一组中温厌氧消化菌群高温启动过程中的菌群多样性变化研究

该研究利用37℃培养的中温厌氧消化菌群为菌源,直接提温至50℃驯化培养,获得连续处理高浓度糖蜜废水的厌氧消化产甲烷菌群,并考察高温驯化过程中菌群结构及多样性的变化特征.结果表明,中温厌氧消化菌群直接转入高温培养后,在高浓度有机废水连续进料的条件下,厌氧消化过程能够快速启动生成甲烷,并在22 d后形成稳定的高温厌氧消化产甲烷菌群,平均甲烷生成效率为162.3 m L CH_4/g COD.乙酸和丙酸是厌氧发酵液内的2类主要有机酸,产气稳定期间的质量浓度分别为25.3和145.3 mg·L~(-1).转入高温培养后,菌群结构产生巨大变化,细菌变异程度强于古菌,并逐渐稳定成为以代谢糖、多种有机酸的细菌和产甲烷古菌为主要优势菌群的高温厌氧消化菌群.克隆结果显示细菌菌群以Thermacetogenium和Acetomicrobium faecal为主要优势菌群,分别占细菌克隆文库的33.44%和20.99%;古菌菌群以Methanosaeta和Methanoculleus为主要优势菌群,占古菌克隆文库的56.40%和39.75%.转入高温培养后,产甲烷古菌的总生物量下降,含量约为7.6×106拷贝/g活性污泥.研究结果对阐明温度选择压力对厌氧消化菌群结构与功能影响,改进高温厌氧消化菌群富集方法具有重要意义.     

驯化对餐厨垃圾厌氧消化系统微生物群落结构的影响

为研究驯化对餐厨垃圾厌氧消化系统微生物群落结构的影响,在单相完全搅拌式(CSTR)反应器内,以农村户用沼气池污泥为接种污泥,进行了餐厨垃圾中温厌氧消化.反应器在3 g·L-1·d-1(以VS计)的负荷下成功启动,并连续45 d维持性能稳定,表明驯化成功.期间采用454焦磷酸测序技术分析了驯化前后系统内的微生物群落结构.结果表明,微生物群落结构与底物密切相关,驯化后细菌及古菌群落都发生明显变化.从细菌群落看,与复杂有机物降解相关的菌类显著下降(如梭菌纲(Clostridia)和(vadin HA17),而易降解碳水化合物发酵菌(如Petrimonas)和脂肪降解菌(如Erysipelotrichia)显著增加.这与餐厨垃圾易降解有机物含量高,且富含淀粉和脂肪相关.丰富的易降解有机物还使得反应器内总挥发性脂肪酸(VFA)浓度((2203±174)mg·L-1)远高于种泥水平((222.0±0.3)mg·L-1),这导致了产甲烷菌由乙酸型的甲烷鬃菌属(Methanosaeta,占85.01%)绝对主导转向氢营养型的甲烷螺菌属(Methanospirillum,占35.35%)、甲烷囊菌属(Methanoculleus,占9.89%)与之(46.97%)共同主导的局面.然而,驯化后Methanosaeta在非最优条件下依然保持主导地位,可见接种污泥的群落组成对厌氧消化系统群落结构的塑造也具有重大影响.     

市政污泥与餐厨垃圾混合两相厌氧消化研究

为了使污泥和餐厨垃圾2类固体废弃物得到更加资源化处理,将污水厂污泥和餐厨垃圾按TS之比4∶1进行混合两相厌氧消化,研究产甲烷相中不同的投配率对发酵效果的影响,试验设定的3个投配率分别为8%、12%和16%。研究结果表明,产甲烷相中投配率为16%时,系统稳定时总的SCOD去除率和总的VS去除率最高,分别74%和88.07%;日产气量最大,为888.07 mL/(g VS·d);产气中甲烷的百分含量最高,为74%。因此产甲烷相中投配率16%是本实验的最佳投配率。     

膨润土对鸡粪序批式厌氧消化特性的影响

为考察外源添加物——膨润土对鸡粪厌氧消化特性的影响,在中温〔(35±1)℃〕条件下,采用L₈(23)正交试验设计,考察了膨润土添加量(w,以干基计,下同)、鸡粪VS(挥发性固体)添加量、厌氧消化污泥接种量对鸡粪厌氧消化过程中产气、pH、氨氮形态、EC(电导率)等的影响. 结果表明:添加1.5%和3.0%的膨润土均能显著提高鸡粪VS产CH₄量,并且在高鸡粪添加量情况下达到极显著水平(P<0.01);当膨润土添加量为3.0%、厌氧消化污泥接种量为20%时,VS累积产CH₄量达到301.92 mL/g,比对照组(160.76 mL/g)提高了87.80%;当鸡粪VS添加量相同时,添加1.5%和3.0%的膨润土均能极显著地降低消化料液的ρ(TAN)(TAN为总氨氮)(P<0.01),并且可以减少鸡粪厌氧消化过程中ρ(FAN)(FAN为游离氨)的剧烈变化;添加膨润土还能极显著地降低鸡粪厌氧消化料液的EC. 研究显示,添加膨润土有利于缓解鸡粪厌氧消化过程中氨氮抑制,提高系统稳定性,并可显著改善厌氧消化整体性能.      

一种改进的SPE-HPLC法用于水中多环芳烃的测定

采用流动相乙腈-水梯度洗脱的高效液相色谱方法,使得标准溶液16种多环芳烃(PAHs)得到了完全分离,线性相关系数均达到0.999以上,相对标准偏差均在3%以内,检出限均在0.02~8 ng/L范围内。通过设计实验确定了固相萃取空白干扰的存在,萘和菲干扰明显,玻璃器皿、橡胶管和室内环境均可能带来干扰。研究了有机改进剂甲醇含量和加标方式对空白加标回收率的影响,结果显示10%甲醇含量和标准溶液先加入甲醇再加入水中超声的加标方式,多环芳烃具有较高的回收率80.6%~121.3%。比较了氮吹和水浴旋蒸的不同浓缩方式对溶剂加标回收率的影响,发现水浴旋蒸较氮吹不会带来干扰外,还具有较高的回收率。应用上述确定的条件测定实际样品地表水和地下水,发现均有0~12.1 ng/L不同程度的检出。     

D-A~2O技术处理校园生活污水的中试研究

设计了双系列厌氧/缺氧交替运行式A~2O(D-A~2O)中试反应器,进行18个月的生活污水处理的试验研究。研究结果表明,反应器最佳水力停留时间(HRT)为6 h。当气温≥28℃时,温度的影响主要体现在气温方面;当气温28℃,温度的影响主要体现在水温方面。控制混合液回流比(R)=200%、污泥回流比(r)=100%、双系列厌氧/缺氧交替运行时间(DAOT)=1 h,水温为(22±2)℃时,系统的COD、TN、NH_3-N、TP去除率分别可达94.54%、81.50%、97.73%、94.47%;水温降至(12±1)℃时,COD、TN、NH_3-N、TP去除率分别为87.21%、69.33%、81.29%、75.96%。以剩余污泥经浓缩稳定后的泥水混合液作为学生假期离校后系统的外加碳源,形成应对碳源不足的有效调控策略。分析结果表明,D-A~2O技术中试研究成果具有推广应用的可能性。     

高蛋白有机废弃物厌氧消化系统稳定性及其耐氨氮机制解析

病死及自然灾害产生的大量畜禽尸体的不恰当处理处置会带来较为严重的环境卫生和公众安全隐患.本研究利用厌氧消化技术对畜禽尸体这类高蛋白有机废弃物的无害化处理进行尝试,旨在探索其适宜的有机负荷条件、系统的稳定性及潜在的氨抑制风险.研究表明高蛋白有机废物(以猪肉作为实验样品)作为厌氧消化基质时,系统稳定运行的有机负荷能够达倒(4.76±0.41)kg·m~(-3)·d~(-1);同时,VS降解率、单位体积沼气产率、单位添加VS沼气产率、单位降解VS沼气产率以及甲烷含量分别能达到95%、(3.72±0.21)L·L~(-1)·d~(-1)、(0.78±0.02)m~3·kg~(-1)、(0.82±0.02)m~3·kg~(-1)以及65%.在该条件下,TAN和FAN的浓度与系统产气性能没有直接线性关系,且在浓度高达5700 mg·L~(-1)和700 mg·L~(-1)时未呈现对系统的明显抑制作用.454高通量焦磷酸测序法对系统内古菌种群相对密度的分析结果表明,系统中氨抑制问题得到一定程度的缓解或者消除的原因可能为甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的优势地位并未受到明显影响,以及整个产甲烷菌种群在系统运行过程所得到的明显驯化.     

SBR中联氨对亚硝化的影响

为了开发经济高效的生物脱氮工艺,研究了SBR中联氨对短程硝化反硝化的控制作用,考察了不同联氨投加量对短程硝化的影响。实验结果表明:在室温下,不控制溶解氧,p H为7.5~8.0时,投加7.5 mg/L联氨,亚硝氮积累效果最佳,其出水氨氮及亚硝氮浓度平均值分别为1.44,12.23 mg/L,均优于其他联氨投加量的监测结果;投加7.5 mg/L联氨的活性污泥中生物相种类和数量都优于未投加联氨的活性污泥,SEM图像显示活性污泥结构致密,紧凑,且菌落数量明显升高;从活性污泥的红外谱图可以看出,投加联氨与否,特征峰位置基本相同,但投加7.5 mg/L联氨的活性污泥EPS红外谱图峰强更高。     

HPLC-(UV)-HG-AFS联用技术测定市售紫菜中砷形态

为优化高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱(HPLC-HG-AFS法)同时测定As(III)、DMA、MMA、As(V)和AsB五种砷形态的方法,选用不同提取剂和流动相测定了市售紫菜中砷的形态,考察不同比例甲醇-水溶液作为提取剂、不同流动相对测定紫菜中砷形态的影响。试验结果表明:流动相选择5mmol/L(NH4)2HPO4,在pH值为9.0时能有效分离五种砷形态;市售紫菜中的总砷含量为7.9~13.0mg/kg,未检测到As(III)、As(V)、MMA和DMA;通过对比不同比例甲醇-水溶液的提取效果,发现1∶9甲醇-水溶液和3∶1甲醇-水溶液提取紫菜中砷形态的提取效果较好。该试验结果可为紫菜等植物样品中砷形态的提取提供参考。     

间隔偏最小二乘-紫外光谱法海水硝酸盐最佳建模波长区间选取

利用紫外光谱结合偏最小二乘法（PLS）建立了海水硝酸盐浓度计算模型,并利用间隔偏最小二乘法（interval PLS,iPLS）对建模区间进行了优化。相比全波段建模,优化后模型校正集均方根误差（RMSECV）从39.1降低到9.83。同时利用35个预测集样本对iPLS优化模型进行验证,iPLS优化模型将预测样本平均相对偏差从3.23%降低到1.81%。研究结果表明,相比全波段建模,利用iPLS进行建模波长区间优化,不仅减少了自变量个数,简化了运算,同时提高了模型预测准确度。