应的氢气最大产量为18. 8 m L/g (以单位挥发性有机质计算),挥发性脂肪酸最大产量为789 mg/L。蛋白酶预处理能够强化微藻水解酸化,且蛋白酶最佳剂量为1. 0g/L,氢气最大产量为20. 5 m L/g,pH最低值为5. 4。最后在产甲烷相中优化微藻厌氧消化的温度,35℃是产甲烷相最佳温度,甲烷的最大产量为238. 9 m L/g,高温环境产生的过程产物反馈抑制了产甲烷菌的活性从而导致甲烷产量下降。     

小球藻磷吸收的初步研究

将经过磷饥饿的小球藻(Chlorella vulgaris)接入不同初始磷质量浓度的培养基中进行一次性培养,研究磷对小球藻生长的影响,以及小球藻吸收磷的动力学特征和藻体总磷、水中可溶性磷的变化规律。结果表明,小球藻密度随初始磷质量浓度增加而增加。5个磷酸盐质量浓度组中,磷质量浓度为0.047 mg/L和0.155 mg/L组的小球藻延滞期长,对数期和稳定期均明显短于0.47 mg/L、0.775 mg/L和2.48 mg/L组。中高磷质量浓度组小球藻平均比生长率μa和最大比生长率μm明显高于低磷组。根据拟合的Monod方程和Droop方程,磷酸盐影响下小球藻最大比增长率μm为0.377/d,半饱和常数Ks为0.311 mg/L,最小细胞内磷份额Q0为73μg/mg(干重)。小球藻细胞的生长主要取决于细胞内磷含量,藻细胞利用外源性磷有快速吸收和缓慢吸收两个过程。     

预加碱强化混凝应急处理模拟突发性铅污染研究

采用烧杯混凝试验研究了加碱种类、pH值、混凝剂聚氯化铝(PAC)投加量、助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)投加量以及初始铅质量浓度对除铅效果的影响.进行了为期1个月规模为4 m3/h的中试,对小试结果进行了验证,考察了优化后的应急处理方法对不同铅质量浓度原水的去除效果.小试结果表明,采用石灰乳调pH值的除铅效率优于氢氧化钠和石灰水,最佳pH值为9～10.强化混凝能提高铅的去除效率,PAC最佳投加量为20 mg/L,PAM的最佳投加量为0.4 mg/L,铅初始质量浓度在2 mg/L以下时铅去除率都在97%以上.中试运行结果与小试基本一致.原水铅质量浓度超标168倍以下,采用预加碱强化混凝的应急处理工艺能使滤后水中铅稳定达标,沉淀出水中铅质量浓度低于0.03 mg/L.预加碱强化混凝应急技术可行性高,处理费用仅0.026 37元/t,为可能突发的水源铅污染事故应急处理提供了技术支持.     

铀胁迫对香根草生理生化指标的影响

采用水培方式研究了不同质量浓度(0、0.1 mg/L、1 mg/L、5mg/L、10 mg/L、20 mg/L)铀胁迫下香根草光合色素质量比、可溶性蛋白质质量比、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT)活性、非酶物质(非蛋白巯基NPT、谷胱甘肽GSH和植物络合素PCs)含量的变化.结果表明,铀质量浓度为0.1 mg/L和1 mg/L时,可促进香根草光合色素和可溶性蛋白质质量比的增加,但随铀质量浓度增加,光合色素和可溶性蛋白质质量比逐渐下降.铀胁迫诱导香根草体内MDA含量、POD活性和CAT活性呈明显升高的趋势,SOD活性则表现为逐渐下降的趋势.不同质量浓度铀胁迫对香根草根部NPT、GSH和PCs含量无明显影响,铀质量浓度为0.1 mg/L时香根草根部NPT、GSH和PCs含量略有增加;随铀胁迫质量浓度增加,叶片内GSH含量逐渐下降,NPT和PCs含量则逐渐升高.     

沙蒿胶-微藻联合固沙效果的试验研究

单一形式的固沙措施已经不能满足防风治沙的需要,寻找经济高效的方式势在必行。为了探究沙蒿胶-微藻的联合固沙效果,采用不同质量浓度(以叶绿素a含量表示,设定10,20,30 mg/L)的具鞘微鞘藻(Microcoleus vaginatus Gom.)和爪哇伪枝藻(Scytonema javanicum)4 1的混合溶液与不同质量分数(0.05%,0.10%,0.20%)的沙蒿胶溶液按照一定的体积比(10 0,9 1,7 3,3 7,1 9,0 10)先后均匀喷洒于沙盘表面,待生物结皮(或固结层)形成后,运用自行设计的试验装置,对固沙试样的抗风蚀能力进行测定。结果表明:(1)沙蒿胶喷洒于沙样表面形成的固结层可为微藻生物结皮的形成提供一个固定的生境;(2)沙漠喷洒最适宜组合为沙蒿胶质量分数为0.10%、微藻质量浓度为20 mg/L、混合溶液体积比为7 3;(3)随着沙蒿胶质量分数的增大,起动风速呈现增大的趋势,20 m/s的风蚀率明显降低。     

亚硝态氮对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长的影响

采用室内培养法.将铜绿微囊藻和四尾栅藻分别置于5种含不同质量浓度亚硝态氮(NO2--N)(0.5 mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、4.0mg/L和8.0mg/L)的培养液中,培养10 d,测定不同质量浓度NO2--N对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长的影响.结果表明,0.5～8.0 mg/L的NO2--N可激活铜绿微囊藻的亚硝酸氧化酶和亚硝酸还原酶,进而促进铜绿微囊藻的生长.四尾栅藻因仅具有亚硝酸还原酶,因此只能利用0.5～2.0 mg/L的NO2--N,其利用能力远没有铜绿微囊藻强.培养8 d后,铜绿微囊藻培养液中NH4 -N和NO2 -N的质量浓度明显升高.而NO3--N质量浓度的变化不大;四尾栅藻培养液中NH4 -N,NO3--N和NO3--N质量浓度的变化不大.研究表明,低于8.0 mg/L的NO2--N可促进铜绿微囊藻的生长,高于2.0 mg/L的NO2--N抑制四尾栅藻的生长.     

序批式厌氧反应器厌氧氨氧化渗滤液脱氮试验研究

通过接种具有厌氧氨氧化性能的污泥,采用序批式厌氧反应器(ASBR)处理垃圾渗滤液,研究水力停留时间(HRT)、pH、温度等对厌氧氨氧化反应过程的影响并确定各因素的最佳控制范围。结果表明,在本试验条件下,HRT、pH和温度的适宜范围分别为24 h、7.5~8.5和35℃。在此条件下,进水NH~+_4-N浓度为150 mg/L,NO~-_2-N浓度为160 mg/L,COD浓度为300 mg/L时,出水NH~+_4-N、NO~-_2-N、TN、COD平均浓度分别为15.5 mg/L、0.01mg/L、43.2 mg/L和152.1 mg/L,相对应的平均去除率分别为89.7%、99.9%、86.1%和47.6%。     

高锰酸钾去除水中甲硫醚的效能及动力学研究

通过烧杯试验研究水处理常用氧化剂KMnO_4氧化水中甲硫醚的效能,探讨了KMnO_4投加量、甲硫醚初始质量浓度、p H值及腐殖酸质量浓度对氧化反应的影响,并对反应动力学及氧化产物进行了分析。结果表明:不同剂量的KMnO_4氧化甲硫醚反应在t=10 min内已基本完成,去除率达99%;随KMnO_4投加量增加,去除率和反应速率增加;KMnO_4过量条件下甲硫醚初始质量浓度对反应速率和去除率无影响;p H值对反应速率常数影响较显著,当p H=6.85时,反应速率常数达到最大;0~30 mg/L的腐殖酸对甲硫醚去除率基本无影响,但对反应速率有一定的抑制作用。腐殖酸质量浓度在0~15 mg/L变化时,反应速率常数基本不变;腐殖酸质量浓度从15 mg/L增大到20mg/L时,反应速率常数迅速变小,反应进程变慢;而当腐殖酸质量浓度大于等于20 mg/L时,反应速率常数又基本不变。KMnO_4氧化甲硫醚的反应符合二级反应动力学模型,二级反应的动力学常数k=0.647 L/(min·mg)。通过GC/MS对反应产物分析发现,KMnO_4可将甲硫醚氧化为二甲基亚砜。因此,KMnO_4是一种高效、快速的去除水中甲硫醚的氧化剂。     

铝盐改性活性炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附

采用铝盐浸渍法制备改性活性炭。研究了铝盐种类、浸渍液浓度和不同吸附条件对Cr(Ⅵ)吸附性能的影响。结果表明:采用0. 1 mol/L Al_2(SO_4)_3浸渍法制得的改性PAC吸附效果最好,Cr(Ⅵ)的吸附量由0. 75 mg/g提高到4. 86 mg/g。当温度为30℃时,Al-PAC的最佳吸附条件为:投加量0. 2 g(每100m L),p H为4,吸附时间30 min,溶液中Cr(Ⅵ)浓度由10 mg/L降至0. 45 mg/L以下,低于排放限值。吸附动力学符合拟二级动力学方程,吸附等温线符合Freundlich方程,吸附过程为以离子交换为主要机制的化学吸附。     

饮用水水源突发性铊污染应急处理试验研究

模拟自来水厂现有工艺对含铊(Tl)原水进行处理,含Tl质量浓度为0.15 μg/L的原水在处理后剩余Tl质量浓度为0.142 μg/L,未能达到世界饮用水卫生标准规定的0.1 μg/L限值.在水厂现有工艺基础上,通过投加高锰酸钾、粉末活性炭和调节pH值来强化Tl去除.单因素试验和正交试验结果表明,高锰酸钾对Tl去除有极显著影响.最佳去除率方案为:高锰酸钾1.00 mg/L,pH值9.00,粉末活性炭30.0mg/L,聚合氯化铝铁1.88 mg/L.在此条件下处理Tl质量浓度为0.336 μg/L的原水,出水剩余Tl质量浓度为0.045 μg/L,同时该条件能使质量浓度低于1.24 μg/L的Tl污染原水处理后达标.以经济投药方案处理Tl质量浓度为0.336μg/L的原水,出水Tl质量浓度为0.081 μg/L,而每吨水的制水成本较原工艺仅增加0.021元.该投药方案也适用于质量浓度低于0.64μg/L的Tl污染原水.研究表明,在应对饮用水水源突发性Tl污染时,可采用高锰酸钾预氧化强化混凝应急处理.     

北运河流域典型河流水体耗氧污染特征分析

以COD和NH+4-N为研究对象,阐述了北运河流域典型河流水体中耗氧污染物的时空变化规律,并结合COD组分特征分析,给出了河流水体主要耗氧因子。结果表明,河流水体中COD平均值为47.73 mg/L,接近地表水Ⅴ类标准,而NH+4-N质量浓度为9.08 mg/L,远超Ⅴ类水标准;流域河流水体中COD空间分布差异性不明显(CV=8.79%),而从上游至下游,NH+4-N质量浓度呈现降低趋势;从2005年至2011年,河流水体中COD和NH+4-N质量浓度分别从251.92 mg/L和11.15 mg/L降至44.77 mg/L和4.12 mg/L。河流水体中COD组分分析共检出31种有机化合物,其中上游包括难降解和易降解有机化合物,涉及生活源和农业源;下游多为难降解有机化合物,主要涉及农业源。NH+4-N已取代COD成为北运河流域河流水体主要耗氧因子。