碳纳米材料对活性污泥系统的影响研究进展

碳纳米材料(carbon nanomaterials)是近年来研究和应用最为热门的纳米材料之一,广泛用于复合材料、电学力学等领域,它们会通过各种途径进入到生物污水处理系统中,文章主要以碳纳米材料中最为热门的富勒烯(C_(60)),碳纳米管(CNTs)及其衍生材料作为研究对象;综述了它们在环境中的污染现状以及迁移行为,并通过讨论它们对活性污泥系统的影响,来探究对污水中微生物群落的毒性效应,分析其毒性机理,为开发环保型碳纳米材料提供新的思路和有效的参考。     

F/M对活性污泥微生物生态网络的影响

为深入理解有机负荷率(F/M)对活性污泥(AS)微生物群落的影响,以F/M(以BOD/MLVSS计,下同)设计建议范围0.2～0.5 kg·(kg·d)-1为依据,将采集的AS样品分为3组,运用基于随机矩阵理论(RMT)的网络分析方法,解析了不同F/M条件下的AS微生物生态网络拓扑性质及结构特征.结果表明,较低的F/M...     

多壁碳纳米管长期作用对活性污泥系统的影响

为研究MWCNTs(multi-walled carbon nanotubes,多壁碳纳米管)对活性污泥长期作用的影响,建立3组(每组包括3个平行反应器)序批式活性污泥反应器,研究了2种质量浓度(1、20 mg/L)的MWCNTs长期(120 d)作用对活性污泥系统废水处理效果的影响,并采用Illumina MiSeq高通量测序技术研究MWCNTs长期作用后活性污泥中细菌群落结构的变化. 结果表明:20 mg/L的MWCNTs对生物脱氮效果存在明显的抑制作用,TN平均去除率由83.4%降至71.7%;1 mg/L的MWCNTs长期作用后TN平均去除率由83.7%降至79.7%. 1和20 mg/L的MWCNTs对磷的去除均有抑制作用,TP平均去除率分别由98.0%和98.2%降至52.0%和34.0%. Illumina MiSeq高通量测序结果表明,不同质量浓度的MWCNTs长期作用后降低了活性污泥中细菌群落的多样性. 同时,活性污泥中细菌群落结构也发生了变化,其中α-Proteobacteria和γ-Proteobacteria的丰度升高,Bacteroidetes的丰度降低. 1 mg/L的MWCNTs长期作用可致以Defluviicoccus和Micropruina为代表的一类聚糖菌(glycogen-accumulating organisms, GAOs)丰度显著升高,20 mg/L的MWCNTs长期作用可致16个核心属的丰度明显降低.      

污水处理活性污泥微生物群落研究进展

活性污泥微生物群落研究对于阐明污水生物净化机制、优化工艺条件均具有重要的科学意义。近年来在高通量测序技术助力下,活性污泥微生物群落结构、丰度研究工作获得了众多很有意义的研究结果。文章综述了不同污水特征、工艺条件下活性污泥微生物群落结构、丰度的动态变化与污染物去除之间的相关性,讨论了各环境因素对微生物群落的影响机理,并提出通过改变微生物群落结构及丰度提高污水处理效率的应用策略,对进一步理解城市生活污水微生物降解机理和提高污水处理效率具有重要指导意义。     

纳米材料对污水处理厂的生态效应研究进展

纳米材料的生态效应已经引起人们的广泛关注,其中污水处理厂作为纳米材料重要的聚集地,其生态效应研究却刚刚起步。已有研究表明纳米材料会对活性污泥中微生物量、群落结构及功能基因等产生一定的影响,从而降低了污水处理的性能。该文综述了纳米材料对污水处理厂处理效能的影响及其潜在的毒性机制,并对该领域未来的发展方向进行展望。     

锌离子对活性污泥微生物DNA序列多样性的影响

研究了锌离子对活性污泥微生物群落结构的影响.不同浓度的锌离子对有机物的降解和氮的转化均有抑制.经过驯化后,处理系统对有机物的降解可以逐步得到恢复,而对于氨氮和亚硝酸氮的降解则并不随着驯化时间的延长而得到改善.随机扩增多态性RAPD分析表明,在不同的驯化阶段,DNA序列的分子多样性是不同的.结果显示,加入锌离子的微生物多样性明显小于对照组,驯化成熟的实验组尽管在COD的去除率上和对照组没有什么差别,但在生物多样性、丰富度、均匀度和相似性上与驯化初期有较大的差别.从RAPD条带上可清楚地看到某些细菌的消失,以及耐受锌离子的种类的持续存活.      

环境浓度双氯芬酸对活性污泥处理性能和微生物群落的影响

双氯芬酸(Diclofenac,DCF)是水环境中高频检出的新兴污染物,随着DCF的广泛使用,城市污水中的DCF逐年增加,对污水生物处理系统可能产生不利影响.本研究在序批式活性污泥反应器(SBR)中进行了连续120 d的DCF暴露实验,考察了环境浓度DCF(5和50μg·L~(-1))对SBR出水水质、微生物活性及微生物群落结构的影响.结果表明,DCF可降低COD的去除效果,但对氨氮和总氮的去除几乎没有影响.在微生物生理生化性能方面,5μg·L~(-1) DCF可促进超氧化物歧化酶(SOD)和琥珀酸脱氢酶(SDH)活性升高,但50μg·L~(-1) DCF导致SOD和SDH活性下降,DCF胁迫使胞外聚合物(EPS)含量增加.DCF会对微生物群落结构造成影响,其中,革兰氏阴性菌丰度增加,革兰氏阳性菌在5μg·L~(-1) DCF压力下丰度无明显变化,但在50μg·L~(-1) DCF压力下丰度显著降低(p0.05),微生物群落多样性在5μg·L~(-1) DCF下增加但在50μg·L~(-1) DCF下降低.16S rRNA基因焦磷酸测序结果表明,Proteobacteria是活性污泥群落中的优势门.随着DCF浓度的升高,Proteobacteria丰度不断增加,Chloroflexi、OD1和Firmicutes丰度则受到一定程度的抑制.高浓度DCF(50μg·L~(-1))刺激导致特定菌属如Nakamurella、Micropruina等丰度增加.研究结果揭示了环境浓度的DCF对活性污泥微生物处理能力和群落结构的影响特征,可为DCF的风险评估和污水处理工艺的优化提供借鉴.     

短泥龄活性污泥系统碳磷污染物去除机制及微生物结构分析

在污泥停留时间（SRT）为3 d的条件下,探究了不同水力停留时间（HRT）条件下（4、6、8、12和16 h）的超短龄活性污泥系统碳、磷去除效果、机制,以及微生物群落结构特征.结果表明,在HRT=8 h及以上时短活性污泥系统才会有稳定的碳、磷去除效果,去除率分别能达到80%和90%以上;去除机理为吸附和生物作用,但COD和磷以吸附的方式去除比例随HRT的延长而减小,分别从47.2%和89.1%降低至35.9%和33.6%.微生物群落结构分析表明,短SRT系统中主要的优势微生物种类与传统活性污泥系统相似,除磷由传统聚磷菌（PAOs）和反硝化聚磷菌（DPAOs）共同完成,相对丰度随着HRT的延长而增加.     

人工纳米材料增强植物耐盐性的机理研究

土地盐渍化问题导致土壤环境恶化和农作物减产,基于纳米材料(NMs)的纳米农业技术在增强植物耐盐性方面的潜力正备受关注. 目前,关于NMs提高植物耐盐性的分子机制仍不明确,因此以烟草(Nicotiana tabacum L.) BY-2悬浮细胞为供试材料,研究对照组(CK)、盐胁迫处理组(S)以及盐胁迫下分别暴露于纳米二氧化钛(nTiO₂)和纳米硒(nSe)的细胞活性变化,并通过非损伤微测系统(NMT)原位实时检测Na+流速,采用液相色谱质谱联用(LC-MS/MS)技术分析NMs对盐胁迫下烟草BY-2悬浮细胞代谢组的影响. 结果表明:①0.1 mg/L nTiO₂ (处理6 h)与0.5 mg/L nSe (处理12 h)使盐胁迫下的烟草BY-2悬浮细胞的活性分别显著提高8.1%和13.6%. ②0.1 mg/L nTiO₂ (处理6 h)与0.5 mg/L nSe (处理12 h)使盐胁迫下的烟草BY-2悬浮细胞的Na+外排也分别显著增加了171.5%和99.0%. ③两种NMs通过调控不同的代谢通路增强烟草BY-2悬浮细胞的耐盐能力. 烟草BY-2悬浮细胞暴露于0.1 mg/L nTiO₂ (处理6 h)和0.5 mg/L nSe (处理12 h)后分别识别出53种和73种差异代谢物,nTiO₂可增强多种类别代谢物〔部分氨基酸和肽、脂肪酸和共轭物、三羧酸循环(TCA cycle)有机酸、糖类和嘧啶等物质〕的合成,而nSe则主要增强氨基酸和肽、吲哚和水杨酸等物质的合成. ④暴露于nTiO₂后,烟草BY-2悬浮细胞产生的差异代谢物中尿苷、吡哆醛、甘露糖、大麦芽碱和葫芦巴碱等代谢物含量均与Na+外排呈显著正相关;暴露于nSe后,烟草BY-2悬浮细胞产生的差异代谢物中吲哚丙烯酸、色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸等代谢物含量均与Na+外排呈显著正相关,这些物质多参与莽草酸代谢通路,因此nSe可能通过调控莽草酸途径增强Na+外排. 研究显示,0.1 mg/L nTiO₂与0.5 mg/L nSe分别通过不同的代谢途径增强烟草BY-2细胞的耐盐性.      

主流条件下氮负荷对部分亚硝化活性污泥系统中NOB抑制及微生物群落结构的影响

部分亚硝化(PN)是厌氧氨氧化(ANAMMOX)获取亚硝酸盐(NO^-₂-N)作为基质的重要途径。然而,市政污水氨氮(NH⁺₄-N)浓度较低且波动频繁,导致难以实现稳定的PN。对此,通过缩短水力停留时间(HRT)的方式启动2个反应器,对比不同氮负荷(NLR)下,PN系统中氮素转化规律及微生物群落结构的变化。结果表明：在低氧环境下,R1的NLR从0.15 kg/(m³·d)提高至0.5 kg/(m³·d),氨氮转化率(ACR)从45%升高至65%,亚氮积累率(NAR)从0升高至95%,表明可以实现PN的快速启动,但是稳定运行60 d后PN出现失稳。然而,在高NLR[0.8～1.2 kg/(m³·d)]条件下,ACR和NAR最高分别可达到68%和85%,且能稳定运行,表明高NLR启动运行更易获得稳定有效的NOB抑制。微生物群落结构进一步表明,随着NLR的提高,R2中NOB的相对丰度远低于R1中NOB的相对丰度;同时,R2中NOB的优势菌逐渐...     

纳米颗粒对活性污泥系统的毒性效应和机制研究进展

纳米材料(NMs)被广泛运用在生产生活中,其独特的物理化学性质可能给环境带来潜在威胁。NMs在生产和使用过程中会以污水为载体进入市政污水处理设施中。当前纳米颗粒(NPs)毒性研究主要集中在NPs对模式微生物的毒性效应,而对污水生物处理影响和微生物毒性效应的报道较少。文章概括介绍了水环境中NPs的来源、行为,NPs对好氧、厌氧活性污泥系统的毒性效应及其致毒机制;总结了该领域的不足和以后的研究方向,以期为正确评估NPs对水处理的潜在风险和环境影响提供科学依据和支撑。     

盐度冲击对活性污泥系统性能影响的研究

通过批量实验研究了活性污泥在受到不同盐度冲击时,其活性、硝化、反硝化以及生物除磷功能的变化.实验结果表明,当氯化钠浓度为20g/L时,污泥活性降低79%.当氯化钠浓度高于25 g/L时,亚硝酸菌和硝酸菌几乎完全受到高盐度的抑制,失去硝化功能.与硝化菌相比,反硝化菌抗盐度冲击能力更强,当氯化钠浓度为40g/L时,反硝化菌...     

倒置A^2／O工艺出水指标预测和评价方法的研究

研究了用一种简单的静态物理模型取代复杂的数学动态模型,实现对实际污水处理效果的实时预测及评价的方法。应用国际水协（IWA）GPS-X模拟软件中的ASM2d模型,建立了不同进水水质和不同运行参数条件下倒置A^2／O工艺出水TSS、COD、TN、NH4^＋-N、TP和溶解性磷酸盐浓度的数据库,结果表明,该数据库可以对倒置A^2／O工艺出水指标进行预测。以预测的出水指标和实际出水指标之间的差值为指标因素,采用专家打分法确定指标权重,通过对指标的分级界定建立因素指标的隶属函数,最后运用模糊综合评判的方法实现了对倒置A^2／O工艺处理效果的评价,建立了倒置A^2／O工艺处理效果的数学模型。     

活性污泥法简化数学模型的研究与进展

介绍几种简化数学模型 (如ROM、SPM、SLM等 )的结构与特点。模型的验证结果表明 ,简化模型能够较好的模拟系统的运行 ,产生较为准确的模拟结果     

完全混合活性污泥法处理马铃薯淀粉废水研究

本文研究了完全混合活性污泥法处理中低浓度马铃薯淀粉废水的稳定性和效果.在试验条件下,当淀粉废水的进水COD<800mg/L时,COD的去除率>80.2%,污泥SV在15%-30%之间,污泥性状良好;当进水COD为1 000mg/L左右时,淀粉颗粒在反应器内积累,导致污泥颜色由棕褐色变成黄褐色,反应器内废水变得粘稠;当进水COD>1 300mg/L时,淀粉颗粒在反应器内中的积累加剧,反应器内污泥变成黄白色,水质更加粘稠,且产生泡沫,系统处于不稳定状态.     

超声对连续流活性污泥系统污泥减量化研究

在运行稳定的连续流活性污泥系统中采用超声处理剩余污泥并将其返回系统中．研究在不影响出水水质的前提下实现污泥减量化的条件。试验表明：在声能密度0．8W／mL、超声作用时间60s,系统运行稳定后,出水CODCr质量浓度为46mg／L,单位MLSS的SVI为82．6mL／g。此时,系统出水达到CB18918--2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级排放标准,污泥沉降性良好,污泥减量效果明显。     

活性污泥吸附絮凝中纤板废水的研究

利用实验室培养的活性污泥吸附絮凝预处理中纤板废水中的悬浮物和有机物。研究结果表明,当污泥投加量为6~9 g/L,废水pH值为6,吸附絮凝时间为30 min,沉淀时间为30 min时,处理效果最好,对废水中SS,COD和SCOD的去除率分别为29%,24%和17%左右。该方法为含高悬浮物、高有机物工业废水的预处理开辟了新途径。     

连续流序批式活性污泥法

连续流序批式活性污泥法是一种新型污水生物处理工艺，介绍了该工艺的结构组成、流程控制、生物脱氮除磷基本原理、自动化管理以及与其它处理工艺的比较。