石油污染土壤的生物修复室内模拟实验研究

在实验室模拟的条件下,利用从克拉玛依的石油污染土壤中筛选出的4株高效降解菌,以石油烃降解率、脱氢酶活性、呼吸强度、微生物量碳氮和土壤毒性作为评价指标,研究不加生物菌剂不翻耕、不加生物菌剂翻耕、加生物菌剂不翻耕、加生物菌剂翻耕、加固定化菌剂不翻耕和加固定化菌剂翻耕6种不同实验条件对石油污染土壤修复的效果。结果表明,在63 d的修复过程中,加固定化菌剂翻耕实验F组的石油去除率达到了78.7%,比不加生物菌剂不翻耕实验A组的石油去除率提高了49.5%。随着土壤毒性逐渐降低,玉米(Zea mays L.)和赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)可以在F组土壤中良好的生长,达到了修复的效果。     

复合微生物菌剂对污泥堆肥的作用效果研究

为了研究复合微生物菌剂对污泥堆肥的作用效果,以消化污泥、锯末和回流堆肥为原料,接种不同剂量(0、0.2%、0.5%)的复合微生物菌剂进行室外露天堆肥,分析了温度、含水率、pH值、全碳(TC)、全氮(TN)、种子发芽指数(germination index,GI)的动态变化,结果表明:各堆体温度保持在50℃以上的时间均超过7 d,满足堆肥卫生标准;接种复合微生物菌剂的堆体升温速率和温度最高值均大于未接种堆体,接种复合微生物菌剂有利于增加堆体水分散失量,加快堆体有机质降解速度,降低堆体氮的损失量,提高GI值;其中微生物菌剂接种量为0.5%的堆体,接种处理对水分散失、氮损失的控制和GI值的增加效果较明显.     

高温微生物菌剂加速垃圾填埋场好氧稳定化进程的研究

研究了一种可加速垃圾填埋场好氧稳定化进程的生物强化技术。实验对比了A、B、C 3种填埋方式,A、B为好氧填埋,C为厌氧填埋;A中接种高温复合菌剂,B、C中不接种菌剂。实验周期为20 d。研究发现:高温菌剂的投加起到了多重作用:增强了微生物的活动,导致A中的温度显著升高,最高可达72℃,且50℃以上的高温期达14 d,而B仅在45℃维持3 d,C则基本处于常温;加速了垃圾堆体的降解与稳定化进程,至实验结束,A中可生物降解有机质含量(BDM)去除率达51.2%,明显高于B、C中的BDM去除率(31.1%和39.4%);加速了堆体中含氮物质的降解与转化,减少了垃圾浸出液中氨氮的累积;加速了堆体的沉降,A中垃圾堆体沉降高度达10 cm,远大于B、C堆体的沉降高度(4 cm和2.5 cm)。     

添加VT菌剂和有机物料腐熟齐对堆肥的影响

通过在高温好氧堆肥中分别添加VT菌剂和有机物料腐熟剂,研究接种3％o的VT菌剂和有机物料腐熟剂促进堆肥的作用效果。结果表明,接种VT菌剂的处理与空白和接种有机物料腐熟剂的处理相比,堆肥初期升温更快;高温期更长;堆肥结束时,C／N降低的多,NO3-N增加的多,NH4-N挥发的少,接种VT菌剂和VT有机物料腐熟剂都可促进有机质的充分降解,缩短堆肥时间,加快堆肥腐熟,提高堆肥肥力。     

添加VT菌剂和有机物料腐熟剂对堆肥的影响

通过在高温好氧堆肥中分别添加VT菌剂和有机物料腐熟剂,研究接种3‰的VT菌剂和有机物料腐熟剂促进堆肥的作用效果。结果表明,接种VT菌剂的处理与空白和接种有机物料腐熟剂的处理相比,堆肥初期升温更快;高温期更长;堆肥结束时,C/N降低的多,NO3-N增加的多,NH4+-N挥发的少,接种VT菌剂和VT有机物料腐熟剂都可促进有机质的充分降解,缩短堆肥时间,加快堆肥腐熟,提高堆肥肥力。     

复合菌剂对土霉素菌渣好氧堆肥腐熟及微生物群落结构影响

针对抗生素菌渣中抗生素残留难处理的问题,采用好氧堆肥法将其制成有机肥料,以实现其无害化处理及资源化利用。通过将复合菌剂添加到好氧堆肥体系中,研究其对堆体理化性质、肥效、毒性和微生物群落的影响。结果表明,添加复合菌剂最高温度可达70.55 ℃,比对照组高温期延长了5 d,减少了氮源流失,有机质降解率提高了5.56%,土霉素降解率高达98.86%,使堆肥产品达到安全水平。此外,复合菌剂提高了堆肥中放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度,与堆体升温正相关的嗜热菌属(Thermophilic bacteria genera)丰度显著增加(P<0.01),而致病细菌相对丰度下降。细菌群落相关性分析结果表明,接种菌剂既增加了微生物活性,降低了细菌群落的复杂度,又为优化建立新的和更加健康的堆肥细菌群落奠定了基础。本研究可为抗生素降解菌渣在堆肥中的应用提供参考。     

产漆酶血红密孔菌对城市污泥堆肥过程中有机氯农药的降解效应

为降低城市污泥堆肥中有机氯农药对环境的影响,实验室通过外加热源提供堆肥环境温度条件,并在不同堆料中接种不同剂量的产漆酶血红密孔菌,研究不同处理下产漆酶血红密孔菌对污泥中HCH、DDT和HCB的降解性能的影响。结果表明,供试血红密孔菌对3种有机氯农药的降解有明显的促进作用。未接种菌剂情况下,高温堆肥本身对HCH、DDT和HCB的降解率分别为51.1%、43.6%和63.4%;接种1%菌剂时,HCH、DDT和HCB比未接种堆料降解率分别提高了16.2%、34.6%和21.7%;接种3%菌剂时,HCH、DDT和HCB比未接种堆料降解率分别提高了41.1%、34.6%和20.1%。供试菌剂对DDT的降解效果最好,且DDT和HCH的降解能力与接种量大小呈正相关。此外,供试菌剂剂量大小对HCH不同异构体和DDT不同衍生物降解效果也不尽相同。     

产物循环对生活垃圾好氧生物处理过程的影响

为研究产物循环对生活垃圾好氧生物处理过程中水分去除的影响,进行了不同的产物循环接种比例(30%、10%、无接种)的好氧生物处理实验.结果表明,产物循环接种可提高垃圾中各生物化学组分(总糖、脂类、蛋白质和木质纤维素类)及有机物总体的降解率;接种 30% 和 10% 产物组的有机物降解率分别为 70%和 65%,高于无接种组的 63%;接种组的高温(50℃以上)维持时间亦明显延长.产物循环接种对提高水分去除具有不确定性,接种率 30%、10%和无接种时,相应的水分去除率分别为 60%、61%和 62%,单位重量原料的水分去除量为 0.401、0.428和 0.421 kg/kg,产物最终含水率为 60%、59%和55%.     

白腐菌应用于堆肥处理含木质素废物的研究

白腐菌对木质素具有较强的降解能力。通过在含大量木质素的模拟垃圾堆肥中采取添加白腐菌菌剂与不添加该菌剂2组实验对比,在相同堆肥处理条件下,接种菌剂的堆肥中木质素总量由274988mg降至15438mg,降解率达4386%,远高于未接种菌剂的堆肥中木质素的降解率,表明白腐菌可有效用于含木质素废弃物的堆肥处理,并有望于加速堆肥腐熟,提高堆肥效率。     

3种菌剂对小麦秸秆好氧堆肥降解效果比较

为探讨不同菌剂接种对小麦秸秆好氧堆肥一次发酵阶段的处理效果,选用3种商业菌剂QD、DH和VT,并以厨余垃圾作为调节剂,进行了好氧堆肥发酵实验.通过研究堆肥过程中物料的温度、含水率、浸提液理化性质、挥发份固体(VS)含量和C/N比的变化情况,比较了3种菌剂对小麦秸秆好氧堆肥降解效果的影响.结果表明,QD、DH和VT处理下...     

餐厨垃圾高温中试两相厌氧发酵的稳定性

为了考察在高负荷条件下餐厨垃圾厌氧发酵的稳定性,采用餐厨垃圾为发酵原料,以某污水处理厂脱水污泥为接种污泥,在中试规模条件下,采用产酸相中温（35℃,0.33 m3）产甲烷相高温（55℃,1.6 m3）进行连续式发酵。结果表明,餐厨垃圾厌氧发酵的产酸相有机负荷可达29.27 kg VS·（m3·d）-1,产甲烷相有机负荷为6.04 kg VS·（m3·d）-1,容积产气率平均为5.61 m3·（m3·d）-1,原料产气率平均达0.913 m3·（kg VS·d）-1,甲烷浓度平均为73.07%,总菌数为2.41×109个·mL-1,产甲烷菌最高为7.08×108个·mL-1,产甲烷菌数占总菌数的29.4%。两相厌氧发酵工艺可实现餐厨垃圾高负荷条件下的稳定运行。     

生物炭基固定化菌剂对石油类污染物的高效降解

以生物炭为载体,采用吸附法制备固定化菌剂,通过分析不同材料生物炭的结构差异,探讨了不同生物炭的结构在固定化中的影响机制。SEM和EDS分析表明,降解菌主要固定在生物炭表面。生物炭内含有C、N和P成分,能为降解菌提供营养物质。生物炭的多孔结构能促进石油污染物的降解。结果表明,经玉米芯和秸秆生物炭固定化后F-3、R-7及其混合菌的除油率显著提高,分别为41.7%和29.5%、52.5%和42.8%、63.8%和53.2%。玉米芯生物炭固定化菌剂的除油率比秸秆生物炭固定化菌剂高10.6%。玉米芯生物炭表面比秸秆生物炭粗糙,其固定的微生物量为4.2×1010 cfu·g-1,固定效率达71.2%;秸秆生物炭固定的微生物量为2.5×1010 cfu·g-1,固定效率为57.6%。固定化菌剂的最佳制备条件为：选择500℃下热解3 h的玉米芯生物炭为载体,微生物接种量为10%,载体投加量为10 g·L-1,置于35℃、130 r·min-1摇床中固定18 h。     

热处理时间对餐厨垃圾高温干式厌氧发酵的影响

餐厨垃圾中有机物大部分以大分子的形式存在,对其进行热处理,破坏大分子有机物的存在形式,将会影响其干式厌氧发酵的过程。实验对餐厨垃圾进行了热处理(100℃),处理后将其在含固率(TS)20%、接种率25%的条件下进行高温55℃厌氧发酵。实验结果表明,热处理后,餐厨垃圾的理化性质发生显著变化,累计产气量、TS和VS的去除率均增大。当热处理时间为15 min时,餐厨垃圾的SCOD值最高,为59.49 g/L,比未处理时提高了3.3倍。同样该条件下,累计产气量也最高,为2 782.8 mL,与未处理相比累积产气量提高58.30%,第二产气高峰比未处理提前3天。各发酵瓶发酵前后TS、VS去除率的变化趋势与累计产气量的变化基本一致,累计产气量越大,TS、VS的去除率越大。     

厌氧折流板反应器处理邻苯二甲酸二丁酯废水

采用南京江心洲污水处理厂的厌氧消化污泥作为厌氧折流板反应器（ABR）的接种污泥,研究室温（25±5）℃条件下ABR对邻苯二甲酸二丁酯（DBP）降解的运行特性。结果表明,ABR在室温、容积负荷为0.9-1.8 kg/（m3·d）条件下启动运行30 d可以达到运行稳定,其COD去除率在90%左右。在负荷提高阶段,当水力停留时间（HRT）为12 h,容积负荷为2.0-6.8 kg/（m3·d）时,反应器对COD平均去除率大于85%;当HRT为12 h,容积负荷6.8 kg/（m3·d）时,COD去除率达90.7%,DBP降解率达87.3%。     

球磨热碱耦合法破解污泥-释放碳源及污泥减量化的效率

研究了球磨热碱耦合法破解污泥释放碳源的效率,进一步探索了直接以破解液代替外加碳源用于反硝化脱氮的可行性,并研究了该方法对污泥减量化的效果。结果表明,在水浴温度80 ℃,复合碱投加量为154 mg·g ⁻¹(以污泥VS干重计),反应24 h后,对于浓缩后含水率为93.8%的污泥,破解液中SCOD达到2.013×10⁴ mg·L⁻¹,COD达到4.725×10⁴ mg·L⁻¹。三维荧光光谱显示,污泥破解液中荧光性有机物质以易生物降解的色氨酸类和微生物代谢副产物类占据主导地位。污泥处理前后,TS由61.7 g۰L⁻¹下降至15.6 g۰L⁻¹,其中部分超细颗粒随上浊液回收利用,污泥减量化程度达到74.7%;VS由30.4 g۰L⁻¹下降到4.6 g۰L⁻¹,挥发性有机质的去除率达到84.7%。粒径分析结果表明,原始污泥中值粒径由预处理前28.1 μm降为12.6 μm,粒径显著减小,并产生2.5 μm左右的细颗粒悬浮于破解液。随后以破解污泥沉淀后的上浊液直接作为替代碳源,在模拟的反硝化实验中(外加硝酸钾作为氮源),反应器持续运行稳定后,NO₃⁻-N的去除率均高于97.0%。以上结果表明球磨热碱耦合法是一种非常高效污泥减量化方法,破解液可有效作为反硝化碳源使用,污泥资源化和减量化效果好,是一种非常有前途的污泥处理处置方法。     

钛基锡锑阳极电化学氧化去除水中的四环素

以钛基锡锑电极为阳极,研究了电化学氧化技术对水中四环素的去除效果。考察了电流密度(5~25 mA·cm-2)、极板间距(5~25 mm)、四环素初始浓度(5~100 mg·L-1)和电解质种类(NaClO4、Na2SO4和NaNO3)对四环素电化学降解效率的影响。研究表明:钛基锡锑电极电化学降解四环素反应符合一级反应动力学规律(R2>0.95);四环素降解效率随电流密度增大而增大,当电流密度大于15 mA·cm-2时,四环素的降解反应受传质控制;四环素降解效率随极板间距增大而减小,在传质控制条件下,反应速率与极板间距成反比;初始浓度小于20 mg·L-1时,受传质影响,四环素降解效率基本不随初始浓度变化,当初始浓度大于20 mg·L-1时,四环素降解效率随初始浓度增大而减小;Na2SO4为电化学降解水中四环素较合适的电解质。     

聚乙烯醇生物降解菌群的结构分析及优势菌株降解特性

对堆肥中降解聚乙烯醇材料的微生物菌群结构进行了分析。结果表明：降解聚乙烯醇材料的优势菌群属于芽胞杆菌科(Bacillaceae)。从降解了3年的材料表面筛选出了1株聚乙烯醇降解菌DG01,鉴定为苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis sp.)。分别以聚乙烯醇(poly(vinyl alcohol),PVA)浓度和二氧化碳排放量为指标,对PVA的降解动力学进行了研究。结果表明：PVA生物降解过程符合一级动力学模型,R²分别为0.984 0和0.983 5。对摇瓶培养条件进行了单因素优化实验。最佳降解温度,初始pH和酵母粉浓度分别为41 ℃、7和1.40 g·L⁻¹。优化后,48 h内PVA初始浓度为3 g·L⁻¹的降解率达到了45.21%,提高了2.10倍。     

风速对自然通风型人工湿地氧传质速率及污染物去除效果的影响

系统地研究了拔风管式自然通风型人工湿地(naturally-ventilated constructed wetland, CW_NV)在不同风速(u≤4.0 m·s⁻¹)条件下的氧传质速率(oxygen transfer rate, OTR)以及对有机物、氮、磷的去除效果。结果表明,外部空气可通过拔风管上的孔口有效地扩散并溶解到湿地内部。与无通风CW系统(CW₀)相比,CW_NV内部OTR(61.38~78.30 g·(m³·d)⁻¹)较CW₀高出19.3%~33.5%,从而强化了CW_NV中氨化、硝化和有机物好氧降解等过程。CW_NV内NH₃-N和COD的去除负荷分别为2.84~4.57 g·(m³·d)⁻¹和45.0~56.6 g·(m³·d)⁻¹,较CW₀分别提高了90.5%~119.6%和11.9%~23.2%。CW_NV出水中硝酸盐浓度为1.10~10.39 mg·L⁻¹,而CW₀出水中硝酸盐浓度仅为0.41~0.91 mg·L⁻¹。在适宜的风速条件下,湿地中可同时存在好氧与缺氧/厌氧环境,这既利于硝化作用又利于反硝化作用,从而可使湿地获得较好的TN去除效果。当风速u≤1.0 m·s⁻¹时,CW_NV系统中TN去除负荷6.70~6.77 g·(m³·d)⁻¹,较CW₀系统高出17.2%~23.1%。但是,自然通风对于TP去除效果的提高十分有限,仅能提高2.4%~4.8%的TP去除率。此外,CW_NV系统中风速与OTR、COD、NH₃-N和TN的去除负荷及其降解速率常数之间的关系符合二次方程。     

电化学氧化法处理含盐苯醌模拟废水

利用钛基二氧化铅电极(Ti/PbO2)作为电催化活性阳极,通过电化学氧化技术对苯醌进行降解矿化,考察常见共存无机盐对苯醌废水降解效率的影响。结果表明,NaCl存在下苯醌废水溶液的COD去除率相比硝酸盐提高了62%,相比硫酸盐提高了45%,NaCl能够显著增强电氧化去除苯醌的电流效率。苯醌的降解对氯离子非常敏感,存在少量的氯离子即可以引起氧化效率明显增加。氯离子浓度越高,苯醌模拟废水的COD去除率越高;但当氯离子浓度高于0.3 mol·L-1时,COD去除率反而有所下降。pH为8的弱碱性环境更有利于含氯离子苯醌废水的电氧化降解反应。提高电流密度可增大COD去除率;但升高温度会降低COD去除率。在pH为8、NaCl浓度为0.3 mol·L-1、电流密度为10 mA·cm-2、温度为20 ℃的条件下,初始浓度为100 mg·L-1的苯醌经3 h电化学氧化降解后COD去除率可达80.9%。通过高效液相色谱对电氧化降解苯醌的中间产物进行分析,发现氯离子存在下苯醌的降解速度显著提高,中间产物顺丁烯二酸的生成速度更快,这说明由氯离子生成的强氧化剂对苯醌具有极强的开环能力。     

微生物耦合铁碳微电解强化水生植物浮床对农村生活污水的深度处理

为减少农村生活污水中有机物对河流水体的污染,以现有农村污水分散处理的一级出水为进水,研究了传统植物浮床、铁碳微电解和常规生物填料的耦合工艺对农村污水的处理效果。该耦合工艺应用物化反应、生物反应、化学反应为共生关系,建立人工生态系统,用以削减水体中的污染负荷。结果表明：微生物耦合铁碳微电解强化浮床在冬季对COD、TP、${{\rm{NH}}_4^ +} $-N和TN的去除率分别可达到78.6%、78.2%、72.2%和73.3%,在夏季的去除率分别可以达到88.8%、75.6%、78.1%和80%;在冬季和夏季的耦合强化浮床中COD的降解速率分别达到2.933 mg·(L·d)⁻¹和3.529 mg·(L·d)⁻¹,TP的降解速率分别为0.055 mg·(L·d)⁻¹和0.061 mg·(L·d)⁻¹,${{\rm{NH}}_4^ +} $-N的降解速率分别为0.583 mg·(L·d)⁻¹和0.8 mg·(L·d)⁻¹,TN的降解速率分别为0.73 mg·(L·d)⁻¹和1.114 mg·(L·d)⁻¹,均优于传统植物浮床与微生物强化浮床的作用效果;微生物耦合铁碳微电解强化浮床对植物的促生长作用明显强于传统浮床和微生物强化浮床,冬季实验前后植物增重为23.3 g,夏季植物增重达到67.4 g;耦合浮床中微生物活性是微生物强化浮床中的1.81倍和1.45倍;最后利用因子的相关性分析与主成分分析,结果进一步表明,由于微生物与铁碳微电解的协同作用促使微生物数量与活性的提升,进而对污染物去除效果产生重要影响。以上研究结果可为农村生活污水的深度处理提供技术支持。