利用生活污水提升厌氧-生物电化学耦合系统处理染料废水的效能及关键功能微生物研究

构建了厌氧生物处理过程与生物电化学过程耦合(AD-BES)的废水处理系统,以生活污水为碳源,研究了AD-BES系统对偶氮染料橙黄II的强化去除效果,分析并优化了AD-BES反应器降解橙黄II染料的关键影响因素,包括生活污水所占比例、电解质Na_2SO_4的浓度等因子.结果表明,生活污水作为廉价碳源能够有效提升橙黄II的脱色效率.在8 h降解时间内,生活污水所占比例为1时的脱色效率比生活污水所占比例为1/3时提升了35.8%.进一步研究发现,通过添加电解质Na_2SO_4能够继续提高橙黄II的脱色效率,在0～0.025 mol·L~(-1) Na_2SO_4范围内,随着Na_2SO_4浓度的提高,脱色效率持续升高,通过优化,在0.025 mol·L~(-1)时反应4 h后脱色率达到90.1%,7 h后达到98%,对COD的去除量达到159 mg·L~(-1).通过对碳纤维电极进行扫描电镜(SEM)测试和电极上的生物膜高通量基因测序,发现在微电流刺激下碳纤维电极上快速富集了相对丰度较大的功能菌群,主要包括具有胞外电子传递能力的Proteobacteria(变形菌门)和降解复杂碳源能力的Bacteroidetes(拟杆菌门)中的功能菌属.     

溶解氧对碳氮硫共脱除工艺中微生物群落影响解析

为了研究溶解氧对碳氮硫共脱除工艺中微生物群落的影响,探索供氧条件下提高单质硫转化率的机制,实验采用基因芯片GeoChip技术来解析不同曝气量下采集的污泥样品中的微生物群落结构特征.研究结果表明,微量的溶解氧能显著影响工艺中的微生物群落结构(P<0.001),相对较高浓度的溶解氧可以增加微生物的多样性但是却抑制了对溶解氧比较敏感的反硝化微生物的活性,导致工艺硝酸盐去除率下降.与反硝化微生物相比硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)能抵抗更高浓度的溶解氧,因此工艺的硫酸盐还原过程未受到影响,一直保持较高的硫酸盐去除率.当曝气量为20 mL·min-1时单质硫的转化率最高,通过对sox(sulfur-oxidation)基因丰度分析和聚类分析发现,在该曝气量条件下sox基因的丰度最高,与厌氧条件相比有极其显著的差异.此外,GeoChip还检测到一些硫氧化细菌(sulfur-oxidizing bacteria,SOB)的丰度明显提高,证明适量的溶解氧能够刺激一部分SOB的生长与代谢.     

2株芽孢杆菌利用不同碳源生产絮凝剂的研究

探讨了在纯培养和混合培养的条件下,2株芽孢杆菌F2和F6生产高效絮凝剂过程中对碳源的利用情况.研究表明,多种分子量在200以下的有机物能够作为碳源用于高效絮凝剂的生产,包括:单糖、双糖、醇、有机酸和酯类等,具有一定的普适性.发现利用废糖蜜、生物制氢废液和纤维素糖化液等廉价的生物质废料能够生产出性能良好的生物絮凝剂.     

产酸-硫酸盐还原系统中产酸菌的发酵类型及其与SRB的协同作用

通过间歇实验和连续流试验 ,探讨了利用产酸相处理硫酸盐有机废水时产酸菌 (AB)的主要发酵类型、硫酸盐还原菌(SRB)对底物的利用规律以及系统中这两大菌群间的协同关系 .间歇实验结果表明 ,AB的液相末端产物中乙醇占 3 5 6 %、乙酸占 3 7 7% ,同时有氢气产生 ,属于乙醇型发酵类型 .SRB容易利用的底物为氢气、乙醇和乳酸 ,不易利用乙酸、丙酸和丁酸 .SRB将乙醇转化为乙酸 ,而乙酸极少被继续转化 ,导致反应器内出现乙酸积累现象 .连续流试验结果表明 ,系统中硫酸根还原效果与产酸菌和硫酸盐还原菌的协同作用状态密切相关 :当产酸菌和硫酸盐还原菌处于较好的协同作用状态时 ,系统对硫酸根的转化率较高 ;反之则使硫酸根的转化率降低     

亚硝酸盐为电子受体反硝化除磷工艺的可行性

采用序批式反应器(SBR),以亚硝酸盐为电子受体,探讨了厌氧/缺氧条件下反硝化除磷工艺的可行性,并通过间歇实验考察了亚硝酸盐浓度、进水COD浓度和进水pH值对反硝化除磷工艺的影响.结果表明,亚硝酸盐作为电子受体的同步脱氮除磷过程是完全可以实现的,控制NO₂^--N浓度为35±5mg/L、厌氧段进水pH值为8.0±0.1,缺氧段进水pH值为7.2±0.1、COD浓度为400mg/L时,反硝化除磷效果最佳.     

生产规模中药废水两相厌氧生物处理工艺研究

采用两相厌氧-好氧工艺系统治理哈尔滨中药二厂高浓度难降解有机生产废水,通过两相厌氧工艺的运行效果,分析了其在工艺系统中的作用.生产性试验突破了中药废水生物处理技术始终停留在原水COD低于5000mg/L、可生化性良好的易处理废水上的研究现状.现场调试运行结果表明:在进水浓度多为7000～40000mg/L且废水可生化性差(BOD₅/COD<0.2)的情况下,产酸相反应器的日平均COD容积负荷可达到20～30kg/(m³·d),平均COD去除率为47.1%;产甲烷相反应器27d启动成功,其COD容积负荷可达到6.0～7.0kg/(m³·d),平均COD去除率为94.06%;两相厌氧工艺系统COD总去除率可达93.0%以上,是整个工艺系统出水达标排放的重要前提.     

硫化氢的强化分离及其对产酸脱硫生物反应系统的影响

在完全混合式产酸脱硫生物系统中,利用负压抽提法强化H2S的气液分离,以NaOH溶液吸收H2S气体。抽提装置实现对H2S自动、连续抽提与吸收,在60mmH2O柱负压力范围分离出H2S的量与抽提压力呈线性正相关。抽提作用可促进SRB对碳源底物的转化,显著提高硫化物的气/液比例,增加系统中硫化物的转化率。抽提后硫化物的气/液比例(摩尔比)由0044上升到061、分离出的H2S在硫化物总生成量中的比例由42%增加到356%,硫化物转化率由平均494%提高至610%。抽提作用可以提高系统的硫酸盐去除率和酸碱缓冲能力,同时可以纯化和浓缩H2S。     

纳米零价铁还原溴代阻燃剂的进展研究

地表水、地下水和土壤污染是当今社会人类生存面临的主要问题.由于溴代阻燃剂的广泛应用以及它们的难降解性、毒性和蓄积性等特性,成为水体和土壤的严重污染源.纳米零价铁比表面积大、还原性强、价格低廉且毒性小,通过零价铁有效还原转化来降低溴代阻燃剂的毒性是一项有前景的环境修复技术.对纳米零价铁的制备、改性和环境应用进行了介绍,系统探讨了纳米零价铁还原溴代阻燃剂的研究成果和现状,并对其发展前景进行了展望.     

1株异养反硝化硫细菌的分离鉴定及代谢特性

工业废水中的有机物、硫化物和含氮化合物是废水处理面临的重大挑战.利用生物技术,可以实现在废水处理系统中同时去除这3种污染物.在污水处理反应器中,分离出1株异养反硝化硫细菌HDD1.基于16S rRNA基因的系统进化分析和生理特征显示菌株HDD1为Thauera属的一个种.菌株HDD1能够利用乙酸盐和硫化物作为电子供体,硝酸盐作为电子受体进行呼吸作用.在15h之内,CH3COO-(300 mg·L~(-1))、S2-(200 mg·L~(-1))和NO-3(487 mg·L~(-1))被完全代谢去除.扫描电子显微镜和能量色散谱结果显示硫化物氧化的主要产物为单质硫.菌株HDD1能够同时应用于工业废水处理和硫元素的资源化回收.     

酸性含硒含镉废水低温生物强化处理技术研究

本研究将枯草芽孢杆菌接种于活性污泥中,系统考察了酸性含硒含镉废水的低温生物强化处理效果.研究发现,活性污泥联合枯草芽孢杆菌对硒、镉的去除效率(Se:94.9%,Cd:99.1%)高于单一枯草芽孢杆菌(B菌)、混合枯草芽孢杆菌及活性污泥.影响因素试验结果表明,在20℃、pH 4.0、甲醇为碳源时生物强化硒、镉去除效率较高.利用SBR反应器处理酸性(pH 4.0)含硒(3.7～10.0 mg·L~(-1))含镉(5.0～11.2 mg·L~(-1))废水,在低温(8.0～10.8℃)条件下运行80个周期,硒、镉和COD的平均去除率分别为97.4%、90.7%和95.0%.红外光谱分析表明,酰胺基、芳香族C—H伸缩健在硒、镉去除中起到主要作用.透射电镜与能谱分析证实了生物强化污泥对硒、镉去除之后形成纳米颗粒物.通过高通量测序分析微生物群落结构,发现生物强化污泥中富集了Pseudomonas(假单胞菌属)、Dechloromonas(脱氯单胞菌)等典型硒还原菌.