升流式生物催化电解反应器(UBER)处理硝基苯废水试验研究

升流式生物催化电解反应器(UBER)是一种将生物方法与电化学相结合的新型废水处理技术,使用UBER降解硝基芳香烃类化合物,不但处理周期短、效率高,而且成本低,占地面积小。通过UBER处理含硝基苯模拟废水,对生物催化电解技术的原理进行讨论,并探索最佳反应条件,为该项技术处理实际废水提供理论依据。考察了进水浓度对硝基苯去除率的影响,同时对阴极催化硝基苯定向还原为苯胺进行探讨,最后分别从外加电压、进水乙酸盐质量浓度及进水p H值3个方面,对UBER还原硝基苯的关键影响因素进行最优试验条件分析。结果表明,UBER可以高效处理硝基苯废水,当硝基苯进水质量浓度为200 mg/L时,去除率可以达到97. 2%,但随进水质量浓度进一步提高至220 mg/L,硝基苯的去除效果不佳,去除率仅为79. 13%。当进水硝基苯质量浓度较低时,苯胺生成率较高,平均值达到91%,随硝基苯进水质量浓度提高,引起阴极电势波动,使得还原反应按照多种途径发生,硝基苯不仅被定向还原为苯胺,还被还原成其他副产物,同时,微生物也可以将部分生成的苯胺进一步氧化利用,造成出水苯胺含量偏低。最优条件试验表明,外加电压在0. 3～0. 5 V,硝基苯的去除率均达到93%以上,此时阳极微生物具有良好的电化学活性,当电压降到0. 2 V时,硝基苯去除率仅为36%,表明外加电压过低会严重影响反应器的稳定运行;将乙酸钠质量浓度从1 000 mg/L逐渐减小,质量浓度降低至700 mg/L时,阳极电位依然保持在-440 m V vs. SCE左右,UBER系统运行稳定,当乙酸钠质量浓度进一步降低,阳极微生物电化学活性逐渐受到抑制;UBER中微生物最佳生长p H值为6～7,当p H值超出这一范围,会影响微生物生长代谢,进而影响硝基苯的去除效果。     

硫酸盐还原过程中乙酸型代谢方式的形成及其稳定性

通过产酸脱硫反应器处理高浓度硫酸盐废水的连续流试验,考察了不同试验阶段硫酸盐去除率和产气量稳定期,液相末端产物中挥发酸组成的变化、乙酸的分布特征、微生物种群组成和种群间关系.试验结果表明,各试验阶段液相末端产物中乙酸的分布比例高达50%～82%,微生物群体呈现特定的乙酸型代谢方式.乙酸型代谢方式本质上是产酸相反应器处理硫酸盐废水过程中,硫酸盐还原菌(SRB)与产酸菌(AB)建立起生物链式协同代谢关系,并通过非完全氧化型方式分解有机物,从而在末端产物中积累大量乙酸.乙酸型代谢方式的形成取决于利用乙酸的硫酸盐还原菌(ASRB)的竞争能力和它对乙酸的利用能力.乙酸型代谢方式可以为后续产甲烷相反应器提供适宜的底物,对提高硫酸盐废水处理系统的效率和运行稳定性具有重要意义.     

硫酸盐还原过程中SRB的限制性生态因子的BP神经网络建模与仿真

利用BP神经网络对产酸脱硫反应器（专利设备，ZL：98240801.3）处理高浓度硫酸盐废水时硫酸盐还原菌（SRB）的限制性生态因子（COD/SO^2-4比、pH值、ALK、SO^2-4负荷率）进行建模与仿真，从而实现了多变量函数关系的映射与泛化，并从数学生态学角度定量表征了产酸脱硫微生物生态系统中SRB种群的代谢活性与实现生态位。     

牛粪堆肥系统环境因子对抗性基因的影响

本研究利用实时定量PCR技术检测牛粪60 d好氧堆肥过程中典型四环素类抗性基因(tet Q、tet W、tet M、tet G、tet A和tet X)和大环内酯类抗性基因(erm35、erm36、erm B、erm F、erm T和erm X)的数量变化规律,系统研究了温度、含水率、挥发性有机质(VS)含量、碳氮比(C/N)、pH值、氧化还原电位(ORP)等堆肥系统环境因子和细菌数量(TCB)对这两类典型抗生素抗性基因的影响.结果表明,堆肥升温阶段牛粪中tet Q、tet W、tet G和tet X数量分别增加1. 7、0. 3、84. 8和4. 5倍,而tet M丰度降低了83. 1%;堆肥腐熟阶段牛粪中tet G和tet X数量分别增加23. 8和11. 5倍,而tet W、tet Q和tet M数量均降低90%.整个牛粪堆肥过程中erm35、erm36、erm B、erm F、erm T和erm X丰度分别增加2. 1、430. 4、0. 6、11. 5、2. 1和49. 1倍. RDA分析表明,牛粪堆肥过程中对四环素与大环内酯类抗性基因数量影响较大的3个环境因子分别为:ORP(54. 8%)、温度(34%)和VS(11. 3%),其中ORP与erm X和erm B、温度与tet Q和erm F以及VS与tet W数量均呈明显地正相关.     

产酸脱硫反应器中SRB种群的功能与地位

采用产酸脱硫反应器进行连续流试验,提出在“质” 的方面,SRB-硫酸盐还原菌-是产酸脱硫生态系统中氢的“消费者”和产酸菌-AB-酸性末端产物的“改造者”,并维持着群落“乙酸型代谢”的典型特征;在“量”的方面,SRB种群通过数量波动维持着“基质链”与“生物链”的动态平衡,并以种群动态为表征.SRB种群的功能决定了它在产酸脱硫系统中的实现生态位,并给出了由pH值、氧化还原电位-ORP-和碱度-ALK-制约的SRB种群的三维实现生态位图.     

SSCP技术解析硫酸盐还原反应器中微生物群落结构

采用改进的单链构象多态性(SSCP)技术,以16SrRNA基因的V3区为靶对象,分析完全混合式硫酸盐还原反应器中微生物的群落结构以及硫酸盐还原菌(SRBs)与产酸菌(ABs)的种间关系.共得到13个可辨晰的SSCP条带,对其中的6条带(A1,A3,A4,A5,A9,A10)进行了测序分析,分别同嗜柠檬酸明串球菌(GenBank登录号:AY453065,下同)、未培养细菌(AJ318147,AF227834,AJ576427)、产乙醇杆菌(AY434722)、梭杆菌(AB084627)等相似性较大.为检测系统中的SRBs,以SRBs富集培养基,对反应器中的活性污泥进行选择性富集,培养的混合菌群同样采用SSCP分析,带型与前者相差较大,其中有2条带与Bacteroidetes(AB074606)和脱硫弧菌(Y12254,U42221)最为相似.分析表明,SRBs在总DNA中的含量可能不到1·5%,但是它们与大量的ABs形成很好的种间协作关系,从而维持工艺系统较高的硫酸盐去除率和运行稳定性.     

木屑-硫磺填充床反硝化生物滤池强化硝酸盐去除

针对污水处理厂二级出水深度脱氮的需求,设计了以木屑与硫磺颗粒为填料(质量比1:1)的反硝化生物滤池,对碳氮比失衡的污水处理厂二级出水进行深度脱氮处理。结果表明,木屑释放碳源速率在10 d之后趋于稳定,COD中(40.6±10.0)%是反硝化菌可直接利用的VFA。反硝化生物滤池运行的最佳HRT为10 h,在此条件下,进水硝酸盐(以N计)浓度为30 mg·L~(-1)时,出水硝酸盐浓度最低为11.5 mg·L~(-1),亚硝酸盐(以N计)浓度最低为1.4 mg·L~(-1),反硝化生物滤池内未发生硝酸盐异化还原(DNRA)作用,出水无氨氮积累。出水SO42-浓度最高为73.8 mg·L~(-1)。反硝化生物滤池运行稳定后,出水中COD未超过30 mg·L~(-1),木屑释放的碳源与异养反硝化过程消耗的碳源持平,经反硝化生物滤池深度处理的出水中无过量残留有机物。出水pH稳定在6.9～7.4范围内,反硝化生物滤池无需外加碱类物质。     

微生物-光-电化学耦合技术降解污染物和回收能源的研究进展

微生物电化学技术能同时实现污染物去除和能量回收,但存在污染物去除种类有限及产能效率低的局限,近几年将可再生的太阳能引入微生物电化学技术的微生物-光-电化学耦合技术应运而生。本文简要介绍了微生物-光-电化学耦合技术的发展背景和研究现状,对该技术现有的耦合形式进行分类,并对各种形式的耦合机理进行详细的阐释,最后对其未来的发展进行了展望。     

利用污泥进行水体中重金属生物吸附研究现状及展望

对国内外利用废水处理等工业过程中所产生的污泥作为生物吸附剂吸附水体中重金属的研究现状进行了综述和分析,包括其预处理技术、反应机理、主要影响因素、处理效果以及反应器工艺等。同时,对该技术未来的发展趋势进行了展望,指出依托现有废水处理设施进行集约化开发将是该工艺的发展方向。     

填料优化反硝化脱硫工艺系统的生物强化效果研究

在反硝化脱硫工艺体系内投加填料,进一步促进了菌剂的生物强化效果,实现了核心功能菌群的优化调控,提升了反硝化脱硫工艺体系的效能。研究发现:填料系统将单质硫的生成效能提升到对照组的1.5倍左右。无生物强化时填料表面生物膜中优势菌属为Pseudomonas和Azoarcus;填料和菌剂共同作用,可以将单质硫生成效能提升到对照组的2倍,此时生物膜优势菌属为Pseudomonas和Arcobacter,生物强化促进了硫氧化功能基因的表达。投加Pseudomonas sp.gs1进行生物强化,提升了填料表面生物膜的抗冲击负荷能力,系统经过冲击后单质硫生成率可以迅速恢复。