Fe3+(NTA)还原菌的固定化小球制备及还原特性

采用海藻酸钠包埋驯化得到的优势铁还原菌,用于还原络合吸收法脱除NOx过程中形成的中间副产物Fe³⁺(NTA)。结果表明,最佳包埋条件为海藻酸钠质量浓度4%,菌体质量浓度0.2%,CaCl₂质量浓度3%,此条件下制备的小球还原性能好,在微生物用量为20 g（湿重）/L时还原10 mmol/L Fe³⁺(NTA),经12 h反应后还原率达到96.1％,而相同条件下游离微生物的还原率仅为11.8％,但反应16 h后游离微生物与固定化小球的还原率相近,均为97％左右。但此法制备的小球机械强度不高,溶胀、破裂现象严重。通过添加聚乙烯醇和硅藻土改良固定化小球,可强化小球的机械强度、降低小球的溶胀及破裂现象,对Fe³⁺(NTA)的还原效果也较改良前的小球有所提高,两者最佳添加量均为20 g/L。改良后的小球与游离微生物相比,耐酸性增强,在pH=5的条件下,仍具有79.8％的还原效率,远高于相同条件下游离微生物的39.5％,但对温度的适应范围两者基本一致。     

用于处理冲厕海水的固定化生物硅藻土小球的制备

选用聚乙烯醇（PVA）和海藻酸钠（SA）混合物作为包埋载体,对筛选出的耐盐复合菌群固定化制备方法进行了研究。通过正交实验分别研究了包埋载体不同配比、包菌量、硅藻土投加量和交联时间对固定化生物硅藻土小球的性能及其对冲厕污水中COD去除效果的影响。研究结果表明,固定化生物硅藻土小球最佳包埋条件是：聚乙烯醇9％,海藻酸钠0．5％,包菌量l：1,硅藻土20g／L,交联时间为24h。在该条件下,小球成球效果较好,机械强度高,对海水冲厕污水中COD的去除率达86．95％。     

玉米芯为碳源固定化硫酸盐还原菌污泥代谢特性

以聚乙烯醇为包埋载体,饱和硼酸为交联剂,制作了玉米芯为内聚缓释碳源的固定化硫酸盐还原菌污泥颗粒。通过厌氧批实验研究了在模拟酸性矿山废水(AMD)条件下玉米芯含量、初始SO2-4和Mn2+负荷以及p H对固定化颗粒代谢特性的影响,初步分析了固定化颗粒处理AMD的机理及可行性。实验结果表明,玉米芯在微生物作用下快速水解并产生有机物累积后,固定化颗粒才能迅速还原SO2-4,且玉米芯含量≤5%时硫酸盐还原率与玉米芯含量成正相关,玉米芯的水解会略微降低体系的p H;初始SO2-4浓度通过改变体系中COD/SO2-4和颗粒内外的浓度差影响固定化颗粒的代谢过程,而对玉米芯水解的影响不显著。初始p H为2~6和Mn2+浓度≤55 mg/L时对固定化颗粒活性抑制作用不明显,初始p H越低越利于玉米芯的水解和颗粒形成良好的孔隙结构;颗粒对Mn2+的去除机理是一种不依赖微生物活性的快速化学吸附作用,可用伪二级动力学模型描述吸附过程(R2=0.995)。     

新型活性炭固定化产品的制备及其处理焦化废水的特性

为解决优势菌种工程应用,研究不同固定化方法、载体和结构的固定化产品对焦化废水的降解特性。用活性炭粉末吸附菌种后,与聚乙烯醇和海藻酸钠混合制备了新型固定化球;用聚乙烯醇和海藻酸钠包埋吸附菌种的活性炭纤维毡,与立体弹性塑料填料连用,制备出3种不同形状的活性炭纤维膜片固定化产品复合填料。将游离菌和制备的4种活性炭固定化产品投入A/A/O工艺系统平行实验,考察处理焦化废水的效果。结果表明,活性炭纤维膜片固定化产品复合填料对焦化废水的降解能力优于其他固定化产品:缺氧池出水硝酸盐氮和亚硝酸盐氮浓度分别稳定在1.96 mg/L和0.49 mg/L,未产生氮的累积现象,COD去除率可达到60.92%。好氧池COD和氨氮降解效率分别为78.83%和85.52%,苯酚、氰化物降解效率均为97%以上。     

吸附融合菌的固定化及对铬吸附特性研究

研究了融合菌的固定化方法及吸附特性,结果表明:1.5%海藻酸钠为包埋剂包埋50 g/L融合菌可制成物理和吸附性能较好的固定化吸附剂;40 g/L(约含5 g/L融合菌)的固定化吸附剂对30 mg/L含Cr废水的去除率可达94.54%;当投加量为50 g/L(约含6 g/L融合菌)时,固定化吸附剂可完全去除实际电镀废水(pH:2.67,Cu:1.70 mg/L,Cr:20.62 mg/L,N i:29.97 mg/L,Zn:1.11 mg/L)中的Cu和Cr,且对N i和Zn的去除率也分别达到了48.05%和61.09%;吸附过程符合准二级吸附动力学模型;填充柱工艺适用于固定化吸附剂连续处理含铬废水,当流速为150 mL/h和250 mL/h时填充柱一次稳定处理水量分别为7.2 L和11.5 L,且延长水力停留时间可提高出水水质。     

蒽的高效降解菌的固定化小球的制备及其降解特性

旨在利用固定化高效降解菌小球去除水中蒽,充分发挥累托石的吸附和生物降解的协同作用,以累托石、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)作为固定化载体材料,硼酸和氯化钙作为交联剂,将蒽的高效降解菌包埋制备固定化微生物小球.考察了累托石用量、PVA投加量、海藻酸钠用量、氯化钙用量、微生物包埋量和交联时间等因素对微生物小球活性的影响,通过正交实验确定了微生物小球的最佳制备条件.结果表明,制备固定化微生物小球的最佳条件为:累托石2.5%,PVA 12%,SA 0.3%,CaCl24%,交联时间28 h,微生物包埋量10%.对40 mgJ/L的蒽溶液,游离微生物在50 h后开始发挥明显的降解作用,经过68 h蒽的去除率达到35.65%;而固定化微生物小球经过9 h即可使蒽的去除率达到81.8%,23 h后葸的去除率可达100%.固定化微生物小球对水中蒽的去除机理与吸附-降解工艺的机理类似,即固定化微生物小球类似于一个一体化的微型反应器,经过迟滞期后,在该反应器内同时发生吸附和降解作用.     

硫酸盐还原菌包埋固定化及微生物群落分析

为实现硫酸盐还原菌(SRB)批量富集培养与包埋技术的工业化应用,采用纤维丝挂膜方式进行SRB的批量富集培养,以高通量测序方法分析SRB培养前后微生物种群变化,并采用生物包埋技术对富集后的厌氧污泥进行包埋;研究了SRB纤维丝填料、包埋填料活性恢复过程及对高浓度硫酸盐的去除情况;探讨了饥饿环境对于该包埋填料的影响。结果表明：采用间歇运行的小空间厌氧移动床进行SRB的培养,历时50 d,硫酸盐去除率最终稳定在80%以上;富集后的硫酸盐还原功能菌Desulfomicrobium比例由36.06%上升至58.68%,还原速率由49.32 mg·(L·h)⁻¹上升至338.7 mg·(L·h)⁻¹;采用聚乙烯醇(PVA)制作了SRB生物活性包埋填料,在包埋填料填充率为20%情况下,包埋填料对硫酸盐的去除效率最高可达91.96%;经15 d的饥饿环境后,对SRB包埋填料进行短期恢复,即可实现重复利用。该包埋填料具有良好的硫酸盐还原性能和恢复性能,为其工业化应用提供技术参考。     

固定化微生物脱氮技术

在废水生物脱氮中 ,利用载体固定、形成颗粒污泥等固定化微生物技术可在增加生物脱氮速度、节省碳源、减少后曝气等方面提供有效的方法 ,并实现单级生物脱氮     

硫酸盐还原菌污泥固定化特性

采用玉米芯为碳源,聚乙烯醇(PVA)为包埋载体,饱和硼酸(H3BO3)为交联剂,研究了硫酸盐还原菌污泥(SRBS)、铁屑、麦饭石共固处理合成煤矿酸性废水的最优配比与机理,并分析了固定化过程中小球稳定性及活性的变化规律。实验结果表明,SRBS投加量是影响处理效果的最显著因子,当投加30%SRBS、2%铁屑、3%麦饭石时SO42-、Mn2+去除率分别为94.13%和84.39%,溶液pH为7.03,未检测出Fe2+;随着交联时间的延长,小球膨胀率及SO42-还原率分别呈线性与指数下降,从保持小球稳定性与活性角度考虑,可将交联时间设定为4~8 h;该法可为市政污泥的处置以及生物法处理煤矿酸性废水的工程应用提供技术参考。     

固定化膜生物反应器处理含抗生素污水

采用细菌固定化技术包埋活性污泥浓缩液,并利用A/O膜生物反应器处理含抗生素生活污水,考察了膜生物反应器在抗生素存在条件下降解有机物及氮素的性能,并对土霉素为代表的抗生素的去除效果进行分析。结果表明,人工模拟抗生素污水的COD、TOC、NH4+-N、TN及土霉素浓度分别为325～413、101.35～206.10、15.51～24.54、15.00～25.30和0.17～0.47 mg/L,水力停留时间为6、12和24 h的条件下,系统的出水平均COD、TOC、NH4+-N和TN分别维持在50、20、1和3 mg/L以下,对土霉素的平均去除率分别达到64%、72%和75%;研究还发现固定化膜生物反应器对进水中氨氮的波动具有良好的抗冲击负荷能力且可以延缓膜污染,正确调整水处理工艺的运行工序可以在提高水处理效率的同时有效降低水环境中的抗生素药物含量。     

东京根霉对重金属Cr3+、Mn2+和Zn2+的吸附研究

利用固定化发酵中产生的废菌体--东京根霉(Rhizopus tonkinesis)去除废水中Cr3 、Mn2 和Zn2 ,研究了预处理、pH、温度、金属离子初始浓度、吸附时间等条件对吸附量的影响.结果表明,用NaOH浸泡4～6 h、在pH=5～6,温度25～35℃时吸附效果最好,用Langmuir、Freundlich和Temkin方程对其吸附等温线进行拟合,相关性都比较好;用不同的吸附动力学方程描述东京根霉吸附金属离子的最优和最次模型分别为Elovich方程和一级扩散方程,双常数方程和抛物线扩散方程拟合介于前二者之间.     

固定化嗜麦芽寡养单胞菌的制备及其降解羽毛废弃物的初步研究

以自制壳聚糖小球为载体,采用吸附固定法制备固定化嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia DHHJ),并将其用于羽毛废弃物降解。结果表明,采用3.0%(质量分数)的壳聚糖制成的壳聚糖小球的形态较好,经高压灭菌后弹性增加,呈多孔状,有很强的吸水性,有利于细菌的吸附固定和生长;在细胞稀释液中加入10%(质量分数)的壳聚糖小球,固定时间设为2d时,制得的固定化小球在发酵过程中释放的有效活菌数最多,可达7.0×106 cfu/mL;在连续10次、共计40d的序批发酵降解过程中,固定化菌的羽毛降解率和发酵液中的角蛋白酶酶活均保持在最大值的80%以上。固定化菌的发酵稳定性较强,能在较长时间内稳定、有效地降解羽毛,具有连续发酵潜力;固定化菌发酵降解羽毛的最佳工艺条件为:小球投加量50mg/mL,羽毛投加量25mg/mL,摇床转速130r/min,发酵5d。     

多孔淀粉固定化堆肥用微生物菌剂的制备条件优化及其堆肥效果验证

为提升菌渣的堆肥效率,研制了一种保质期较长且可应用于堆肥体系中的固态微生物菌剂。利用堆体中筛选出的微生物制备了混合菌液M,利用多孔淀粉作为吸附载体对其进行吸附,并经冷冻干燥得到包埋基础产品固态菌剂D,然后采用包埋技术将D制成固态菌剂Q。结果表明,新鲜制备的3个阶段微生物菌剂(M、D、Q)的各项指标均符合国家标准;制备3个月后,菌剂Q的存活率仍高达47.69%,远高于菌剂M的0,与比菌剂D提高了8.10%;最终堆肥验证中,菌剂D、Q表现出明显的优势,堆肥过程启动得更早,且腐殖酸含量分别提高了2.61%、3.44%,故菌剂Q的性能最佳。利用“吸附-包埋”技术制备固态菌剂可行且效果明显,可为微生物菌剂的制备提供参考。     

磁性多孔微球固定化硫酸盐还原菌的研究

以磁性多孔微球为载体,采用吸附法固载硫酸盐还原菌,用于磁性稳态流化床。通过扫描电镜等方法研究生物膜的组成,计算出反应器中磁性多孔微球的浓度、生物膜量和生物膜浓度等,并进行了磁性稳态流化床净化SO2废气初步实验。结果表明,MSFB反应器中的生物膜浓度为15.60 g/L ,生物膜厚度为105.60 μm, MPM上固定的生物量高达109.80 mg/g。磁性稳态流化床净化SO2废气,净化效率可达90%以上;并考察了pH和气液比对SO2吸收率的影响,这对进一步研究微生物法脱除烟气SO2具有重要意义。     

Fe3O4@PEG@SiO2人工抗体的制备及其对噻吩磺隆的吸附性能

以FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O为原料采用共沉淀法制备Fe3O4磁性纳米粒子,在其表面修饰聚乙二醇 2000（PEG-2000）,在所得的修饰了PEG-2000的Fe3O4磁性纳米粒子溶液中加入模板分子噻吩磺隆、交联剂正硅酸乙酯和催化剂氨水,水解后制得印迹了噻吩磺隆的Fe3O4@PEG@SiO2人工抗体。用体积比为1:4的乙酸和丙酮溶液为洗脱剂,洗脱位于SiO2壳层中的印迹分子,形成具有与印迹分子结构、大小和功能基团互补的特异性识别位点空穴。制备的Fe3O4@PEG@SiO2人工抗体对目标分析物噻吩磺隆分子选择性识别和吸附,对噻吩磺隆的最大饱和结合量为41.28 mg·g-1,前30 min内,其吸附速率为0.45 mg·(min·g)-1,分别是非印迹方法的5.34倍和3.46倍。     

Fe3O4@SA/GO凝胶球的制备及对亚甲基蓝的吸附性能

以海藻酸钠为骨架,结合Fe3O4及氧化石墨烯制备了Fe3O4@SA/GO复合凝胶球.采用SEM、FT-IR、XRD、VSM等对制备的材料进行了表征分析,并且考察了Fe3O4@SA/GO对水中亚甲基蓝的吸附性能.结果 表明:Fe3O4@SA/GO凝胶球空隙较多,表面含有丰富的羧基、羟基等含氧官能团;材料磁性能良好,饱和磁...     

海藻酸钠与纳米Fe3O4联合固定化菌对三氟羧草醚的降解

采用联合固定化技术,将菌株Pseudomonas citronellolis DK-3与纳米Fe3O4固定于海藻酸钠小球中制成纳米Fe3O4和海藻酸钠联合固定化菌（Fe3O4/SA）,并系统研究了纳米Fe3O4的最佳投加量,Fe3O4/SA联合固定化菌对三氟羧草醚的降解特性以及Fe3O4/SA固定化菌在序批式反应器（SBR）中的降解稳定性。实验结果表明,当纳米Fe3O4的投加量为90 mg·L-1,三氟羧草醚初始浓度为100 mg·L-1时,固定化菌的降解率达到97.9%。扫描电镜结果表明Fe3O4/SA联合固定化小球更适合三氟羧草醚降解菌的附着生长。Fe3O4/SA联合固定化菌降解三氟羧草醚的最佳环境条件为pH：7~8、温度：30 ℃。此外,与SA固定化菌相比,Fe3O4/SA联合固定化菌具有更强的耐环境因素变化能力,抗重金属离子毒性能力。并且,经多次重复使用后,联合固定化菌仍保持较高的降解率（>95%）。最后,实验室规模序批式反应器（SBR）中降解实验表明,Fe3O4/SA联合固定化菌能够稳定运行35 d以上,降解率均高于95%,为三氟羧草醚固定化细菌的工程化应用奠定了理论基础。