同步硝化反硝化好氧颗粒污泥脱氮过程条件研究

具有同步硝化与反硝化功能的好氧颗粒污泥适合好氧与厌氧微生物生长代谢。反应液中氨氮浓度为201mg／L时，在6h反应周期内氨完全被氧化，出水中检测不到NO2^-—N，仅残留2mg／L的NO3^-—N。颗粒污泥优化的反应条件为：温度25～38℃；pH7～8；溶解氧浓度1～2mg／L。好氧颗粒污泥对COD和氨氮的亲和常数分别为100mg／L和2mg／L。     

氧气条件对矿化垃圾修复石油污染土壤的影响

通过对比不同氧气条件下矿化垃圾修复石油污染土壤的效果、降解产物、生态毒性、酶活性和微生物群落,分析了氧气条件对矿化垃圾修复石油污染土壤的影响.结果表明,添加矿化垃圾在厌氧、好氧和厌氧-好氧3种氧气条件下对微生物修复石油污染土壤都有较好的强化效果.修复的最佳氧气条件为好氧,好氧修复后土壤总石油烃(TPH)去除率最高,土壤...     

固定化好氧菌和厌氧颗粒污泥在不同供氧条件下降解氯酚的研究

将厌氧颗粒污泥和4种氯酚的高效降解菌种固定化后,通过批处理实验较系统地研究了其在有限供氧、完全厌氧及好氧条件下在初始浓度为28和87μmol·L-1五氯苯酚(PCP)的降解过程.结果表明,完全厌氧过程尽管能有效降解低初始浓度PCP,但在高初始浓度下由于厌氧微生物本身缺乏吸收、同化其代谢产物单氯酚(MCP)和二氯酚(DCP)的能力,而导致了有毒代谢产物的积累,阻碍了其完全降解;在有限供氧条件下,通过厌氧颗粒中的厌氧菌群与好氧或兼性菌的协同作用,借助于好氧或兼性菌消除五氯苯酚厌氧过程中产生的抑制性的低氯酚等中间产物,从而使其较完全降解;与完全厌氧过程相比,混合固定化颗粒污泥在有限供氧系统具有较低的残留TOC值.厌氧好氧微生物菌群通过固定化在微环境中有效的结合在有限供氧条件下能完全彻底降解高氯代芳香化合物.     

厌氧和好氧条件下土壤中六氯乙烷降解的动态研究

通过在实验室模拟不同的环境条件,研究常用有机氯化合物——六氯乙烷(Hexachloroethane,HCE)在好氧和厌氧环境条件中的土壤生物降解动态及其影响因素。结果表明,HCE在水稻土中的降解遵循一级反应动力学方程。相对于好氧条件,厌氧条件下土壤微生物对HCE的降解影响较大。在厌氧条件下,在30⁶0 mg/kg的浓度范围内,HCE的降解随土壤中HCE起始浓度增加而加快,当浓度≥60 mg/kg时,随HCE起始浓度增加而减慢。而在好氧条件下,HCE的降解速率变化较小,表明相对于好氧条件,厌氧条件下土壤微生物可以利用HCE生长,在未达到其毒性耐受浓度时,HCE降解速率随着其浓度的增加而提高,但当浓度超过微生物的耐受极限浓度时,微生物活动将受到抑制,HCE的降解速率呈下降趋势。     

UASB反应器中厌氧氨氧化污泥的种群分析

利用变性梯度凝胶电泳、克隆和实时PCR等分子生物学技术对2个厌氧氨氧化反应器中的微生物进行了初步研究.变性梯度凝胶电泳结果表明,尽管2个反应器的接种污泥不同,但经过1年多的连续运行,二者的微生物种群结构基本相同;Planctomycete克隆结果表明,相似的15个序列(>99%)与已报道的3个属的厌氧氨氧化菌的序列均有较大距离(<92%),而与具有厌氧氨氧化功能的KSU-1序列有97%的相似,amoA基因克隆结果表明,反应器中的部分好氧氨氧化菌属于β-Proteobacteria中具有厌氧氨氧化活性的Nitrosomonas;实时PCR结果表明,厌氧氨氧化细菌占细菌总量的27%~29%,好氧氨氧化菌约为5%.     

养殖场沼液中雌激素排放特征及去除效果研究

为探究典型奶牛养殖场沼液中类固醇雌激素的排放特征,采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱（SPE-HPLC-MS/MS）分析方法,对重庆市某奶牛养殖场厌氧池和好氧池出水中类固醇雌激素进行夏、秋、冬3季连续监测.结果表明：类固醇雌激素（含雌酮;17α-雌二醇;17β-雌二醇;雌三醇;硫酸雌酮）在厌氧池和好氧池出水中总浓度分别在347.28~2117.65ng/L和10.75~1070.00ng/L之间,其中厌氧池出水以雌酮（E1）、17α-雌二醇（17α-E2）和17β-雌二醇（17β-E2）为主,好氧池出水以E1和17β-E2为主.研究显示：好氧处理对E1、17β-E2、17α-E2的平均去除率达85.70%、56.82%、57.32%,厌氧处理可有效去除硫酸雌酮（E1-3S）.在微生物作用下,厌氧和好氧处理均存在E1、17α-E2和17β-E2的相互转化,但雌三醇（E3）的低检出率则显示体系中雌激素转化为E3的比例较低.对雌激素活性（EEQ_95th）的评估显示厌氧-好氧处理后雌激素活性平均降低70.34%,但沼液的雌激素生态环境风险仍不可忽视,需持续观察及研究.     

分散染料neocron black(NB)的生物降解特性

在好氧、厌氧、好氧/厌氧交替条件下,采用活性污泥系统生物处理分散染料neocron black(NB),研究分散染料NB在需氧或者厌氧状态下的生物降解特性以及外加碳源对其生物降解特性的影响,并全波段扫描和气相色谱-质谱联用(GC-MS),初步探讨该染料的生物降解过程.结果表明,NB染料在好氧条件下降解效率最高,厌氧/好氧交替条件次之,厌氧条件下染料降解效率最低.随着NB染料浓度的增加,由于染料和中间代谢产物的抑制作用,微生物对染料的降解效率逐渐下降.添加易生物降解碳源可以促进NB染料的生物降解过程,并改变生物降解过程的动力学特征.全波段扫描和GC-MS测定结果显示,NB染料经过生物降解作用后,发色基团得到较彻底降解,NB染料生物降解中间产物有2,4-二硝基苯胺、2-氰基-4-硝基苯胺、对硝基苯胺等.     

雌激素污染对水体微生物产甲烷功能的影响

针对目前水体环境雌激素的污染形势严峻,且其对水体功能性微生物群落影响规律及机理不明等问题,选择典型天然雌激素——17β-雌二醇(E2)为主要研究对象,构建实验室厌氧水体微生态系统,分析E2污染对厌氧水体微生物活性和产甲烷功能的影响规律。结果表明,在厌氧条件下,E2污染对水体微生物群体的活性存在显著的抑制效应,对水体甲烷的产生速率亦存在规律性的影响。当水体E2浓度≤0.5 ng/L时,对水体微生物的产甲烷活性存在促进作用。当E2浓度≥1.0 ng/L时,E2污染对水体微生物的产甲烷活性存在明显的抑制效应,且随着E2浓度的升高抑制作用增强。因此,厌氧条件下,微量E2污染会影响水体微生物活性和产甲烷效应的变化,从而对水体自净功能和甲烷释放产生影响。     

厌氧氨氧化耦合反硝化工艺的启动及微生物群落变化特征

为了解厌氧氨氧化耦合反硝化启动过程中脱氮除碳性能与微生物群落的关系,通过逐步提高进水COD浓度研究了SAD启动过程中脱氮除碳性能和微生物群落变化.结果表明,随着进水COD浓度增加,出水NH_4~+-N和NO_2--N的浓度保持稳定,平均去除率均在98%以上; TN去除率逐渐升高,第3阶段TN平均去除率为95. 6%,比厌氧氨氧化理论TN去除率高6. 8%;ΔNO_3~--N/ΔNH_4~+-N明显下降,从0. 15～0. 17逐步降至0. 03～0. 07;厌氧氨氧化脱氮贡献率逐渐下降,反硝化脱氮贡献率逐渐上升,COD去除率逐步增加.污泥活性分析表明SAD启动后污泥反硝化活性明显增加,厌氧氨氧化活性略微降低.高通量测序结果表明,反应器内微生物的优势菌门为绿弯菌门、浮霉菌门、厚壁菌门、装甲菌门和变形菌门,微生物群落特征与SAD脱氮除碳性能密切相关,与脱氮除碳有关的功能微生物主要有厌氧氨氧化菌、厌氧消化菌和反硝化菌,SAD启动后反应器内厌氧氨氧化菌丰度减少,厌氧消化菌和反硝化菌丰度明显增加.     

几种生物脱氮新工艺的比较

目前已经发现了2种微生物脱氮新途径:一是根据好氧氨氧化菌具有反硝化能力,从而在一定条件下反硝化脱氮;二是在功能微生物的作用下,亚硝酸盐与氨离子一起厌氧氨氧化,并且发现了厌氧氨氧化菌与好氧氨氧化菌或甲烷菌能协同耦合在一种有利的微生态环境中.基于以上新途径提出了几种生物脱氮新工艺,包括了:SHARON、ANAMMOX、SHARON-ANAMMOX、CANON、OLAND、NOX工艺、需氧反氨化工艺(Aerobic deammonification)、甲烷化与厌氧氨氧化耦合工艺.     

造纸废水曝气池中钙的去除及迁移转化规律研究

针对造纸废水好氧处理中钙离子（Ca²⁺）浓度过高影响生化过程和后续膜处理的问题,在实验室模拟废水曝气,研究Ca²⁺存在对COD去除效果的影响;对厌氧出水进行曝气实验,探究曝气量对钙去除效果的影响;分析表征造纸废水液相中Ca²⁺浓度和固相污泥中钙的形态,探究造纸废水曝气池中钙的迁移转化规律.结果发现：Ca²⁺的存在会影响活性污泥的活性,进而导致曝气过程中COD的去除率从71.76%降至36.94%;厌氧出水曝气初始阶段内曝气量越大,Ca²⁺的去除率越高;Ca²⁺浓度从厌氧出水到二沉池出水过程中逐渐下降,从游离态转变为CaCO₃的结合态而除去.     

Chromium transformation driven by iron redox cycling in basalt-derived paddy soil with high geological background values

The flooding and drainage of paddy fields has great effects on the transformation of heavy metals, however, the transformation of Cr in basalt-derived paddy soil with high geological background values was less recognized. The typical basalt-derived paddy soil was incubated under alternating redox conditions. The Cr fractions and the dynamics of Fe/N/S/C were examined. The HCl-extractable Cr increased under anaerobic condition and then decreased during aerobic stage. The UV-vis spectra of the supernatant showed that amounts of colloids were released under anaerobic condition, and then re-aggregated during aerobic phase. The scanning transmission electron microscopy (TEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) revealed that Fe oxides were reduced and became dispersed during anaerobic stage, whereas Fe(II) was oxidized and recrystallized under aerobic condition. Based on these results, a kinetic model was established to further distinguish the relationship between the transformation of Cr and Fe. During anaerobic phase, the reduction of Fe(III) oxides not only directly released the structurally bound Cr, but also enhanced the breakdown of soil aggregation and dissolution of organic matter causing indirect mobilization of Cr. During aerobic phase, the oxidation of Fe(II) and further recrystallization of newly formed Fe(III) oxides might induce the re-aggregation of soil colloids and further incorporation of Cr. In addition, the kinetic model of Cr and Fe transformation was further verified in the pot experiment. The model-based findings demonstrated that the Cr transformation in the basalt-derived paddy soil with high geological background values was highly driven by redox sensitive iron cycling.     

海河沉积物中磷释放的模拟研究

在实验室条件下,分别对海河沉积物中磷的释放量与沉积物磷形态分布的关系及好氧/厌氧条件,pH,温度,外源磷含量,微生物活动等环境因素对其的影响进行了模拟研究. 结果表明,微生物作用是影响海河沉积物中磷释放量的主要因素;厌氧条件下,磷从沉积物向水体的释放量远高于好氧条件下沉积物磷的释放量;温度升高有利于沉积物中磷的释放;酸性和碱性条件下沉积物磷的释放量略高于中性条件下沉积物磷的释放量;当上覆水磷含量较高时,沉积物中的磷呈“负释放"状态. 研究还显示,沉积物中不同形态的磷含量与沉积物磷释放量有不同程度的相关性,其中可交换态磷(NH₄Cl-P)和可还原态磷(BD-P)含量与沉积物磷的释放量高度相关(R2分别为0.99和0.84).      

Fate and degradation of nonylphenolic compounds during wastewater treatment process

In order to explore the biodegradation behavior of nonylphenolic compounds during wastewater treatment processing, two full-scale wastewater treatment plants were investigated and batch biodegradation experiments were conducted. The biodegradation pathways under the various operational conditions were identified from batch experiments: shortening of ethoxy-chains dominated under the anaerobic condition, whereas oxidizing of the terminal alcoholic group prevailed over the other routes under the aerobic condition. Results showed that the anoxic condition could accelerate the biodegradation rates of nonylphenolic compounds, but had no influence on the biodegradation pathway. The biodegradation rates of nonylphenol (NP) and short-chain nonylphenol polyethoxylates (NPnEOs, n: number of ethoxy units) increased from the anaerobic condition, then the anoxic, finally to the aerobic condition, while those of long-chain NPnEOs and nonylphenoxy carboxylates (NPECs) seemed similar under the various conditions. Under every operational condition, long-chain NPnEOs showed the highest biodegradation activity, followed by NPECs and short-chain NPnEOs, whereas NP showed relatively recalcitrant characteristics especially under the anaerobic condition. In addition, introducing sulfate and nitrate to the anaerobic condition could enhance the biodegradation of NP and short-chain NPnEOs by supplying more positive redox potentials.     

上海市郊河流底泥氮磷释放规律的初步研究

上海市郊河流底泥有很高的氮、磷负荷。为了研究底泥氮、磷释放规律，取一定量的新鲜底泥在室内进行通气和厌气培养试验；同时，用鱼塘底泥作对照。结果表明：（1）厌气条件下，底泥NH3－N释放速率和释放量高于通气条件，培养液NH3－N可在较长时间内维持峰值水平；通气条件下，由于硝化作用较强，培养液NH3－N含量达到峰值后，迅速下降。（2）厌气条件下，底泥水溶态磷的释出量远远高于通气条件。厌气条件下释放的正磷酸盐大部分源自Fe-P的还原解吸。（3）鱼塘底泥氮、磷释放量高于河流底泥，但其氮、磷负荷却非最高，这与其含有大量的易降解性有机质有关。     

富硫沉积生境中微生物群落的垂直分布特征

为探讨富硫沉积环境中特定微生物类群对硫循环的贡献,人工建立富含硫酸盐的模型,对模型中各种环境化学参数进行监测,并采用不依赖于培养的微生物分子生态学技术对微生物群落垂向分布特征进行解析.结果表明,以沉积物-水界面为分界线,上层水相为好氧环境,硫化物浓度较底;而沉积物相中硫化物浓度较高,为厌氧生境.微生物群落分布与环境特征具有很好的吻合性,沉积物相中微生物群落相似性较高,多样性相对较低,而水相中微生物多样性较高,且与沉积物中微生物分离距离较大.在水-沉积物垂向剖面中,细菌域中的变形菌门(Protebacteria)(丰度为7.6%~32.8%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(13.6%~22.3%)以及古菌域中的广古菌门(Euryarchaeota)(19.3%~29.2%)是微生物群落中的绝对优势类群.在该生境中,存在微生物主导的硫循环过程,在厌氧沉积物表层,δ变形菌纲(Deltaprotebacteria)中的硫酸盐还原细菌还原硫酸盐产生硫化物,同时降解有机质.硫化物向上层扩散时,被Thiobacillus、Acidithiobacillus和Halothiobacillus等属的硫氧化微生物氧化为单质硫,并进一步氧化为硫酸盐,在硫循环过程中有机质被逐渐降解.特定微生物种群的富集需要在不同的环境因素,多种微生物共同参与硫循环过程,完成有机质降解.     

Climate change and temperature-dependent biogeography: oxygen limitation of thermal tolerance in animals

Recent years have shown a rise in mean global temperatures and a shift in the geographical distribution of ectothermic animals. For a cause and effect analysis the present paper discusses those physiological processes limiting thermal tolerance. The lower heat tolerance in metazoa compared with unicellular eukaryotes and bacteria suggests that a complex systemic rather than molecular process is limiting in metazoa. Whole-animal aerobic scope appears as the first process limited at low and high temperatures, linked to the progressively insufficient capacity of circulation and ventilation. Oxygen levels in body fluids may decrease, reflecting excessive oxygen demand at high temperatures or insufficient aerobic capacity of mitochondria at low temperatures. Aerobic scope falls at temperatures beyond the thermal optimum and vanishes at low or high critical temperatures when transition to an anaerobic mitochondrial metabolism occurs. The adjustment of mitochondrial densities on top of parallel molecular or membrane adjustments appears crucial for maintaining aerobic scope and for shifting thermal tolerance. In conclusion, the capacity of oxygen delivery matches full aerobic scope only within the thermal optimum. At temperatures outside this range, only time-limited survival is supported by residual aerobic scope, then anaerobic metabolism and finally molecular protection by heat shock proteins and antioxidative defence. In a cause and effect hierarchy, the progressive increase in oxygen limitation at extreme temperatures may even enhance oxidative and denaturation stress. As a corollary, capacity limitations at a complex level of organisation, the oxygen delivery system, define thermal tolerance limits before molecular functions become disturbed.     

曝气压力对MABR中同步硝化反硝化脱氮的影响

以模拟生活污水为研究对象,探讨膜曝气生物反应器(MABR)推流运行时不同曝气压力下不同点位分布的溶解氧值特征;利用MABR可形成好氧/缺氧/厌氧的环境特性,针对曝气压力对MABR同步硝化反硝化脱氮效果的影响进行研究,借助微生物鉴定手段对MABR的群落结构进行分析。研究结果表明:相同曝气压力下的DO值,轴向上波动较大,径向上以曝气膜为中心向外部逐渐降低;随着曝气压力的增加,不同点位分布的DO值均提高,同步硝化反硝化效率先升高后降低。当曝气压力为0.04MPa时出水的同步硝化反硝化脱氮效果最佳为74.67%。在此曝气压力下,微生物群落鉴定证明生物膜内出现了好氧-兼氧的分层现象,生物膜内由好氧菌、兼氧菌共同完成硝化、反硝化过程,主体液料由厌氧菌作为优势菌群进行反硝化作用,并且根据未检测出厌氧氨氧菌的鉴定结果排除发生厌氧氨氧化的干扰。     

污泥细菌偶氮呼吸机制与偶氮染料降解矿化机理

利用污泥细菌生物降解矿化偶氮染料,已成功用于偶氮染料废水处理,并将成为该领域研究开发的热点和发展趋势。综述了好氧、厌氧细菌的两种偶氮呼吸机制,并总结了偶氮呼吸直接产物芳香胺类在好氧、厌氧条件下进一步降解与矿化机理的异同,同时提出在偶氮染料废水处理中厌氧-好氧串联式生物反应器能有效用于偶氮化合物的降解矿化。