曝气-电解生态浮床的净化效果与机理分析

为强化生态浮床对重污染河道水体的净化能力,采用曝气-电解生态浮床联合技术增强生态浮床的净化功能.试验考察了电流密度、曝气量和处理时间对模拟的高氮磷重污染水体的净化潜力,分析了电解反应对填料细菌群落结构组成和浮床水生植物黄菖蒲（Iris pseudacorus）生长的影响.结果表明：在进水NH₃-N浓度为10 mg·L^-1,PO₄^3--P浓度为0.8 mg·L^-1,电流密度为0.74 mA·cm^-2,水力停留时间为3 d的条件下,相比于电解生态浮床和传统的生态浮床,曝气-电解生态浮床有利于水体中NH₃-N的去除（p<0.001）,其NH₃-N浓度下降至（0.92±0.24）mg·L^-1,而电解生态浮床处理的水体NH₃-N浓度为（6.85±0.17）mg·L^-1,传统生态浮床处理水体中NH₃-N浓度高达（8.09±0.40）mg·L^-1,曝气促进了水体中NH₃-N向NO₂^--N和NO₃^--N的转化.电解有利于水体中PO₄^3--P的去除,电解生态浮床处理水体中的PO₄^3--P浓度下降至（0.43±0.02）mg·L^-1,曝气-电解生态浮床处理的水体中PO₄^3--P下降至（0.46±0.02）mg·L^-1,可见,电解促进了PO₄^3--P的去除.从对I.pseudacorus生理生化指标变化分析可知,曝气有利于减弱电解反应对I.pseudacorus的损伤;对基质生物膜的16S rDNA分析可知,电解反应增加了浮床基质中自养反硝化微生物数量.因此,曝气-电解生态浮床是一种有效的净化重污染水体的方法.     

硅酸钙和生物腐殖肥复配对葱生长和镉吸收的影响

蔬菜的安全生产是切断镉通过食物链进入人体的关键环节.为研究硅酸钙和生物腐殖肥复配对葱生长和吸收镉的影响,在实际镉污染蔬菜地设计4种不同处理(T1:0.5%硅酸钙+0.5%生物腐殖肥、T2:0.5%硅酸钙+1.0%生物腐殖肥、T3:1.0%硅酸钙+0.5%生物腐殖肥、T4:1.0%硅酸钙+1.0%生物腐殖肥)及空白对照(CK),并分析不同条件下土壤pH、DTPA有效态镉、葱生物量和葱内镉含量随时间的变化.结果表明,4种处理均能提高土壤pH,降低土壤DTPA有效态镉含量,其中T3效果最明显,14、28、42和56 d时土壤DTPA有效态镉含量相对CK降幅分别为60.71%、49.54%、44.63%和58.94%;复配处理提高了葱地上部分生物量,其中T3和T4促进作用更显著,56 d时生物量增幅分别为107.19%和107.99%.不同处理对葱吸收镉的影响不同,56 d时,T4葱地上部分镉含量相对CK减少43.80%,有效减少植物对镉的累积,同时提高葱地上部分生物量,T4处理是较好的复配改良剂配比.     

基于污染物超低排放与蛋白质源污泥增量的污水处理工艺对比研究

为了实现污水处理的深度脱氮除磷及蛋白质源污泥增量,分别采用生物吸附/A~2O和生物吸附/MBR/硫铁自养反硝化工艺进行对比试验研究.结果表明,生物吸附工艺可以快速富集进水中的大部分有机物,剩余污泥采用厌氧发酵方式处理,用于生产优质碳源.两套污水处理工艺均获得了优质水质,出水氨氮、总氮和总磷分别达到5、7和0.4 mg·L~(-1)以下.优质碳源投加到A~2O和MBR工艺段,碳源环境的改善使得污泥增长率和氮的同化比例显著提高,第4阶段污泥产率分别达到0.59和0.49 g·g~(-1)(以每g COD产VSS量(g)计),氮的同化率分别达到66%和59%.此外,污泥中蛋白质及氨基酸含量也显著增长,A~2O工艺段增长率分别为34.7%和31.2%,MBR工艺段相应的增长率分别为19.7%和18.3%,实现了蛋白质源污泥的增量,为污泥资源化利用提供了优质原料.     

偶氮染料酸性橙7脱色菌的分离、鉴定及其脱色性能研究

从活性污泥中筛选得到一株对偶氮染料酸性橙7(Acid Orange 7)具有高效脱色功能的菌株,根据16S rRNA基因序列分析鉴定,该菌属于嗜水气单胞菌属,将其命名为Aeromonas hydrophila strain JL-1.同时,研究了该菌株对偶氮染料酸性橙7的最佳脱色条件,结果表明,菌株JL-1在缺氧振荡培养条件下能对偶氮染料酸性橙7进行有效脱色;培养基、初始染料浓度、接种量、pH和NaCl浓度等环境条件对菌株JL-1脱色性能及其生长有明显影响.pH为5.0、盐度为10%、温度为30℃、转速为150 r·min~(-1)的LB(Luria-Bertani medium)培养基为菌株JL-1最佳的脱色及生长环境;在此最佳环境条件下,菌株JL-1对100 mg·L~(-1)的偶氮染料AO7在8 h的脱色率高达95%.另外,该菌株耐盐性良好,能在高达30%盐度下依然可以进行有效的生物脱色.     

锰促进稻田生物结皮固定灌溉水中镉

为了解在不同浓度的锰盐作用下生物土壤结皮对稻田灌溉水中镉的固定作用及机制,将不同浓度的硫酸锰、镉溶液与稻田生物土壤结皮混合,并在实验室内培养15 d.通过分析生物土壤结皮中不同形态的锰、镉的量,探究不同浓度锰盐对土壤结皮中镉的固定及分布的影响.结果表明:锰盐能有效地促进生物土壤结皮固定镉,随着锰盐浓度的增加,生物土壤结皮对镉的去除效率增加.在20.00 mg·L~(-1)硫酸锰条件下,生物土壤结皮对水中镉离子去除率达到98.20%,镉主要以非乙二胺四乙酸可提取的矿物形态存在.通过扫描电子显微镜-电子散射能谱及X射线光电子能谱分析,锰被锰氧化菌氧化成类似水钠锰矿的多孔海绵状物质,镉富集固定在晶格中.本研究对利用生物土壤结皮净化镉污染灌溉水提供了新的思路.     

CANON工艺处理猪场沼液的启动及微生物种群结构分析

在连续流合建式反应器内接种普通活性污泥,以实际猪场沼液作为进水,保持温度为(30±1)℃,控制低溶解氧(DO浓度为(0.5±0.1)mg·L~(-1)),通过分阶段提高氨氮浓度的方式启动CANON(Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)工艺,同时采用高通量测序技术对反应器启动前后的微生物种群结构进行分析.结果表明,反应器可在210 d实现成功启动CANON工艺,启动成功后,当猪场沼液进水氨氮浓度为450 mg·L~(-1)时,氨氮和总氮的去除率分别达到69.8%和61.1%;出水(NO_3~--N+NO_2~--N)/ΔNH_4~+接近0.11.同时,CANON工艺启动成功后,微生物种群结构发生了很大的变化:其优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)(36.16%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(14.22%)、浮霉菌门(Planctomycetes)(11.07%)、酸杆菌门(Acidobacteria)(10.41%)和绿菌门(Chlorobi)(12.82%);与脱氮功能相关的菌属为Candidatus_Brocadia (ANAMMOX菌)、Nitrosomonas(AOB菌)、Comamonadaceae(反硝化菌)和Xanthomonadaceae(反硝化菌)等.     

互花米草入侵对长江河口湿地CH4排放的影响

为了探讨互花米草入侵对长江河口湿地CH₄排放的影响以及入侵至不同潮位对CH₄排放影响程度的差异及其可能机制,采用邻近互花米草与土著植物群落相配对的试验设计,在长江口东滩湿地的高潮滩和低潮滩各设置1条样线.结果表明,与土著植物相比,互花米草入侵显著增加了长江河口湿地的植物生物量,显著增加了土壤含水量、土壤有机碳含量、总氮含量、微生物碳和氮含量.高潮滩互花米草群落年均CH₄排放强度为（0.68±0.08）mg/（m²·h）,显著高于芦苇群落（0.21±0.01）mg/（m²·h）,低潮滩互花米草和海三棱藨草群落年均CH₄排放速率分别为（8.31±0.50）和（3.93±0.18）mg/（m²·h）,前者显著高于后者.此外,高潮滩互花米草与芦苇群落之间年均CH₄排放强度的差异为（0.47±0.08）mg/（m²·h）,显著低于低潮滩互花米草与海三棱藨草群落之间年均CH₄排放强度的差异（4.37±0.48）mg/（m²·h）.上述结果表明,互花米草入侵通过改善CH₄产生所需底物的质和量,增加土壤含水量和微生物的量,从而显著增加了长江河口湿地CH₄排放量.互花米草入侵至低潮滩增加的CH₄排放量是互花米草入侵至高潮滩的10倍左右,表明互花米草入侵至长江河口湿地对CH₄排放的影响程度可能会有很强的空间异质性,互花米草入侵至更厌氧的土壤环境可能会对CH₄排放的影响程度更大.本研究可为准确估算互花米草入侵对中国海岸带湿地CH₄排放的影响程度,科学管理和合理利用海岸带湿地资源以及应对全球气候变化提供理论依据和科技支撑.     

主流条件下两级式PN-ANAMMOX工艺的高效能脱氮过程

中低温条件下采用两级式PN-ANAMMOX工艺对低浓度NH_4~+-N(50 mg·L~(-1))污水进行高效脱氮过程研究.结果表明,20~14℃范围内PN-ANAMMOX工艺的脱氮负荷和TN去除率可分别维持在0.6 kg·(m~3·d)~(-1)和80%以上;两级式PN-ANAMMOX工艺在限NO_2~--N和限NH_4~+-N两种模式下均可保持稳定运行,其中限NH_4~+-N运行模式为污水极限脱氮需求奠定了良好基础.当温度降至12℃时,PN-ANAMMOX工艺的脱氮负荷下降至0.5 kg·(m~3·d)~(-1)左右,低温使得ANAMMOX反应成为工艺脱氮的限速步骤而对PN无明显影响.ANAMMOX污泥比PN颗粒污泥具有更高的温度敏感性,二者活性的温度系数分别为1.056和1.172.综上可知,对于低温条件下运行的两级式PN-ANAMMOX工艺,ANAMMOX菌体数量及活性是决定工艺脱氮负荷的步骤,而PN出水中基质组成(即NO_2~--N/NH_4~+-N之比和NO_3~--N浓度)是控制工艺脱氮效果的环节.基于上述结果,提出两级式PN-ANAMMOX工艺主流条件下实现高效能脱氮的分级分离式调控策略.     

Community structures and population dynamics of “Candidatus Accumulibacter” in activated sludges of wastewater treatment plants using ppk1 as phylogenetic marker

Candidatus Accumulibacter has been identified as dominant polyphosphate-accumulating organisms(PAOs) in enhanced biological phosphorus(P) removal(EBPR) from wastewater.This study revealed the relevance of community structure, abundance and seasonal population dynamics of Candidatus Accumulibacter to process operation of wastewater treatment plants(WWTPs) in China using ppk1 gene as phylogenetic marker. All sludge samples had properties of denitrifying P removal using nitrate as an electron acceptor.Accumulibacter abundance in the anaerobic-anoxic-oxic(A~2O) process was the highest(26%of total bacteria), and higher in winter than in summer with a better EBPR performance.Type-II was the dominant Accumulibacter in all processes, and type-I accounted for a small proportion of total Accumulibacter. The abundance of Clade-IIC as the most dominant clade reached 2.59 × 10~9 cells/g MLSS and accounted for 87.3% of total Accumulibacter. Clade IIC mainly contributed to denitrifying P removal. Clades IIA, IIC and IID were found in all processes, while clade-IIF was only found in oxidation ditch process through phylogenetic analysis. High proportion of clade IID to total Accumulibacter led to poor performance of aerobic P-uptake in inverted A~2O process. Therefore, Accumulibacter clades in WWTPs were diverse, and EBPR performance was closely related to the clade-level community structures and abundances of Accumulibacter.     

粒径控制对好氧颗粒污泥处理高含氮废水的影响

采用序批式反应器(SBR),以不同的缺氧搅拌时长来控制颗粒污泥粒径,探究不同粒径的好氧颗粒污泥系统对高浓度氨氮废水的处理特性。研究表明不同控制策略下的4个反应器(R1~R4)分别得到的主要粒径分布为0.4~0.6,0.6~0.8,0.6~0.8,1.0~1.2 mm;系统稳定阶段氨氮平均去除率分别为83.6%、79.4%、77.7%和73.1%。此外,好氧颗粒污泥系统处理高氨氮废水时,颗粒粒径最小的反应器(R1)在氨氮、总氮和磷酸盐方面具有较好的去除效果,但其颗粒污泥的物化性能并没有体现出较高优势。