外电流对生物膜空隙率和分形维数分布的影响

采用微切片结合图象分析技术研究外电流(≤25 A/m²)对自养、异养/自养生物膜空隙率和分形维数的影响.结果表明,当没有电流作用时,自养、异养/自养生物膜的空隙率分别由最外层的大约92%和96%减少到最内层的54%左右;分形维数分别由1.1和1.05逐渐增大到最内层的1.4左右.随着通过反应器的电流密度增大,2种生物膜的最外层空隙率均略有下降,分形维数略有增大,而在生物膜内层,空隙率和分形维数受电流影响均不太明显.     

连续/间歇曝气下MBBR-亚硝化生物膜特性

本文分别以连续曝气和间歇曝气方式长期运行两套亚硝化移动床生物膜反应器,对比分析两种曝气方式下亚硝化生物膜特性差异和变化.研究表明,连续曝气和间歇曝气均可实现亚硝化生物膜生长（K_d> 0）,但间歇曝气下生物膜连续脱落对生物总量基本无影响,生物膜生长过程更加稳定,且当亚硝化运行稳定后,间歇曝气可获得更高的生物总量（1.42g/m²）.而连续曝气下生物膜可获得更高的蛋白质/多糖（PN/PS=1.8~2.0）和蛋白质/挥发性固体（PN/VS=0.145）以及更低的腐殖质/挥发性固体（HS/VS=0.05）和死细胞占比（13.66%）.这说明连续曝气下生物膜中活性生物量占比更高,惰性生物量占比更低,活细胞占比更高,因而生物膜活性更高,微生物代谢更活跃.荧光实时定量PCR结果显示,以连续曝气运行的MBBR生物膜中亚硝化菌总量远高于间歇曝气,连续曝气更利于亚硝化菌的生长富集（2.36copies×10⁸/g > 0.25copies×10⁸/g）.     

沸石一蛭石曝气生物滤池低温低浓度条件下生物膜特性研究

研究了低温（4～8℃）沸石一蛭石曝气生物滤池处理污水厂尾水稳态运行时生物膜形态、生物量和微生物活性变化特征,分析了反应器内生物量和微生物活性的空间变化规律。结果表明,曝气生物滤池的生物膜形态、生物量及微生物活性有沿水流方向渐变的特点,生物量及微生物活性沿水流方向呈现递减的趋势．且生物量、微生物活性呈正相关。     

基于活性微生物特征的供水管壁生物膜生长特性

管网生物膜由各种活性微生物、微生物残体及有机无机杂质组成,管网生物膜的生长会导致机会致病菌寄居、管道腐蚀以及水质恶化等系列饮用水卫生问题.为研究供水管壁生物膜形成过程和附着生长活性微生物的分布特征,采用异养菌平板计数(HPC)、流式细胞术(FCM)和16S rRNA高通量测序对3种典型室内供水管材:聚氯乙烯(PVC)、无规共聚聚丙烯(PPR)、不锈钢(STS)内壁活性微生物的生长特性和群落多样性进行了分析.结果表明,PVC管壁生物量在第73 d最先达到峰值,3种管材内壁单位面积最大生物量、生物膜成熟时期生物量均呈现PVC PPR STS的规律. 3种管材表面活性细菌群落结构组成上,PVC管表面主要以硝化螺旋菌门为主,PPR和STS管以疣微菌门为主,其中STS管壁上生物膜物种丰富度最低、多样性最小,群落结构最简单. PVC和PPR管内壁表面相较STS管存在更多的蓝藻细菌和放线菌,在饮用水输配过程中更易引发饮用水嗅味问题.管材介质对管壁生物膜上微生物群落结构存在一定影响.     

曝气生物滤池的生物膜及其微生物种群特征

研究了曝气生物滤池处理模拟生活污水稳态运行时反应器内生物膜的形态特征、生物量和微生物的活性变化特征,分析了生物膜及微生物种群的空间变化规律.结果表明,曝气生物滤池的生物膜形态、颜色和厚度具有沿水流方向渐变的特点,而生物膜密度则在垂直方向上分布不均匀,靠近载体表面部分空隙较大;生物量沿水流方向出现逐步递减的趋势,生物膜活性变化呈现明显的倒“V”型特点;微生物种群组成多样,食物链长且相互交叉,系统营养结构复杂,高端营养级微生物种群所占比例较高,底物利用范围大,沿水流方向可形成不同代谢类型微生物的优势群落.     

间歇性河流中生物膜对干湿胁迫的动态响应

针对近年来关于河流生态系统中生物膜在干湿胁迫下的响应研究进展,综述了生物膜结构和功能的适应性变化,主要分析了生物膜中不同功能类群（自养和异养）以及群落结构（α多样性以及β多样性）的动态变化;结构性变化主要表现为随着干旱进行α多样性的降低以及β多样性的升高,另外系统总结了干湿胁迫下生物膜生产力和代谢功能的动态响应;重点分析了生物膜微生物群体对干湿胁迫的抗性机制,并展望了分子生态网络分析在生物膜动态响应研究中的应用前景.     

生物膜反应器进出水底物浓度相关性研究

从套氧生物膜反器,异养－好氧生物膜反应器和硝化生物膜反应器三方面,全面考察了进水底物浓度对生物膜反应器稳态出水水质的影响委现Ｓｅ随Ｓ０的变化呈现半Ｕ形曲线。在传统的线性模型基础上,提出了非线性Ｓｅ－Ｓ０的模型,该模型能很好地定量描述试验所得数据,并从的数据得到进一步的验证。     

生物膜对给水铸铁管腐蚀结垢的影响

采用XRD、XPS对给水铸铁管腐蚀结垢产物进行表征,结合水相中总铁浓度变化规律,研究了生物膜生长对给水铸铁管腐蚀结垢的影响.结果表明,0～7 d时生物膜存在条件下水相中总铁浓度更高,而15～30 d时无生物膜生长的对照组水相中总铁浓度更高.有生物膜生长时,锈垢的XRD图谱主峰为铁氧化物;无生物膜生长时,主峰为CaCO₃,次峰为铁氧化物,表明生物膜的存在会影响锈垢中晶体的生长及组成.7 d时有生物膜生长组锈垢中铁的质量分数更高,而15 d和30 d时对照组锈垢中铁的质量分数更高.有生物膜生长组锈垢中钙的质量分数始终低于对照组,可能是胞外多聚物吸附或微生物生长消耗钙离子所致.上述结果表明,生物膜发育7 d时会促进铸铁管的腐蚀,而发育15～30 d时会抑制铸铁管的腐蚀;存在生物膜生长会对铸铁管锈垢的形态和组成产生重要影响.生物膜对腐蚀的抑制作用为控制配水管网管道的腐蚀提供了一条新的途径.     

山东威海-日照近岸海域浮游细菌的分布特征

于2006年8月~2007年10月,分春夏秋冬四个航次对山东威海-日照近岸海域进行了现场调查,研究了该海区浮游细菌丰度、生物量及可培养异养细菌生物量的分布特征,探讨了它们与温度、溶解氧、总有机碳、总N、总P和活性磷酸盐之间的关系。结果表明:浮游细菌生物量具有一定的时间、空间分布特征,冬季浮游细菌生物量明显低于其他三个季节,近岸生物量高于远岸区域;浮游细菌丰度及生物量与温度、溶解氧、总有机碳呈非常显著相关关系(P0.01);夏冬季节可培养异养细菌数与总N、总P及PO4-P均呈现显著相关关系,表明以上三种环境生态因子可能是该海域可培养异养细菌生长的限制因子。     

膜曝气生物膜反应器研究进展

膜曝气生物膜反应器(MABR)是一种新颖的膜-生物处理组合工艺.在MABR中,曝气膜既提供曝气又兼做生物膜生长的载体.气相(曝气膜内腔)中的氧是通过膜/生物膜的界面扩散进入生物膜内,而液相(废水)中的底物是从生物膜/液相界面上进人生物膜.MABR突出特征是无泡曝气以及氧和底物的异向传质导致的生物膜功能活性层化,对高需氧...     

基于GIS的上海市河道及其水污染空间特征分析

在GIS支持下,对上海市的河道及其水质污染的空间格局进行分析,并进一步分析了水质污染面积与景观格局指数之间的关系.结果表明,上海市河道的水面率、河道密度、边界密度、分形数的空间分布特征表现为中心城区低,郊区高的趋势;河道水质污染在空间上呈现中心城区严重污染,近郊区到远郊区水质污染逐步减轻的趋势;而河道水质污染面积与河道景观空间指数之间呈现显著正相关,定量分析表明,河道污染水面积的对数与河道的边界密度之间满足非线性关系.     

生物滴滤塔降解甲苯废气长期运行生物膜相特性研究

分析生物滴滤(BTF)长期运行过程生物量积累和分布规律、生物膜相特性变化,旨在探讨生物膜相特性变化与体系运行性能恶化的相关作用效应.结果表明,生物滴滤塔运行130 d后呈现出降解性能恶化的趋势,生物膜厚度和床层压降逐渐增加,且生物膜呈现出非均匀性分布,填料层上、下半段孔隙率已从启动期的85%和82%分别降低至65%和40%,表征生物膜平均代谢活性的AWCD值也明显降低,表明生物膜出现老化现象.生物膜胞外多聚物(EPS)总分泌量和蛋白质含量运行后期分别约为前期的2倍.蛋白质与多糖比值(PN/PS)逐渐从0.3增至0.95;生物膜表面疏水性与PN/PS值呈正相关,也相应从33%增为73%;EPS的平均分子量呈现减小的趋势;FTIR分析结果进一步表明,EPS的主要化学成分发生了变化.EPS分泌量和主要成分的变化可能是导致反应体系运行性能恶化的本质原因之一.上述结果可为从本质上解决生物滴滤体系长期运行面临的填料层堵塞和运行性能恶化等共性技术难题奠定基础.     

滇池水华分形结构动态研究

采用MODIS-NDVI数据,运用CART分枝树法将滇池水体分成富集区、过渡区和水面,依据分形理论对滇池水域不同分区微景观镶嵌体的分维数进行计算,揭示其分维特征,结果表明:滇池水体微景观镶嵌体具有统计意义上的自相似性,是一种随机分形结构,微景观的分维值越大,其形态越复杂,反之越简单.滇池99.7%面积属于富营养区,滇池...     

引黄水库沉沙条渠沉积物的表面理化及分形特征研究

研究了引黄水库沉沙条渠泥沙沉积物的表面微观形貌和孔表面分形特征.采集了引黄供水鹊山水库沉沙条渠6个泥沙沉积物样品,对其粒径、形貌、孔隙结构、表面元素分布及分形特征进行分析,目的是考察由不同模型计算的颗粒孔表面分形维数和标度空间存在差异的原因,探讨这些颗粒表面微观形貌对其表面元素分布的影响.结果表明,泥沙沉积物颗粒的平均...     

不同负荷下生物膜脱落与载体生物膜生物特性的相互影响

为探究不同负荷下生物膜的脱落特性,对试验过程中生物膜脱落量及载体上生物膜生物特性进行了研究.结果表明:生物膜脱落量随运行时间延长而增大;有机负荷对生物膜脱落量的影响不同,负荷高脱落量大.紧密结合胞外聚合物(TB-EPS)是生物膜胞外聚合物(EPS)的主要组成部分,生物膜EPS量随负荷的增大而增大;EPS中多糖含量越高,生物膜脱落量越小.系统中pH值逐渐下降并抑制生物膜活性,生物膜脱落量随着脱氢酶活性的下降而增加,载体上生物膜脱氢酶活性也会随着生物膜脱落量的增加而下降.生物膜脱落过程中,生物膜微型动物多度、物种数减少,物种多样性水平随着运行时间延长而降低;有机负荷较高,生物膜微型动物多样性较高,物种稳定性指数WS较高而多样性稳定性指数WH较低,但其生物膜脱落量大.因子分析揭示了不同负荷下生物膜脱落与生物膜特性的相互关系,与生物膜脱落紧密相关的因子依次为生物膜组成与活性因子、生物因子、负荷因子等.生物膜脱落与载体上附着生物膜相互作用、相互影响.     

生物膜对饱和多孔介质渗透性影响的实验和模型研究

为了解微生物生长过程中生物堵塞对二维饱和多孔介质渗透性的影响,采用C190石英砂箱(55 cm×45 cm×1.28 cm)进行室内渗流实验,研究混合菌群KB-1在充足营养源条件下的生长情况及生物膜对饱和多孔介质渗透性的影响.实验监测了砂箱水溶液中悬浮生物量及颗粒表面附着生物量,利用共焦激光扫描技术观测了颗粒表面形成的...     

挂膜方式对模拟河道生物反应器启动与稳态运行的影响

对比研究了自然挂膜和改进型闷曝排泥挂膜2种启动方式对模拟河道生物反应器修复微污染水源水过程特性的影响.结果表明,采用改进型闷曝排泥挂膜法有效缩短了弹性填料的挂膜周期,该反应器的NH3-N去除率比自然挂膜组提前1周达到70%以上.挂膜成熟后,闷曝排泥挂膜组附着的生物膜量和胞外多聚物含量分别为自然挂膜组的1.38倍和1.41倍,生物膜结构亦较为致密,2组反应器的NH3-N、CODMn平均去除率最终分别稳定在92%和82%以上.通过改变曝气强度和方式开展系统运行工况研究,发现2组反应器的NH3-N和CODMn去除性能呈现不同程度的波动,相比而言,采用闷曝排泥挂膜法启动的反应器对工况变化具有较强的适应能力, P(NH3-N)为0.001,一定程度上说明不同挂膜方式对填料附着的生物膜群落结构以及微污染水源水修复系统稳态运行性能影响显著.     

SPG膜曝气-基因工程菌生物膜反应器处理阿特拉津废水研究

膜曝气-生物膜反应器(MABR)是一种新型的膜-生物废水处理工艺,在MABR中采用基因工程菌生物膜可以强化难降解污染物的生物去除.本研究在SPG膜表面形成基因工程菌生物膜,运行SPG膜曝气-生物膜反应器(SPG-MABR)处理阿特拉津废水,考察了气压、挂膜生物量和液体流速对SPG-MABR运行性能的影响,以及基因工程菌生物膜的变化.结果表明,提高气压可以增大透氧系数,从而提高阿特拉津和COD的去除速率以及复氧速率.提高挂膜生物量能够加快阿特拉津和COD的生物去除,但生物膜厚度增加使得氧传质阻力增大,复氧速率降低.层流状态下减小SPG-MABR中的液体流速,有利于污染物向生物膜扩散传质,从而提高污染物去除速率.气压为300 kPa、生物量为25 g·m-2、液体流速为0.05 m·s-1时,SPGMABR反应器对阿特拉津5 d的去除率可以达到98.6%.在SPG-MABR运行过程中,基因工程菌生物膜呈现微生物多态化趋势.生物膜表面逐渐被其他微生物细胞覆盖,基因工程菌分布减少,生物膜内部仍以基因工程菌细胞为主.