廉价包埋剂聚乙烯醇的研究

以洗衣粉废水中的LAS为处理对象,研究了PVA-硼酸化法固定化微生物细胞的物理特性、废水处理特性及相关特性。其多孔结构、高机械稳定性、良好的贮藏性和活性可恢复性、污泥产量少及固定化增殖细胞的性质等说明PVA是有开发实用价值的廉价包埋剂。     

功能菌群DDMZ1固定化及其对RB5的处理效果研究

实验用聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钠(SA)-沸石作为固定化复合载体,使用包埋交联法固定功能菌群DDMZ1,用正交实验对微生物固定化载体物理特性及偶氮染料活性黑5(RB5)降解脱色性能进行了分析和优化。实验结果发现：SA的浓度为1%、PVA的浓度为8%、沸石浓度为2%、菌液OD₆₀₀=0.7和交联时间12 h,包埋交联固定化条件最佳。扫描电镜结果显示：固定化PVA-SA-沸石载体小球内部结构孔隙众多,利于微生物细胞的附着和增殖。固定化功能菌群 DDMZ1 小球机械强度高、储存稳定性好,特别是它循环利用 30批次后,脱色率仍旧保持在90%以上。同时与游离菌相比,固定化功能菌群DDMZ1小球具有更宽的pH适应范围、更高的热稳定性以及更高盐度和染料浓度的耐受性,且具有循环使用次数越多耐受性越强的趋势。首次将天然功能菌群DDMZ1进行固定化并将其应用于偶氮染料活性黑5的处理,研究结果拓展了功能菌群DDMZ1的应用范围,同时对于利用固定化功能微生物处理含染料废水具有重要指导意义。     

固定化苏云金杆菌以色列变种控制水中红虫的研究

采用聚乙烯醇(PVA)加少量海藻酸钠及活性炭的方法固定一株对红虫具有高效毒力的苏云金杆菌以色列变种(B.t.i).结果表明,控制质量分数分别为10%PVA、1%海藻酸钠和20%活性炭,采用4%CaCl₂的饱和硼酸溶液(pH为6.7)作为交联剂且交联时间为24h时,制得的凝胶颗粒机械强度好,操作简单,制作成本低.B.t.i固定化微球缓慢释放,且对红虫具有很高的毒力作用.     

固定化细胞膜的制备及其特性研究

以聚乙烯醇(PVA)为载体混合固定硝化菌和反硝化菌,采用循环冷冻-解冻的方法制备 固定化细胞膜,研究了载体浓度、冷冻-解冻次数对PVA膜机械强度、底物在膜中的扩散系数 和固定化细胞活力的影响.同时设计了一种与固定化细胞膜相配套的新型生物脱氮反应器,考 察了固定化细胞膜的操作稳定性.结果表明,浓度为13%～15%(w/w)的PVA,循环冷冻-解冻5次左 右,制得的PVA膜具有较高的机械强度,并且所得固定化细胞的活性亦较高.15%的PVA经过5次 冷冻-解冻制成的膜,可以承受的最大拉伸应力为1.52MPa,氨氮在其中的扩散系数为0.75×10 ^-9m²/s. 运行2个月固定化细胞的活性没有下降,固定化细胞膜亦未出现溶胀或变形.     

聚乙烯醇包埋石油脱硫菌UP-2的研究

以筛选出的具有脱硫能力的施氏假单胞菌UP-2为固定化研究对象,二苯并噻吩(DBT)为生物催化脱硫模型化合物,考察了脱硫菌UP-2的固定化操作条件和固定化细胞使用条件.结果表明,当包埋剂聚乙烯醇(PVA)浓度为10%、添加剂海藻酸钠(SA)浓度为0.2%、液菌比为201时,在4℃、含有1%CaCl2的饱和硼酸中交联24h后,可以得到脱硫性能很好的固定化细胞小球;在30℃、pH值为7.0的体系中反应6d,可将浓度为576mg/L的DBT降解70%左右,固定化细胞降解DBT的比活性由未固定化细胞的0.49mmol/gdw增加到6.39mmol/gdw,使用寿命高达800h以上.     

聚乙烯醇固定化微生物载体的制备及其对氨氮废水的处理研究

以聚乙烯醇、硼酸、丙三醇、海藻酸钠、戊二醛、碳酸钙为原料制备固定化微生物载体,然后将硝化细菌固定到载体上,用于对水体氨氮的处理。探讨了戊二醛的加入对载体的水溶膨胀性、含水量、化学稳定性、固定化微生物活性的影响;研究了固定化微生物对氨氮去除效果。结果表明,当戊二醛的质量分数为0.3%时,载体的含水量、化学稳定性、固定化微生物活性较好;所制备得到的固定化微生物载体可以较好地固定硝化细菌,对氨氮废水具有较好的处理能力。     

水中亚硝化功能菌的富集培养及其固定化效果研究

采用含有机碳源的异养培养基和自养亚硝化培养基,从水环境样品中富集培养得到能代谢氨氮具有亚硝化功能的混合微生物,在自养培养基中扩大培养7个批次,该培养物对NH4+-N的去除率基本保持在80%以上,同时均伴随有NO2--N超过75%的积累。以海藻酸钠(SA)、聚丙烯酰胺(PAM)和聚乙烯醇(PVA)为固定化载体包埋制成SA、SA-PAM和SA-PVA颗粒,研究了固定化亚硝化功能混合菌去除河水中NH4+-N的效果,发现SA、SA-PAM和SA-PVA固定亚硝化功能菌均可在一定程度上维持菌体较高的亚硝化活性,其中SA和SA-PAM颗粒机械强度和稳定性较差;SA-PVA颗粒虽然存在一定传质障碍,在一定程度上限制了微生物的活性,但24 h对河水中NH4+-N的去除率仍可达到80%左右,并且颗粒机械强度和稳定性好,有一定实用意义。     

新型动态膜预涂剂交联聚乙烯醇微球的制备及表征

提出用乳液聚合法制备交联聚乙烯醇(PVA)微球,使其吸附在膜表面实现膜的改性.通过聚乙烯醇(PVA)与戊二醛(GA)的乳化交联试验制备PVA微球粉末,并考察了W/O型乳状液内相的浓度、内外相体积比、乳化剂的性质和含量对形成稳定乳状液的影响.结果表明,当内相PVA水溶液浓度为2.7%、内外相体积比为40∶60、交联剂司盘-80的浓度为1.30 g/dL时,乳状液的稳定性好,形成的交联PVA微球满足需要.在乳化剂浓度足够的前提下,提高乳化机转速,制备的微球的粒径减小.随着理论交联度的提高,微球粒径有变小的趋势,而对Zeta电位影响不大.对制备的微球进行接触角、SEM和FTIR表征,考察了微球的亲水性、表面形态和交联反应对微球官能团的影响.     

PVA固定化Corynebacterium sp.JY03降解苯酚的特性研究

以PVA(聚乙烯醇)作为载体将降酚菌株Corynebacterium sp.JY03进行固定化包埋处理,正交试验确定该菌株固定化细胞制备的条件,然后对固定化细胞的降酚性能进行研究。试验确定最佳固定条件为:PVA质量分数为6%,菌液量/PVA水溶液体积比为6/30,氯化钙含量为2.0%,钙化交联时间为8 h;固定化细胞降解苯酚的最适温度为30~35℃,最适pH值为6.5~7.5,在初始苯酚浓度为700 mg/L,装液量50 mL,培养42 h后,苯酚降解率达99.1%。固定化细胞重复利用6次苯酚降解率仍高于85.2%,其性能优于游离细胞,这将为该菌株进一步应用于含酚废水的生物处理提供实践条件。     

固定化Lysinibacilluscresolivorans的PVA-SA-PHB-AC复合载体制备及间甲酚的降解

针对生物降解过程容易受到外界不利环境影响及低浓度下动力学效率不高的问题,制备了具有吸附功能的微生物固定化载体并研究了对间甲酚的降解.在聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)固定化载体中加入海藻酸钠(sodium alginate,SA)、聚羟基丁酸酯(poly-3-hydroxybutyrate,PHB)和粉末活性炭(activated carbon,AC),采用循环冷冻-解冻结合硼酸法制备了具吸附功能的PVA-SA-PHB-AC复合载体,并用其包埋固定化1株间甲酚优势降解菌Lysinibacillus cresolivorans,考察了载体微观结构、稳定性及扩散性对固定化微生物降解间甲酚的影响.结果表明,PVA-SA-PHB-AC载体比表面积和平均孔径分别为15.30m2.g-1和33.68 nm,对间甲酚的吸附容量和扩散系数分别为3.86 mg.g-1和5.62×10-8m2.min-1,可稳定使用60 d以上;固定化L.cresolivorans的间甲酚去除为吸附-降解的耦合,去除速率由载体传质速率与微生物降解速率共同决定,间甲酚浓度低于350 mg.L-1时,载体传质速率小于微生物降解速率,间甲酚去除速率由传质速率决定,浓度高于380 mg.L-1时相反;添加了吸附剂的载体扩散系数会减小,但能耐受更高的底物浓度,且在更宽的浓度范围可以实现高效的降解作用.间甲酚的降解规律及其差异性显示出经吸附功能改性的载体因传质作用的加强而实现反应动力学的提高,并且存在一个合理的浓度区间.     

Immobilization of activated sludge using improved polyvinyl alcohol （PVA） gel

The microbial immobilization method using polyvinyl alcohol(PVA)gel as an immobilizing material was improved and used for entrapment of activated sludge.The oxygen uptake rate(OUR)was used to characterize the biological activity of immobilized activated sludge.Three kinds of PVA-immobilized particles of activated sludge,that is,PVA-boric acid beads,PVA-sodium nitrate beads and PVA-orthophosphate beads were prepared,and their biological activity was compared by measuring the OUR value.The bioactivity of both autotrophic and heterotrophic microorganisms of activated sludge was determined using different synthetic wastewater media (containing 250 mg/L COD and 25 mg/L NH_4~ -N).The experimental results showed that the bioactivity and stability of the three kinds of immobilized activated sludge was greatly improved after activation.With respect of the bioactivity and the mechanical stability,the PVA-orthophosphate method may be a promising and economical technique for microbial immobilization.     

固定化微生物制备技术及生物脱氮研究

利用载体经干燥后机械强度得到提高的特性,建立一种低胶体浓度固定化微生物制备技术:包埋剂为5.5%PVA、0.45%SA,固定液为饱和硼酸与0.6%硫酸铝的混合液,包菌量为0.4g/mL包埋剂。小球硬化24 h后洗净并放入30℃鼓风干燥箱干燥3.5 h后备用。制备出的固定化微生物氨氧化速率为24.3 mg/(L·h),相对活性为77.7%。     

草浆造纸黑液ASF(活性炭、硫酸钠、糠醛)综合利用工艺研究

据统计,1988年我国造纸企业已达5360个,产量达1270×10⁴t,其中近5000个为年产5000t以下的小草浆厂,产量占总产量的43 ％左右.这些小草浆厂大多采用碱法制浆,这部分制浆蒸煮黑液,绝大多数直接排放江河,造成严重污染.开发多方面的综合利用途径,使草浆黑液变废为利,是一项有意义的研究课题,我们所开展的草浆造纸黑液ASF综合利用工艺,是一种将黑液作为制取活性炭、硫酸钠、糠醛的资源,同时也使其中绝大多数污染物得到去除的工艺.     

厌氧氨氧化污泥中氨氧化的潜在电子受体

通过接种亚硝酸盐型厌氧氨氧化污泥,投加潜在电子受体(亚硝酸盐、Fe~(3+)和硫酸盐)研究了厌氧条件下氨氮氧化的潜在电子受体.结果表明,亚硝酸盐是厌氧氨氧化最适合的电子受体,能够与氨氮在短暂的时间内完全反应;在亚硝酸盐缺乏的情况下,厌氧氨氧化污泥中微生物利用自身细胞有机物将产物硝酸盐转化为亚硝酸盐参与氨氮转化;Fe~(3+)与硫酸盐在氨氮氧化后期出现转化,但是直接还是间接参与还需进一步研究.厌氧氨氧化污泥对氨氮产生过量氧化之前必须以亚硝酸盐为电子受体进行微生物活性激活,并且好氧氨氧化菌和亚硝化菌出现增长,推测微生物产生了H_2O_2.该现象并不可长久持续.虽然其氧化速率较慢,但是过量氧化现象较为明显.因此厌氧氨氧化污泥中肯定存在氨氮过量氧化的现象.厌氧氨氧化污泥对电子的利用顺序是亚硝酸盐、硝酸盐、Fe~(3+)和硫酸盐.     

固定化硝化菌去除废水中氨氮工艺的研究

采用聚乙烯醇－硼酸包埋固定化法,选用ＰＶＡ为包埋载体,粉末活性炭作为无机载体,包埋固定Ａ／Ｏ生物脱氮系统中的再经驯化过的硝化污泥,制成固定化硝化菌颗粒。     

聚乙烯醇包埋厌氧活性污泥处理废水的最优化条件研究

研究以聚乙醇为主要包埋材料的混合载体法固定厌氧活性污泥处理有机废水的最优化条件。混合载体由聚乙烯醇（ＰＶＡ）、０．１５％海藻酸钠,２％Ｆｅ粉,０．３％ＣａＣＯ３,４％ＳｉＯ２粉末组成,结果表明,ＰＶＡ８％,初始污泥浓度１５％时最适宜,凝固凝饱和硼ＰＨ对包埋效果有影响,用Ｎａ２ＣＯ３调节硼酸ＰＨ至６．７可使包埋颗粒强度及产ＣＨ４活性提高,混合载体法有效地解决了固定化细胞技术应用于废水处理所面临的成球     

菌株qy37吸附包埋固定化的脱氮效果研究

以对异养硝化好氧反硝化菌菌株qy37固定化后的脱氮效果为考察标准,分别研究了不同的吸附、包埋固定化载体和方式对固定化脱氮效果的影响。研究结果表明:以碳纳米管、多孔陶粒、活性炭、石墨四种材料为吸附固定化载体时,纳碳纳米材料的吸附固定化脱氮效果最好,脱氮率可达94%;以海藻酸钠(SA)和聚乙烯醇(PVA)制成的SA、PVA、PVA-SA、PVA-SA-活性炭和PVA-SA-纳米材料小球为包埋固定化载体时,PVA和SA混合作为包埋剂固定效果要好于单独作为包埋剂,包埋剂PVA和添加剂SA最佳包埋比是10:1;吸附材料作为强化剂一起包埋的复合式包埋有助于提高固定化小球的稳定性和固定化效果,脱氮率提高5%。其中纳米材料作为强化剂的包埋固定化脱氮效果要优于活性炭,脱氮率可达到85%。强化剂活性炭、纳米材料最佳包埋比是5:4。吸附固定化整体脱氮效率优于包埋固定化。     

包埋固定化海洋硅藻吸附材料的制备及其对水中铅离子的吸附特性研究

采用海藻酸钠(SA)凝胶包埋法对海洋硅藻藻粉进行固定化,考察了藻粉用量、海藻酸钠浓度、Ca Cl2质量分数、交联时间及小球粒径对固定化小球吸附铅离子性能的影响,并研究了这种吸附材料对Pb~(2+)的吸附特性.结果表明,固定化海洋硅藻生物吸附剂的最佳制备条件为:藻粉用量5.0 g/100 m L SA、海藻酸钠浓度20 g·L~(-1)、Ca Cl2质量分数0.5%、交联时间1 h、小球粒径2.8 mm左右.Langmuir等温吸附模型能够较好地描述固定化小球吸附对Pb~(2+)的等温吸附特征,R2为0.9983,最大理论吸附量为833.33 mg·g~(-1).准二级动力学模型能够较好地拟合固定化小球吸附Pb~(2+)的动力学过程,理论平衡吸附量为714.29 mg·g~(-1),与实验所得平衡吸附量706.55 mg·g~(-1)较为接近.固定化小球吸附Pb~(2+)的适宜初始p H值为4~5.Na Cl、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2对固定化小球的吸附性能有一定的促进作用.本研究所制固定化海洋硅藻球形吸附材料对Pb~(2+)的吸附容量明显优于大部分研究所报道的固定化生物吸附剂,是一种很有潜力的生物吸附材料.     

钠盐对高负荷餐厨垃圾和剩余污泥中温厌氧混合发酵过程的抑制作用

针对高负荷餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统在实际应用过程中存在的盐度抑制问题,通过批次试验探究了不同钠盐（CH₃COONa、NaCl和Na₂SO₄）对中温混合发酵体系的影响,考察了添加不同浓度钠盐时混合发酵体系的甲烷累积产量、有机物去除率、挥发性脂肪酸（VFAs）累积量及水解、酸化、乙酸化和产甲烷速率的抑制作用.结果表明,随着CH₃COONa浓度的增加,相应的甲烷产量逐渐增加,但在高浓度时理论甲烷产量降低,当Na⁺浓度为8 g·L^-1时,对产甲烷抑制率为21%.此外,NaCl和Na₂SO₄对甲烷累积产量具有抑制作用,相同Na⁺浓度下,Na₂SO₄对混合发酵体系甲烷产量的抑制作用更大;当SO₄^2-浓度为8.3 g·L^-1时,相应甲烷抑制率为23%.相反,Cl^-浓度为3.1~6.2 g·L^-1时,对混合发酵过程中甲烷抑制率为4.6%~7.7%;但随着Cl^-浓度增至9.3~12.3 g·L^-1时,甲烷产量提升了14.5%~37.6%.分析认为,NaCl对混合发酵过程有机物去除率的抑制作用主要是Na⁺的影响,而Na₂SO₄的抑制作用主要来源于SO₄^2-和Na⁺的协同作用.NaCl和Na₂SO₄对水解速率和产甲烷速率的抑制作用较大,而对酸化速率和乙酸化速率抑制作用较小.     

微藻固定化条件优化及其污水氨氮去除潜力分析

微藻污水处理被视为新概念引领下极具潜力的一项绿色技术,然而,微藻分离与采收一直是限制其大规模应用的瓶颈.本研究立足于固定化技术,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为研究对象,采用响应曲面法(RSM)耦合Box-Behnken设计,以固定剂浓度、交联剂浓度和交联时间为自变量,以藻球的机械强度、传质速率和生长速率为响应值,对固定化的过程参数进行优化,制备性能最优的固定化藻球;并探索和分析藻球对氨氮(NH4+-N)去除的最佳条件及其潜力.结果表明,固定剂浓度、交联剂浓度和交联时间分别为5%、2%和16 h为制备固定化藻球的最优条件,且包埋密度为1×106cells·m L~(-1),有机物(COD)浓度为300 mg·L~(-1)时,藻球混合培养去除NH4+-N的能力最强;此外,固定藻对高浓度NH4+-N的去除潜力显著优于自由藻,当初始浓度约为50和70 mg·L~(-1)时,固定藻混合培养5 d后NH4+-N去除率分别为(96. 6±0. 1)%和(65. 2±4. 5)%,而初始浓度约为30 mg·L~(-1)时,自由藻优势明显,3 d后NH4+-N去除率高达(97. 8±0. 6)%;但异养条件下固定藻对NH4+-N的去除率整体偏低且随浓度增加而降低,当初始浓度约为30 mg·L~(-1)时,去除率仅为(49. 0±3. 1)%.本研究为污水可持续处理提供了新思路,为资源回收提供了新途径,更为该技术推广应用奠定了较好的理论基础.