厌氧氨氧化颗粒污泥胞外聚合物金属元素特性

为探究厌氧氨氧化颗粒污泥胞外金属元素特性,将厌氧氨氧化颗粒污泥根据粒径筛分为0.5~1.4mm、1.4~2.8mm、>2.8mm 3组,提取不同粒径厌氧氨氧化颗粒污泥胞外聚合物（EPS）,研究EPS金属元素特性.结果表明,蛋白质（PN）是厌氧氨氧化颗粒污泥EPS的主要成分,占EPS含量的84.2%以上.随着粒径的增大,EPS中Na、K、Ca、Mg元素含量均增多,且与EPS中蛋白质含量变化一致.EPS中K、Ca、Mg元素的离子形式占比分别为68.6%、56.2%、94.7%.EPS经过阳离子交换树脂（CER）处理后,0.5~1.4mm、1.4~2.8mm、>2.8mm组EPS Zeta电位分别减小了4.7,7.2,9.1mV,EPS中的金属离子可通过压缩双电层作用促进颗粒污泥的聚集,金属离子对大粒径颗粒污泥EPS Zeta电位的影响幅度更大.     

生物膜法光发酵制氢的研究现状与展望

21世纪被誉为氢能世纪.光发酵制氢作为绿色可持续生物制氢方式的一种,可以利用独特的光合系统固定太阳能,并利用有机物产生清洁能源氢气,因而受到广泛关注.但光发酵细菌凝集力差、底物转化效率和光能利用率低导致产氢效能下降,从而阻碍了光发酵制氢的发展.光发酵细菌可以通过形成生物膜而被有效固定,进而增加反应器内光发酵细菌的生物持有量,提高光发酵细菌对不利环境的抵抗力;同时,光发酵细菌形成生物膜后可以调控产氢细菌新陈代谢和生理活性使其更利于产氢.其中,光发酵生物膜反应器的设计尤为重要,尤其是反应器内光源的均匀分配对于光发酵制氢是一项关键因素,需要对光源设计、空间摆放和遮光性进行综合分析和设计;其次,需要考虑载体性质和载体安装以充分吸附光发酵细菌并形成生物膜;同时,结合未来可持续绿色发展的需求,光发酵生物膜反应器设计需要逐步过渡到以室外环境作为常规环境和太阳作为光源.尽管光发酵生物膜制氢前景良好,但目前对于光发酵生物膜反应器和制氢机制的研究仍然不够充分,需要更加深入地探索和优化以突破光发酵制氢的瓶颈,推动氢能行业的发展.     

Fenton氧化联合氧化钙调理对污泥脱水的机理研究

探讨了使用Fenton氧化联合氧化钙全过程(第一阶段:使用硫酸调节污泥p H值;第二阶段:投加Fe2+;第三阶段:投加H2O2;第四阶段:投加氧化钙)对污泥脱水效果及物理化学性质的影响.结果表明,酸化处理可以改变絮体的大小,降低Zeta电位,分散絮体,同时去除部分胞外聚合物(EPS),进而改善了污泥脱水性能.此外,在Fenton氧化的过程中,污泥颗粒、Zeta电位、EPS和比阻(SRF)均呈现逐渐减少的趋势,同时生成氢氧化铁胶体会覆盖在污泥颗粒表面,形成保护性的硬壳,进而使污泥的脱水性能大幅提高.当加入氧化钙时,形成稳定的刚性的结构使污泥颗粒重新聚合,促使生成多孔的脱水通道.中试结果阐明,Fenton氧化过程是实现污泥的深度脱水的关键,并表明各个阶段污泥脱水过程中产生的滤液水质状况.总的来说,本研究提供了在高压下实现污泥深度脱水的新思路,包括:絮体酸溶分散与重聚-保护性氧化-骨架构建.由此看来,Fenton氧化联合氧化钙是一种相对温和且有效的污泥调理方法.     

海洋微生物胞外分泌物(EPS)对船用结构钢腐蚀行为的影响

目的研究微生物活性与船用钢DH32腐蚀行为之间的关系,并通过胞外分泌物的提取,研究分泌物浓度对材料腐蚀性能的影响。方法通过傅里叶红外光谱(FT–IR)分析胞外分泌物的组成,通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分析金属离子的含量,并使用用原子力显微镜(AFM)观测去除腐蚀产物后的表面形貌。结果通过电化学阻抗谱的拟合分析,短期内,EPS通过阻碍溶解氧的扩散抑制腐蚀速度,EPS浓度越高,效果越好,即实验初期试样腐蚀的速度与EPS浓度成反比。随着时间的延长,EPS浓度低的溶液中,其EPS络合金属离子的能力很快达到饱和,所以尽管其络合行为能促进试样的阳极溶解,但影响作用有限,此时起到主要影响的还是EPS抑制溶解氧扩散。对于浓度高的EPS溶液,其过量的EPS会促进EPS的官能团与材料表面更多的Fe~(2+)/Fe~(3+)离子键合,使得沉积的EPS保护层变得疏松失去隔离溶解氧的作用,进而加速试样腐蚀。结论海洋微生物胞外分泌物对船用钢腐蚀行为的影响与胞外分泌物的结构与浓度有关,随着浓度升高,EPS从抑制腐蚀变为加速腐蚀。     

黄水为碳源的颗粒污泥除磷机理研究

颗粒污泥作为近年来备受关注的一种生物处理技术,具有结构密实、沉降性好、生物相丰富且活性高等优点。为了了解好氧颗粒污泥除磷机理,以黄水为碳源的同步脱氮除磷颗粒污泥为研究对象,研究颗粒污泥的物理特性、除磷特性,重点研究颗粒污泥中磷的形态及含量,同时研究不同方法对颗粒污泥胞外聚合物(EPS)的提取效果及其对磷去除的影响,揭示该颗粒污泥的除磷机理,为城市污水利用同步脱氮除磷颗粒污泥实现高效低耗除磷提供理论与技术支持。     

Identifying the major fluorescent components responsible for ultrafiltration membrane fouling in different water sources

Three-dimensional fluorescence excitation–emission matrix(EEM) coupled with parallel factor analysis(PARAFAC) was performed for a total of 18 water samples taken from three water sources(two lakes and one wastewater treatment plant(WWTP) secondary effluent),with the purpose of identifying the major ultrafiltration(UF) membrane foulants in different water sources. Three fluorescent components(C1, C2 and C3) were identified,which represented terrestrially derived humic-like substances(C1), microbially derived humic-like substances(C2), and protein-like substances(C3). The correlations between the different fluorescent components and UF membrane fouling were analyzed. It was shown that for the WWTP secondary effluent, all three components(C1, C2 and C3) made a considerable contribution to the irreversible and total fouling of the UF membrane.However, for the two lakes, only the C3 exhibited a strong correlation with membrane fouling, indicating that the protein-like substances were the major membrane foulants in the lake waters. Significant attachment of C1, C2 and C3 to the UF membrane was also confirmed by mass balance analyses for the WWTP secondary effluent; while the attachment of C1 and C2 was shown to be negligible for the two lakes. The results may provide basic formation for developing suitable fouling control strategies for sustainable UF processes.     

投加FeSO4对序批式生物膜反应器中DHA、EPS和处理效果的影响

针对化学协同生物除磷过程,研究了序批式生物膜反应器(SBBR)中FeSO_4对悬浮相活性污泥脱氢酶活性(DHA)、胞外聚合物(EPS)及系统处理效果的影响.结果表明,少量FeSO_4对DHA和EPS的分泌具有促进作用,但最佳投加量不一致,分别为0.10 mmol·L-1和0.20 mmol·L-1;大量的FeSO_4则会引发抑制.FeSO_4投加量少于0.30 mmol·L-1时会使污泥MLVSS、MLVSS/MLSS增加,超过0.30 mmol·L-1时则使MLVSS、MLVSS/MLSS下降,但MLSS和SVI随着FeSO_4投加量的增加分别持续增加和下降.FeSO_4对COD和TN的去除具有抑制作用,但并不显著,去除率分别在77%和72%左右;TP的去除效果明显改善,在投加量为0.30 mmol·L-1时效果最好.投加FeSO_4协同生物除磷时建议最佳投加量为0.30 mmol·L-1,此时污泥DHA被轻微抑制,但污泥浓度、EPS、TP去除率均已达到最大,出水水质满足一级A排放标准.     

Fate of the veterinary antibiotic 14C-difloxacin in soil including simultaneous amendment of pig manure with the focus on non-extractable residues

The fate of ¹⁴C-labeled difloxacin (¹⁴C-DIF) was studied in time course experiments after application on soil (Ap horizon of silt loam) and amendment of authentic DIF containing pig manure (146 mL kg^?1; 4.17 MBq kg^?1; 0.85 mg kg^?1) or water (124 mL kg^?1; 0.42 MBq kg^?1; 0.09 mg kg^?1) for 56 and 120 days of incubation, respectively.

Mineralization of ¹⁴C-DIF was below 0.2% in both experiments after 56 days or 120 days. In the course of the experiments, portions of extractable radioactivity (Accelerated Solvent Extraction (ASE); acetonitrile-water) decreased to 19–21% depending only little on manure amendment. Non-extractable residues of ¹⁴C-DIF increased to 70–74% after 56 days and 120 days, respectively, and therefore were the main route of ¹⁴C-DIF in soil. According to radioanalytical HPLC and LC-MS/MS, only the parent compound was found in all extracts over the whole time of the experiment. According to fractionation of the non-extractable residues (NER) into particle size fractions, ¹⁴C portions were associated to the water used for fractionation, the silt and clay fractions, whereas no radioactivity was detected in the sand fraction. The majority of ¹⁴C was found within the clay fractions.

Fractionation of humic components showed that radioactivity derived from ¹⁴C-DIF was associated with humic acids, fulvic acids, humins and minerals and very little with soluble, non-humic HCl fraction. The highest portions of radioactivity were found in the fulvic acid fraction. Results obtained by size exclusion chromatography (SEC) of the purified fulvic acids were similar for every sample analyzed. One large portion of ¹⁴C co-eluted with fulvic acids of a molecular weight below 910 g mol^?1. Both fractionation methods demonstrated that the parent compound DIF or initial metabolites were rapidly integrated into humic materials and, thus, were major components of NER.     

闽江口鳝鱼滩芦苇湿地沉积物甲烷产生与氧化潜力对外源物质输入的响应

研究河口湿地沉积物甲烷(CH4)产生和氧化对外源物质输入的响应,对环境保护及温室气体减排具有重要意义.本研究基于室内培养-气相色谱法,探讨了闽江河口半咸水芦苇(Phragmites australis)沼泽湿地沉积物CH4产生与氧化对不同外源物质(底物、电子受体和营养物质)输入的响应.结果表明:CH3OH(500 mg·kg-1)、C3H9N(500 mg·kg-1)和Fe2+(0~500 mg·kg-1)对CH4产生潜力起促进作用(p0.05);NO-3(0~500 mg·kg-1)、NO-2(0~500 mg·kg-1)、Fe3+(50 mg·kg-1)和NH+4(50~500 mg·kg-1)表现为抑制CH4产生潜力(p0.05);而0~50 mg·kg-1的CH3OH和C3H9N、0~500 mg·kg-1的CH3COOH、SO2-4、Mn4+、PO3-4和低剂量的NH+4(0~5 mg·kg-1)对CH4产生的影响不显著(p0.05).实验剂量内(0~500 mg·kg-1),Fe3+和Mn4+的添加可促进CH4氧化(p0.05);CH3COOH、CH3OH、C3H9N、NO-3、NO-2、SO2-4、NH+4和低剂量的PO3-4(0~50 mg·kg-1)对沉积物CH4氧化潜力均有显著的抑制作用(p0.05);而Fe2+对CH4氧化没有显著影响(p0.05).综合分析表明,CH3COOH、CH3OH、C3H9N、NO-3、NO-2、SO2-4、PO3-4、NH+4和Fe2+的输入对沉积物CH4产生和氧化的综合作用为增加CH4排放通量,而Fe3+和Mn4+输入的综合作用则与之相反.     

好氧污泥颗粒化中胞外聚合物（EPS）的动态变化

在SBR中分别运行普通活性污泥和好氧颗粒污泥工艺,考察普通絮体污泥颗粒化过程中EPS的组分变化和分布情况.结果表明,通过减少沉淀时间可以获得质量高的颗粒污泥,污泥系统中的EPS可划分为紧密结合型、松散结合型和溶解性3种;普通污泥期、颗粒污泥初期和颗粒污泥稳定期的EPS含量均以紧密结合型EPS为主,颗粒污泥中总EPS和溶解性EPS含量均高于普通污泥,且颗粒形成初期溶解性EPS增长明显;颗粒污泥中紧密结合型EPS含量相对稳定,松散结合型EPS在不同污泥中含量很低,一个典型反应周期中蛋白质和多糖的变化趋势普遍是先降低后上升,普通污泥和颗粒污泥EPS中蛋白质含量均高于多糖,颗粒形成初期EPS中蛋白质含量有明显上升;普通絮体污泥中EPS和细菌分布均匀,颗粒污泥的表层聚集大量的细菌、内部主要成分是EPS.