固定化藻膜去除水中氮磷的模拟研究

针对富营养化水体生物修复和污水深度处理氮磷的去除,将细颤藻、水绵、水网藻、栅裂藻固定在纤维填料上,形成固定化藻膜。用固定化藻膜处理模拟富营养化湖水、实际富营养化湖水、城市污水二级出水、低质量浓度生活污水,考察固定化藻膜去除氮磷的效果。实验结果表明,固定化藻膜具有良好的去除磷、氨氮能力,对水中有机物去除也有一定的促进作用。对TP质量浓度小于5.0mg·L-1,NH4 -N质量浓度小于34.0mg·L-1的污染水体,四种藻膜都有良好的去除氮磷能力,其中栅裂藻去除TP、NH4 -N的能力最强。综合除污能力和藻细胞的可固定性,水绵应是最佳的备选藻种。研究结果显示,固定化藻膜具有良好的除污性能,预示了悬浮载体将在水体生物修复、氧化塘污水处理方面具有重要的潜在应用价值。     

扰动对水体富营养化的改善作用

利用人工构建的模拟水体系统,观察搅拌和曝气条件下水体中氮磷含量和形态的变化规律,研究和探讨了扰动对水体富营养化的改善。结果表明：（1）扰动对上覆水体氮的去除效果不明显,但是能够有效促进底泥中氨氮向水体扩散,从而使底泥中氮含量明显降低,运行99 d后,曝气反应器中底泥总氮含量从初始3.46 g.kg-1降至0.68 g.kg-1,仅为对照反应器的1/4;（2）搅拌对上覆水中磷的去除效果最佳,反应器运行期间,总磷的平均去除率为37%左右;（3）扰动能增加底泥中微生物的数量和多样性,为污染物的生物降解提供了良好的基础。合理运用扰动能够提高水中溶解氧含量,改善微生态环境,增加微生物的数量和种类,有利于水体富营养化的改善。     

人工湿地处理富营养化水体的效果研究

通过在北京市野生动物救护中心构建表流湿地与潜流湿地相结合的复合人工湿地处理富营养化水体,研究该复合人工湿地对总氮（TN）、总磷（TP）及水体浊度的去除效果。结果表明：人工湿地对TP的去除效果好于对TN的去除效果,经过人工湿地处理的富营养化水体,表流湿地、潜流湿地和复合人工湿地对TP的平均去除率可分别达42%、55%、60%,对TN的平均去除率分别为27%、30%、34%,对水体浊度的平均去除率分别达43%、55%、75%。复合人工湿地对TP、TN以及浊度的去除效果受水体温度和溶解氧（DO）的影响,通过相关性分析发现,TP、TN和浊度的去除量与水体中的DO水平之间存在显著的负相关性,而与水体温度有正相关性,在显著性水平为0.05的条件下,相关系数分别为-0.829、-0.767、-0.765和0.674、0.757、0.774。复合人工湿地对TP、TN及浊度的去除率高于表流湿地和潜流湿地,表明复合人工湿地具有优于表流湿地和潜流湿地的整体性功能,能有效提高人工湿地对TN、TP以及浊度的去除率。     

固定化球形红细菌去除镉的动力学及其与质粒的关系

利用聚乙烯醇为载体包埋固定化球形红细菌,研究了固定化微生物去除Cd2 的动力学特征.结果表明,在Cd2 初始浓度为20～160 mg/L时,固定化球形红细菌具有良好的去除能力,去除率可达75%以上.固定化球形红细菌去除Cd2 的反应遵循二级反应动力学方程-dC/dt=k2C2 k1C k0, R2=0.957 7～0.993 8.随着Cd2 初始浓度的增加,固定化球形红细菌对Cd2 的最大去除速率p下降,半衰期T1/2增加,抑制作用增强.此外,通过质粒检测,该菌株含有一个较大质粒,抗镉和去除镉的基因均位于质粒上.     

4种沉水植物对白洋淀富营养化水体净化效果的研究

利用白洋淀富营养化的湖水和底泥与蓖齿眼子菜、马来眼子菜、金鱼藻和黑藻4种沉水植物分别组成室内静态模拟的生长体系,研究4种沉水植物在白洋淀富营养化环境下的生长状况,以及不同沉水植物生长体系对水体磷、氮及有机物的净化效果。结果表明：试验所用沉水植物对富营养化湖水、底泥具有一定的耐受能力,在试验条件中生长良好,长度与生物量都明显增加,并能有效地降低水体中的总磷、氨氮及总氮浓度。试验21 d后,蓖齿眼子菜、马来眼子菜、金鱼藻和黑藻所在的生长体系对水体中总磷的去除能力分别为：4.68、4.72、4.92和5.03μg·d-1·g-1,去除率分别为：83.59%、84.35%、87.84%和89.88%;对水体中氨氮的去除能力分别为：11.42、10.75、12.02和11.90μg·d-1·g-1,去除率分别为：74.98%、70.58%、78.96%和78.11%;对总氮的去除能力分别为：37.69、39.79、42.02和41.65μg.d-1.g-1,去除率分别为：79.40%、83.82%、88.51%和87.73%。沉水植物生长体系对CODcr的降解有所反复,但整体呈现下降趋势。不同沉水植物生长体系总磷、总氮含量随时间降解的拟合方程表明,水体总磷、总氮浓度随时间的变化呈负指数形式衰减。沉水植物对水体营养盐浓度的影响通过多种途径实现,底泥在营养盐的归趋中起着重要的作用。     

电化学氧化法处理微污染水中的氮

采用电化学氧化法,对微污染河水中氨氮(NH3-N)和总氮(TN)的去除效果进行了研究.结果表明,电化学氧化法是一种适宜于微污染水脱氮的技术.根据电解效果影响因素的筛选,最佳工艺条件为:极板间距1.0 cm,水力停留时间10 min,操作电压11 V;此时,NH3-N去除率可达到74.2%,TN去除率可达到63.8%.同时考察了Cl-的含量对NH3-N去除效果的影响,结果表明,在操作电压为8 V,极板间距为1.0 cm时,以氨氮去除率50%为目标,最佳投盐比为3:1(Cl-与NH3-N的物质的量之比).     

扰动强化污染底泥有机物自净的研究

扰动能够强化水体溶解氧的恢复并加快传质,增强水体的自净作用,有利于水体和底泥COD的降解,是一种常用的污染水体的修复方法。文章通过人工模拟的水体,构建搅拌和曝气两种上覆水扰动条件,研究了在这两种条件下水体中有机物含量以及底泥中微生物量的变化情况,探讨了扰动对水体有机物去除的影响。研究结果表明：（1）与对照情况相比,在搅拌、曝气条件下水中ρ（溶解氧）分别由0.2 mg.L^-1提高到1.0和8.0 mg.L^-1左右;曝气条件下底泥中蛋白含量及细菌数均最高;（2）底泥中w（脱氢酶活性）在搅拌和曝气条件下分别为0.52和0.46μg.g^-1左右;（3）曝气条件下对上覆水中有机物的去除呈现出较好的降解趋势。因此,运用曝气技术既能加速有机物的生化降解,改善水质;又可强化水体溶解氧的恢复,创造了微生物生长繁殖的适宜环境,增强了水体中微生物的活性,促进了水体自净能力的提高,在治理河道污染的应用中具有广阔的前景。     

固定化多酚氧化酶对水中苯酚和氯酚的去除

以壳聚糖/蒙脱土插层复合物为载体,吸附法制备固定化多酚氧化酶,并以此催化氧化去除水中的苯酚、4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚.考察了固定化多酚氧化酶的制备条件,对酚类化合物的催化氧化条件、动力学特性以及固定化酶的重复使用性能.结果表明,固定化多酚氧化酶的最佳制备条件为p H 5.0,酶与载体质量比20 mg·g-1,固定化6 h,所得固定化酶的载酶量为12.12 mg·g-1,每克单位载体酶活为12.76×103U·g-1.固定化多酚氧化酶对酚类化合物的最佳去除条件为:苯酚溶液p H 7.0,温度30℃;4-氯苯酚溶液p H 5.0,温度20℃;2,4-二氯苯酚溶液p H 5.0,温度30℃.在最佳反应条件下,酶与底物质量比为20 mg·mg-1时,固定化多酚氧化酶对苯酚、4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚溶液去除率分别为63.6%、85.8%和87.8%.苯酚、4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚的米氏常数Km值依次减小,最大反应速率Vmax依次增大,表明固定化酶对2,4-二氯苯酚的亲和力最强,催化速度最快.固定化酶循环使用6次(24 h)后对苯酚、4-氯苯酚和2,4-二氯苯酚的去除率分别为15.7%、24.2%和27.8%.     

吸附铅、镉固定化细菌胞壁多糖小球包埋条件的优化选择

细菌已广泛应用于重金属废水的处理,多糖则是细胞壁的主要成分,并通过螯合作用吸附重金属,而固定化技术具有处理效率高,生产成本低等优势。采用正交实验法,以聚乙烯醇和海藻酸钠为包埋剂,同时添加活性炭,硅藻土等对细菌胞壁多糖进行固定化,并以吸附铅、镉能力为主要考察指标,同时从机械强度、传质性、耐酸性等方面综合考虑,选择最优化的固定化小球最佳配方。结果表明,在聚乙烯醇、海藻酸钠、活性炭、硅藻土、多糖、二氧化硅和饱和硼酸中氯化钙的质量分数分别为10%、0.2%、1.5%、1.5%、0.8%、4%、3%,胶联时间为16h,己二胺浓度为0.06mol?L-1的条件下制得的固定化小球对铅、镉吸附的能力较强,并按照最佳配方进行了验证实验,对铅的吸附量达到4.4575μmol?g-1,对镉的吸附量达到4.1708μmol?g-1,机械强度、传质性和耐酸性都较好。     

玉米芯吸附-海藻酸钠固定微生物对十溴联苯醚的降解

电子垃圾中十溴联苯醚(BDE-209)污染日益严重,分离筛选具有降解功能的细菌并探索其对BDE-209的降解效果对于污染环境的生物修复具有重要意义.采用梯度压力驯化法从污泥样品中分离到1株以BDE-209为碳源的菌株MS2,对其生理生化特征进行分析,结合菌株16S rDNA测序结果,确定了MS2在分类上属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.).进一步以玉米芯吸附-海藻酸钠包埋材料对菌株MS2进行复合固定,采用正交试验对包埋条件进行优化,并考察游离菌剂和固定化菌剂对水体和土壤中BDE-209的去除效果.正交实验结果表明最佳包埋条件为:海藻酸钠质量分数2%、CaCl_2 4%、菌胶比2:1、交联时间8 h.在温度为25℃、pH 7.0条件下,经9 d处理,固定化菌剂对浓度为0.4 mg/L的BDE-20 9降解率为85.2%.结果还显示,固定化菌剂对污水中BDE-209的降解能力显著高于游离菌(P0.05).不同处理对土壤中BDE-209降解效果存在明显差异,表现为玉米芯吸附-海藻酸钠固定化菌剂海藻酸钠固定化菌剂玉米芯吸附菌体游离菌体空白海藻酸钠小球玉米芯,且土壤的搅动频率与BDE-209降解率呈显著正相关(r=0.99,P0.05).因此,玉米芯吸附-海藻酸钠固定菌剂对于十溴联苯醚的生物修复具有一定应用潜力.     

小球藻和活性污泥共培养体系处理养殖废水

为提高藻菌共培养体系对养殖废水的处理效果,优选最佳的共培养方式和处理时间,研究普通小球藻(UTEX2714)和活性污泥在5种共培养体系中对污染物的去除效率[游离小球藻和游离活性污泥(Sc+Sa),游离小球藻和固定化活性污泥(Sc+Ia),游离活性污泥和固定化小球藻(Sa+Ic),固定化小球藻和固定化活性污泥(Ic+Ia),藻菌共固定[I(c+a)](藻菌:小球藻和活性污泥),考察体系的稳定性和胶球的可重复利用性.结果显示:游离活性污泥和固定化小球藻共培养体系在48 h对养殖废水的处理效果最佳,对氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)的去除率分别为93.89%、91.95%、97.53%、93.41%;细胞比增长速率0.214/h,均大于其他4组共培养体系.稳定性试验中胶球在使用一个周期(48 h)后用CaCl2再次加固可提高系统的稳定性,可稳定运行8个周期,NH4+-N、TP的去除率分别在81.59%-93.69%、84.23%-98.74%.本研究表明Sa+Ic共培养体系运行48 h能有效处理养殖废水;稳定性试验中,加固方法能有效保证系统稳定运行;结果可为藻菌共培养体系处理水产养殖废水的实际应用提供基础数据.(图6表3参38附图2附表1)     

曝气复氧对底泥氮素生物地球化学循环影响的作用机制研究

通过分析底泥氮污染物释放规律和转化过程,以及底泥生境、氮形态变化和氮循环功能微生物群落结构变化的规律,探讨了不同曝气复氧条件影响底泥氮生物地球化学循环的生物代谢、物理化学联合作用的机制。结果表明：曝气复氧对底泥中氮的生物地球化学循环影响是一个包括微生物代谢作用和物理化学作用的复杂联合作用过程。水体好氧环境的改变主要引起参与底泥氮循环的硝化、亚硝化和反硝化功能菌群群落结构的演变,对异养菌和氨化菌的影响不大,证明环境好氧条件的改变对底泥有机质生物分解产生氨氮的微生物代谢过程影响不大,主要对底泥释放的氨氮硝化、反硝化等生物转化过程产生大的影响。不同溶解氧条件下,底泥释放的氮素在微生物作用下主要以NH4＋-N和NO3--N的形式进入试验体系,并在特定的氧化还原电位（临界值-200 mV）和pH（临界值6.70）条件下通过物理化学作用在底泥中以离子交换态氮（IEF-N）、碳酸盐结合态氮（CF-N）、铁锰氧化态氮（IMOF-N）及有机态和硫化物结合态氮（OSF-N）等不同形态氮相互转化,同时,在氮的转化和循环过程中部分输入上覆水体。在低溶解氧组实验条件下[ρ（DO）〈0.5 mg.L-1],底泥向水体输出氮总量为底泥可转化态氮的19.7%,主要为氨氮,最大释放速率达到289.13 mg.m-2.d-1,释放的质量浓度可达到18.8 mg.L-1;好氧条件下（DO饱和）,底泥向水体输出氮总量为底泥可转化态氮的1.8%;好氧-缺氧条件下为11.7%,主要以N2的形式释出系统。     

曝气复氧对富营养化水体底泥氮磷释放的影响

采用实验室模拟，研究了曝气复氧对富营养化水体底泥氮磷释放的影响，结果表明，①溶解氧是影响底泥氮磷释放的重要因素，厌氧状态会加速底泥氮磷的释放。②正常条件下曝气复氧可以有效的控制底泥总磷的释放；曝气条件下高pH值无法控制底泥总磷的释放，搅动会对底泥总磷的释放产生轻微的影响，上覆水总磷浓度较高时底泥会发生吸磷现象，而温度则影响较小。③正常条件下曝气复氧可以控制比较封闭水体底泥氨氮的释放；曝气条件下温度对底泥氨氮和总氮的释放影响较大，即温度越高，抑制氨氮和总氮的释放效果越好，且低温会导致底泥氨氮和总氮的大量释放；曝气条件下搅动导致底泥释放更多的氨氮和总氮。     

浅水体浮萍污水净化系统的除氮途径

以稀释的猪场厌氧污水为供试水样,少根紫萍为供试生物材料,对夏、冬2季浅水体浮萍污水净化系统TN、NH4 -N和NOx--N(NO2--N与NO3--N之和)的去除途径进行了试验研究。结果表明,在夏季气温条件下,TN通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附NH4 -N和NOx--N得以去除,3途径去除的N分别占TN去除量的30.5%、15.9%和53.6%;NH4 -N通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附和硝化反应得以去除,3途径去除的N分别占NH4 -N总去除量的33.1%、17.3%和49.6%;NOx--N则完全通过浮萍系统吸收/吸附得以去除。在冬季气温条件下,TN通过气态氨挥发和浮萍系统吸收/吸附NH4 -N得以去除,2途径去除的N分别占TN去除量的31.7%和68.3%;NH4 -N通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附和硝化反应得以去除,3途径去除的N分别占NH4 -N总去除量的28.9%、69.5%和1.6%;而水体中的NOx--N含量始终保持稳定。     

固定化枯草芽孢杆菌发酵生产捷安肽素

采用吸附固定化细胞技术发酵生产捷安肽素.首先对7种不同的吸附性固体载体进行筛选,发现木屑作为载体效果最好;然后通过正交优化实验和单因素实验确定载体木屑的最佳条件为:粒度0.5～0.6 mm,添加浓度10 g L-1发酵液.为避免吸附法固定的菌体细胞从载体上脱落,尝试在木屑固定化细胞体系中加入粘稠剂以增强吸附性能,运用单因素实验确定了粘稠剂的种类和浓度,即为15 g L-1海藻酸钠.最后应用响应面方法优化固定化细胞发酵培养基及培养条件,结果表明:接种量为10%、黄豆粉水解液总氮浓度为1.7 g L-1发酵液、葡萄糖浓度为33.7 g L-1发酵液时捷安肽素的生物效价最大,达到7 282.08 U,比非固定化细胞培养提高了53.9%.图3表7参17     

人工介质富集附着生物对富营养化水体的净化作用

研究了人工介质富集附着生物对富营养化水体中藻类及氮、磷营养物质的去除特性,以及不同水深、水体流速和溶解氧、温度、pH等理化性质对去除效果的影响.结果表明,在静态水体条件下,组合人工介质富集附着生物对于NH4+ -N、TN、TDN、NO3- -N、TP、TDP和PO43- -P平均去除率分别为98.90%、45.15%、42.78%、38.13%、76.18%、80.11%和87.02%,藻类叶绿素a(Chl-a)含量则降低了63.53%.随着水深的增加,藻类Chl-a含量下降速度减缓,但对氮、磷营养物质的去除影响不大.随着水体流速的增加,即由静态水体转变为流速为200 L·h-1的动态水体,藻类Chl-a含量降低程度有所增加,TP和TDP去除率也有所增加,其中,静态和动态水体中Chl-a含量分别降低了63.53%和72.17%,TP去除率由76.18%增至85.13%,TDP由80.11%增至83.76%;TN去除率由45.15%降至32.02%,TDN由42.78%降至28.73%;对于NO3- -N,静态对照去除率为38.13%,而动态处理去除效果不佳;而NH4+-N和PO43--P去除率变化不大,NH4+-N由98.90%变为98.59%,PO43--P由87.02%变为86.13%.水体DO、温度、pH等理化性质特别是p(DO)对净化效果亦有一定影响.     

植物净化床对双龙湖水体有机污染物的去除效果分析

通过对双龙湖A、B两座植物净化床2004年6月至2005年5月间的进出水监测数据进行分析,确定植物净化床对水体有机污染物去除效果的年际变化。结果表明,A、B两座植物净化床对CODMn、总磷(TP)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)均有很好的去除效果,对CODMn的平均去除率为71.41%和72.58%,出水水质平均为2.47和2.36mg·L-1;TP的平均去除率为83.01%和84.70%,出水水质平均为0.033和0.037mg·L-1;NH3-N的平均去除率为89.28%和90.30%,出水水质平均为0.125和0.141mg·L-1;TN的平均去除率为60.90%和65.48%,出水水质平均为1.204和1.268mg·L-1。对硝态氮(NO3-N)的去除效果较差,平均去除率为6.91%和32.47%,出水水质平均为0.407和0.637mg·L-1。分析CODMn、TP、NH3-N、TN和NO3-N去除效果的季节变化发现,各指标的去除效果和季节变化有一定关系。最后,作者对植物净化床的运行控制提出了相关建议。     

应用微生物技术改善育鳖池水质的实验研究

温室有砂育鳖的水质恶化是育鳖中经常遇到的棘手问题。采用光合细菌 (PSB)、硝化细菌 (NB)、玉垒菌 (S30 )等有益微生物进行温室有砂育鳖 ,结果表明 ,有益微生物联合使用可以有效分解底泥中污染物 ,去除水体中的有机物、氨氮、亚硝态氮 ,减少换水次数 ,节约用水量 ,并起到保护环境的作用     

表流人工湿地氮素形态组成及去除效率研究

人工湿地是一种高效、低耗的污水处理方法,能有效降低水体生物耗氧量、化学耗氧量、总悬浮物及污染细菌等,而对氮(N)的去除率较低且不稳定。水体中的总氮(TN)可分为颗粒物有机氮(PON)和总可溶性氮(TDN)。目前对TDN的各组分,如可溶性有机氮(DON)、氨氮(NH_4~+-N)和硝氮(NO_3~--N)的去除机理及方法较为关注,而对总体上的PON和TDN的组成比例及去除率了解仍不充分。该研究在北京野生动物救护中心水禽栖息的人工湖及配套人工湿地展开,从2014年4—11月监测了净化前后水体中各种N形态组成和去除率,并分析了藻类爆发与PON和TDN去除率的关系。结果表明,4─7月人工湖中PON质量浓度占TN质量浓度47.83%±9.90%(平均值±标准差,下同),8─10月升至86.93%±7.71%。水体中PON与叶绿素a(Chl a)质量浓度呈显著正相关(n=8,r=0.76,P0.001),由此推测8─9月藻类急剧增多可能使人工湖中的TDN转变为PON。生长季人工湖水进入表流人工湿地后PON降低60.02%±22.97%,PON去除量占TN去除量90%以上。PON与Chl a的去除率均表现为8─10月低于4─7月,暗示在浮游生物爆发期人工湿地PON的去除能力可能达到了满负荷。另外,生长季表流人工湿地对水体TDN去除效果不明显(-16.40%±27.88%)。该研究获得结论,水禽栖息的污水进入表流人工湿地后TN去除主要以PON为主,且PON去除率与藻类动态相关。针对此类污水,增强人工湿地PON去除能力将能有效提高污水TN去除率,尤其在藻类爆发期除N效果更为显著。     

丁酸钠对肉鸭生长及粪便中污染物减排效果的影响

在樱桃谷肉鸭的基础日粮中添加丁酸钠,研究了丁酸钠对肉鸭生产性能及粪便中污染物含量和排放量的影响.结果表明,添加350、700和1 050 mg·kg-1丁酸钠处理(试验组2、3、4)料重比较对照(试验组1)均显著降低,分别降低4.95%、6.71%和4.59%(P＜0.05),0～3周试验组3和4肉鸭日增质量较对照提高9.16%和9.47%(P＜0.05);添加丁酸钠可显著降低鸭粪中TN、TP、氨氮、有机质、Cu和Zn含量(P＜0.05),试验组3对TN、TP、氨氮和Zn的降低效果最好,分别较对照组减少6.15%、17.36%、59.98%和18.96%;不同水平丁酸钠处理鸭粪中污染物排放量均较对照显著降低(P＜0.05),试验组3对污染物TN、TP、氨氮、有机质和Zn的减排效果最好,而试验组4对Cu的减排效果最佳.在肉鸭饲料中添加700 mg·kg-1丁酸钠可获得最佳的生产性能和减排效果.