碱矿渣材料协同耐盐植物强化人工湿地净化高盐水体的效果

为深入探讨人工湿地中耐盐植物协同基质材料在高盐条件下净化水体的作用机理,以美人蕉(Canna indica L.)、互花米草(Spartina alterniflora Loisel.)、海三棱藨草(Scirpus mariqueter)三种植物为研究对象,探讨了植物协同单一填料、复合填料,在不同碳氮比、盐度条件下,各装置对受损高盐水水质的净化效果,在对系统内植物的酶活性、植物根际与填料表面微生物多样性与群落结构分析基础上探讨其净化机理. 结果表明:①当碳氮比为4∶1、盐度为15时,含碱矿渣材料的海三棱藨草装置(CW-Sc)对TN、TP、COD的净化效果最佳,净化率分别为45.38%、78.89%、50.32%. ②CW-Sc装置中植物叶片酶活性、可溶性糖、蛋白及过氧化氢酶(CAT)含量较高,丙二醛(MDA)含量较低,表明植物受损坏程度低. 碱矿渣材料协同植物可提升可溶性糖、蛋白含量及保护酶的活性,增强湿地植物修复受损水体的效果. ③碱矿渣材料电镜扫描(SEM)结果表明,海三棱藨草装置中碱矿渣材料对微生物的挂膜效果与其他装置差异显著. ④CW-Sc装置中植物根系微生物和填料表面微生物群落的丰度、多样性和结构分布状况较佳,碱矿渣材料可有序优化装置内微生物结构分布,协同发挥菌群优势;植物根际革兰氏阴性菌、杆菌比例显著提高,使系统在运行过程中逐渐适应盐胁迫,提升微生物蛋白质直系同源基因簇(clusters of orthologous groups of proteins, COG)功能的丰富度,强化湿地中污染物的降解效果. 研究显示,在高盐条件下耐盐植物海三棱藨草协同碱矿渣材料能够提高湿地系统对污染水体的净化效果,可为近海、滨海高盐水生态修复提供一定参考依据与理论技术支撑.      

离子交换树脂在污泥处理中的应用及展望

离子交换树脂(IER)因其不溶性以及可循环利用性被广泛用于废水处理,但目前仍缺乏其对污泥应用研究的综述。本文汇总了污泥中常见IER类型(阳离子交换树脂、阴离子交换树脂以及螯合树脂),并介绍了树脂的基本特性以及适用的污泥方向,其中阳离子交换树脂,尤其是强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂,适用范围最广。IER在污泥中的应用归为4类,分别为去除/回收重金属、回收磷、胞外聚合物提取以及调理污泥,并阐述了基本应用机理以及优缺点。针对IER在污泥中应用的不足,提出未来的研究方向,包括改性或开发新型IER去除/回收污泥中的重金属,优化IER直接回收污泥中磷的方法,改进IER调理污泥的方式以及开发新型分离IER与污泥的手段。本文有助于研究人员更好的了解IER在污水厂污泥中的应用现状,优化IER处理污泥的应用方式以及开发应用于污泥处理的新型IER。     

好氧反硝化菌P.chengduensis ZPQ2的筛选及其反硝化条件优化

使用极限稀释和显色培养的筛选方法,从SBR好氧反硝化反应器的活性污泥中筛选到1株高效好氧反硝化细菌,编号为ZPQ2。经生理生化分析和16S rD NA基因鉴定,该菌株属于假单胞菌属,与2014年确立的新菌种Pseudomonas chengduensis的模式菌MBR的亲缘性99.1%,命名为P.chengduensis ZPQ2(KT001069)。通过优化实验获得其最佳好氧反硝化条件为:培养温度35℃,初始pH为11,柠檬酸钠为唯一碳源,C/N为11∶1,盐度为2%,经48h培养,菌株ZPQ_2对NO_3~--N和COD去除率分别达到93.4%和98.1%。菌株ZPQ2也具有异养硝化能力,以NaNO_2或(NH-4)2SO4为唯一氮源时,48h的NO_2~--N和NH_4~+-N去除率分别为28.64%和73.32%。     

Pseudomonas flava WD-3对人工湿地中土著微生物量及酶活性的影响研究

从山东南四湖人工湿地的底泥中分离驯化出在低温条件下生长速率及代谢速率最高的一株菌,经形态特征、生理生化特性及16S r DNA序列分析鉴定,确定该菌株为黄假单胞菌(Pseudomonas flava),命名为Pseudomonas flava WD-3.同时,探索了在北方冬季条件下,该菌投加到人工湿地中在提高废水处理效率的同时,对湿地中土著可培养微生物类群数量和酶活性的影响.结果表明:随着Pseudomonas flava WD-3投加量的增加,人工湿地中可培养细菌、真菌、放线菌、硝化细菌及反硝化细菌的数量均产生了显著变化(p0.01).与对照组相比,湿地系统中可培养细菌、放线菌、硝化细菌及反硝化细菌数量最大分别增加了1.3、1.9、2.3、1.3倍,而可培养真菌数量最大减少了23.3%.土壤酶活性也随着Pseudomonas flava WD-3投加量的增加而增强,当Pseudomonas flava WD-3为水处理效果最佳投加量(6.00%)时,与对照组相比,过氧化氢酶、脲酶和脱氢酶活性最大增幅分别高达69.2%、41.3%和54.5%,蔗糖酶最大增加了2.3倍.研究表明,Pseudomonas flava WD-3在提高冬季人工湿地污水净化效果的同时,还能促进湿地土著可培养微生物的生长和酶的活性.     

SBBR反应器运行中生物膜胞外聚合物的变化特征

以进水、静置、曝气和排水作为SBBR反应器的运行周期,研究了在不同溶解氧和换容比条件下运行周期内生物膜EPS的产生与变化特征。扫描电镜(SEM)结果显示,生物膜由大量丝状菌组成,菌胶团和累枝虫交联聚集在其周围,生物膜外层生物相明显比内部丰富。当DO从2～3 mg/L升到3～5 mg/L时,EPS的含量从147.7μg/(mL填料)升至286.0μg/(mL填料),再升至5～6 mg/L时,EPS稍有降低至271.3μg/(mL填料)。随着换容比从1/3升高至2/3,EPS的含量逐渐从121.5μg/(mL填料)下降到86.2μg/(m L填料)。在运行周期内,进水后处于静置状态1 h的EPS产生量最大,达到148.0μg/(mL填料),此时EPS中荧光类有机物含量也最高,且以芳香性蛋白质Ⅰ(λ_(Ex)/λ_(Em)=(220～250)/(280～330)nm)、芳香性蛋白质Ⅱ(λ_(Ex)/λ_(Em)=(220~250)/(330~380)nm)和微生物沥出物(λ_(Ex)/λ_(Em)=(250～280)/(290～380)nm))为主。     

生物膜处理高含油废水及膜表面微生物群落特性研究

利用单一铜绿假单胞菌NY3生物膜在敞开体系中（非无菌条件下）处理石油废水,结果发现,生物膜可高效率去除高浓度含油废水中的油类物质.在2g/L含油水样中,连续运行25d,石油烃去除率可持续保持约91.1%.停止进水后,曝气可使生物膜活性恢复.自然环境中,配伍于NY3菌生物膜中的微生物主要有芽孢杆菌、假单胞菌和红球菌属,其中在实验室能够培养出来的微生物经16SrRNA鉴定分别属于红球菌属和芽孢杆菌属,经检测,2株菌均有高的石油烃降解效率.     

INT-ETS活性及AUR和SOUR表征污泥活性的比较

为探索快速评价重金属对污泥活性抑制情况的方法,通过投加不同体积的重金属溶液进行活性污泥培养试验,研究Cd2+、Zn2+和Cr6+对活性污泥降解NH₄+-N和COD_Cr的影响,并分别采用INT-ETS(碘硝基四氮唑脱氢酶)活性、AUR(氨摄取速率)和SOUR(比耗氧速率)3个指标分析污泥活性受重金属抑制的情况. 结果表明:重金属对活性污泥去除NH₄+-N的抑制作用比去除有机物的抑制作用更加显著,说明硝化细菌比异养菌对重金属的毒害作用更为敏感,并且NH₄+-N去除率比COD_Cr去除率更能反映出重金属对污泥活性的影响. 通过NH₄+-N去除率的抑制情况对比发现,AUR是最能有效地用于表征重金属对微生物活性毒害作用的指标. 对于Cd2+,INT-ETS活性的EC₅₀最小,为19.164 mg/L,灵敏度最高,是表征Cd2+抑制污泥活性的最佳指标;对于Zn2+和Cr6+,AUR的EC₅₀最小,分别为40.691和27.117 mg/L,灵敏度最高,是表征Zn2+和Cr6+抑制污泥活性的最佳指标. 由3种重金属的EC₅₀可以判断其毒性大小为Cd2+>Cr6+>Zn6+.      

施用给水厂残泥对南北方不同类型农田土壤质量的影响

为评估WTR(给水厂残泥)在农业区污染控制领域的土地应用风险,从土壤理化性质、土壤养分含量、有机质活性、微生物生长和土壤酶活性等五方面,考察了不同WTR添加量(w为0%、2%、5%、10%)对3个南北方农田(土壤)(常州水稻田、寿光和天津蔬菜种植区土壤,依次记做常州土壤、寿光土壤和天津土壤)质量的影响.结果表明:①WTR添加后,各土壤中CEC(阳离子交换容量)提高了23.7%～63.9%;添加WTR有利于调节酸性和碱性土壤pH,使之更适合作物生长,随着WTR添加量由0%增至10%,常州土壤pH由5.45升至6.69,寿光和天津土壤pH则分别由7.57、7.88降至7.26、7.64.②添加适量WTR不会造成土壤中P、K、Fe、Al、Ca、Mg、Cu、Mn和Zn等多种有效态元素含量的缺失,特别是在富P(>50 mg/g)土壤中施加2%～10%的WTR,既能满足植物生长对有效P的需求,又能降低P的淋溶风险.③在施肥和不施肥条件下,WTR添加量≤5%时均能增加土壤w(活性有机质),促进土壤微生物生长,提高土壤脱氢酶和总磷酸酶活性.由于WTR对有机P底物的强吸附作用,不施肥条件下,WTR添加量达到10%时,土壤总磷酸酶活性降低了55%;而施加有机肥会削弱或抵消这种不利影响,土壤总磷酸酶活性可提高至未添加WTR时的1.7倍.因此,添加适量WTR能有效改善我国南北方不同类型农田土壤质量.      

厌氧反应器中絮状污泥成核过程研究

采用本课题组建立的定量方法研究了中温内循环厌氧反应器中絮状污泥的成核过程.经过85 d,污泥平均粒径由47.8 μm增至96.1 μm,成核过程基本完成.成核过程中的污泥平均粒径与成核时间线性相关性显著,相关系数达到0.989 3,污泥粒径的平均增长速率为0.58　μm/d.污泥含核率从第1　d的7.6%增长至第 85　d的36.1%.含核率的增长速率波动较大,经历了快-慢-较快3个阶段.试验过程中,污泥ECP含量与污泥含核率的增长速率明显正相关,表明ECP可能是污泥成核速率波动的原因.随成核进行污泥活性呈上升趋势,而污泥沉降性能的改善并不明显.上述定量方法以及研究结果均有利于在反应器层面了解污泥颗粒化机制.     

假单胞菌M-6菌株对微囊藻毒素MC-LR的降解机理初探

研究了以假单胞菌M--6菌株对藻毒素MC—LR的降解机理。结果表明M-6菌株的胞外物质提取波对MC—LR没有降解能力,而胞内物质提取液60min能将15mg／mL的MC--LR降解92％。SDS--PAGE电泳发现经MC—LR诱导后M-6菌株胞内有三种蛋白的表达量增加,HPLC图谱显示在降解过程中产生了两种中间产物和两种终产物。