单一好氧环境强化生物除磷诱导及影响因素研究

为了加深对聚磷菌(Phosphate Accumulating Organism,PAOs)代谢多样性及代谢机理的认识,采用序批式反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR),研究了PAOs单一好氧生物除磷能力的诱导过程,以及好氧时间、静置时间对单一好氧生物除磷效率的影响。结果表明,PAOs单一好氧环境生物除磷能力的诱导很快完成,SBR反应器运行周期内生物除磷过程分为饱食期与饥饿期,其中,饱食期水溶液中COD降解速度很快,磷酸盐质量浓度略有升高,PAOs体内聚-β-羟基丁酸(Poly-β-hydroxybutyrate,PHB)质量比增加,聚磷质量比降低;饥饿期水溶液中磷酸盐质量浓度持续下降,聚磷菌体内PHB质量比减小,聚磷质量比增加。聚磷菌在单一好氧环境条件下的除磷能力不能长期保持,只有保证足够的好氧时间及静置时间,才能取得高效的单一好氧环境除磷效果。     

邻苯二甲酸二甲酯(DMP)降解菌的分离鉴定及降解特性

采用梯度压力驯化法从河流沉积物中筛选到一株能够以邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl Phthalate,DMP)作为碳源和能源生长的菌株,命名为THF-2,对其进行16S r DNA扩增、T/A克隆后测序,菌株THF-2被鉴定为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)。研究了温度、初始p H值和表面活性剂对菌株THF-2降解DMP的效果,测定了邻苯二甲酸酯(PAEs)对菌株THF-2生长的影响,进而分析了菌株对不同质量浓度DMP的降解效果。结果表明,菌株在15~20℃对DMP具有良好的降解效果,最适温度为20℃;在p H=4~8范围,随p H值升高,DMP降解率增大,最佳p H值条件为8.0。在最适条件下,经过72h培养,菌株THF-2对质量浓度500 mg/L的DMP降解率达89.5%。不同表面活性剂对THF-2降解DMP的影响存在差异。添加质量分数1%非离子表面活性剂曲拉通X-100和吐温80,对THF-2降解DMP有一定的促进作用,但差异不显著(p0.05);当曲拉通X-100和吐温80添加质量分数为2%和3%时,降解作用受到抑制,降解率与添加量呈显著负相关(r=-0.98,p0.05)。添加离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)会抑制THF-2对DMP降解作用。DMP降解试验表明,当DMP质量浓度为100~500 mg/L时,THF-2对DMP的降解符合一级动力学方程模型,降解半衰期为13.92~27.08 h。因此,菌株THF-2可应用于低温地区及低温条件下DMP的生物处理。     

SBBR工艺脱氮除磷理论及影响因素

主要对SBBR工艺的脱氮除磷反应机理进行了概述,并在此基础上深入分析了SBBR工艺要取得最佳处理效果必须考虑的几个重要影响因素,这对同时脱氮除磷有决定性的作用.     

SRT对A2/O-MBBR工艺中聚磷菌特性的影响

采用强化生物除磷系统(A~2/O-MBBR)联合工艺,在不同污泥龄(SRT)(20 d、15 d、10 d、6 d、3 d)的条件下,考察A~2/O系统各区聚磷菌生化代谢特性的变化。结果表明,A~2/O-MBBR联合工艺采用双泥系统,分相培养了硝化菌和聚磷菌,该系统的微环境有利于自养型硝化菌的生长和积累,硝化反应已不是A~2/O-MBBR联合工艺运行的限制因素,SRT缩短对系统中总氮(TN)、化学需氧量(COD)去除效果影响不大,可溶性正磷酸盐(SOP)去除率随SRT缩短而逐步上升,SRT为3 d时去除率最大为94%。聚-β-羟基丁酸(PHB)是聚磷菌(PAOs)去除污染物所需碳源和能量的中转站,在胞内聚合物与能量转化过程中起重要作用,不同SRT下胞内聚合物的代谢含量与释磷、吸磷含量有密切关系,代谢量越多,释磷、吸磷量越多。SRT为6 d时,厌氧段聚磷菌具有最佳的释磷性能,形成了具有显著释磷作用的菌种。缺氧区胞内聚合物代谢规律与好氧区相似,对于反硝化聚磷菌来说,在SRT为10 d时对PHB的利用率最高,代谢活性最好;而对于传统聚磷菌来说,在SRT为6 d时其代谢性能最佳,且聚磷菌占全菌比例最大。短泥龄条件有利于提高胞内聚合物的单位污泥质量分数、驯化出积累PHB质量分数较高的微生物种群,其中SRT为6 d时各胞内聚合物含量最高,A~2/O-MBBR联合工艺的处理效果最佳。     

黑臭水体有机物降解菌的分离鉴定及降解特性

为了从黑臭水体中发掘高效有机物降解菌株资源,用于低浓度有机污染黑臭水体中,采用富集、分离、纯化的方法,从沈阳市仁镜河黑臭段底泥中分离获得1株具有较高有机物降解率的a菌株。结合形态观察及16S rDNA基因测序分析,鉴定其为东洋芽孢杆菌(Bacillus toyonensis)。由单因素试验可知,菌株a的最佳生长条件为：pH=7.0、装液量25%、温度32℃。在最佳生长条件下测定生长曲线确定最佳接种点为培养12 h。有机物降解特性研究表明,在30℃、120 r/min摇床中,反应进行4 d时a菌株对黑臭水有机物去除率达到64.75%。相同试验条件下,初始菌量增加,COD_Cr去除率先升高后降低,初始菌量为1%(体积分数)时COD_Cr去除率较高;a菌株对不同碳源利用情况不同,对小相对分子质量碳源利用率较高。     

聚磷菌协同生物炭对水中U(Ⅵ)的去除特性及机理研究

低浓度含铀废水中铀的高效去除是铀矿冶安全生产过程中亟待解决的问题。生物吸附法是处理较低浓度重金属废水的高效廉价的方法之一。采用生物炭负载聚磷菌,制备了一种新型吸附剂,通过对比分析普通生物炭与负载聚磷菌生物炭对水中U(VI)的去除特性,结合BET、SEM及XPS等检测手段,考察聚磷菌对生物炭去除水中U(VI)的协同作用,探究低浓度铀废水处理新方法。结果表明,通过负载聚磷菌,生物炭能够快速降低水中U(VI)的浓度,去除率可达99.86%。BET及SEM表征手段表明,聚磷菌被固定在生物炭表面,负载聚磷菌的生物炭比表面积大大减小,但对铀的去除率反而增加。结合XPS结果可知,吸附后沉淀产物为四价铀和六价铀的混合物,表明聚磷菌对水中铀进行了还原、微沉淀,具有协同生物炭除铀作用。吸附动力学试验表明,该吸附过程符合准二级动力学模型;Freundlich吸附等温线模型能更好地描述吸附剂对铀的吸附行为。     

亚硝酸盐对强化生物除磷系统的影响

为了全面了解亚硝酸盐在生物除磷系统中的作用,采用SBR反应器,研究了亚硝酸盐对聚磷菌厌氧释磷、好氧吸磷的影响及短程反硝化除磷过程中各物质质量浓度之间的关系。结果表明,厌氧段释磷量随厌氧段投加NO-2-N质量浓度提高而增加,在厌氧段的后期出现了以NO-2为电子受体的吸磷现象。在好氧段投加亚硝酸盐,当NO-2-N质量浓度从5 mg/L升高到10 mg/L时,好氧吸磷速率随NO-2-N质量浓度提高而迅速降低,但当NO-2-N质量浓度超过10 mg/L后,好氧吸磷速率随NO-2-N质量浓度提高降低速度减缓。系统缺氧除磷量与NO-2-N消耗量、缺氧除磷量与PHB(聚-β-羟基丁酸)消耗量均呈线性关系。     

以硝酸盐为主要氮源的反硝化除磷细菌驯化

以活性污泥为种泥,通过序批式反应器(Sequencing Batch Reactor,SBR),在厌氧-缺氧-好氧交替的条件下驯化培养以硝酸盐为主要氮源的反硝化除磷细菌(Denitrifying Phosphorus-Accumulating Organisms,DPAO)。在330 d的培养时间内监测磷酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐等常规指标,并研究驯化不同阶段的一个周期内各指标的变化及进行相应的动力学分析。结果表明,随着驯化的进行,厌氧阶段释磷速率逐渐增加,释磷量也相应增大,出水磷质量浓度最终维持在0.8mg/L,去除率达到91.8%,硝氮全部去除。通过对16S r RNA测序结果的比对,得到聚磷菌占总菌的76.93%,反硝化除磷菌占聚磷菌的一半以上。而聚糖菌仅占5.13%,聚磷菌成为优势菌种。此外,在整个驯化过程中,水质和环境条件的变化使出水中磷质量浓度出现波动,而出水硝氮的变化不大。研究表明,以硝酸盐作为主要氮源培养反硝化除磷细菌的方式是可行的,并有利于聚磷菌对聚糖菌的竞争,使聚磷菌成为优势菌种。     

一株DDT降解菌的鉴定及其生物学特性

利用DDT为唯一碳源筛选、纯化得到DDT降解菌株DT1,通过形态特征、生理生化特性及系统发育分析鉴定为假单胞菌属细菌(Pseudomonas sp.)。通过单因子试验及差异显著性分析得到菌株DT1的最佳生长条件为37℃、初始p H值8.0、DDT初始质量浓度20mg/L、最适Na Cl质量浓度1 mg/L。通过正交试验优化菌株DT1的降解能力,最优方案为温度37℃、p H值9.0、DDT初始质量浓度30 mg/L,可将DDT降解率提高到60.85%。影响其降解能力的环境因素从主到次依次为温度、p H值、DDT初始质量浓度。     

一株高效废水除臭粪产碱菌的筛选及除臭特性研究

为了研究新型微生物除臭剂,以氨和硫化氢去除率为指标,采用驯化富集、稀释涂平板和分区划线的方法,从垃圾渗滤液中筛选出4株除臭菌。通过初筛和复筛试验获得1株除臭率最高的菌株,命名为X3。该菌株对氨和硫化氢的去除率分别为85%和82%。经过形态学观察、生理生化试验及16S rRNA基因分析,X3为粪产碱菌(Alcaligenes faecalis)。对其除臭特性进行了研究。结果表明:随生长曲线进入对数期,除臭率也呈现对数增长,在稳定期时,除臭率达到最高;上清液对氨和硫化氢的去除率分别为37%和30%,而下沉细胞对氨和硫化氢的去除率高达83%和79%,因此,该菌的主要除臭成分为活体细胞。     

污泥转移对SBR工艺微生物群落结构及其除磷效能影响分析

采用污泥转移SBR工艺处理以生活污水为基础的合成废水。污泥转移能够强化厌氧生物选择器中聚磷菌的筛选,从而显著提升传统SBR工艺的除磷性能。对比传统SBR,应用荧光原位杂交(FISH)和聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)考察了污泥转移SBR中微生物种群结构的变化及除磷特性。结果表明,污泥转移SBR中磷的去除率总体呈上升趋势,稳定在93%左右;而传统SBR中磷的平均去除率为50%。DGGE试验表明,污泥转移SBR首尾样品的相似性系数为36.8%,传统SBR的则为54.7%;污泥转移SBR的香农指数下降率为5.6%,而传统SBR的香农指数下降率为4%。微生物种群在驯化过程中发生了变化,即微生物种群的优势菌在反应器启动阶段被筛选和富集。对比传统SBR,污泥转移SBR中微生物种群的这一驯化现象表现得更为明显。FISH试验表明,污泥转移SBR的聚磷菌占全菌比例在反应器稳定后可达到46%,聚糖菌则稳定在22%;传统SBR稳定后的聚磷菌比例为35%,聚糖菌比例为30%。传统SBR和污泥转移SBR的聚磷菌比例都先沿程增加最后稳定,且聚磷菌是优势菌。污泥转移SBR的聚糖菌沿程减少,聚磷菌抑制了聚糖菌的生长。因此,污泥转移SBR工艺具有筛选大量聚磷菌且抑制聚糖菌的除磷优势。     

黄单胞菌生物滴滤塔处理硫化氢能力及产物研究

以黄单胞菌为硫氧化菌种挂膜于生物滴滤塔,研究其去除能力及产物.通过测定压降、生物量确定挂膜时间,以进出气口浓度变化反映去除效率,测定营养液pH值变化,用SEM电镜扫描、能谱分析、X射线衍射对产物进行分析.结果表明,黄单胞菌挂膜时间为4 d,持续运行,菌种均匀地分布于填料表面;保持气体流量为1 L/min,H_2S气体质量浓度在2 000 mg/m~3以下时,去除率大于90.5%,单位体积最大生化去除量为43.23 g/(m~3·h);以10 d为周期添加营养,系统的pH值在5～7;自然沉降得到的黄色颗粒状沉淀粒径为3.161～31.90 μm;能谱分析表面主要成分为C、O、S,应该为微生物和S系物;X射线衍射分析表明干燥粉末的主要无机物质存在形态为S单质.塔在弱酸环境运行,能减少对装置的腐蚀,营养液中通过物理沉降、过滤、低速离心的简单手段,就能回收产物S单质.     

酸处理青霉菌对活性艳红X-3B的吸附动力学和热力学研究

采用青霉菌菌体作为吸附剂对染料活性艳红X-3B进行吸附研究,考察了染料的初始质量浓度、pH值和温度对菌体吸附能力的影响,并探讨了吸附动力学和热力学特性.结果表明,经硝酸处理后的菌体吸附能力明显增强,在pH值为3时,吸附量达到最大. 吸附过程可用准二级动力学方程来表达,平衡时吸附量的计算值和实验值吻合很好,相关系数可达0.999 8. 硝酸处理的菌体对活性艳红的吸附等温线可用Langmuir方程表达.当温度为25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃时,饱和吸附量分别为250.0 mg/g、322.6 mg/g、400 mg/g、416.7 mg/g.温度升高,吸附量增大,表明该吸附反应是吸热反应.根据热力学函数关系计算出ΔH＝35.13 kJ/mol,ΔS＝125.17 J/(mol·K),ΔG为-2.13～-4.03 kJ/mol,表明菌体对活性艳红的吸附是自发过程.