自然生境中厌氧氨氧化功能微生物生态学研究进展

自然生境中发生的厌氧氨氧化过程是继反硝化和好氧氨氧化后的又一条氮损失途径,对全球生态系统氮循环具有重要意义,但不同自然生态系统中存在不同种类的厌氧氨氧化微生物.通过阐述厌氧氨氧化反应发生的生理机制,并对不同自然环境中发现的厌氧氨氧化功能微生物进行梳理,分析了厌氧氨氧化菌分布的空间异质性成因.结果表明,适量的无机氮可以促进厌氧氨氧化的发生,有机碳含量低和低氧条件更有利于厌氧氨氧化菌的生存且厌氧氨氧化的活性较高,这与厌氧氨氧化菌的化能自养代谢途径有着紧密的联系,低养分条件下反硝化菌的活性受到短暂抑制,促进了厌氧氨氧化的发生.同时,适当的高盐环境会提高厌氧氨氧化活性并促进厌氧氨氧化菌群落结构转变,高盐度环境下Scalindua属占优势,低盐度环境下Brocadia属更占优势.厌氧氨氧化菌对温度变化有很好的适应性,大部分厌氧氨氧化菌（如Scalindua属、Kuenenia属和Brocadia属）对于极端环境均有较强的环境适应性;此外,悬浮颗粒物浓度、含水量等因素也会影响厌氧氨氧化菌的分布及其代谢活性.建议今后从基因组学、蛋白组学和转录组学相结合的角度对自然环境中的厌氧氨氧化菌开展生理生态机理的研究,并探明厌氧条件下Fe3+、Mn4+、SO₄2-等电子受体与厌氧氨氧化过程的生物化学联系,以更好地应用于工程技术研究,并为生态环境修复提供理论依据.      

聚电解质多层膜/α-Fe2O3改性阳极对MFC性能影响

文章利用层层自组装技术将聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC)、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)及α-Fe_2O_3修饰到ITO导电玻璃上,并在其最外层修饰导电性良好的α-Fe_2O_3,将之作为微生物燃料电池(MFC)阳极与空白ITO进行比较。当外电阻为1 000Ω时,修饰了4层(PDADMAC/PSS)_4及1层α-Fe_2O_3的ITO阳极的MFC具有最高功率密度,为0.25 W/m~2。修饰了4层、8层(PDADMAC/PSS)_8及1层α-Fe_2O_3的ITO阳极的MFC最大电流均为0.45 mA,但修饰了4层的产电量更稳定。原子力显微镜数据表明(PDADMAC/PSS)_4/α-Fe_2O_3修饰的ITO导电玻璃的表面比较粗糙,这说明其具有较高的比表面积,更利于微生物的黏附。(PDADMAC/PSS)/α-Fe_2O_3修饰ITO后提高了MFC的产电量是由于ITO导电玻璃表面的物化性质改变促进了微生物产生的电子向阳极表面的传导所致。     

厌氧氨氧化系统的快速启动及其脱氮性能研究

在UASB反应器中,将污水处理厂好氧污泥与冷藏的厌氧氨氧化污泥以1∶1体积比混合。采用药剂还原法快速去除水中溶解氧,以ANAMMOX菌最适条件运行13 d,厌氧氨氧化现象明显,逐步提升进水负荷并稳定运行4个多月,进水氮负荷率(NLR)达到1.65 g/(L·d)(以(NH_4~++NO_2~-)计),NH_4~+-N和NO_2~--N去除率均达到95%左右。污泥性状逐渐由黑色糊状转变为砖红色颗粒。通过高通量测序技术检测启动成功的厌氧氨氧化颗粒污泥,发现浮霉菌门、变形菌门、绿弯菌门、纤维杆菌门为主要菌门。浮霉菌门中Candidatus_Kuenenia为主要菌属,占比74.11%,此外还检测到SM1A02属、Candidatus_Brocadia属等ANAMMOX反应器中代表性菌属。     

影响电解4-硝基苯酚和苯醌生成转化的因素研究

该研究利用热分解和电镀法制备了Ti/Sb-SnO_2/α-PbO_2/β-PbO_2电极,并采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、线性伏安法和循环伏安法对所制备电极进行形貌与性能表征。以4-硝基苯酚(4NP)为目标污染物,评估所制备电极的电催化氧化活性,同时考察4NP的转化及苯醌(BQ)的生成。通过阐明BQ生成机理及构建动力学模型,揭示4NP降解及BQ生成的动力学规律。在此基础上,探究不同电解质浓度、电流密度、4NP初始浓度和初始p H值对4NP去除率以及苯醌生成的影响。结果表明,4NP的降解与BQ的生成与操作参数密切相关。在较高浓度支持电解质(50 mmol/L)、低电流密度(5 m A/cm~2)、高4NP初始浓度(75μmol/L)和酸性pH(pH=5)条件下,BQ的生成浓度相对较高。总体而言,所制备的阳极材料具有较好的电催化氧化性能,可有效降解4NP及其中间产物BQ。     

短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺处理煤气化废水

针对煤气化废水现有处理工艺存在的污染物去除效果差、运行成本高等问题,文章提出了短程反硝化耦合厌氧氨氧化的处理工艺。将部分原水和经硝化阶段处理的原水按一定比例混合后进入短程反硝化阶段,充分利用原水中的COD作为短程反硝化碳源获得富含氨氮和亚硝氮的出水,保证了后续厌氧氨氧化自养脱氮过程能够正常进行。通过控制反应器温度在15～25℃、pH在8.0～8.5和少量有机碳源投加的措施实现了对短程反硝化过程的稳定控制,亚硝氮积累率高达85.7%。该实验最终出水总氮去除率可达87.0%,出水COD低于28.0 mg/L,氨氮低于4.8 mg/L,证明了短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺的可行性和高效性。同时,该工艺曝气能耗低、有机碳源和碱度消耗少,为厌氧氨氧化技术的应用提供了新的思路。     

含油污泥臭氧氧化工艺参数与模型优化研究

文章以模拟的含油污泥为研究对象,采用氧化清洗技术,以处理后底泥中的残油率为评价指标,优化影响含油污泥清洗效率的参数。根据单因素实验,确定清洗时间、气体流量、pH值、液固比的取值范围;采用Design-Expert响应曲面法,考察单独变量作用及交互作用对含油污泥残油率的影响。选择二次多项式模型进行模拟可知,仅有气体流量因素和气体流量与液固比的交互项对含油污泥残油率影响不显著;模型优化结果显示,氧化法处理含油污泥的最佳工艺条件为清洗时间为42 min,气体流量为0.92 L/min、pH值为9、液固比为6∶1,模型预测底泥残油率为1.00%,实验验证结果的平均值是1.04%,测定值与预测值之间相对误差为3.54%,证明该模型的可靠性。     

K、Ce掺杂LaMnO3四效催化性能研究

文章采用柠檬酸络合法制备了钙钛矿型催化剂,研究K、Ce部分掺杂取代LaMnO_3中的A、B位后对柴油车尾气净化催化剂四效催化性能的影响。并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱以及活性评价实验,对催化剂的活性进行评价。结果显示,优选出的La_(0.5)K_(0.5)Mn_(0.7)Ce_(0.3)O_3四效催化性能最佳。分析表明,K和Ce成功掺入钙钛矿的晶格内;K的掺入有效改善了催化剂的团聚现象,使催化剂变得疏松多孔,增大了与反应烟气的接触,进而提高了催化剂的催化活性,大大降低了碳烟的起燃温度;Ce部分取代La_(0.5)K_(0.5)MnO_3中的Mn,进一步改善催化剂的团聚现象的同时,使催化剂中存在CeO_2,有利于提高CO的去除率。     

Cu-BTC/氧化石墨烯复合材料对刚果红的吸附特性

文章采用溶剂热合成法制备出了金属有机骨架(MOF)1, 3, 5-均苯三羧酸铜,即Cu-BTC,然后将Cu-BTC与氧化石墨烯(GO)进行复合制备Cu-BTC/GO复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(FT-IR)、BET分析仪对材料进行了表征,并研究了复合材料对阴离子染料刚果红(CR)的吸附特性。XRD谱图显示MOF复合材料具有较高的结晶度。SEM表征证实了MOF在GO表面实现了成功生长。复合材料对CR的去除率大于单一MOF的去除率,吸附过程符合准2级动力学和Langmuir吸附等温线模型,吸附容量达到1 491.6 mg/g。总的来说,Cu-BTC/GO可以作为染料废水处理的优良候选材料。     

氨氧化微生物在河口与海洋中的生态位研究进展

氨氧化微生物（ammonia-oxidizing microorganisms AOMs）在氮素的地球化学循环中调控着硝化作用的第一步,其能够将生境中的NH₃有氧氧化为亚硝酸盐NO₂-。随着对微生物参与地球化学循环的功能与作用的深入研究,氨氧化微生物在世界各主要河口与海洋中的研究也备受关注。AOMs在不同环境中存在不同的生态位分化,在河口与海洋两种环境下,氨氧化细菌（ammonia-oxidizing bacteria,AOB）与氨氧化古菌（ammonia-oxidizing archaea,AOA）的丰度差异明显,AOB和AOA的群落结构亦显著不同。在河口与海洋中,盐度、温度、氮含量、碳含量与溶解氧等环境因子有着明显的差异,通过分析不同环境因子对AOMs的作用,了解AOMs的时空动力学特征、群落结构变化规律及生态位分化特点,是研究微生物氮素地球化学循环的理论基础。     

FPSO工艺水舱阳极快速消耗原因分析

目的 研究FPSO工艺水舱中铝牺牲阳极消耗过快的原因。方法 参照GB 17848—1999牺牲阳极电化学性能试验方法,对比水舱环境与普通环境下,在役阳极的电化学性能数据,并模拟水舱环境,监测阳极工作时实际的发生电流与工作电位等情况,据此分析牺牲阳极在工艺水舱中消耗过快的原因。结果 在常温（25 ℃）、常温充空气、高温（65 ℃）充空气等条件下,阳极的电化学容量分别是2522.07、2464.29、1943.74 Ah/kg,且高温（65 ℃）充空气环境下阳极的晶间腐蚀较其他两组试验严重许多,说明温度是影响阳极电化学容量的关键因素。在模拟工艺水舱环境下,实测的阳极发生电流最高可达100 mA。将工艺水与海水1:5稀释后,实测的保护电流密度最高达45 mA,说明工艺水中存在大量的去极化剂,是造成阳极快速消耗的又一重要因素。结论 工艺水舱环境下,阳极发生严重的晶间腐蚀,严重影响了阳极的电化学容量,使阳极寿命缩短。工艺水成分中含大量去极化剂,使船舱所需的保护电流密度大大增加,促使阳极发生电流加大,亦缩短了阳极的实际服役寿命。