温度降低对厌氧氨氧化脱氮效能及污泥胞外聚合物的影响

本研究系统考察了阶梯降温并恢复至室温（33→25→20→15→10→22℃）长期变化过程（361d）厌氧氨氧化反应器的动态脱氮效能和厌氧氨氧化活性变化,分析了厌氧氨氧化污泥胞外聚合物（EPS）的变化特性,计算获得了厌氧氨氧化反应的活化能.结果表明,在温度20~33℃下,序批式厌氧氨氧化反应器可稳定高效运行,总氮去除负荷维持在0.4gN/（L·d）左右,最大比厌氧氨氧化活性（SAA）大于0.32gN/（gVSS·d）.10℃是厌氧氨氧化菌代谢活性的转折点：当温度降至10℃时,SAA为0.044gN/（gVSS·d）,较33℃时下降91%.当温度恢复至22℃,厌氧氨氧化活性恢复至0.24gN/（gVSS·d）.厌氧氨氧化反应的活化能Ea在10~33℃和10~20℃范围内分别为68.4,152.9kJ/mol.在本实验温度（33→15℃）范围内,EPS含量随着温度降低而升高;在10℃时,EPS含量显著下降,出水中悬浮物升高,造成部分厌氧氨氧化污泥流失.     

Characterization of the dissolved organic matter in sewage effluent of sequence batch reactor: the impact of carbon source

Dissolved organic matter (DOM) transformation in sequence batch reactor (SBR) fed with carbon sources of different biodegradability was investigated. During the biologic degradation process, the low molecular weight (MW) fraction (< 1 kDa) gradually decreased, while the refractory compounds with higher aromaticity were aggregated. Size exclusion chromatography (SEC) and fluorescence of excitation emission matrices (EEM) demonstrated that more biopolymers (polysaccharides or proteins) and humic-like substances were presented in the extracellular polymeric substance (EPS) extracted from the SBR fed with sodium acetate or glucose, while the EPS from SBR fed with slowly biodegradable dissolved organic carbon (DOC) substratestarch had relatively less biopolymers. Comparing the EfOM in sewage effluent of three SBRs, the effluent from SBR fed with starch is more aromatic. Organic carbon with MW>1 kDa as well as the hydrophobic fraction in DOM gradually increased with the carbon sources changing from sodium acetate to glucose and starch. The DOC fractionation and the EEM all demonstrated that EfOM from the effluent of the SBR fed with starch contained more fulvic acid-like substances comparing with the SBR fed with sodium acetate and glucose.     

中国磷循环系统的物质流分析

以磷元素为例,运用物质流分析方法建立了2000年全国水平上的静态磷物质流分析模型(PHOSFLOW),并对中国磷循环系统的结构特征与物质利用效率特征进行了系统识别.结果表明,2000年中国磷的总物质需求量达到815.9万t,经过社会经济系统代谢后输出到国内环境的磷物质量为744.6万t,其中进入水体磷负荷107.5万t,由于磷的生产和消费部门的磷物质利用效率水平较低,中国磷循环系统在整体上呈较为典型的单向、开放式物质流结构.     

有机成分比例对高固体浓度厌氧发酵产甲烷的影响

在12%高固体质量分数和中温(35± 1)℃条件下,开展了碳水化合物、蛋白质和脂肪不同比例联合厌氧发酵对产气性能和有机质降解过程影响的研究.结果表明,当3种有机质比例为55:36:9时,每gVS最大产甲烷量、最大比产甲烷速率、实际甲烷产率分别为404.1mL/gVS、11.2mL/(gVS·d)和326.7mL/gVS,皆高于其他有机质比例,并且有机质的降解过程更为高效、稳定.适当添加碳水化合物一方面能够提升自身的降解率,另一方面促使蛋白质和脂肪的进一步降解.当碳水化合物质量百分比高于65%时,总酸、单酸和分子态酸浓度的增加成为发酵过程的抑制因素.蛋白质质量百分比越高,发酵启动时间和发酵周期相应延长,其质量百分比高于48%时,总氨氮和游离氨对产甲烷过程造成一定抑制作用.     

环境标准物质的研究

环境标准物质对于环境监测数据的可靠性是非常重要的,水环境标准物质的研制是困难的。就COD环境标准物质的研究进行了深入的探讨。     

进口初级产物类物品的固体废物属性鉴别研究

利用红外光谱、气相色谱/质谱联用、液相色谱/质谱联用、核磁共振波谱、原子发射光谱、凝胶渗透色谱、X-射线荧光光谱等多种分析方法,剖析了申报进口的一个未知有机物品的组分、含量和理化指标;阐述了进口物品的产生来源,探讨了其固体废物属性。结果表明,样品不属于固体废物。呈现了一个以回收物料为原料加工的未知有机初级产物固体废物属性鉴别的全过程,为从事进口固体废物相关的人员提供参考,另外,初级产物固体废物属性鉴别非常复杂,建议制定详细的鉴别标准。     

SMBR系统活性污泥性质对膜污染特征的影响

采用浸没式膜生物反应器(Submerged membrane bioreactor,SMBR),在曝气量300 L·h-1、膜通量15 L·m-2·h-1、抽吸/间歇时间为8 min/2 min的工况下,在缺氧区采用不同搅拌强度运行,研究了活性污泥特性及其对滤饼层特征的影响.试验结果表明,搅拌强度对系统主要水质指标的去除没有明显的影响.但随着搅拌强度的突然增加,会导致活性污泥上清液胶体态物质升高,胞外聚合物由(28.94±9.61)mg·g-1(以VSS计,下同)增加到(52.57±7.98)mg·g-1,膜污染速率增加2.13倍;滤饼层污染引起的跨膜压差(Trans-membrane pressure,TMP)占到总TMP的93.64%以上.     

城市污水厂活性污泥中胞外聚合物与工艺运行及污泥沉降性能的相关性分析

胞外聚合物(Extracellular polymeric substance,EPS)的组分及含量是影响活性污泥性能的重要因素之一.本研究在测定不同城市污水处理厂活性污泥中EPS的基础上,分析水质情况与运行条件对EPS组分的影响.结果表明:蛋白质为EPS的主要组分,约占25%~63%;腐殖酸次之,占21%~50%;DNA和多糖的含量较少.同是A~2O工艺的2个污水厂的污泥沉降性能和粒径分布差异较大.根据Pearson分析结果,在污泥微膨胀和正常状态下,EPS总量与污泥体积指数(Sludge Volume Index,SVI)及粒径分布没有明显的相关性,但腐殖酸和DNA均与SVI呈正相关.处理工艺的水力停留时间与EPS总量负相关,但污水中有机物含量对EPS的含量及组分没有影响.EPS中多糖含量与脱氮除磷过程显著相关,多糖可以作为脱氮除磷过程的有机碳源.污泥龄影响EPS中蛋白质与多糖的比值.因此,污水水质、工艺类型及运行条件不同程度的影响EPS的组分及含量,进而影响处理效果.     

反硝化悬浮填料适用性及其微生物群落结构解析

为研究温度及处理负荷对缺氧挂膜悬浮填料的活性恢复效果的影响,将填料分别置于低负荷、冲击负荷和低温环境中进行活性恢复适用性实验.结果表明在填料活性恢复过程中起关键作用的是EPS中多糖的增加,冲击负荷和低温条件下多糖含量增加比蛋白质更为明显.而低负荷下多糖和蛋白质含量均高于另外两者.缺氧挂膜悬浮填料的活性恢复对冲击负荷条件的适用性较好,低温条件次之,对低负荷环境适用性较差.另外,低负荷、冲击负荷和低温环境中Proteobacteria菌门的相对丰度分别由15 d时的72.23%、78.66%和76.35%上升至25d时的83.17%、84.30%和80.46%,15 d时低负荷下Proteobacteria菌相对丰度低于其他反应器,缺氧悬浮填料不能作为污水处理厂低负荷下总氮快速达标的备选方案.反硝化功能菌属Dechloromonas相对丰度的增加可能是引起填料生物膜反硝化脱氮能力提高的重要原因.Flavobacterium菌属的存在可能促进了低温下填料生物膜反硝化脱氮能力的恢复.不同恢复环境对缺氧生物膜恢复完成时的生物多样性影响较小.     

1株溶藻菌的部分生物学特性及溶鱼腥藻作用

从淡水湖泊(武汉东湖)水样中成功筛选出1株具有溶藻特性的细菌,编号为A01.显微镜和电镜观察结果表明,菌株A01形态为杆状,长约1.5μm,宽约0.45μm,无鞭毛结构.革兰氏染色及16S rDNA的分子鉴定结果表明,该菌呈革兰氏阴性,属于不动杆菌属(Acinetobacter sp.).溶藻实验结果表明,菌株A01能有效溶解鱼腥藻(Anabaena eucompacta),向对数生长的鱼腥藻藻液中加入A01培养上清或菌体、并培养7 d后,鱼腥藻培养液的叶绿素a去除率分别为77%和61%.显微观察结果表明,与菌株A01的培养上清共培养3 d后的鱼腥藻细胞几乎都被破坏,而与菌体共孵育5 d后的鱼腥藻细胞才有明显裂解.这些结果表明,不动杆菌菌株A01的溶藻作用主要与其培养上清中的有效成分有关,不动杆菌菌株A01可分泌能有效溶解鱼腥藻的活性物质.