胞外聚合物对活性污泥吸附去除全氟辛烷磺酸（PFOS）的影响

采用活性污泥和去除胞外聚合物(EPS)污泥作为吸附剂,探讨污泥吸附PFOS的机制和EPS在吸附过程中的作用.结果表明,活性污泥和去除EPS污泥吸附PFOS均符合准二级动力学方程,平衡吸附量(q_e)分别为0.46 mg·g~(-1)和0.38 mg·g~(-1),化学吸附占主要作用.吸附等温线可以用Freundlich、Langmuir及Temkin方程拟合.Ca~(2+)和Cu~(2+)通过离子架桥作用促进PFOS在污泥上的吸附.活性污泥吸附去除PFOS的效果明显优于去除EPS后的污泥.傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电发射光谱(XPS)分析吸附前后的污泥官能团变化,发现去除了EPS的污泥中羟基、羧基和氨基活性基团减少,而这些基团是PFOS吸附过程中参与反应的主要成分.由此可见污泥EPS中蛋白质含有的羧基和氨基活性基团为PFOS提供了吸附反应位点,EPS在吸附过程中起到至关重要的作用.     

硫酸盐还原菌(SRB)污泥固定化技术污泥选择的研究

以某污水厂的氧化沟污泥和剩余污泥为培养对象,获得了SRB占优的厌氧污泥,分析了活性污泥厌氧驯化过程中微生物的分布规律,考察了不同种类SRB污泥固定化小球处理水中硫酸根、锌及镉的效果.结果表明:pH6.0～7.0,温度35℃,硫酸盐浓度4g/L,时间在24h时,剩余污泥固定化小球处理含Zn(II)400mg/L的废水,去除率达到100%,氧化沟污泥固定化小球Zn(II)的去除率为90%左右;对500mg/L含镉废水,剩余污泥固定化小球8h能去除水中95?(II),氧化沟污泥固定化小球对Cd(II)的去除率为80%.硫酸盐还原菌污泥固定化技术中剩余污泥优于氧化沟污泥.     

以稻草和污泥为碳源硫酸盐还原菌处理酸性矿山排水

以污泥为硫酸盐还原菌(SRB)接种菌群,分别添加等量稻草和乙醇,研究了SRB以不同碳源处理酸性矿山排水(pH=2.5)的过程及不同碳源对硫酸盐还原和重金属去除的影响.结果表明,在无外加中和剂的情况下,污泥中的碱性物质可在反应开始的1 d内迅速中和酸性矿山排水的部分酸度,使反应体系pH值从2.5升至5.4～6.3,利于SRB的生长.污泥中含少量易被微生物分解的有机物,体系中仅含污泥时,SO24-还原率最低(65.9%).添加稻草可促进SO24-还原(79.2%),因为污泥中的水解菌加速稻草分解,为SRB提供相对充足的碳源.添加乙醇为对照试验的体系中SO24-还原率最高(97.9%).含污泥的反应体系Cu2+去除率均高于99%,SRB驯化前Cu2+的去除主要归因于污泥的吸附作用.以稻草和污泥为碳源可实现低成本酸性矿山排水处理,对矿山环境的原位修复有实际意义.     

硫酸盐还原颗粒污泥对溶液中Cr(Ⅵ)去除特性及总Cr平衡吸附研究

利用小型EGSB反应器培养的硫酸盐还原颗粒污泥进行Cr(Ⅵ)去除实验,考察硫酸盐还原颗粒污泥对Cr(Ⅵ)的去除特性及对总Cr的平衡吸附并进行吸附等温式拟合.结果表明,颗粒污泥对Cr(Ⅵ)的去除是物理、化学及生物过程共同作用的结果,主要包括了还原及吸附作用.颗粒污泥对Cr(Ⅵ)的去除作用与环境因素、颗粒污泥的化学组成和结构的完整程度等密切相关.对Cr(Ⅵ)的去除速率随颗粒污泥投加量及Cr(Ⅵ)初始浓度的增加而提高;提高振荡速度和温度均可提高Cr(Ⅵ)的去除效率及对总Cr的吸附速率,但当振荡速度达到150r·min-1时或温度达到40℃时颗粒污泥会出现结构的离散并降低总Cr的平衡吸附量;pH值越低颗粒污泥对Cr(Ⅵ)的去除效率就越高,但颗粒污泥表面的硫化物在pH值为酸性时会转化成H2S气体逸出,并因此影响对总Cr的吸附效率.颗粒污泥对总Cr的最大吸附量为6.84mg·g-1,其对总Cr的吸附过程符合Langmuir吸附等温式.     

生物污泥对染料的吸附及胞外聚合物的作用

对比研究了4种生物污泥（包括活性污泥、厌氧污泥、干活性污泥、干厌氧污泥）对染料酸性湖蓝A的吸附,并考察了胞外聚合物（EPS）以及外层溶解性胞外聚合物（SEPS）和内层固着性胞外聚合物（BEPS）在此过程中所起的作用．结果表明,4种污泥吸附量与染料平衡浓度之间均既符合Freundlich模型（R²为0.921～0.995）,又符合Langmuir模型（R²为0.958～0.993）,但不符合BET模型（R²为0.07～0.863）．干厌氧污泥对染料酸性湖蓝A的吸附性能最好,干活性污泥的吸附性能最差．从Langmuir等温方程来看,干厌氧污泥的最大吸附量最高,为104 mg/g,其次为厌氧污泥的吸附（86 mg/g）、活性污泥（65 mg/g）,干活性污泥的最大吸附量最低,仅为20 mg/g．EPS的吸附量占整个活性污泥和厌氧污泥的吸附量的比例均大于50%,活性污泥和厌氧污泥对染料酸性湖蓝A的吸附主要是EPS的吸附所贡献. 厌氧污泥吸附染料酸性湖蓝A时, BEPS起主要作用; 而活性污泥吸附时,SEPS起主要作用.对2种污泥而言,SEPS的单位质量吸附量均远大于BEPS的单位质量吸附量, 活性污泥平均为52倍, 厌氧污泥为10倍. 厌氧污泥BEPS的吸附用Langmuir模型拟合,效果最好（R²为0.998 6）．     

硫酸盐还原菌混合菌群胞外聚合物对Zn2+的吸附和机理

硫酸盐还原菌（SRB）混合菌群分泌的胞外聚合物（EPS）能有效地吸附水溶液中的Zn^2＋在初始p（Zn^2＋）为500mg/L时，EPS对Zn^2＋的吸附量达到326．07mg/g，g。Freundlich方程能相对较好地拟合实验所得吸附数据。SRB混合菌群分泌的EPS的IR分析表明，EPS吸附Zn^2＋起主要作用的官能团是多聚糖C-O-C，羧基和脂类官能团，而蛋白质和多聚糖的-OH对Zn^2＋的结合能力有限。     

反硝化抑制硫酸盐还原的工艺特性

本实验通过建立一套两级串联UASB反应器研究油田集输系统及高含盐量废水中反硝化抑制硫酸盐还原的工艺处理特性,并在工艺稳定运行后对形成的颗粒污泥性状及微生物特性进行研究.结果表明,添加Na NO2可促使反应体系中反硝化细菌(denitrifying bacteria,DNB)数量由7.0×103CFU·(100 m L)~(-1)增加至7.3×105CFU·(100 m L)~(-1)并保持稳定,DNB对硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)的竞争抑制作用导致SRB数量由8.0×105CFU·(100 m L)~(-1)减少,稳定至7.6×104CFU·(100 m L)~(-1),同时,硫酸盐还原过程被抑制,硫离子的抑制率不断增加,最终稳定至82%.生物量与亚硝酸盐的质量比为1 200时,反应体系对S2-的抑制率最高,达到92%,可实现较好的硫酸盐还原过程抑制效果;该工艺对其抑制率可保持在92%左右,具有较好的稳定性.形成的反硝化颗粒污泥为棕褐色,基本为椭球形和球形,表面光滑且密实.反硝化抑制前,颗粒污泥的粒径多分布于1.0~1.4 mm,平均粒径为1.17 mm,经反硝化抑制后,粒径多分布在1.2~1.6 mm,平均粒径为1.21 mm,反硝化抑制过程促进污泥粒径的小幅增加;形成的反硝化颗粒污泥平均沉速为47.6 m·h~(-1),沉降性能较好.PCR-DGGE分析结果表明,反硝化抑制作用使微生物菌种由18种减少至14种,优势菌种由4种减至3种,多样性降低,反硝化抑制前后微生物种群相似性为62.6%,种群结构发生较大改变,优势菌群由SRB演变为DNB,SRB优势菌种由4种减至2种,同种菌的丰度明显降低;反硝化抑制过程的主要功能菌为Uncultured Sulfurimonas sp.,是一种自养型反硝化细菌,与SRB抢夺电子并占优势,抑制硫酸盐还原过程及SRB生长繁殖,从而抑制硫化物的产生.     

硫酸盐还原介导下土霉素的降解及其对微生物的胁迫效应

采用硫酸盐还原上流式厌氧反应器研究了土霉素(Oxytetracycline,OTC)的降解与脱毒.实验结果表明,经过40 d的驯化,在OTC初始浓度为10 mg·L^-1的条件下,在接种硫酸盐还原菌(SRB)的反应器中添加硫酸盐可将OTC的降解率从53.9%±0.6%提高到81.0%±0.5%,而且OTC降解产物显示出较低的毒性.3D-EEM荧光光谱和微生物电子传递系统活性测试结果表明,OTC的暴露可增强SRB中胞外聚合物(EPS)中类络氨酸蛋白的合成,促进甲酸脱氢酶活性进而提高烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的产生量,而且腺苷三磷酸酶(ATP)活性和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性也有一定的增强.本研究可为硫酸盐废水中抗生素的去除提供理论指南.     

硫酸盐还原颗粒污泥对Cr的吸附机理解析

以硫酸盐还原颗粒污泥作为研究对象,进行Cr的吸附容量研究及吸附等温线拟合,测定颗粒污泥中的硫化物含量、对比实验前后颗粒污泥的表面形态和微生物组成并采用傅里叶红外变换光谱(FTIR)分析颗粒污泥的表面基团。结果表明,颗粒污泥对Cr的吸附容量为6.84 mg/g,吸附过程可用Langmuir吸附等温式描述。颗粒污泥中硫化物含量达9.868 mg/g(湿重),对应每克颗粒污泥对Cr的最大吸附量可达10.69 mg;颗粒污泥表面生长大量的微生物,以杆菌为主,颗粒污泥表面丰富的微孔结构及微生物所分泌的胞外物均可有效吸附溶液中的Cr;FTIR分析结果显示,颗粒污泥中包含大量C=O、C-N及-S等基团,这些基团均可通过与C(rⅥ)或C(rⅢ)之间的静电吸附作用吸附溶液中的Cr。研究表明化学与生物吸附作用在硫酸盐还原颗粒污泥吸附溶液中的Cr过程中起到了重要的作用。     

高铁酸钾调理改善活性污泥脱水性能的反应机制研究

研究了高铁酸钾(K_2FeO_4)对处理活性污泥脱水性的效果,重点考察了不同pH和剂量条件下,K_2FeO_4调理对污泥过滤脱水特性和胞外聚合物(EPS)分布和组成的影响,以深入认识K_2FeO_4调理污泥的反应机制.研究表明,K_2FeO_4调理效果随pH值的降低而改善,其不仅有氧化裂解作用导致结合型EPS(BEPS)释放,同时其还原产物三价铁离子兼具混凝功效,能够通过电中和与界面吸附去除部分溶解性EPS(SEPS),同时压缩EPS结构,增强污泥絮体结构.此外,当pH值为3,K_2FeO_4投加量为0.1 g·g~(-1)(以TSS计)时,污泥过滤脱水速率和程度均达到最佳.过量投加K_2FeO_4(0.2 g·g~(-1),以TSS计)后,BEPS大量释放,污泥过滤阻力增加,脱水性能恶化.     

苯胺黑药高效降解菌(Bacillus vallismortis)胞外聚合物去除重金属的研究

微生物胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)在废水中重金属的吸附去除过程中起着非常重要的作用.苯胺黑药高效降解菌(Bacillus vallismortis)对苯胺黑药有良好的降解能力,但对其吸附重金属的性能研究还不充分.因此,本文采用3种方法提取苯胺黑药高效降解菌的EPS,主要考察了p H、温度、底物浓度和时间对重金属去除效果的影响.结果表明,热提法提取的效率较高;p H对金属离子吸附影响很大,当p H7时,随着p H变大吸附量逐渐升高,而温度对吸附量影响不大.EPS对Cu~(2+)、Zn~(2+)的去除为快速表面吸附过程,在第8 min时对Cu~(2+)、Zn~(2+)的去除率分别达到了90.7%、52.3%,EPS对Cu~(2+)、Zn~(2+)的吸附表观上符合拟二级动力学规律.在单一体系中,根据Langmuir方程计算出EPS对Cu~(2+)的最大吸附量为2.155 mg·mg-1,对Zn~(2+)的最大吸附量为0.508 mg·mg-1;Cu~(2+)吸附过程与Freundlich方程拟合效果较好,Zn~(2+)吸附过程与Langmuir方程拟合效果较好.红外光谱分析结果表明,EPS表面的羟基、氨基、酰胺基团、羧基和C—O—C基团都参与了吸附,且Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附位点基本一致,本文的研究结果对工程实践具有一定的理论指导意义.     

环丙沙星对膜生物反应器运行效能的影响及其去除特性

采用膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)处理含环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)的模拟废水,考察了不同CIP投加浓度(0、5、10 mg·L~(-1))下的污染物去除效果和微生物群落的变化.结果表明,随着CIP投加浓度从0 mg·L~(-1)增加至5 mg·L~(-1)再增加至10 mg·L~(-1),反应器中污泥浓度呈现先减少后波动平衡的趋势;COD和TOC平均去除率分别从98.40%和97.80%下降至84.20%和94.10%,表明CIP对有机物去除有所影响但影响程度不大;氨氮去除效率受CIP投加浓度的影响较大,随着CIP投加浓度从0 mg·L~(-1)增加至5 mg·L~(-1)再增加至10 mg·L~(-1),氨氮去除效率从96.91%降低至84.14%再降低至77.80%,亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、产碱菌属(Alcaligenes)、硝化螺旋菌属(Nitrospira)和硝化杆菌属(Nitrobacter)的活性明显下降;而CIP去除率总体呈现先增后减的趋势.物料衡算分析表明,MBR中CIP的去除主要是通过生物降解和污泥吸附,在CIP投加浓度为5 mg·L~(-1)时分别去除了30.13%和0.25%的CIP,在CIP投加浓度为10 mg·L~(-1)时分别去除了7.55%和1.81%的CIP.     

纳米氧化铜颗粒和环丙沙星对好氧颗粒污泥的协同胁迫效应

纳米颗粒和抗生素在污水处理厂中的共同存在可产生综合毒性.选择纳米氧化铜颗粒(CuO NPs)和环丙沙星(CIP)作为纳米颗粒和抗生素的代表性物质,探究了CuO NPs和CIP共存胁迫对好氧颗粒污泥(AGS)系统的运行性能、污泥特性和微生物群落的长期影响.结果表明:CuO NPs单独胁迫使脱氮性能轻微提高,对碳和磷的去除性能轻微下降.CIP单独胁迫显著抑制了碳、氮和磷的去除性能.CuO NPs和CIP共存时对碳、氮和磷去除表现出明显的协同抑制效应.CuO NPs和CIP共存胁迫使细胞膜完整性下降,乳酸脱氢酶(LDH)释放量增多,胞外聚合物(EPS)分泌增强,且溶解性EPS(S-EPS)的官能团发生显著变化.CuO NPs和CIP共存胁迫改变了微生物群落结构,对生物多样性具有显著的协同抑制效应,对微生物具有较强的毒性作用.     

FeCl3改性污泥生物炭对水中吡虫啉的吸附性能研究

以脱水污泥为原料,制备污泥生物炭（SBC）和FeCl₃改性污泥生物炭（Fe-SBC）处理低浓度吡虫啉（IMI）废水（浓度为10 mg·L^-1）,考察SBC和Fe-SBC对IMI的吸附性能及影响因素,并探究其吸附机理.采用SEM、XRD、FTIR、BET及元素分析等探得污泥生物炭FeCl₃改性成功.Fe-SBC对IMI的最大吸附量为4.915 mg·g^-1,是SBC的1.97倍,表现出更好的IMI吸附性能.pH和离子强度的变化对Fe-SBC的吸附性能影响较小,最大波动幅度分别为4.4%和7.8%.两种生物炭对IMI的吸附均符合准二级动力学模型,Freundlich模型可以更好地描述其等温吸附曲线.热力学研究表明,SBC吸附IMI是非自发吸附,而Fe-SBC是自发吸附.Fe-SBC对IMI的吸附机理包括静电作用力、氢键作用力及π-π键相互作用力.多次热解再生后的Fe-SBC对IMI的去除率仍可达93.088%.     

胞外聚合物对活性污泥吸附生活污水碳源的影响

为探索活性污泥中不同层胞外聚合物(SB-EPS、LB-EPS和TB-EPS)对污泥吸附性能的影响,以培养污泥、污水厂污泥为研究对象,采用加热法分层提取EPS,研究不同层EPS对生活污水中COD的吸附特征,并采用Lagergern单层吸附动力学模型、Ritchie双层吸附模型和颗粒内扩散模型方程进行动力学数据分析.结果表明:两种污泥的原污泥、-SB污泥和培养-LB污泥与Lagergern单层吸附模型和Ritchie双层吸附模型的拟合效果均比较好,说明污泥吸附过程既存在单层的物理吸附过程,又存在多层的物理化学吸附过程.污泥从外层到内层,EPS含量逐步增加,蛋白质与多糖比值均为外层小于内层,但培养污泥LB-EPS中蛋白质与多糖比值大于TB-EPS.两种污泥单位SB-EPS的吸附量分别为0.650 mg·mg~(-1)、3.37 mg·mg~(-1),吸附速率比原污泥分别增加了0.0997 min-1、0.0390 min-1,因此,SB-EPS可吸附有机污染物,但吸附速率较小.两种污泥单位TB-EPS的吸附量分别为1.06 mg·mg~(-1)、0.443 mg·mg~(-1),吸附速率比原污泥分别增加了10.7 min-1、0.183 min-1,因此,TB-EPS结构紧密,导致吸附速率减慢,但其能很好地将吸附上的污染物保存在菌体细胞壁外而不被释放.而LB-EPS对污染物没有储存能力,只有快速传递污染物的能力.     

Biological sulfate removal from acrylic fiber manufacturing wastewater using a two-stage UASB reactor

A two-stage UASB reactor was employed to remove sulfate from acrylic fiber manufacturing wastewater. Mesophilic operation (35±0.5℃) was performed with hydraulic retention time (HRT) varied between 28 and 40 hr. Mixed liquor suspended solids (MLSS) in the reactor was maintained about 8000 mg/L. The results indicated that sulfate removal was enhanced with increasing the ratio of COD/SO₄^2-. At low COD/SO₄^2-, the growth of the sulfate-reducing bacteria (SRB) was carbon-limited. The optimal sulfate removal efficiencies were 75% when the HRT was no less than 38 hr. Sulfidogenesis mainly happened in the sulfate-reducing stage, while methanogenesis in the methane-producing stage. Microbes in sulfate-reducing stage performed granulation better than that in methane-producing stage. Higher extracellular polymeric substances (EPS) content in sulfate-reducing stage helped to adhere and connect the flocculent sludge particles together. SRB accounted for about 31% both in sulfate-reducing stage and methane-producing stage at COD/SO₄^2- ratio of 0.5, while it dropped dramatically from 34% in sulfate-reducing stage to 10% in methane-producing stage corresponding to the COD/SO₄^2- ratio of 4.7. SRB and MPA were predominant in sulfate-reducing stage and methane-producing stage respectively.     

环丙沙星在污水处理过程中的迁移转化及对污水生物处理的影响

环丙沙星(Ciprofloxacin,CIP)是一种被广泛用于人类医学和动物疾病预防的抗生素类药物,在自然环境中普遍存在,以前的研究主要集中在采用不同方式对环境介质中的CIP进行吸附降解及CIP的药物作用上,有关其在污水处理过程中的迁移转化及对污水生物处理的影响尚不得而知.基于此,本文通过CIP在活性污泥处理污水中的迁移转化实验,解析其对污水生物处理过程的影响.实验结果表明:CIP的去除途径主要为生物吸附,且对低浓度CIP(0.003、0.03和0.3 mg·L~(-1))有较好的吸附效果,但高浓度CIP(3和6 mg·L~(-1))很难被去除;CIP短期/长期暴露对污泥活性及污泥生物细胞完整性无显著影响,但长期暴露会显著提高活性污泥沉降性能,同时会降低生物脱氮除磷的效率.CIP(0.05、0.5、5 mg·L~(-1))的存在使磷的去除率从97.1%±1.2%分别下降到95.8%±0.9%、89.1%±0.6%和74.3%±0.7%,出水中氨氮的去除率从96.1%±1.1%分别下降到94.6%±0.8%、87.9%±0.4%和70.2%±0.6%.机理实验表明,CIP通过抑制好氧阶段和缺氧阶段胞内聚合物聚羟基脂肪酸酯和糖原的转化来抑制磷的吸收和反硝化过程,这是CIP影响生物脱氮除磷的重要原因.此外,亚硝酸盐还原酶和多磷酸激酶的活性也受到CIP的抑制.     

胞外聚合物磷酸盐形态对生物除磷过程的影响研究

以不同DO条件下污泥龄(SRT)分别为10 d和30 d的两组实验室A/O-SBR反应器活性污泥为研究对象,探讨了胞外聚合物(EPS)磷酸盐形态对生物除磷过程的影响.结果表明,污泥絮体中的磷主要分布于EPS中,PO3-4-P和聚磷酸盐(Poly-P,包括低分子量聚磷酸盐LMW PolyP和高分子量聚磷酸盐HMW Poly-P)是EPS磷的主要形态;EPS对生物除磷的影响明显大于细菌细胞,EPS磷的厌氧降低量和好氧升高量为胞内磷变化量的2.8~6.4倍.EPS中的LMW Poly-P和HMW Poly-P含量均表现厌氧降低和好氧升高的变化规律;对于相同SRT的污泥,中DO(2.5~3.5 mg·L-1)条件较低DO(0.7~1.0 mg·L-1)条件下EPS的LMW Poly-P和HMW Poly-P有更大的厌氧降低量和好氧升高量,对应着更明显的生物除磷过程,说明EPS不仅是生物除磷过程的中转站,而且参与了生物聚磷过程.