生物膜内硫循环变化特征及其作用的研究动向

结合国内外的研究情况 ,阐述了生物膜内硫的存在形态随环境条件不同而发生的变化及其作用 ,提出了研究影响生物膜内硫循环的电子受体、硫酸盐还原菌 (SRB)及其与生物膜内脱氮菌、聚磷菌等功能微生物的关系 ,对提高生物膜的水处理效果有重要意     

异养硝化细菌Acinetobacter junii NP1的同步脱氮除磷特性及动力学分析

针对传统生物脱氮除磷过程存在工艺流程复杂、抗冲击负荷能力差、基建与运行费用高等问题,以具有高效脱氮除磷功能的异养硝化细菌Acinetobacter junii NP1为研究对象,开展其同步脱氮除磷性能、影响因子及动力学分析.结果表明,菌株NP1具有高效的异养硝化能力,氨氮最大去除率达99. 12%,反应过程只有少量的硝化中间产物积累,并且能够耐受较高的氨氮负荷.菌株NP1同时具有良好的好氧反硝化特性,能够利用亚硝酸盐和硝酸盐进行生长代谢,最大去除率分别为91. 40%和95. 10%.此外,菌株NP1异养硝化过程还伴随着同步的聚磷作用,适当的氮磷比有利于氮磷的同步去除,当氮磷比为5∶1时,最大氨氮和磷酸盐去除率分别为99. 21%和88. 35%.菌株NP1生长特性符合Logistic模型(R~2 0. 99),氮素和磷酸盐降解过程则与修饰的Compertz模型相匹配(R~2 0. 99),拟合所得氮和磷酸盐最大转化速率R_m为:氨氮硝氮亚硝氮,迟滞时间t_0为:硝氮亚硝氮氨氮.通过基质降解动力学以及氮磷去除率分析,最佳条件是碳源为琥珀酸钠、C/N=10、T=30℃以及r=160 r·min~(-1).     

水培-复合人工湿地去除直链烷基苯磺酸盐中试研究

以城市污水处理厂初沉池出水为原水,研究了以黑麦草为栽培植物的水培-复合人工湿地对污水中直链烷基苯磺酸盐(LAS)的去除效果。结果显示深度分别为0.1、0.3和0.6 m的3个水培-复合人工湿地系列均可高效去除城市生活污水中的LAS,其中水培槽的中位数去除率分别为49.36%、32.98%和34.04%,水平潜流湿地的中位数去除率分别为46.73%、42.55%和49.32%,垂直流湿地的中位数去除率分别为97.57%、96.26%和96.99%。0.1 m水培槽对LAS的去除效果明显优于0.3 m(p=0.010<0.05)和0.6 m(p=0.021<0.05)水培槽,0.1、0.3和0.6 m水平流(p=0.301>0.05,p=0.791>0.05)和垂直流(p=0.244>0.05,p=0.347>0.05)湿地对LAS的去除无显著差异,但垂直流湿地对LAS的去除显著优于水平流湿地(p=0.000<0.05)。LAS的去除与COD的降解显著相关,与TN和TP的降解无显著相关性。     

自养菌和异养菌胞外聚合物对活性污泥絮凝特性的影响

为探讨自养菌和异养菌胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,EPS)的差异及其对活性污泥表面及絮凝特性的影响,研究了有机负荷为0、0.30和0.74 kg·kg-1·d-1时,污泥松散附着胞外聚合物(loosely bound EPS,LB-EPS)和紧密粘附胞外聚合物(tightly bound EPS,TBEPS)的组分含量、形态、表面特性以及絮凝性能的差异,并就LB-EPS与TB-EPS对污泥絮凝特性影响的作用机理进行了探讨.结果表明,有机负荷越高,多糖含量越高,EPS总量及蛋白质含量越低.由三维荧光光谱测定结果可知,类富里酸物质为异养菌而非自养菌的代谢产物,且有机负荷越高,TB-EPS中的类富里酸荧光峰强度越大.自养和异养污泥的絮凝机理不同,自养活性污泥通过自养菌菌体自身生物絮凝作用形成密实的污泥絮体,LB-EPS与TB-EPS对其絮体形态、表面及絮凝特性影响较小;异养活性污泥絮体形态在TB-EPS提取后发生明显改变,TB-EPS在异养活性污泥絮体聚集时发挥着主要作用.包裹着LB-EPS的污泥表面负电荷多且疏水性差,不利于异养污泥生物絮凝.有机负荷越高,污泥表面Zeta电位负电性越强,相对疏水性(relative hydrophobity,RH)越小,污泥稳定性越差.     

以城市污水为水源和肥源对荒漠化土壤的修复效果

为了同步实现城市污水净化和荒漠化土壤修复,以荒漠化土壤(沙土)作为人工湿地基质(基质深度分别为0.1和0.6 m),分析不同运行条件(植物种类、水力负荷、基质深度、季节变化等)下湿地对净化城市污水、修复荒漠化土壤的效果. 结果表明:经过2 a的修复,城市污水中污染物作为荒漠化修复的肥源可以快速富集到荒漠化土壤中. 与原沙相比,沙土中w(有机质)、w(TN)、w(碱解氮)、w(TP)、w(速效磷)及电导率均极显著增加(P<0.01),而pH并无显著变化(P>0.05). 沙土容重极显著降低(P<0.01),孔隙率极显著增大(P<0.01). 当城市污水作为荒漠化土壤修复水源时,即使水力负荷低至0.0075 m3/(m2·d),植物仍能正常生长. 基质深度为0.1 m的潜流湿地在不同水力负荷时对污水中COD_Cr、TN、TP的最低平均去除率分别为59.46%、77.45%、62.36%;基质深度为0.6 m的潜流湿地对污水中三者的平均去除率分别为59.24%、32.02%、57.89%;基质深度为0.6 m的表面流湿地对污水中三者的平均去除率则分别为80.40%、14.00%、29.31%. 研究显示,以城市污水为水源和肥源对荒漠化土壤修复2 a后,沙土中养分含量均显著增加,沙土结构也得到明显改善,各湿地在夏秋季对污水中COD_Cr、TN、TP均有较好的去除效果.      

硝化污泥胞外聚合物分层组分提取方法的比较

采用温和加热法、超声法、超声+振荡法和离心法4种方法提取硝化污泥松散结合型胞外聚合物(LB-EPS),及乙二胺四乙酸(EDTA)法、甲醛+NaOH法、甲醛+超声、阳离子树脂法(CER)和加热法提取硝化污泥紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS),通过化学分析结合三维荧光(3DEEM)光谱对各提取方法进行比较.结果表明,LB-EPS和TB-EPS的最优提取方法分别为温和加热法和甲醛+Na OH法,TOC提取量分别为16.82、58.43 mg·g~(-1).三维荧光光谱显示温和加热法能有效提取LB-EPS中的类色氨酸和类腐殖酸;甲醛+NaOH法、CER和加热法提取的TBEPS中物质最为全面,主要包括类色氨酸、类腐殖酸和类酪氨酸.TB-EPS三维荧光浓度效应分析表明荧光峰位置与EPS浓度变化无关;类腐殖酸和类酪氨酸荧光峰强度随EPS浓度降低而减小,分别呈二项式和对数关系.     

水化普通硅酸盐水泥吸附水中氟化物的动力学与热力学解析

以水化普通硅酸盐水泥颗粒为除氟吸附剂,对其吸附水中氟化物的动力学和热力学过程进行了解析.结果表明:水化普通硅酸盐水泥对氟化物的吸附平衡时间为192 h,20℃时其吸附容量为14.63 mg/g,4℃时为13.14 mg/g.吸附速率特性与准二级动力学模型拟合性较好且吸附速率由颗粒内部扩散速率控制,吸附行为均满足Langmuir吸附等温式.吸附焓变为16.56 kJ/mol,表明该吸附过程是以化学吸附为主的吸热反应;吸附熵变为正值,说明该吸附过程是熵推动为主的过程;吉布斯自由能在4和20℃时均为负值,说明该吸附反应是一个自发过程.脱附研究与XRD分析结果也证实,该吸附反应以化学吸附过程为主.      

异养硝化细菌Pseudomonas putida YH的脱氮特性及降解动力学

针对传统污水处理过程脱氮处理效率低、工艺流程复杂、抗高氨氮冲击负荷能力弱等问题,以具有高效脱氮能力的异养硝化细菌Pseudomonas putida YH为研究对象,开展其生理生化特性、脱氮性能、影响因子及动力学分析.结果表明,菌株YH具有高效的异养硝化能力,氨氮最大去除率达99.1%,约53%的去除总氮转化为胞内氮,反应过程仅有少量的硝化中间产物积累;菌株YH还能够在好氧条件利用亚硝酸盐和硝酸盐进行生长代谢,最大去除率分别为99.8%和99.5%.同时,结合反硝化功能基因napA和nirK的PCR成功扩增,进一步证明菌株YH具有好氧反硝化特性;菌株YH生长特性与Logistic模型相匹配（R²>0.99）,氮素降解过程则符合Compertz模型（R²>0.99）,拟合所得氮素最大转化速率R_m为氨氮 > 硝氮 > 亚硝氮,迟滞时间t₀为硝氮 > 亚硝氮 > 氨氮;异养硝化最佳的条件是碳源为琥珀酸钠、C/N=10、T=30℃、r为160~200 r·min^-1以及pH=7,最优条件下平均氨氧化速率和R_m分别为8.35 mg·（L·h）^-1和16.71 mg·（L·h）^-1;菌株YH能够适应较宽范围的氨氮负荷,在高氨氮浓度下（1000 mg·L^-1）仍具有较高的异养硝化能力,体现了菌株YH具有处理高氨氮废水的潜能.     

塔式自然通风好氧堆肥反应器的开发与应用

针对现有堆肥反应器处理效率低、运行和维护成本较高及堆肥效率不稳定等问题,开发了塔式自然通风好氧堆肥反应器。从物料和热量平衡、通风量优化等方面对反应器进行研究。反应器主要包括反应器主体、通风管、物料承托筛板和温度监控系统等,具有运行及维护简单、能源耗费低等优点。在通风高度为3 m,初始物料投加量5.65 kg(干重比︰粪便/锯末=1∶2.5),含水率约60%时,对人粪便进行好氧堆肥实验。结果表明,堆体温度最高至62℃,并且在50℃以上高温保持5 d;TOC和COD均呈持续下降趋势,降解率分别为64.14%和56.45%;种子发芽指数为113.64%,完全达到腐熟标准。     

梨形筒式好氧堆肥反应器的开发与应用

针对现有堆肥反应器移动困难、难以使物料充分混合及堆肥效率不稳定等问题,开发了梨形筒式好氧堆肥反应器。从物料和热量平衡、通风量及搅拌方式优化等方面对反应器进行了研究。反应器主要包括梨形筒体、无轴螺旋导叶、通风系统、动力系统和控制系统等,具有易于移动、便于进/出料等优点。在通风量为2.0 L/min,初始物料投加量5.0kg（干重比∶粪便/锯末=1∶4）,含水率约60%时,利用反应器对人粪便进行序批式堆肥实验,结果表明,反应器搅拌5 min后混合均匀率可达90%以上,符合混合均匀度的要求;堆体温度从第2天开始升温至50℃以上并保持30 d;TOC和COD均呈持续下降趋势,降解率分别为72.61%和72.81%;种子发芽指数为92.18%,可完全达到腐熟标准。