16SrDNA克隆文库解析AO-MBR系统中细菌种群多样性

采用分子生物学手段16S rDNA克隆文库方法对缺氧/好氧膜生物反应器(AO-MBR)的好氧池与缺氧池中细菌进行了多样性研究。实验结果表明,好氧池污泥样品的克隆文库包括9个类群,其中变形菌(Proteobacteria)和拟杆菌(Bacteroidetes)在文库中所占比例最大,分别为37.04%和14.81%;其次是酸杆菌(Acidobacteria)、未培养菌(uncultured bacterium)、绿菌(Chlorobi)和未培养的绿弯菌(uncultured Chloroflexi bacterium)、浮霉状菌(Planctomycetes),分别为11.11%、11.11%、7.41%、7.41%和5.56%;硝化螺旋菌(Nitrospirae)和裸藻门(Euglenozoa)所占比例相对较小,均为1.85%。缺氧池样品克隆文库包括10个类群,其中变形菌(Proteobacteria)、拟杆菌(Bacteroidetes)和未培养菌(uncultured bacterium)在文库中所占比例最大,分别为27.91%、13.95%和12.79%;其次是浮霉状菌(Planctomycetes)、酸杆菌(Acidobacteria)和绿弯菌(Chloroflexi),在文库中所占比例分别为9.3%、9.3%和9.3%;硝化螺旋菌(Nitrospirae)、裸藻门(Euglenozoa)、芽单胞菌(Gemmatimonadetes)和放线菌(Actinobacteria)所占比例相对较少,分别为6.98%、8.14%、1.16%和1.16%。两池细菌的主要类群相似,但菌属及比例有所差异,变形菌是系统中的主要脱氮菌属。     

连续微滤系统膜垢生长过程的模型与模拟

应用分形理论中DLA模型,建立了膜垢分形生长模型。通过改变边界条件和随机粒子产生的几率,得到不同条件下膜垢形成与生长过程的模拟图像;采用显微粒子图像技术,通过量子点荧光示踪剂对不同条件下连续微滤系统膜垢的形态和流场进行同时观测与分析。结果表明,模拟与实验所获得的分形维数相近,该模型能够较好地模拟膜垢形成与生长过程;运用该模型数值模拟分析了流场和悬浮物浓度对膜垢生长过程的影响及其动态变化规律。     

以不同底物和苯胺为燃料的微生物燃料电池的产电特性

通过构建空气阴极型双室微生物燃料电池,研究了以500 mg/L苯胺作为唯一燃料以及苯胺和不同底物共基质时MFC对苯胺的降解特性及MFC的产电性能。结果表明,在外电阻1000Ω,以500 mg/L苯胺为唯一燃料以及500 mg/L苯胺分别和500 mg/L乙酸钠,葡萄糖和可溶性淀粉作为共同基时的MFC运行周期分别为3、3.4、4.6和5 d;最大输出电压分别为273、450、428和380 mV;输出功率分别为142、225、201和160 mW/m2。苯胺去除率分别为68%、85.8%、71%和65%。内阻分别为931、524、564和751Ω,COD去除率分别为68%、85%、72%和65%。库伦效率分别为1.8%、7.9%、6.6%和4.5%。MFC可以使用苯胺作为唯一燃料,且当添加的基质不同时,MFC产电性能以及苯胺降解状况有所不同。利用MFC可以使苯胺高效快速降解的同时实现稳定的电压输出。     

污水管道危害性气体浓度分布模型扩展与验证

污水管道危害气体分布模型的建立对管道的维护管理具有重要意义。以SewerX模型为基础,将硫酸盐还原作为产生CO的主要生化过程,并入污水管道总生化反应体系,扩展SewerX模型,建立了污水管道内CO、H2S、CH4的浓度分布应用模型。将其应用到某市长度为4 100 m污水管道,管道危害气体浓度模拟结果与实测结果比对发现,浓度变化趋势一致,相关系数达到0.99以上,表明扩展模型具有实际应用价值。在一定设计流量下,可选择不同污水管道水力参数,应用扩展模型分析表明,合理选择参数可降低污水管道危害气体浓度。研究为污水管道内危害性气体浓度的预测提供参考。     

外加电势强化厌氧氨氧化工艺处理垃圾焚烧渗沥液短程硝化出水

利用外加电势强化厌氧氨氧化处理垃圾焚烧渗沥液短程硝化出水, 研究外加电势对系统脱氮及有机物去除的影响。结果表明, 在外加电势为0.06 V时, TN的去除率由43.2%提升至71.3%, COD的去除率由12.1%提升至24.4%。渗沥液中分子质量大于20 kDa的有机物在外加电势的作用下被部分降解成分子质量相对较小的有机物。外加电势也会刺激微生物产生更多的EPS且能提高其中PN/PS的比值, 这有利于厌氧氨氧化菌在电极表面的生长和富集, 增强微生物的活性。电极生物膜中细胞色素c(Cyt-c)、亚硝酸盐还原酶(Nir)、肼合成酶(HZS)和肼脱氢酶(HDH)4种厌氧氨氧化菌的功能酶的活性也在外加电势的作用下得到了提升。     

环境监测用高锰酸盐指数和氨氮标准溶液量值比对研究

针对高锰酸盐指数(COD_Mn)和氨氮(NH₃-N)标准溶液(以下简称液标)制造商、浓度水平和使用情况进行调研,根据调研结果选择常用的7个品牌COD_Mn液标和9个常用NH₃-N液标品牌开展量值比对和质量评价研究,匿名采购129支液标经盲样编码后采用《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)推荐标准进行分析测定,计算和评定测定结果的不确定度,以En法进行量值比对评价。研究表明,NH₃-N液标量值均满意,COD_Mn测试中的加盖操作会使测定结果偏高,按照证书要求操作时COD_Mn液标量值合格,未按照液标证书中要求进行液标样品前处理测定会造成测定结果的偏离,影响评价结果。建议监测人员合理选用和规范使用环境用液标,加强环境用液标的选购和管理,确保检测过程得到有效控制。     

长沙市冬季人行道PM2.5污染特征及影响因素

了解不同气象条件下城市人行道细颗粒物(PM_2.5)时空分布特征对于指导城市环境评价及街道空间规划布局具有重要意义。选取长沙市车流量及人流量较大的4条道路旁0、5、10 m处的人行道,在冬季晴天、阴天和大风天开展PM_2.5质量浓度、风速、温度及相对湿度监测,探讨PM_2.5分布特征与气象因子的关系。结果表明:冬季晴天、阴天及大风天的人行道PM_2.5质量浓度变化呈现双峰双谷特征,峰值均出现在06:00—08:00,其次为18:00—20:00,谷值出现在14:00—16:00及22:00—24:00;距离机动车道10m处的人行道PM_2.5含量低于机动车道旁(即距离机动车道0 m)的人行道PM_2.5含量,这种差异在大风天气下更为显著;人行道PM_2.5质量浓度与温度、风速呈显著负相关关系,与空气湿度呈显著正相关关系,低温不利于PM_2.5扩散,但在大风天温度对PM_2.5的影响极小,风对PM_2.5含量的变化影响极大,在远离机动车道的人行道更为显著,而高湿度天气有利于PM_2.5的凝结。低温、高湿天气下06:00—08:00、18:00—20:00人行道PM_2.5质量浓度较高,大风对PM_2.5质量浓度具有一定削减作用,早晚高峰减少人行道洒水以降低空气湿度,有利于PM_2.5质量浓度的降低,减少PM_2.5积累。     

颗粒粒径和含固率对疏浚泥沙絮凝沉降的影响

为保护海洋生态环境,合理利用海洋倾倒区,防止悬浮泥沙扩散,采用絮凝处理工艺,在不考虑外部环境的影响下,探讨颗粒粒径和含固率对疏浚泥沙的絮凝作用的影响;采用湿筛法对珠江口疏浚泥沙进行分组,将疏浚泥沙分为混合样、粒径>74 μm、粒径<74 μm、粒径<37 μm和粒径<15 μm的5个粒径段,研究不同粒径段和不同含固率泥沙在加入不同量聚合氯化铝 (PAC) 后,絮凝前后的粒径分布变化特征。结果表明：粒径>74 μm的泥沙颗粒不发生絮凝作用;向含固率为10%的泥沙中加入相同量的絮凝剂后,絮凝沉降速率由慢到快、沉积泥含水率由高到低、沉积泥体积由高到低的粒径段均依次为混合样、粒径<74 μm、粒径<37 μm和粒径<15 μm;对不同含固率的泥沙进行絮凝调理后,25~37 μm粒径段的粒径占比均呈现出随泥沙含固率的增大先增大后减小的趋势,当含固率为5%~10%时粒径占比最高,累积质量分数差异较大的粒径段出现在28~32 μm;对含固率为10%的泥沙进行絮凝处理后,<30 μm的粒径段,絮凝前的占比>絮凝后的占比;30~40 μm的粒径段,絮凝后的占比>絮凝前的占比;不同含固率的泥沙粒径占比峰值由23 μm分别变为33、32.8、32.1、31.6和32.2 μm,且粒径<30 μm的细颗粒含量明显减少,粒径>30 μm的细颗粒含量明显增加。综上所述,在不考虑外部环境的影响下,30 μm为该区域泥沙的絮凝临界粒径;泥沙含固率在5%~10%时,不利于PAC对泥沙的絮凝作用;絮凝后,泥沙絮团粒径为30~40 μm。本研究成果可为疏浚物海洋倾倒前环保处理技术提供关键参数和依据,并为泥沙的絮凝机理的进一步探索提供参考。     

太阳光/NH2Cl体系降解微污染物的效能及动力学

利用太阳光和一氯胺(太阳光/NH₂Cl)体系降解阿司匹林((aspirin, ASA)、氟尼辛葡甲胺(flunixin meglumine, FMME)、苯甲酸(benzoic acid, BA)以及硝基苯(nitrobenzene, NB)4种代表性微污染物,探究该体系对于微污染物的降解效能以及动力学特征。结果表明,单独太阳光以及单独NH₂Cl体系对污染物几乎均无降解效果(降解率<5%),而太阳光/NH₂Cl体系中污染物的降解效能显著提升,pH的改变对4种污染物降解效能的影响各不相同。在实验pH条件下,以活性氮自由基和活性氯自由基为主的其他活性组分和NH₂Cl对FMME的降解起主要作用(贡献率为79.27%~89.39%),而羟基自由基(HO·)始终是ASA的降解中贡献最大的活性组分(贡献率为44.9%~76.8%)。在酸性环境中,太阳光/NH₂Cl体系产生的消毒副产物质量浓度及毒性方面均大于单独NH₂Cl体系,而在碱性条件下其产生的消毒副产物质量浓度则明显降低,实际中应用本体系进行消毒时应考虑将pH调至碱性。     

MFC-MBR耦合系统运行效果及产电性能

为了解决膜生物反应器（MBR）运行成本高、膜污染的问题,本研究建立了一个微生物燃料电池（MFC）-MBR耦合系统,通过MFC回收污水中的能量,同时控制膜污染。研究结果表明,耦合系统对COD和NH3-N的去除率分别为（94.6±3.0）%和（90.9±6.9）%,出水水质稳定。由于MFC的耦合作用,使MBR的运行周期由18 d延长至36 d,膜污染得到了明显的减缓。耦合系统中MFC产电性能稳定,电流密度稳定在5.7 A/m3,最大功率密度达到了928.0 mW/m3,循环伏安法（CV）表明,阴极附着的微生物具有良好的电化学催化作用。MFC-MBR耦合系统将污水中的化学能转化为电能从而实现了膜污染的减缓及能量的回收,显示出巨大的发展前景。