蛋白质在城市污水活性污泥处理系统中的降解动力学模型研究

研究了蛋白质在厌氧-缺氧-好氧城市污水处理系统中吸附和降解的特性,分别确定了蛋白质在厌氧、缺氧和好氧条件下的吸附等温线模型,建立了蛋白质在厌氧、缺氧和好氧状态下的降解动力学模型,并对模型预测结果进行了验证分析,结果表明,Freundlich模型可以较好地描述蛋白质在厌氧、缺氧和好氧污泥卜的吸附过程,牛血清白蛋白水解成氨基酸是其生物降解过程的控速步骤,序批式动力学降解试验还表明,厌氧降解速率系数K厌、缺氧降解速率系数k缺与好氧降解速率常数的比值分别为0.40和0.98,说明在同一活性污泥系统的厌氧和缺氧条件下,蛋白质也能被较好地降解,模型得到的各池混合液出水中蛋白质的浓度模拟结果与实测结果相一致(相对误差＜10%).无论在厌氧、缺氧还是好氧环境中,酸溶蛋白质没有积累.     

厌氧颗粒污泥降解五氯酚活性的研究

在分批培养条件下，对取自处理含氯酚有机废水厌氧反应器的颗粒污泥降解五氯酚（ＰＣＰ）的活性作了初步研究．结果发现，反应器下层污泥降解ＰＣＰ活性较高，污泥浓度影响比ＰＣＰ降解速率；表观ＰＣＰ降解过程可用一级反应动力学表征，外加碳源特别是丁酸、葡萄糖对ＰＣＰ厌氧降解有明显的强化作用；外加碳源与ＰＣＰ浓度均影响ＰＣＰ的降解速率．     

石油烃厌氧生物降解研究进展

烃是由碳和氢两种元素组成的稳定化合物,长期以来人们普遍认为烃的生物降解只能在好氧条件下进行.近年来国外的研究表明,厌氧微生物能以硝酸盐、硫酸盐、三价铁或二氧化碳等为电子受体代谢烃,烃厌氧代谢的初始反应机理主要有延胡索酸盐结合反应、羧化反应、羟基化反应和甲基化反应,但国内还未见相关报道.本文综述了烃厌氧降解微生物及其代谢机理,并以甲苯为例概述了烃厌氧生物降解过程中的起始反应酶和作用机制.结合国外烃厌氧降解的研究进展和本实验室的工作,作者也提出了自己的思考和看法.     

联合多种荧光光谱和GC-MS研究高铁酸钾对菲的降解机理

研究了高铁酸钾对PAHs中的菲的降解反应过程,对该反应过程联合了时间扫描、偏振、偏振三维(PEEM)、三维(EEM)等多种荧光光谱模式进行了表征和分析,并结合GC-MS进一步检测分析了该反应过程的中间产物,最后系统探讨了高铁酸钾对菲降解的动力学反应规律及降解机理.实验结果表明,在设定的高铁酸钾-菲降解体系的物质的量之比为1∶1、1∶2、1∶3、2∶1、3∶1的各个降解反应过程均符合一级反应动力学特征,其拟合系数在0.905—0.995之间.通过不同摩尔比的高铁酸钾-菲降解过程的时间扫描荧光参数直接求得了各反应的动力学方程及曲线;菲降解过程的荧光偏振度值与PEEM共同揭示出高铁酸钾对菲的有效降解,且产物均为无偏振效应、无产生新的特征荧光的小分子结构,各特征光谱峰强与时间变化关系也与时间扫描荧光曲线相符合;最后结合GC-MS深入分析了菲的降解产物,并由此推测了高铁酸钾对菲的降解机理.降解产物中9,10-菲醌的大量存在表明菲结构中9,10位发生氧化而开始降解.     

水环境中抗生素的光降解研究进展

抗生素的大量使用已经成为了全球环境问题.由于其在环境水体中难以被微生物降解,且能导致细菌抗药性越来越受到关注.光降解是污染物在水环境中非常重要的非生物降解途径.本文介绍了水环境中抗生素的直接、间接和自敏化光降解动力学,着重阐述了抗生素的光降解过程的影响因素、降解产物和可能降解途径等最新研究成果,指出抗生素光降解产物的分离提取与结构鉴定,以及预测抗生素降解过程的动力学模型构建将成为今后主要的研究方向和趋势.     

糖类在城市污水生物处理系统中的去除机理

研究了厌氧、缺氧和好氧状态下淀粉在城市污水生物处理系统中水相和泥相中吸附和降解的动力学参数,建立了淀粉在厌氧、缺氧、好氧状态下的降解动力学模型,并对模型预测的结果进行了验证.结果表明,Fritz-Schlunder模型可以较好地描述糖类在厌氧、缺氧和好氧污泥上的吸附过程,吸附的大分子糖类迅速水解为低一级的高分子物质和小分子物质;厌氧降解速率系数K厌、缺氧的降解速率系数K缺与好氧的降解速率常数的比值分别为0.40和0.64;所建立的动力学模型能较好的预测出水糖类的浓度(相对误差<10%).     

岸滩模拟溢油生物降解条件下原油中双环倍半萜变化规律

以渤西油田海上平台中质原油作为研究对象,进行岸滩模拟溢油生物降解实验.采用气相色谱与质谱联用技术(GC-MS)对原油中双环倍半萜化合物进行了分析,探讨了不同生物降解条件下双环倍半萜化合物的分布规律,并对该化合物诊断比值的变化规律以及稳定性进行了考察.研究结果表明,经过21 d的生物降解,加入生物降解菌剂和营养盐的原油中双环倍半萜化合物的分布变化不大,加入生物降解菌剂和缓释肥的原油中双环倍半萜化合物降解比较大.经过t检验分析,经过21 d短期生物降解,双环倍半萜化合物诊断比值DR3、DR6、DR9以及DR10,可以用于判别生物降解前21 d内油样是否来自同一油源.双环倍半萜化合物诊断比值对于溢油来源鉴别具有重要意义.     

壬基酚在海河沉积物中的耗氧和厌氧降解

研究了壬基酚（NP）在海河沉积物中的降解.结果表明,NP在沉积物的耗氧降解分为快速和慢速降解阶段,半衰期分别为3.20-9.87d和21.66-385.11d.NP在沉积物中的厌氧降解缓慢,降解半衰期为160.65-203.88d.加入电子受体NaNO3和Na2SO4促进了NP的厌氧降解,并且NaNO3促进作用较大.当沉积物中NP降低到一定浓度以后就很难继续降解,说明沉积物中一些活性吸附点位对NP的锁定作用降低了其生物有效性.盐度不利于NP的耗氧和厌氧降解.     

城市污泥中邻苯二甲酸酯的好氧降解规律研究

为评价邻苯二甲酸酯类环境激素在环境中的滞留情况,妥善解决城市污泥的处理处置问题,对城市污泥中6种邻苯二甲酸酯的好氧生物降解规律进行了研究。结果表明,邻苯二甲酸酯的好氧生物降解性随烷基链含碳数的增加而降低;其好氧降解过程可用一级动力学模型描述;其好氧生物降解速率常数与烷基链含碳数、降解半衰期与烷基链含碳数、降解速率常数与正辛醇—水分配系数之间存在良好的相关性。     

环境因素对六氯苯厌氧降解活性的影响

在厌氧污泥具备了较好的六氯苯（HCB）降解能力的基础上,采用标准血清瓶实验方法考察了反应温度、初始pH、摇床转速和营养元素等环境因素对厌氧污泥降解HCB活性的影响。实验设计的反应温度为25、30、35和40℃;初始pH为5.0、6.0、7.0和8.0;摇床转速为0和150r·min-1;营养元素有葡萄糖和维生素b12。用HCB浓度随时间的减少来表征微生物对其的降解活性。结果表明,反应温度对HCB的降解速率有很大影响,适宜温度为35℃左右。初始pH对HCB降解活性没有显著影响,但显示出有随初始pH增大而HCB降解活性增加的趋势。与静置条件相比,一定的混合作用有利于提高HCB的降解活性。有葡萄糖存在条件下,维生素b12对HCB的降解活性有明显的促进作用。温度及外加碳源（葡萄糖）是影响HCB厌氧降解活性的重要因素,并推测葡萄糖在HCB降解过程中提供电子供体方面发挥了重要作用。     

Biosorption of Direct Black 38 by dried anaerobic granular sludge

The biosorption of Direct Black 38 by dried anaerobic granular sludge in a batch system under specific temperatures and initial pH was investigated. The adsorption reaction is pH dependent with higher removal at low pH. The adsorption equilibrium data fit very well with both Langmuir and Freundlich models in the concentration range of Direct Black 38 at all chosen temperatures. The adsorption parameters show that the adsorption of Direct Black 38 is an endothermic and more effective process at high temperatures. The kinetics of adsorption was found to be second order and adsorption rate constants increased with increasing temperature. Activation energy was determined as 26.8 kJ/mol for the process. This suggests that the adsorption of Direct Black 38 by dried anaerobic granular sludge is chemically controlled.     

Comparison of metabolic nitramine degradation by denitrifying species

The biodegradation of two popular nitramine energetics were investigated. The HMX (octa‐hydro‐1,3,5,7‐tetranitro‐1,3,5,7‐tetrazocine) was mineralized by anaerobic mixed denitrifiers in digested sewage sludge culture. An initial HMX concentration of 120 mg/L decreased to a non‐detectable level (> 99% removal efficiency) in 8 days of incubation under strict anaerobic conditions. It was, however, not effectively metabolized by single denitrifying species, P. aeruginosa, B. subtilis in a nitrogen limiting condition under their optimum growth conditions. The other nitramine energetic, ADN (ammonium dinitramide), was mineralized well in the anaerobic mixed culture. The initial ADN concentration of 250 mg/L was reduced to non‐detectable levels (> 99% removal efficiency) in 5 days of incubation under anaerobic conditions. These results show that the anaerobic mixed culture, compared to the pure monoculture, is superior in the degradation of nitramine energetics.     

氯代苯及氯代酚类优先污染物好氧生物降解动力学的研究

利用测定微生物呼吸耗氧量的方法,对氯代苯及氯代酚类中的７种优先污染物,用经它们分别驯化的活性污泥对其好氧生物降解动力学进行了研究。     

Acid resistance of methanogenic bacteria in a two-stage anaerobic process treating high concentration methanol wastewater

In this study, the two-stage upflow anaerobic sludge blanket (UASB) system and batch experiments were employed to evaluate the performance of anaerobic digestion for the treatment of high concentration methanol wastewater. The acid resistance of granular sludge and methanogenic bacteria and their metabolizing activity were investigated. The results show that the pH of the first UASB changed from 4.9 to 5.8 and 5.5 to 6.2 for the second reactor. Apparently, these were not the advisable pH levels that common methanogenic bacteria could accept. The methanogenic bacteria of the system, viz. Methanosarcina barkeri, had some acid resistance and could still degrade methanol at pH 5.0. If the methanogenic bacteria were trained further, their acid resistance would be improved somewhat. Granular sludge of the system could protect the methanogenic bacteria within its body against the impact of the acidic environment and make them degrade methanol at pH 4.5. The performance of granular sludge was attributed to its structure, bacteria species, and the distribution of bacterium inside the granule.     

三种工业废水颗粒污泥的化学及微生物学组成

对ＵＡＳＢ反应器中处理酒精废醪、木材纤维板热压废水及石灰法造纸黑液颗粒污泥的化学及微生物组成进行了比较研究，结果表明：无机元素在颗粒污泥中的沉积与废水组成及运行条件密切相关；接种污泥中加入少量的颗粒污泥可作为新生颗粒污泥的生长核心；胞外多聚物有利于颗粒污泥的形成与稳定，其产量与颗粒污泥的生物量有关，其分布有一定的区域性；颗粒污泥的微生物组成与废水水质、运行温度及颗粒污泥所处的生理阶段等因素密切相关；丝状细菌，特别是索氏甲烷丝菌类似菌在颗粒污泥中起着重要作用；污泥颗粒化过程中各类生理菌群的增殖次序与其在厌氧消化过程中的功能次序一致。当发酵细菌、产氢产乙酸菌、同型产乙酸菌和产甲烷菌在每ｍＬ颗粒污泥中分别达到１０７－１０、１０５－７、１０６－８和１０５－６个时，可构成一个较稳定的厌氧微生态系统。     

利用厌氧颗粒污泥处理氯代有毒有机物

用能进行还原脱氯的微生物富集物接种，在小型试验装置内成功地培养出了具有还原脱氯功能的颗粒污泥。五氯苯酚能被这种颗粒污染完全脱氯并进一步分解为甲烷和二氧化碳。四氯乙烯和其他氯代乙烯能被颗粒污还原脱氯为乙烯。这种脱氯的颗粒污泥可用来处理含有五氯苯酚和氯乙烯类的废水和地下水。