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4.2×1010cfu·g-1,固定效率达71.2%;秸秆生物炭固定的微生物量为2.5×1010cfu·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℃、130r·min-1摇床中固定18 h。     

化学预氧化-生物强化-生物刺激对土壤中菲降解的联合效应

通过室内实验,探究了低浓度过硫酸盐预氧化耦合生物强化或生物刺激技术处理下土壤中菲的降解率和修复效应。结果表明,浓度为0.1 mmol·g~(-1)、温度为50℃热活化的过硫酸钠对土壤中菲7 d的降解率为22.7%。预氧化后,加入高效降解菌和营养物质,强化微生物对菲的降解,继续培育21 d,最终降解率较第7天可提高8.08%～18.59%。同时添加高效降解菌和营养物质N,对土壤中菲的降解促进作用最强,最终降解率可达41.29%,较仅进行化学氧化的对照组和仅进行微生物降解的对照组分别提高17.44%和22.86%,较预氧化后不进行微生物强化的对照组提高12.9%。降解期间,土壤微生物数量和pH呈先下降,后上升趋势,最终维持在相对稳定水平。相关性分析结果表明,土壤中菲的降解率与氧化剂和营养物质N的添加呈显著正相关,土壤微生物数量与pH呈正相关,与氧化剂呈负相关,土壤pH与氧化剂及营养物质P呈负相关。研究结果证实了化学预氧化耦合生物强化和生物刺激技术能有效促进微生物对菲污染土壤的修复。     

芦苇生物炭复合载体固定化微生物去除水中氨氮

为了去除水体中的氮素并实现水生植物的有效利用,以芦苇生物炭为无机载体,结合海藻酸钠(SA)、聚乙烯醇(PVA)作为复合载体,固定驯化后的硝化污泥制成固定化颗粒,去除水中氨氮。通过考察固定化颗粒机械强度、酸碱稳定性及传质性能,探究了生物炭添加量及生物炭粒径对固定化颗粒降解氨氮性能的影响。结果表明,芦苇生物炭有丰富的孔结构,表面含有较多的含氧官能团和胺基、磺酸基、羧基和酰胺基等基团,从而具有良好的吸附性能以及较强的酸碱缓冲能力,有利于微生物的黏附和增殖。以添加芦苇生物炭作为复合载体,固定化颗粒的破损率降低了2.4%,酸碱稳定性和传质性分别提升12.5%和55.8%;在72 h内,可以使氨氮降解率达到96.3%。此外,不同粒径生物炭的固定化颗粒对氨氮的吸附量有显著影响,随着生物炭粒径从0.60 mm减小至0.15 mm,氨氮的最大吸附量可以从0.30 mg·g~(-1)增加到0.46 mg·g~(-1)。因此,在固定化微生物的载体中添加生物炭,可以提升固定化颗粒性能,打通微孔孔道从而有利于基质的运输和扩散;同时减小生物炭粒径,为微生物提供更多的吸附位点,从而显著提高固定化微生物对氨氮的降解能力。     

固定化混合菌修复油污染地表水的研究

从辽河油田受石油污染的河床底泥中筛选出一株芽孢杆菌(Bacillus sp.)和一株黄杆菌(Flavobacterium sp.),采用二次交联化学方法对2株细菌单独及混合固定,分别进行了不同接种量的固定化细菌对油的降解,以及固定化混合菌对环境的耐受性和在自然地表水中对油的降解进行研究,结果表明,在相同时间内固定化混合菌对油的降解效果明显优于固定化单株菌,而且都优于游离菌。固定化混合菌pH在6～10、温度在20～40℃范围内能保持较好的活性。在120 h时,固定化混合菌对自然地表水中油的降解率达94.5%,对地表水中COD的去除率达89.6%。扫描电子显微镜分析显示,固定化载体的微观结构适合细菌的生长,固定化混合菌在载体内部形成高密度的菌群。以上的研究为固定化微生物应用于油污染地表水的生物修复提供了一定的理论基础。     

枇杷籽生物炭制备、表征及其微生物吸附性能研究

炭化温度是影响生物炭结构的重要因素,以废弃的枇杷籽作为生物质原材料,在400～800℃炭化温度内制备生物炭,对其理化性质进行表征,并研究生物炭对微生物菌群的吸附率。结果表明：随着炭化温度的上升,枇杷籽生物炭的产率下降,含氧官能团减少,芳香性结构更完全;在400～600℃炭化温度下,孔道变化明显,表面更粗糙,比表面积和总孔体积增大,中、微孔数量增多;当炭化温度升高到600℃以上,生物炭表面孔状结构发生坍塌,表面变平整,比表面积和总孔体积减小;炭化温度为600℃下制得的枇杷籽生物炭对大肠杆菌发酵液的吸附率为70%左右,对大肠杆菌悬浮液的吸附率为80%以上,枇杷籽生物炭对微生物菌群的吸附效果良好,经过后续优化有作为微生物载体的潜力。枇杷籽具有开发为生物炭并进行进一步应用的潜在价值。     

固定化解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）处理油脂废水的性能研究

以海藻酸钠为固定化载体材料,以氯化钙作为交联剂,将高效降解油脂菌--解脂耶氏酵母(Yarrowia tipolyt-ica)包埋制备成固定化微生物小球,用以处理油脂废水,考察了最佳处理条件.结果表明,解脂耶氏酵母经固定化包埋后处理色拉油废水的最适条件为:温度25～35℃、pH 4～8、摇床转速100～200 r/min,处理初始油浓度在2 000 mg/L,包埋菌浓度6.65×106个/mL,包埋量为4 mL/150 L.与悬浮状态相比,固定化微生物温度适应范围增大、热适应性增强、pH值往酸性方向偏移.将固定化解脂耶氏酵母投入YPD液体培养基内驯化30 h再处理色拉油废水,结果显示:驯化后的固定化微生物在同样条件下对色拉油的降解率达到82%,比未驯化状态高20%,且驯化后的机械强度、稳定性和重复使用性都有明显改善.     

甲氰菊酯降解菌鉴定及其降解特性

从农药厂污泥中分离到一株能降解甲氰菊酯的光合细菌PSB07-19.鉴定结果表明,PSB07-19为沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris),其最适生长温度为30℃,最适pH为6.5.实验结果表明,该菌以共代谢方式降解甲氰菊酯,对甲氰菊酯的最大耐受质量浓度为600 mg/L,培养15 d对400 mg/L甲氰菊酯的降解率达45.51%,降解最适pH、温度分别为7.5、30℃.     

一株菲降解菌的筛选及降解动力学分析

从克拉玛依油田附近稠油污染土壤中筛选出能以菲为唯一碳源的菲降解菌y-8,通过形态观察、生理生化特性及16SrDNA比对序列分析对该菌株进行了鉴定,确定菲降解菌y-8属于弯曲假单胞菌(Pseudomonas geniculata)。菲降解菌y-8在30℃、接种量2%(体积分数)、pH=7.0、170r/min的条件下振荡培养72h,对初始质量浓度为100mg/L菲的降解率达到93.7%,同时可耐受较高质量浓度的菲(3 000mg/L)。同时,对不同初始浓度菲降解动力学曲线进行分析,建立菌降解的指数模型,得到一级反应动力学方程:lnc=-0.045 1t+A(其中,c为菲质量浓度,mg/L;t为降解时间,h;A为常数),半减期为91.01h。     

生物炭固定化解磷菌对Pb2+的吸附特性

以小麦秸秆和活性污泥为原料,在3种温度下热解制备生物炭,使用傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对其结构和性能进行表征,探究了以不同生物炭为载体,以解磷菌为固定化菌株制备的固定化微生物对Pb~(2+)的吸附能力,同时研究了吸附时间和热解温度对固定化微生物吸附Pb~(2+)的影响。结果表明:小麦秸秆生物炭较活性污泥生物炭的表面官能团更为丰富,且小麦秸秆生物炭的芳香化程度随热解温度升高而增加;随着热解温度的升高,小麦秸秆生物炭的微孔逐渐发展,孔壁变薄,孔隙结构更为发达;以700℃热解的小麦秸秆生物炭为载体制备的固定化微生物(IBWS700)对Pb~(2+)的吸附量最高,对Pb~(2+)的吸附量可达89.39mg/g;IBWS700对Pb~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学方程;IBWS700对Pb~(2+)的吸附可以用Langmuir模型较好地拟合。     

改性生物炭固定异养硝化菌对水中低浓度氨氮的去除

为探究改性生物炭固定异养硝化菌对水中低质量浓度氨氮(约10 mg/L)的去除效果,从污水处理厂污泥中筛选一株异养硝化菌,分别以未改性稻壳生物炭(BC)、NaOH和H2O2改性BC为载体,用吸附法制备生物炭基微生物固定化体(分别记为BC+N3、NaOH-BC+N3和H2O2-BC+N3),开展生物炭和生物炭基微生物固定化...     

固定化氨氮降解菌处理氨氮废水的试验研究

考察了海藻酸钠(SA)和聚乙烯醇(PVA)含量对固定化载体性能的影响,并筛选了最优条件制备固定化氨氮降解菌,研究其对氨氮废水的处理效果。当PVA和SA质量分数分别为8.00%、1.00%时,制成的固定化载体抗压性能最好,能够形成丰富的多孔结构。固定化氨氮降解菌在处理氨氮废水前驯化168h,可以恢复较高活性。在固定化氨氮降解菌投加量2%(质量分数)、反应温度30℃、pH 8.01、溶解氧3.0 mg/L的条件下反应60h,氨氮废水中的氨氮质量浓度从最初的3 835.29 mg/L降为82.35mg/L,去除率为97.85%。固定化氨氮降解菌在投加量低于氨氮降解菌的情况下,仍然能实现与之相近的氨氮废水处理效果,证明固定化氨氮降解菌能高效处理高浓度氨氮废水。     

麦草畏降解菌Acidovorax delafieldii XD-3的新型固定化技术及其降解效果

采用新型生物炭与海藻酸钠联合固定化技术对麦草畏降解菌XD-3进行固定化,结果表明海藻酸钠-生物炭联合固定化的小球机械强度、传质性能明显高于海藻酸钠固定化小球;电镜扫描图谱结果发现海藻酸钠-生物碳联合固定化小球更适合麦草畏降解菌的生长和定殖;不同的温度、p H值、Na Cl浓度和重金属离子浓度对固定化菌与游离菌降解效果影响研究表明,生物碳与海藻酸钠联合固定化细菌适应范围广,抗冲击能力更强。在实验室规模的流化床生物反应器(FBBR)中,联合固定化菌可以持续高效降解模拟麦草畏废水,为麦草畏固定化菌的工程化应用奠定了基础。     

固定化微生物菌种的筛选与鉴定

以菲、芘作为降解对象 ,对多种菌株进行筛选 ,从中挑选出降解率最高的两株菌 ,细菌和真菌各一株 ,并对其生长曲线进行测定 ,为菌种的固定化提供了一定的依据。同时对菌种进一步鉴定 ,细菌为动胶杆菌 (Zoogloeasp .) ,在 72h内对菲、芘的降解率为 87 82 %和 4 9 2 2 % ;真菌为镰刀菌 (Fuariumsp .) ,在 2 16h内对菲、芘的降解率为 93 32 %和 96 2 9%。     

固定化耐低温混合菌对焦化土壤多环芳烃的降解研究

研究了固定化耐低温真菌-细菌混合菌在低温环境下,对焦化厂污染土壤中的菲(Phe)和苯并[b]荧蒽(BbF)降解的动态变化,利用高通量测序技术分析了降解过程中微生物群落多样性变化。结果表明:在低温条件下固定化混合菌对土壤中Phe、BbF的去除率远高于游离混合菌与固定化单菌,在60d的降解周期下,固定化混合菌对土壤中Phe和BbF的降解率分别可达59.61%和45.24%。处理前,土壤中细菌与真菌初始Shannon多样性指数分别为2.79和0.33,细菌远高于真菌,土壤中土著微生物以细菌为主,高丰度的细菌抑制了真菌的生长代谢。处理后,细菌的Shannon多样性指数下降至1.33,真菌的Shannon多样性指数增加至1.01,Phe和BbF的降解与细菌多样性呈负相关,且细菌多样性的降低减少了其对真菌的抑制作用。对比分析了处理前后土壤中微生物群落组成的变化,结果表明:投加固定化混合菌后,固定化混合菌中的假单胞菌(Pseudomonas sp.)SDR4和高山被孢霉(Mortierella alpina)JDR7在低温下生长代谢良好,并成为降解过程中的优势菌,其物种相对丰度分别提高至79.84%与58.63%。固定化混合菌对低温环境有良好的耐性,固定化混合菌的投加提高了菌株对多环芳烃(PAHs)的生物利用有效性,改变了土壤中微生物群落的结构和丰度,可应用于低温土壤PAHs的原位修复。     

热解温度和时间对生物干化污泥生物炭性质的影响

污泥热解制备生物炭是一种很有潜力的污泥资源化处置方式,然而,生物炭产量和品质因污泥原料性质、热解条件(如热解温度、时间)的不同而存在显著差异。以生物干化污泥为主要研究对象,系统考察了热解温度及时间等热解因素对生物炭品质的影响。实验结果表明,随着热解温度的升高(300～700℃),热解时间的增加(2～4 h),生物炭产率均下降。低温热解(300℃)生物炭,偏酸性,而高温热解时(700℃)生物炭,偏碱性。生物炭N含量随着热解温度的升高、热解时间的增加而降低,而P、K及微量元素随着热解温度的升高,热解时间的增加而增加。DTPA浸提结果表明,高温热解明显降低了生物炭中微量元素的生物有效性。     

不同热解温度下污泥基生物炭的性质及对Cd~(2+)的吸附特性

以市政污泥为原料,在300、500和700℃无氧气氛下热解制备污泥基生物炭,探讨不同热解温度对污泥基生物炭性质的影响,研究污泥基生物炭对水溶液中重金属Cd~(2+)的吸附特性。结果表明,随着热解温度升高,污泥基生物炭的产率降低,pH值增大,碳、氢、氧和氮含量降低,芳香化程度增强,亲水性和极性降低,稳定性增强;随热解温度的升高,比表面积不断增大,生物炭表面变得粗糙并且出现明显的孔隙,但平均孔径呈现先增大后减小。在700℃下制备的污泥基生物炭对水溶液中Cd~(2+)的吸附效果优于其他制备温度下获得的生物炭,温度为298.15 K时,最大吸附容量为27.47 mg·g~(-1)。污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学方程模型,吸附速率主要由化学吸附控制。污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附表现为快速吸附过程,生物炭前10 min的吸附量超过饱和吸附量的80%。Langmuir吸附等温模型能很好的描述污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附行为,吸附容量随热解温度升高而增大。     

静态环境下阿特拉津的生物降解研究

从农药厂阿特拉津生产车间污泥中分离出菌种AT菌,进行了系列降解实验.不同温度的降解实验表明,在4～20℃的实验温度范围内,AT菌能够降解代谢污染质,并随温度的升高,降解能力增强.20℃时降解率为38.84%;AT菌在外加氮源、碳源及以阿特拉津为惟一碳源和氮源等条件时对农药污染质阿特拉津均具有降解能力,且在以阿特拉津为惟一氮源(外加碳源)条件下的降解效果最好,此时的降解率为30.39%.     

固定化微生物菌种的筛选与鉴定

以菲、芘作为降解对象，对多种菌株进行筛选，从中挑选出降解率最高的两株菌，细菌和真菌各一株，并对其生长曲线进行测定，为菌种的固定化提供了一定的依据。同时对菌种进一步鉴定，细菌为动胶杆菌(Zoogloea sp．)，在72h内对菲、芘的降解率为87．82％和49．22％；真菌为镰刀菌(Fuarium sp．)，在216h内对菲、芘的降解率为93．32％和96．29％。     

倒置A~2/O工艺参数变化对污水中医药类污染物去除的影响

通过实验室模拟的倒置A2/O工艺装置,改变水力停留时间(HRT)、pH、温度和进水浓度等参数来考察医药类污染物非那西丁(PNT)、咖啡因(CAF)、吉非罗齐(GFZ)、双氯芬酸(DCF)和胆固醇(CH)的缺氧、厌氧和好氧生物降解效果,从而了解城市污水中医药类污染物的生物去除规律。研究发现,PNT的生物降解性最好,长的HRT、较高温度和pH中性条件下可被完全降解;CAF在好氧、温度较高与中性条件下,其去除效率为99%;GFZ在中性条件和水温25℃时去除效率达95%;DCF部分吸附到污泥中得到降解,但在酸性条件下,77%的DCF可被污泥吸附而去除;CH在各工艺参数变化下去除效果没有明显的差异,其去除为污泥吸附与微生物降解共同作用。     

新型固定化硝化菌活性填料硝化活性的影响因素

以新型固定化硝化菌活性填料为研究对象,以游离态硝化菌为参照,分别考察了各个环境因素对固定化硝化菌硝化活性的影响,确定了最佳操作点为温度30℃,p H 8.0~9.0,DO 4.0 mg/L。与游离态硝化菌相比较,硝化菌固定化后并没有改变其对温度的敏感程度;固定化硝化菌可在偏碱性环境下保持较高的硝化活性;DO对固定化硝化菌的硝化活性有较大影响,需要较高的DO值来保持较高的硝化速率。为考察固定化硝化菌活性填料连续处理氨氮废水的效果,采用最佳操作点进行了连续运行实验,实验共进行60 d。结果表明,新型固定化硝化菌活性填料抗冲击负荷能力强,硝化性能高效稳定,实验条件下最高硝化速率可达到86.45 mg/(L·h)。