厌氧颗粒污泥流化床降解有机物的动力学分析

在前人研究的基础上,运用反应器理论,建立了厌氧颗粒污泥流化床反应器内有机物降解的动力学模型,在测定动力学模型参数的基础上,以大量实验资料验证了模型及其假设的可靠性,并对反应器效率进行了模拟分析。结果表明,在本试验条件下的最佳颗粒污泥粒径为０．８２ｍｍ,反应器最佳生物浓度为５０ｇ／Ｌ。     

中试厌氧氨氧化反应器的运行性能及其过程动力学特性

研究了上流式中试厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)反应器在环境温度下的运行性能及其过程动力学特性.基质浓度试验表明,中试厌氧氨氧化反应器可在进水亚硝酸盐浓度为(380.4±18.3)mg.L-1稳定运行,继续提升至(480.5±21.9)mg.L-1时,反应器性能恶化.在水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)试验中,HRT可缩短至3.43 h,反应器容积基质氮去除速率可达3.45 kg.(m3.d)-1.长期运行中,温度对中试厌氧氨氧化反应器的性能影响较大.采用改进型的Stover-Kincannon模型可较好地模拟非抑制状态下中试厌氧氨氧化反应器在不同温度范围下的行为.获得的Stover-Kincannon模型动力学参数及其出水总基质浓度预测公式和总基质去除率预测公式,可用于指导中试厌氧氨氧化反应器的实际操作.     

2-氯苯甲酸的生物降解性能

分别用UASB与完全混合反应器对2-氯苯甲酸(2-CBA)在厌氧、好氧条件下的降解进行了小试研究.结果表明,在好氧条件下,经过驯化的污泥对2-氯苯甲酸去除率达80％以上,在与葡萄糖共基质的条件下2-氯苯甲酸的降解受到抑制;而在厌氧条件下,2-氯苯甲酸很难降解,且投加不同浓度的葡萄糖对2-氯苯甲酸的生物可降解性没有明显改善,其去除率均在20％以下.     

几种厌氧颗粒污泥的性质分析

颗粒污泥是存在于厌氧反应器中具有自我平衡的微生态系统。颗粒污泥的形成有利于有机物的降解,增强反应器的运行稳定性。本文通过对几种工业化运行的厌氧反应器中生长的颗粒污泥的分析,比较了在各种运行条件下颗料污泥的特征,并阐述了颗粒污泥的形成、生长与各种运行条件的关系。     

间歇式生物反应器中PHACs的吸附降解性及动力学特性

利用间歇反应器考察了非那西丁(PNT)、吉非罗齐(GFZ)、咖啡因(CAF)、双氯芬酸(DCF)和胆固醇(CH)5种医药类污染物分别在厌氧、缺氧及好氧条件下的吸附与降解特性,并通过动力学拟合深入考察目标物的降解速率及所符合的反应级数.研究表明,PNT在4 h内就能得到100%的降解,GFZ与CH能通过吸附与降解得到部分或全部去除.好氧条件下目标物的泥水分配系数kp值与降解速率均高于缺氧与厌氧条件,好氧条件下CAF的去除率达到99%以上.5种目标物除PNT外都有不同程度的吸附,目标物的污泥吸附能力为CHDCFGFZCAF;动力学拟合结果表明,生物降解动力学一级反应速率PNTCAF,二级反应速率CHGFZ;DCF几乎不能被生物降解,但符合二级吸附动力学模型,其平衡吸附量最高可达总投加量的71%.     

滇池沉积物菌群对微囊藻毒素的厌氧生物降解

好氧微生物降解已经被证明是微囊藻毒素(MC)自然转化的主要途径,但是厌氧降解的作用尚不明确.为了揭示这一降解过程,研究了滇池沉积物中混合菌群在厌氧条件下对MCLR的降解能力,并考察了环境因素和外加营养源对该过程的影响.结果表明,厌氧条件下MCLR在2 d内从5 mg/L迅速降解到检测限以下,说明该菌群在厌氧条件下对MCLR具有较强的降解能力,并且可以利用MCLR作为唯一氮源.在实验温度范围内,MCLR的降解速率随着温度的升高而增大.酸性条件下MCLR的厌氧降解缓慢(pH=5.0)甚至停止(pH=3.0),而中性(pH=7.0)和碱性(pH为9.0、11.0)条件下降解速率没有显著差异.单独添加葡萄糖可以产生酸性物质而使体系的pH下降,从而抑制MCLR的降解,但是同时添加硝酸盐可以消除这一影响.单独添加硝酸盐对MCLR的厌氧降解也有显著的抑制作用,说明硝酸根在这一过程中未被MCLR厌氧降解菌用作最终电子受体.以上结果表明,厌氧降解可能是沉积物中MCLR转化的另一重要途径,该过程在MCLR污染治理方面具有潜在的应用价值.     

固定化技术降解有机废水的动力学研究

利用流化床反应器对固定化活性污泥降解抗生素废水进行了动力学试验研究。根据不同的动力学模型对其进行曲线拟合和参数估值，获得本试验条件下的动力学模型及其参数，并在此基础上分析该体系耐受有机物的最大限度。     

好氧与厌氧交替加速2,4,6-三氯酚的生物降解

2,4,6-trichlorophenol（TCP）是一种较难生物降解的有机化合物,而TCP还原脱氯是其生物降解的关键,该过程通常在厌氧条件下进行。TCP对位的氯离子比邻位难脱除,所形成的中间产物4-氯酚（4-CP）在厌氧条件下很难得到进一步降解。然而,此时将反应体系切换成好氧条件时4-CP则可得到有效降解。基于好氧和厌氧交替可共存的特点,采用垂直折流板式生物反应器降解TCP。相比单纯厌氧降解,厌氧和好氧交替模式可明显加速TCP的生物降解。对于初始浓度为50 μmol/L的TCP,完全去除的时间可从34 h缩短至12 h。该运行模式可缓解中间产物对TCP降解的抑制,4-CP的代谢产物苯酚在好氧条件下可得到迅速降解,缓解了其抑制作用,加速TCP在厌氧条件下的生物降解。     

曝气生物滤池中有机底物的降解模型分析

通过对有机底物降解动力学的分析和建模,得出有机物降解模型为:Se=So×e-0.007 9H/q0.1447.该数学降解模型表达了曝气生物滤池出水与进水水质和填料厚度等参数的关系.并以此可预测反应器在不同条件下的运行结果.推导得出的动力学模型预测出水溶解性COD浓度值与实测值能够较好的吻合.基本反映出生物滤池的实际运行状况.说明所建立的底物降解动力学模型能在一定误差范围之内对出水有机物浓度进行近似估计.     

基于膨润土凝胶固定镰刀菌反应器对苯酚废水的降解特性

采用新型膨润土凝胶将镰刀菌固定化,研究了镰刀菌不同固定方法处理苯酚废水的效果,考察了固定化微生物反应器间歇与连续运行处理不同苯酚浓度的降解性能.结果表明,膨润土凝胶吸附固定镰刀菌对苯酚的降解速率最大,速度常数达2.5882h-1;反应器间歇运行时,苯酚的降解率随初始苯酚浓度增加而有所下降,不同浓度的苯酚降解过程基本上遵循零级反应动力学;反应器串联连续运行条件下,停留时间为9.5h时,苯酚浓度100mg·L-1的总降解率稳定在95.5%左右.     

微生物降解污染地下水中三氯乙烯的微宇宙试验研究

三氯乙烯(TCT)是我国地下水中一类检出率极高的挥发性氯代烃有机物,为丰富国内氯代烃污染地下水生物修复的理论支持,从北京市某氯代烃实际污染场地采集含水层沉积物及地下水,利用微宇宙试验体系,在厌氧条件下分别研究了添加不同浓度的醋酸钠、乳酸钠、乳酸对地下水中TCE去除效果的影响,结合各厌氧体系内中间产物的分析和微生物多样性的变化对反应机理进行阐述。结果表明:厌氧条件下,添加1.0 g/L醋酸钠的反应体系中TCE的去除率最高,可达94.5%,且添加醋酸钠的反应体系可长时间维持中性pH及较低的氧化还原电位。在对厌氧反应降解中间产物的分析中,反应第30天中间产物只检测到了顺式1,2-二氯乙烯,推测本试验厌氧条件下TCE生物降解主要机制为氢解反应;微宇宙体系内,各样品的优势菌门均含有Proteobacteria(变形菌门)、Firmicutes(厚壁菌门),且均为氯代烃的潜在高效降解菌;基因定量分析显示,各反应体系中细菌总量显著增长,且各样品均检测到较高水平的功能基因tceA(水样中拷贝数可达10⁶~10⁷ L^-1),推测TCE的降解可能是在功能基因tceA的作用下而发生氢解反应。     

高丙体六六六在辽河沉积物中的缺氧降解动力学

测定了辽河沉积物中高丙体六六六 (γ- 666)在缺氧条件下的分解速率 .测定出高丙体六六六在无外加碳源 ,外加葡萄糖 ,外加乙酸钠和外加蛋白胨 4种条件下的缺氧分解速率符合准一级动力学 ,动力学常数分别为 :无外加碳源 0.0487d^-1,加葡萄糖 0.136d^-1,加乙酸钠 0.151d^-1,加蛋白胨 0.136d^-1 .经 GC-MS测定 ,高丙体六六六的主要降解产物为二氯苯 .     

共存氯苯类同系物对六氯苯厌氧降解活性的影响

微生物厌氧降解六氯苯已经成为国内外六氯苯污染土壤修复技术研发的前沿和热点.研究了在不同的初始pH值、反应温度及固液比等环境条件下,3种共存氯苯类同系物五氯苯、1,2,4,5-四氯苯、1,2,4-三氯苯对染料厂污染土壤中六氯苯厌氧降解活性的影响.结果表明,在降解过程中,共存氯苯类同系物的累积对六氯苯的厌氧降解产生了反馈抑制作用,影响了六氯苯的降解活性,且在不同的环境条件下,累积规律不同,反馈抑制作用不同.反应的初始pH值较低时,五氯苯的的反馈抑制作用更突出,反应的初始pH值较高时,1,2,4-三氯苯的反馈抑制作用更突出;常温下,五氯苯的反馈抑制作用更突出,较高温度下,1,2,4-三氯苯的反馈抑制作用更突出;固液比越小,五氯苯的反馈抑制作用越突出.因此,针对性地采取提高低氯苯类同系物降解活性的措施,降低共存低氯苯类同系物在六氯苯厌氧降解过程中的累积,不失为提高污染土壤中六氯苯降解率的一种好的选择.     

考虑pH值和挥发性脂肪酸影响的填埋城市固废厌氧降解模型

建立了描述填埋城市固体废弃物降解过程和行为的2阶段厌氧降解机理模型.模型考虑了含水率、挥发性脂肪酸(VFA)和pH值等主要环境因素的作用.为了适用于不同渗滤液酸化水平下的降解,单独考虑了pH值和分子态VFA对甲烷菌繁殖的影响.建立了气相高CO2分压下的渗滤液pH值计算方程,并给出了降解环境中CO2分压的计算方法.通过对一固废降解试验的模拟验证了模型的有效性.最后,采用所建立的pH值计算方程揭示了填埋环境下高CO2分压对渗滤液pH值影响显著,渗滤液pH值与VFA间缺乏不同酸化水平下的一致对应关系和高酸化水平下pH值对VFA浓度变化不敏感、分子态VFA抑制作用明显等规律.     

微生物群落对氨胁迫响应的宏基因组学研究

为探析厌氧消化微生物群落对氨胁迫的响应,在串联批次实验中引入氨氮(TAN)胁迫,结合宏基因组学分析,研究了不同TAN浓度下,厌氧消化系统的过程参数、群落结构/组成及其功能基因/代谢途径的响应.结果显示,TAN为3000mg/L时,系统性能逐步优化;TAN为6000mg/L时,甲烷产率逐步下降,并伴随着丙酸、丁酸积累.从...     

硫酸盐还原菌促进市政污泥厌氧发酵产乙酸

添加各浓度钼酸盐考察不同抑制水平下硫酸盐还原菌(SRB)对市政污泥发酵产酸的作用. 结果表明:在有硫酸盐存在时,未抑制SRB体系中ρ(乙酸)占ρ(总VFAs)的比例可达83%,无丙酸、丁酸积累;而在SRB高抑制水平体系中,ρ(乙酸)只占约40%. 随后以未添加硫酸盐体系为对照,研究了硫酸盐投加方式及在发酵中后期抑制SRB对产物中挥发性脂肪酸(VFAs)成分及其浓度的影响;同时,通过对dsrA酶的编码基因含量定量分析发现,随着硫酸盐的加入,SRB数量速增,产物中丙酸、丁酸先后转化为乙酸,且ρ(乙酸)占ρ(总VFAs)的比例可达90%以上. 添加SRB可作为实现污泥发酵定向累积乙酸的调控手段.      

针铁矿、磁铁矿和石膏对2,4-二氯苯酚厌氧降解的影响

2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)常用于农药生产,在水体和土壤中广泛分布,具有难降解、高毒性的特点.通过模拟自然过程,在厌氧反应体系中投加铁氧化物和硫酸盐矿物,重点考察了不同矿物对2,4-DCP降解的影响.结果发现,厌氧体系中针铁矿、磁铁矿和石膏对2,4-DCP均没有明显的吸附作用;质量衡算结果表明所有反应体系中仅发生2,4-DCP向4-氯苯酚(4-chlorophenol,4-CP)的转化;与无外加碳源组相比,乙酸钠的加入使得2,4-DCP的还原脱氯反应速率增大一倍.分析表明针铁矿和磁铁矿加入可刺激脱氯功能菌的生长或活性,进而提高微生物的电子传递能力和2,4-DCP的降解速率;石膏加入强烈抑制脱氯功能菌的生长或活性,进而抑制2,4-DCP的降解.研究结果对认识难生化降解卤代酚在厌氧环境中的迁移转化及环境工程中此类物质的处理具有潜在意义.     

Anaerobic biodegradability of terephthalic acid andits inhibitory effect on anaerobic digestion

ＡｎａｅｒｏｂｉｃｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｅｒｅｐｈｔｈａｌｉｃａｃｉｄａｎｄｉｔｓｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙｅｆｆｅｃｔｏｎａｎａｅｒｏｂｉｃｄｉｇｅｓｔｉｏｎＫｕａｎｇＸｉｎ；ＷａｎｇＪｕｓｉ（ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏ－Ｅ...     

颗粒型厌氧生物膜改善高氢分压下丙酸降解抑制研究

为了改善氢辅助型原位沼气提纯系统中高氢分压对丙酸降解的抑制, 考察了不同颗粒型厌氧生物膜(有无载体、导电和非导电载体) 培养初期和末期的丙酸降解性能;并通过微生物形态和群落分析,探讨了颗粒型生物膜丙酸降解机制.结果表明,导电碳毡厌氧生物膜和厌氧颗粒污泥能有效改善高氢分压下丙酸降解抑制问题.其最大丙酸降解速率分别达到2.2,1.2mmol/(L·h).碳毡厌氧生物膜可能主要通过产酸细菌(Thermovirga、Levilinea、Syntrophomonas属)和产甲烷古菌(Methanosaeta属)的电子直接传递(DIET)途径实现丙酸的降解;而厌氧颗粒污泥降解丙酸的途径可能主要依靠产酸细菌(Syntrophobacter属)与嗜氢型甲烷菌(Methanolinea 、Methanobacterium属)的共生营养代谢过程.     

厌氧污泥降解氯酚的驯化及其在驯化过程中的降解动力学

以２种厌氧污泥经４种氯酚的实验室半连续投料驯化试验的结果表明，通过氯酚的驯化可以明显地提高厌氧污泥对氯酚的降解活性和降解速率，消除利用氯酚的滞后期；驯化污泥降解活性的高低与原污泥的活性、菌群类型及氯酚的种类等因素有关；添加微生物易利用有机物，有利于获得高效降解氯酚的驯化污泥；并提出了氯酚在厌氧污泥驯化过程中的降解动力学方程。