高效反硝化菌和包埋填料性能及微生物群落分析

为考察高效反硝化细菌及其包埋填料对低温、低底物浓度的适应性和恢复性,实验采用2个条件(适宜、不利)、3个阶段(D_1、D_2、D_3),探究二者的反硝化能力,即:将初始适宜条件下培养的高效反硝化细菌[300 mg·(L·h)~(-1)]置于不利条件下运行(D_1),反硝化性能稳定后将其包埋,仍置于不利条件下运行(D_2),90 d后恢复到适宜条件(D_3).结果表明分别经过17d和16 d的运行,反硝化细菌和包埋填料在D_1、D_2阶段的速率最终稳定在5.4 mg·(L·h)~(-1)、4.8 mg·(L·h)~(-1),说明细菌及其包埋填料能够适应低温、低底物的不利条件;在D_3阶段发现,经过12 d运行填料的反硝化速率就可达到300mg·(L·h)~(-1),表明其具有快速的自我恢复能力.利用扫描电镜分析包埋填料的内外结构,发现其内外结构均利于细菌生长代谢和传质.高通量测序分析结果表明,D_2阶段的优势菌属仍为具有反硝化功能的Pseudomonas、Thauera、Gelidibacter,因而证明了细菌在不利条件的适应性;D_3阶段包埋填料的优势菌属Thauera、Petrimonas、Pseudomonas,与初始适宜条件下培养的高效反硝化细菌的优势菌属完全相同,这也充分证明了细菌包埋填料具有良好的恢复能力.     

硝化速率测定和硝化细菌计数考察脱氮效果的应用

通过对闵行污水处理厂、某石化厂污水处理厂生物脱氮系统硝化段活性污泥的硝化速率测定和硝化细菌计数，并结合其运行水质数据，分析了两污水处理的脱氮效果差异及其原因。结果表明，生物脱氮系统化段的硝化速经和硝化细菌数量是判断生物脱氮效果的重要依据。     

黄河水体颗粒物对硝化过程的影响研究

针对黄河高含沙量的特点,通过模拟实验研究了颗粒物对氨氮硝化速率的影响.结果表明:颗粒物含量对水体的硝化速率存在着较显著的影响,颗粒物含量越高,硝化过程进行越快.其影响机制主要是:(1)水体颗粒物对氨氮存在吸附作用;(2)水体中颗粒物的含量影响体系氨化细菌、亚硝化细菌和硝化细菌的生长;(3)各种菌在固液两相生长规律不同.     

硝化细菌的培养及包埋固定化中试

为实现硝化细菌规模化富集及包埋固定化技术的工业化应用.以污水厂回流污泥为菌源,利用工业级生物发酵罐,连续投加并逐渐提高底物浓度,控制FA和FNA实现硝化细菌的快速增长,实现了氨氧化速率118 mg·(L·h)~(-1)的高表达.高通量种群分析结果表明,回流污泥生物多样性较大,具有硝化作用的Nitrosomonas比例仅为0.53%;富集培养后污泥多样性明显降低,Nitrosomonas比例上升至10.27%,相较于驯化前,比例提高了20倍.以此为菌源,用PVA(聚乙烯醇)进行包埋固定化,包埋填料填充率为30%,通过连续流的方式进行包埋填料的活性恢复,仅用27 d填料的硝化速率达到62mg·(L·h)~(-1),证明包埋填料活性恢复.     

土壤硝化和反硝化微生物群落及活性对大气CO2浓度和温度升高的响应

硝化和反硝化微生物参与土壤氮循环转化过程,大气CO_2浓度和温度升高可能会影响它们的群落结构和活性.本试验依托稻-麦轮作农田系统气候变化平台研究大气CO_2浓度单独升高(CE)、升温(WA)以及两者同时升高(CW)对麦田土壤硝化和反硝化微生物基因丰度、群落结构和活性的影响.结果表明,在小麦分蘖期,大气CO_2浓度和温度升高对氨氧化细菌(AOB)和反硝化细菌丰度没有影响,而在抽穗和成熟期,CO_2浓度单独升高显著提高了氨氧化古菌(AOA)和反硝化细菌丰度,升温处理对其没有显著影响.通过对T-RFLP数据分析发现,大气CO_2浓度和温度升高对土壤AOA、AOB和反硝化细菌群落结构没有显著影响,但是在一定程度上改变了AOA和反硝化细菌多样性.另外,CO_2浓度单独升高处理显著提高了成熟期的土壤硝化速率,不同气候变化处理对反硝化速率没有显著影响.研究表明大气CO_2浓度和温度升高对不同生育期的微生物群落影响存在差异,而且功能微生物对不同气候变化因子处理的响应也各不相同.     

不同初始pH值下反硝化包埋颗粒的动力学特性

采用批式实验研究了不同初始pH值下反硝化包埋颗粒在反应过程中NO_2~--N、NO_3~--N、TN和pH值的变化规律,并探究了反硝化包埋颗粒的动力学特性.结果表明,在进水NO_3~--N为30mg/L,反应温度控制在30℃,C/N比为6,反应周期为5h条件下,反硝化污泥经包埋后经过2周的适应性培养即表现出很好的反硝化性能,不同的初始pH值下,反硝化过程中NO_3~--N的去除主要在0~lh内,NO_2~--N的积累在1h时达到最大,同时pH值出现拐点,在1h达到最大后略有降低,这一拐点可以作为亚氮积累达到最大时的指示参数.动力学研究表明,反硝化最大比反硝化速率K_(den)出现在pH=7.5和8.0时,为2.9mgNO_x~--N/(gMLVSS·h),表明最适宜反硝化包埋颗粒的pH值为7.5~8.0,TN去除率在91.7%以上.通过硝酸盐氮的比反硝化速率和亚硝酸盐氮的比反硝化速率的比较,可知在反硝化过程中硝酸盐氮的还原速率都大于亚硝酸盐氮的还原速率,是造成亚氮积累的原因.     

长江口邻近海域夏季沉积物硝化细菌与硝化作用

2006年6月在长江口邻近海域选择了8个站位,分别采用荧光原位杂交(FISH)法和乙炔抑制法进行现场模拟培养,研究了硝化细菌数量与硝化反应速率分布规律及其环境效应.结果表明,该海域表层沉积物中的硝化细菌数量(以湿重计)在1.87×105~3.53×105个/g之间,并表现出一定的耐盐性.硝化速率范围为101.3~514.3μmol/(m2.h),其分布有明显的自近岸向外海逐渐降低的趋势,在长江冲淡水和杭州湾口附近海域形成2个高值域.在高盐度海区硝化细菌数量对硝化速率的影响率高达87.7%,是影响硝化反应速率的主要因素.硝化作用每天在该海域转化的无机氮通量为4.68×105kg,消耗的DO通量为6.07×104mol,表明硝化作用是影响长江口邻近海域夏初DIN形态分布和底层DO分布的主要因素之一.     

CA固定化亚硝化细菌氨氮去除能力的实验研究

采用纳氏试剂分光光度法,在不同温度、pH值、葡萄糖浓度和锰离子浓度条件下,观察游离亚硝化细菌和CA固定的亚硝化细菌对亚硝化菌培养液中氨氮的去除效果。结果表明,CA固定的亚硝化细菌比游离亚硝化细菌有较强的氨氮去除能力,并且其氨氮去除能力还表现出一定的抗高温、抗酸、抗葡萄糖干扰和抗锰离子毒害的作用。     

不同碳源下硫还原地杆菌对反硝化过程的影响机制探讨

硝酸盐是废水中常见的污染物,其具有较高的氧化还原电位,在水中的去除主要依靠微生物的反硝化作用.目前的初步研究表明,电活性细菌能够和反硝化细菌通过互营生长加速反硝化过程.为探究在不同外加碳源下电活性细菌对反硝化过程的影响,选取不能够利用硝态氮作为电子受体的模式电活性细菌硫还原地杆菌(G.sulfurreducens PCA)与不同碳源(乙醇、丙酸或葡萄糖)驯化得到的反硝化细菌进行共培养.结果表明,改变碳源为乙酸盐后,不同体系中硝态氮的去除效率达到了94%.碳源的改变造成了不同程度的反硝化滞后现象,在当以乙醇为外加碳源时,G.sulfurreducens PCA的加入能够将迟滞时间缩短3 h,其反硝化速率可达到186 g·m~(-3)·d~(-1),同时产生的亚硝氮含量也相对最低.但以葡萄糖作为反硝化外加碳源时,迟滞时间最短,但加入G.sulfurreducens PCA后会延长反硝化所需的时间,这可能是与反硝化细菌同G.sulfurreducens PCA竞争体系中的乙酸盐碳源有关.分析微生物群落结构变化发现,G.sulfurreducens PCA的加入提高了反硝化细菌的相对丰度,使其能够适应因碳源改变而产生的对反硝化细菌的生长抑制现象.     

硝化细菌单菌分离方式的探讨

通过2种单菌分离方式即直接分离和先富集再分离,利用选择性培养基获得转化NO2-→NO3-的硝化细菌,根据化学法和离子色谱法检测不同分离方法得到的单菌的硝化速率,结果表明先富集再分离所得菌株的硝化速率显著高于直接分离的菌株.     

Nitrification performance of nitrifying bacteria immobilized in waterborne polyurethane at low ammonia nitrogen concentrations

Suspended and waterborne polyurethane immobilized nitrifying bacteria have been adopted for evaluating the e ects of environmental changes, such as temperature, dissolved oxygen (DO) concentration and pH, on nitrification characteristics under conditions of low ammonia concentrations. The results showed that nitrification was prone to complete with increasing pH, DO and temperature. Sensitivity analysis demonstrated the e ects of temperature and pH on nitrification feature of suspended bacteria were slightly greater than those of immobilized nitrifying bacteria. Immobilized cells could achieve complete nitrification at low ammonia concentrations when DO was su cient. Continuous experiments were carried out to discuss the removal of ammonia nitrogen from synthetic micropollute source water with the ammonia concentration of about 1 mg/L using immobilized nitrifying bacteria pellets in an up-flow inner circulation reactor under di erent hydraulic retention times (HRT). The continuous removal rate remains above 80% even under HRT 30 min. The results verified that the waterborne polyurethane immobilized nitrifying bacteria pellets had great potential applications for micro-pollution source water treatment.     

水源水生物处理系统启动与再启动过程的硝化性能

基于中试规模试验 ,考察了微污染水源水生物接触氧化处理系统启动与再启动过程的硝化性能 ,探讨了处理系统启动过程的影响因素 ,比较了启动与再启动过程的氨氮去除效果。研究结果表明 ,氨氮去除量上升速率近似反映了启动与再启动过程硝化细菌的对数增长速率 ,是启动与再启动进程的重要量度 ;水温影响启动与再启动过程所需的时间 ,气水比影响处理系统可达到的氨氮硝化能力 ;保持长有成熟生物膜的填料浸没于水中 ,再启动过程较新填料挂膜的启动过程硝化细菌适应期短。     

固定化微生物在好氧条件下同时硝化和反硝化

研究了将硝化菌和反硝化菌混合包埋 ,利用载体对氧产生的扩散阻力在颗粒内部形成好氧区、缺氧区和厌氧区 ,使硝化和反硝化两个过程有机的结合在一起 ,在好氧条件下同时进行硝化和反硝化的新型生物脱氮技术。试验结果表明 :固定化后细胞的活力回收率≥ 70 % ;混合固定的硝化菌和反硝化菌在好氧条件下进行间歇生物脱氮时至少可稳定操作 2 2d ,其间脱氮速率约为 0 1 1kg/m3·d ;单级生物脱氮的最适 pH和温度分别是 8 2和 30℃。     

水源水生物处理工艺启动中氨氮的去除

通过沉淀槽与生化槽串联的试验系统，分析了微污染水源水生物接触氧化处理工艺启动过程氨氮和亚硝酸盐氮的变化规律。研究结果表明，在无暴气条件下和曝气条件下，填料上硝酸盐细菌的生长均依赖于亚硝酸盐细菌转化氨氮为亚硝酸盐氮的过程。启动中氨氮去除效果趋于稳定的过程是两类硝化细菌在生长速率和转化能力上趋于稳定的过程。提供生化槽充足的曝光气量是保证填料上硝化细菌稳定生长，顺利完全启动过程的必要条件。     

固定化细胞单级生物脱氮研究

利用硝化菌和反硝化菌混合固定的方法,研究了好氧条件下同时进行硝化和反硝化作用的单级生物脱氮技术.结果表明,反硝化菌被固定后,在好氧条件下仍具有反硝化功能.硝化菌和反硝化菌被混合固定后,可以在好氧条件下同时进行硝化和反硝化作用,并且其氨氧化速率约为硝化菌单独固定时的1.4倍.硝化菌和反硝化菌混合固定构成的单级生物脱氮系统其脱氮速率是分别固定构成的单级生物脱氮系统的2.6倍.     

Immobilization of an enzyme from a Fusarium fungus WZ-I for chlorpyrifos degradation

The free enzyme extracted from WZ-I,which was identified as Fusarium LK.ex Fx,could effectively degrade chlorpyrifos,an organophosphate insecticide.The methods of immobilizing this free enzyme and determined its degradation-related characteristics were investigated.The properties of the immobilized enzyme were compared with those of the free enzyme.The optimal immobilization of the enzyme was achieved in a solution of 30 g/L sodium alginate at 4°C for 4-12 hr.The immobilized enzyme showed the maximal activity at pH 8.0,45°C.The maximum initial rate and the substrate concentration of the immobilized enzyme were less than that of the free enzyme.The immobilized enzyme,therefore,had a higher capacity to withstand a broader range of temperatures and pH conditions than the free enzyme.With varying pH and temperatures,the immobilized enzyme was more active than the free enzyme in the degradation reaction.In addition,the immobilized enzyme exhibited only a slight loss in its initial activity,even after three repeated uses.The results showed that the immobilized enzyme was more resistant to different environmental conditions,suggesting that it was viable for future practical use.     

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。     

应用微生物组合技术治理富营养化水体的研究

应用光合细菌、硝化、玉垒菌等高效微生物及其组合，采用悬浮浮与挂膜两种批式工艺，对比分析其对富化水体有机物的却除及含氮化合物的转化效果，同时，采用接触氧化反应器进行连续流试验考察其对氨氮的转化效果。结果证明，采用微生物组合技术处理方法治理富营养水切实可行。     

固定化蒽醌对偶氮染料生物降解促进作用研究

采用非水溶性蒽醌固定化技术对偶氮染料生物降解促进作用进行了研究,对比了海藻酸钙,聚乙烯醇-硼酸,聚乙烯醇-海藻酸钙和琼脂4种固定化技术,探讨了溶解氧对脱色过程的影响和固定化蒽醌系统脱色广谱性.研究结果表明,固定化蒽醌可提高多种偶氮染料生物厌氧脱色速度1.5～2倍和降低偶氮染料脱色过程氧化还原电位-10～-15 mV;经4次循环使用后,其加速作用仍保持在90%以上;固定化蒽醌微生物系统具有很强抗氧冲击能力.     

硝化包埋菌颗粒氨吸附性能及动力学特性

采用水性聚氨酯(WPU)和聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)制作硝化污泥包埋菌颗粒,同时对比无污泥空白包埋菌颗粒,研究不同初始氨氮浓度、p H、温度、盐度等对包埋菌颗粒NH_4~+-N吸附性能的影响;通过吸附等温线、吸附热力学以及吸附动力学对包埋菌颗粒NH_4~+-N吸附过程进行解析.结果表明,硝化包埋菌颗粒的吸附容量大于空白包埋菌颗粒,WPU包埋菌颗粒的吸附容量高于PVA-SA;初始氨氮浓度升高,包埋菌颗粒的平衡吸附容量增大,同时随着时间的增长,吸附容量呈现先升高后降低最终逐渐达到平衡的过程;中性条件(p H=7)下包埋菌颗粒NH_4~+-N吸附性能最好,温度和盐度的升高抑制NH_4~+-N的吸附;热力学研究表明该吸附过程是一个放热的过程.吸附等温线显示包埋菌的NH_4~+-N吸附过程同时符合Langmuir等温式和Freundlich等温式,在高能量水平上显示为多层吸附,在低能量水平下显示为单层吸附;包埋菌的NH_4~+-N吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型,表明NH_4~+-N与包埋菌颗粒表面存在化学基团的相互作用.