新型锰氧化菌株Pseudoxanthomonas mexicana S5-3-5X的分离及锰氧化机理研究

锰氧化微生物能催化氧化Mn^II生成锰氧化物（Mn^IV&III）,而生成的锰氧化物可强化水处理体系（如锰砂滤池、湿地）中的微量有机污染物降解及底泥中甲烷的厌氧氧化,因而受到广泛研究.从环境中分离出更多种属和生态位的锰氧化菌是生物强化环境中锰氧化过程的重要基础.依据锰氧化菌株对低浓度营养物的潜在偏好,本研究梯度稀释常用的锰氧化菌培养基（PYG培养基）,配置出5级营养物梯度浓度的培养基.相对于原培养基,从较低浓度的4级培养基中多分离出6个菌属的锰氧化菌株,提高了锰氧化菌株的分离效率.分离出的Pseudoxanthomonas（假黄色单胞菌属）菌属的锰氧化菌株（Pseudoxanthomonas mexicana S5-3_-5X）,属中文文献首次报道.研究发现该菌株能在环境常见条件（pH 6.0~7.8、低营养物浓度（如稀释5~625倍PYG培养基）、50 μmol·L^-1 ~1.6 mmol·L^-1的Mn^II浓度）生长并产生锰氧化活性;可以产生胞外超氧化物和锰氧化蛋白等锰氧化活性物质;基因组具有编码锰氧化模式菌株Pseudomonas putida GB-1的3个Mn^II氧化蛋白的同源基因,并且具有降解一些有机污染物的代谢通路.因此,该菌株具有较好的工程应用潜力.     

高锰酸钾与接触氧化协同除锰及硬度对除锰效果的影响

针对日益严重的地表水锰污染，本实验采用高锰酸钾与接触氧化的方法协同除锰；通过调配进水中Ca²⁺、Mg²⁺含量模拟我国不同地区硬度差异显著的地表水，探究水体硬度对锰的去除效果的影响.结果表明：Mn²⁺被高锰酸钾氧化并形成"锰质活性滤膜"，可在停药后实现稳定有效除锰.成熟滤池的除锰效果会显著受到硬度的影响，进水硬度在40、200、400 mg·L^-1及700 mg·L^-1（CaCO₃计）时，接触氧化滤池分别在48、56、64 d及72 d实现稳定除锰，而4根滤柱对Mn²⁺去除的极限浓度分别为1.8、1.7、1.2 mg·L^-1及0.7 mg·L^-1.     

渠式生物接触氧化法处理城市生活污水

河涌是广州的重要水系.但由于城市的发展和污水处理的滞后,导致广州的所有河涌都受到严重的污染.用渠式生物接触氧化反应器动态模拟河涌,对污水进行涌内处理的研究表明,距离长、截面大和逗留时间长的河涌进行构筑,悬挂填料和污水曝气处理,可以有效地处理城市污水.连续运行3个月,进水COD_Cr浓度180mg·L^-1～450mg·L^-1范围,COD_Cr和BOD₅的平均去除率分别为88%、95%.对氨氮和有机磷也有一定去除,进水总氮和总磷浓度分别为15mg·L^-1～30mg·L^-1和2.6mg·L^-1～4.1mg·L^-1时,平均去除率可分别达到52%和1%.     

软锰矿微生物催化氧化烟气脱硫

利用软锰矿与微生物联合催化氧化烟气SO₂.分别选取氧化亚铁硫杆菌（T. ferrooxidans菌）和锰氧化细菌,研究微生物对SO^2-₃的氧化性能和恢复体系中Mn（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）的活性性能.采用紫外线诱变法,选育出了对SO^2-₃和Fe²⁺转化效率高T. ferrooxidans菌的优势菌株,对Fe²⁺的完全氧化时间缩短为约24 h.通过分析细菌与软锰矿联合催化氧化脱除SO₂的脱硫效率变化、液相中SO^2-₃离子的变化,以及二者的关系,探讨了细菌在软锰矿脱硫体系中所起的作用,并用透射电子显微镜观察了反应前后锰氧化细菌的形态变化.结果表明Fe²⁺与T. ferrooxidans菌共同存在时,T. ferrooxidans菌对SO₃^2-的转化速率可达到0.015?3　g/(L·min),优于化学氧化.T. ferrooxidans菌和锰氧化菌联合软锰矿脱硫实验结果表明,细菌对软锰矿脱硫存在强化作用;锰氧化细菌促进脱硫存在适应期,T. ferrooxidans菌和锰氧化菌存在协同效应,微生物可以完成铁锰催化剂的再生循环.     

一株耐铬细菌的鉴定及其还原铬性能分析

从浙江温州工业区六价铬废水污染的土壤中采样分离得到一株耐铬细菌Y73.16S rRNA基因序列分析表明,该菌株为Staphylococcus(葡萄球菌)属菌,最高可在加有1600 mg·L^-1六价铬(K₂Cr₂O₇)的 LB培养基中生长.该菌为好氧生长,但在3种不同的氧压力下,包括有氧、无氧和兼性无氧(先有氧生长)的条件下都可以还原六价铬,而在兼性无氧(先有氧生长)的条件下达到最高还原效率,可在96 h内将1000 mg·L^-1的六价铬还原83%.另外,该菌株能在较宽的pH值(5~11)和温度(10~50℃)范围内还原六价铬,而最佳反应条件是pH=7 和30℃.随着接种量的增加,六价铬的还原率增加,但接种量超过10%时再增加接种量对六价铬还原的影响不明显.供试的大多数金属离子(50 mg·L^-1)对该菌株还原六价铬的影响也不明显.上述结果说明,菌株Y73有其独特的还原铬性能,以及在处理六价铬污染废水中的应用潜力.     

DO浓度对生活污水硝化过程中N2Ｏ产生量的影响

为确定污水脱氮过程中最优的DO浓度和曝气方式,以提高污水处理效率,降低N₂Ｏ产生量,采用实际生活污水应用小试SBR反应器,重点考察了不同DO浓度条件下,硝化效率和硝化过程中N₂Ｏ的产生量.结果表明,当DO浓度恒定为0.4 mg·L^-1时,虽然硝化过程所消耗的能量最低,但其氨氮氧化的速率较低.提高DO浓度,氨氮氧化速率可随之升高.低氨氮生活污水硝化过程中仍有N₂Ｏ产生.DO浓度为0.4 mg·L^-1 和0.9 mg·L^-1时,污水N₂Ｏ产生量(以N计)分别为1.5 mg·L^-1和1.6 mg·L^-1;而DO浓度为1.5 mg·L^-1和2.0 mg·L^-1时,N₂Ｏ产生量则分别降低至0.5 mg·L^-1和0.4 mg·L^-1.当DO浓度高于1.5 mg·L^-1后,继续提高DO浓度,氨氮氧化速率升高的速率变缓,同时N₂Ｏ产生量大幅降低.因此,从提高污水脱氮效率节能降耗和控制N₂Ｏ产生量2个角度考虑,生活污水脱氮过程中控制DO浓度在1.5 mg·L^-1较为适宜.     

UV/O3对亚硝基二甲胺降解产物的控制研究

对UV/O₃和UV/H₂Ｏ₂ 2种高级氧化工艺降解水中亚硝基二甲胺（NDMA）和控制二甲胺（DMA）生成的能力进行了比较研究.结果表明,UV/H₂Ｏ₂能够有效降解NDMA,但不能控制NDMA降解产物DMA的生成;UV/O₃高级氧化技术不仅能够有效地去除NDMA,同时对DMA的生成量也有很好的控制作用.进一步考察了不同臭氧浓度、溶液pH值以及NDMA初始浓度对UV/O₃工艺控制DMA生成量的影响.结果表明,臭氧浓度对UV/O₃控制DMA的生成有一定的影响,DMA的生成量随着臭氧浓度的增大而减小,臭氧浓度为6.64 mg·L^-1时,降解7.7 mg·L^-1 NDMA生成DMA的量为0.98 mg·L^-1.溶液pH值对UV/O₃控制DMA的影响较大,酸性和中性pH条件下,DMA的生成量随着pH的增大略有增加;碱性pH条件下,DMA的生成量明显减小,pH=11.0时降解初始浓度为7.7 mg·L^-1 的NDMA,DMA的生成量仅为0.3 mg·L^-1.NDMA的初始浓度对UV/O₃控制DMA的生成也有影响,NDMA初始浓度较小时,UV/O₃对DMA生成的控制更为明显.     

活性炭-Fenton组合法去除水中PAEs的研究

采用活性炭-Fenton组合方法催化氧化去除水中的邻苯二甲酸酯(PAEs),研究了H₂O₂、Fe^2+-、H₂O₂/Fe^2+-及活性炭的用量、pH值、反应时间以及PAEs的初始浓度等对水中PAEs去除率的影响.结果表明,在Fenton试剂与活性炭的协同作用下,对PAEs具有较好的去除效果.PAEs水溶液(DMP、DEP、DBP、DOP各为12　mg·L^-1),经活性炭-Fenton法处理15　h后,PAEs的平均去除率可达到99.1%.     

锰氧化菌Pseudomonas sp. QJX-1对氧四环素的去除作用与机制

氧四环素（Oxytetracycline,OTC）的大量使用可能导致环境中抗性基因的生成和传播.锰氧化菌及其催化产生的生物锰氧化物（Biogenic manganese oxides,BMO）在自然界中广泛存在,但对其去除OTC的过程与机制仍不明确.因此,本研究探讨了锰氧化菌Pseudomonas sp. QJX-1对微量（5 μg·L^-1）OTC的去除作用与机制.结果表明,微量的OTC可以促进QJX-1的生长及其对Mn²⁺的氧化.QJX-1及其催化生成的BMO对OTC的去除效果较好,在第168 h时对OTC的去除率达到99%.转录组结果表明,OTC会导致细菌的pstA、pstB、pstC、urtA和urtD等ABC转运蛋白编码基因表达上调,说明OTC可能是通过ABC转运蛋白泵出QJX-1体内进而让BMO更有效地接触OTC,从而达到OTC被吸附、氧化去除的目的.RT-qPCR结果表明,微量的OTC促进了细菌多铜氧化酶基因cumA的表达,提高了BMO的生成速率,增强了对OTC的去除效果.     

颗粒污泥厌氧氨氧化动力学特性及微量NO2的影响

采用批试验方法,研究了颗粒污泥厌氧氨氧化动力学特性及微量NO₂的影响.用Haldane模型描述厌氧氨氧化反应动力学,得到最大氨氮反应速率6.65×10^-3 mg·(mg·h)^-1、氨氮半饱和常数87.1 mg·L^-1和抑制常数1 123 mg·L^-1,亚硝态氮半饱和常数15.39 mg·L^-1和抑制常数159.5 mg·L^-1.微量NO₂对厌氧氨氧化具有强化作用,基于Haldane模型建立了厌氧氨氧化的NO₂强化函数,估计了强化函数中的最大强化系数48.79、NO₂半饱和常数2 480 mg·m^-3、NO₂抑制常数4.22 mg·m^-3和基础速率系数0.018 2.试验中大部分的NO_x出现损失.     

对苯二酚生产中含硫酸锰废水的综合利用

根据硫酸锰废水的特性,采用中和除铁和硫化除钴、镍等方法先使废水净化,得到合格电解液.其后对该电解液通电并加入硒电解24小时,再经钝化等处理制得金属锰.利用电解硫酸锰后的阳极废水制取碳酸锰,并从碳酸锰废水中回收硫酸铵.本工艺简单可行,产品金属锰纯度达99.8％以上,经济和环境效益显著.     

地下水中石英砂滤层去除氨氮的动力学方程和基于反应活化能的分析

在中试条件下考察了成熟石英砂表面滤膜去除地下水中氨氮(NH_4~+-N)的效果,并通过改变不同的进水NH_4~+-N浓度(1.6、2.1、2.5mg·L~(-1))拟合NH_4~+-N反应动力学方程.结果表明,NH_4~+-N在滤层中的去除符合一级动力学方程;当进水流速为5 m·h~(-1)时,滤层厚度为130 cm的成熟石英砂滤层最大NH_4~+-N去除浓度为2.51 mg·L~(-1).同时,通过改变不同的进水温度(10.8、10.9、12.4、14.0℃)测试了NH_4~+-N反应活化能,结果表明,NH_4~+-N在成熟石英砂滤层中氧化所需的活化能为96.8 k J·mol~(-1).     

佳木斯市水源地源水铁、锰含量超标的原因分析

根据佳木斯市的地质状况及近十年水源地铁、锰的监测数据,分析了佳木斯市各饮用水源地源水铁锰含量超标原因.     

不同滤料滤池启动期内对铁锰离子的去除机制

采用两座小试生物滤池,考察了锰矿砂和石英砂滤料在启动期内对铁锰离子的去除特性,并结合材料表征手段解析了过滤去除机制.启动运行结果表明,在进水铁锰质量浓度为2～3 mg·L~(-1)和0. 3～0. 6 mg·L~(-1)时,石英砂滤池分别需要15 d和30 d完成铁锰的去除,而锰矿砂滤池在10 d内完成除铁过程,而出水锰质量浓度始终低于0. 1 mg·L~(-1),满足国标要求.锰矿砂表面天然铁锰氧化物的吸附催化作用是其去除效果优于石英砂的关键.一方面,当铁氧化物在石英砂滤池内形成后,其同样能继续吸附催化铁离子,两滤池对铁离子的最终转化产物为复合氧化物,2价与3价铁的比值在1∶1. 44～1∶1. 54之间.其次,在启动期内,锰矿砂滤池对锰离子的去除以吸附催化氧化完成,其产物为3价态锰,而后续在生物作用下趋于转化为4价;石英砂滤池对锰离子的去除以吸附主导,但吸附容量饱和后以生物作用为主.最终,锰离子转化产物为2价、3价和4价态的复合态氧化物.此外,锰氧化产物呈层状结构,铁氧化产物为颗粒形态,二者均能披覆在滤料表面,但后者更容易被反洗出滤层,而前者则倾向于披覆在锰矿砂表面或积累在石英砂滤层孔隙间.     

锰氧化物与环境中有机物的作用及其在环境修复中的应用

锰氧化物在陆地和海洋环境中含量丰富.作为天然强氧化剂之一,广泛地参与自然界中有机和无机化合物的氧化还原反应,锰氧化物通过吸附、氧化偶合或氧化分解等方式与多种有机物,如酚及取代酚、芳香胺、腐殖酸、氨基酸.甚至多环芳烃、多氯联苯、内分泌干扰物等相互作用,本文对锰氧化物与多种有机物的反应机理、影响锰氧化物对有机物吸附性能和反应活性的因素进行了综述.同时介绍了天然矿物锰氧化物、化学合成锰氧化物及生物氧化锰的特点及其在环境修复中的应用前景.     

Effect of heavy metals and phenol on bacterial decolourisation and COD reduction of sucrose-aspartic acid Maillard product

Melanodins are amino-carbonyl complex, predominantly present in sugarcane molasses based distillery wastewater as major source of colourant. The microbial decolourisation of melanoidin is a challenge due to its binding property with other co-pollutants of distillery waste. Results revealed that the presence of Zn2+ (2.00-20.00 mg/L) in melanoidin solution (1200 mg/L) stimulated the bacterial growth and sucrose-aspartic acid Maillard product (SAA) decolourisation as compared to control, while Fe 3+ and Mn2+ at the same concentration inhibited the process. However, the presence of phenol (100 mg/L) along with Zn2+ , Fe3+ and Mn2+ suppressed the bacterial growth, SAA decolourisation and MnP activity. The shrinkage and reduced number of bacterial cell count at higher concentration of heavy metals in presence of phenol was also observed under scanning electron microscope.     

电渗析选择性分离电解锰废水中的阳离子

以电解锰行业清洁化与资源化发展为目标,探究了电渗析工艺中单价选择性阳离子交换膜(CSO)对电解锰废水中的阳离子Mn2+、NH4+及 Mg2+选择性分离的效果、规律及影响因素.结果表明选择性系数PMn2+NH+4远小于1,即CSO膜能轻易实现NH4+和 Mn2+的选择性分离,保障任意时刻NH4+迁移量均远高于Mn2+.由...     

水源水库暴雨径流过程水体锰的迁移及其影响

针对西安金盆水库2017年汛期出现的锰浓度超标问题,对水库上游至主库区沿程多个监测点垂向锰浓度及其赋存形态进行监测,研究暴雨径流对水中锰含量的影响以及径流中锰的形态,估算单次典型暴雨径流过程水库水体锰的汇入、输出与沉积量,根据实测数据与计算结果,从运行调度角度提出了暴雨时期高浊、高负荷径流入库的规避方案.结果表明,强降雨过程引起的高浊径流汇入显著增加了西安金盆水库水体总锰浓度,导致水库水质严重恶化,2017年10月12日至2017年10月14日单次降雨径流总锰的输入负荷为9. 11 t,泄洪和出水输出的总锰为6. 22 t,净沉积量(锰)为1. 47 t.水库上游沿程水体锰含量及形态变化表明,连续降雨过程对土壤的冲刷和侵蚀作用导致大量颗粒态污染物随径流汇入水体,占水体中总锰的质量分数大于70%,铁锰氧化物结合态为其主要形态.通过与不同粒径范围的颗粒进行相关性分析,颗粒态锰粒径约为2～20μm.暴雨径流入库时期采取泄洪排浊的措施可以有效减小锰的污染负荷,降低供水安全风险.     

溶解氧和温度对地下水除铁、锰效果的影响

研究锰砂滤层去除铁、锰过程中温度、溶解氧两个因素对去除效果的影响,为生物法除铁、锰的实际运行提供了参考依据。从经济性和微生物角度考虑,原水DO维持在3mg／L左右即可满足运行要求,采用跌水曝气的方式去除效果优于管道混合器。当铁锰共存时最适宜的处理环境温度为20℃。     

暴雨后水库中铁、锰超标成因分析

以福建省某水库为例，对南方地区暴雨后水库中铁锰超标现象从外污染源、地下水、土壤、底质多方面进行了分析，找出了该类型水库中铁、锰超标的原因，并提出建议。