采用体积信息熵表征颗粒污泥系统稳定性及其稳定机制

SBR反应器中培养自养硝化颗粒污泥,在絮体转化为颗粒过程中,颗粒的体积信息熵从2.05(27 d,初见颗粒)降低为1.85(95 d),熵值降低的主要动力来自于松散的絮体在较快沉速选择压条件下被淘洗出系统.当絮体被淘洗出系统即完成颗粒化过程,在129 d时测得系统中颗粒沉速分布的中位数为6.27 m.h-1,因此颗粒体积熵值的变化不再受沉速选择压(6m.h-1)的控制.颗粒的粒径、沉速及体积熵值分布均呈现周期性变化,其中信息熵的均值为2.16,最小值为1.79,最大值为2.63.在这种周期性变化过程中,系统总是表现为粒径均值先增大后减小.熵值的波动的驱动力来自于颗粒的破碎与破碎体的成长,体积分布信息熵的大小可以很好地表征系统的稳定性及其稳定机制.     

HRGC/ECNI-LRMS测定大辽河入海口表层沉积物中短链氯化石蜡

联合使用酸化硅胶层析柱和中性氧化铝层析柱净化处理沉积物样品中的短链氯化石蜡(SCCPs),并对净化条件进行优化,在此基础上,建立了沉积物中SCCPs的高分辨气相色谱/电子捕获负离子化-低分辨质谱(HRGC/ECNI-LRMS)分析方法.应用该方法分析研究了大辽河入海口表层沉积物中SCCPs的含量和各同系物组分的分布模式.结果表明,大辽河入海口表层沉积物中SCCPs以C10-SCCPs和C11-SCCPs为主,含量在64.9～407.0 ng/g之间,且随着向海洋方向延伸,SCCPs含量呈现下降趋势.     

pH和共存阳离子对草莓茎吸附水体氨氮的影响

为了开发新型氨氮吸附剂和探讨环境因素对氨氮吸附的影响,以草莓茎为吸附材料,通过批平衡法研究了不同初始pH、共存阳离子、初始浓度和温度下氨氮去除的特点.结果表明,等温吸附符合Langmuir和Freundlich这2种模型,理论最大吸附量qm在15、25和35℃下分别为3.05、4.24和4.79 mg.g-1.温度升高有利于草莓茎对氨氮的吸附.草莓茎吸附氨氮最适初始pH为4～8.低pH减少草莓茎表面负电荷,高pH减少溶液中NH 4+的含量,都减少氨氮的吸附.草莓茎对溶液pH的缓冲则缓和了两者对氨氮吸附的影响.共存阳离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+对草莓吸附铵离子没有竞争作用,而Zn2+、Al3+则由于其水解降低溶液的pH而显著降低草莓茎对氨氮的吸附.草莓茎吸附氨氮的应用pH范围较广且不易受废水中常见金属阳离子的干扰,说明草莓茎不仅可以作为废水中氨氮的吸附剂原料,而且较大多数矿物原料还有其自身的优势.     

UAFB-缺氧-好氧MBR组合工艺处理生活污水效能研究

为了同时达到从生活污水中回收能源性气体和深度处理生活污水的目的,试验采用升流式厌氧污泥固定床(up-flowanaerobic fixed bed,UAFB)-缺氧-好氧膜生物反应(membrane bioreactor,MBR)组合工艺处理生活污水.试验重点研究了组合工艺对生活污水的处理效能,包括能源性气体的产生效能、对污染物质的处理效能以及对污泥浓度的控制.UAFB-缺氧-好氧MBR组合工艺在温度20℃、厌氧HRT为3 h、缺氧HRT为3 h、好氧HRT为3.5 h的条件下运行,甲烷气体的产生量为1.55L/d,COD去除率为93.28%,NH 4+-N去除率为90.60%,UAFB出水VFAs总量54.74 mg/L,TN去除率为45.51%.试验发现,组合工艺可以长期维持反应器内较低的污泥浓度,大大减小了剩余污泥的处理量,在一定程度上实现了污泥减量化,同时较低的污泥浓度有利于缓解膜污染.     

中试厌氧氨氧化反应器的运行性能及其过程动力学特性

研究了上流式中试厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,ANAMMOX)反应器在环境温度下的运行性能及其过程动力学特性.基质浓度试验表明,中试厌氧氨氧化反应器可在进水亚硝酸盐浓度为(380.4±18.3)mg.L-1稳定运行,继续提升至(480.5±21.9)mg.L-1时,反应器性能恶化.在水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)试验中,HRT可缩短至3.43 h,反应器容积基质氮去除速率可达3.45 kg.(m3.d)-1.长期运行中,温度对中试厌氧氨氧化反应器的性能影响较大.采用改进型的Stover-Kincannon模型可较好地模拟非抑制状态下中试厌氧氨氧化反应器在不同温度范围下的行为.获得的Stover-Kincannon模型动力学参数及其出水总基质浓度预测公式和总基质去除率预测公式,可用于指导中试厌氧氨氧化反应器的实际操作.     

城市污水培养好氧颗粒污泥的中试研究

以城市污水为处理对象,在中试SBR反应器中接种厌氧消化污泥,经过210 d运行,培养出了平均粒径在330μm的好氧颗粒污泥.实验表明,经过前3个月较低的进水有机负荷,反应器对污染物的去除效果逐步提高并达到稳定,活性污泥中与脱氮除磷相关的微生物大量富集.运行周期缩短为6 h,污泥的沉降性能和污染物去除特性保持良好,同时污泥平均粒径开始增大.好氧颗粒污泥完全形成以后,SVI值为30 mL.g-1,污泥浓度MLSS达到8.8 g.L-1,MLVSS/MLSS增至82%,氧利用速率OUR达到5.32 mg.(min.L)-1.颗粒外层以杆状菌为主,内层主要是球菌.单个周期内颗粒污泥对COD和总磷的去除率保持在90%,氨氮几乎完全去除,出水中无硝氮和亚硝氮累积,总氮的去除率达到80%,实现了良好的同步硝化反硝化和同步脱氮除磷效果.     

单一好氧环境下的强化生物除磷研究

将乙酸钠为单一碳源、厌氧/好氧交替、具有较好除磷效果的传统生物除磷SBR系统,改为单一的好氧SBR运行方式,发现改变后的SBR系统仍可取得较好的除磷效果,除磷率最高达73.9%,最低约40%,平均维持在50%左右.这种现象可以维持长达80个周期.污泥含磷率由最初的1.43%增加到6.56%.对污泥微生物胞内PHB和糖原进行测定,结果表明此系统中微生物PHB和糖原在VSS中含量分别约为27 mg/g和26 mg/g,二者含量在好氧过程中都基本保持不变.通过对反应过程中碳源消耗与磷吸收关系的分析,认为该单一好氧条件下的生物除磷机制是由于长期以乙酸钠为唯一碳源下,试验系统中活性污泥被驯化,在胞内聚磷颗粒含量容纳能力范围内还可以在好氧环境下以乙酸钠氧化产生的ATP为能量进行磷吸收所致.     

生物沸石对吡啶、喹啉的降解与吸附作用

探讨了通过生物沸石的降解及吸附作用,解决吡啶、喹啉及转化产物NH 4+-N的污染问题.结果表明,生物沸石中的吡啶降解菌Shinella zoogloeoides BC026及喹啉降解菌Pseudomonas sp.BW003能有效去除吡啶、喹啉,同时转化后的NH 4+-N也能被天然沸石或改性沸石所吸附.尽管改性沸石吸附能力不如天然沸石,但其表面能更有效附着微生物,在实际工程应用上更具前景.     

微生物絮凝剂ZS-7的纯化及其结构特征研究

采用透析、乙醇沉淀、凝胶过滤层析对微生物絮凝剂ZS-7进行了纯化.经鉴定纯化后的微生物絮凝剂ZS-7是一种新型的糖蛋白,其产量大约为0.98 g/L发酵液.ZS-7主要由多糖和蛋白质组成,含量分别为91.5%和8.4%.进一步的分析表明ZS-7中含有酸性多糖包括糖醛酸(16.4%)、丙酮酸(7.1%)和乙酸(0.5%).采用凝胶色谱法测得ZS-7的相对分子质量为6.89×104.红外光谱、X射线能谱图和核磁共振图谱说明糖蛋白絮凝剂ZS-7含有羟基、氨基、羧基、甲氧基和磺酸等功能性基团.单糖组成分析说明ZS-7主要由鼠李糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成,各单糖的摩尔比大致为:半乳糖∶葡萄糖∶甘露糖∶鼠李糖=142∶2.2∶4.5∶3.4.     

基于引物的湖泊沉积物氨氧化细菌PCR扩增策略比较

PCR扩增是检测环境中β-变形杆菌纲氨氧化细菌(β-AOB)群落的主要方法,但是引物的敏感性和特异性对结果具有关键影响.本研究首先比较了2组常用的β-AOB 16S rRNA基因引物,结果显示,在扩增一组不同性质湖泊沉积物样品时,βAMO引物均获得明亮的单一条带,但CTO引物则未能全部扩增.克隆及序列分析证实,βAMO引物扩增获得的序列均不属于β-AOB所在的Nitrosomonadales目,而CTO引物扩增获得的序列来自β-AOB中的Nitrosomonas europaea/"Nitrosococcus mobilis"分支.采用变性梯度凝胶电泳方法,对4种不同引物组合PCR策略扩增所得产物进行分析,发现以βAMO或16S rRNA通用引物结合CTO引物的巢式方案可以提高扩增的效率,且β-AOB的群落轮廓与CTO引物直接扩增方案高度相似.这些结果表明βAMO引物具有较高的敏感性但特异性较低,而CTO引物则相反.因此,特定巢式扩增方案既可提高扩增的效率,也能真实反映湖泊沉积物中β-AOB的群落轮廓,是较为理想的β-AOB研究方法.