提高污泥碱性发酵挥发酸积累的新方法

为了加大剩余污泥在碱性条件下的水解酸化程度,本研究尝试了两种新的能促进污泥碱性发酵产酸的方式,分别是向批式的污泥碱性发酵系统中投加未灭菌发酵污泥和投加灭菌发酵污泥,结合温度的影响(10℃和35℃)分别考察了这两种方式对污泥水解酸化效果的影响.结果表明,中温有利于水解酶和产酸菌作用的发挥,增大了污泥的水解酸化程度,体系内有明显的挥发酸(VFAs)积累.35℃条件下,两种方式都在很大程度上促进了新鲜污泥的水解酸化程度,经灭菌后的发酵污泥的投加较等量的未灭菌的发酵污泥的投加效果更为显著.前者的水解速率是后者的2倍,发酵末期酸积累量为后者的1.5倍,且前者在较长的发酵时间内VFAs含量维持恒定.分析两种方式能促进污泥水解酸化的原因得到:未灭菌发酵污泥的投加是向系统中引入了一定量的产酸菌,灭菌发酵污泥的投加引入了大量的较易水解的有机底物.水解产物的增加能在更大程度上影响产酸的效果.因此,中温条件下向污泥碱性发酵系统中投加经灭菌处理后的发酵污泥是提高剩余污泥发酵产酸量更为有效的方式.     

有机无机缓释复合肥对不同土壤微生物群落结构的影响

缓控释肥料作为一类新型肥料已成为近年来的研究热点,但对土壤微生物群落多样性影响规律的研究甚少.研究采用磷脂脂肪酸法分析缓释复合肥(SRF)、化肥(CF)和普通复合肥(CCF)分别施入酸性土和微碱性土恒温培养10、30、60和90d后的微生物群落结构多样性.结果表明,缓释复合肥等肥料施入2种土壤恒温培养(10~90 d)后检测到多种细菌(13:0,i14:0,14:0,i15:0,a15:0,i16:0,16:12OH,16:1w5c,16:0,i17:0,a17:0,cy17:0,17:02OH,i18:0,18:0,cy19:0w8c),2种放线菌(10Me17:0和10Me18:0)和1种真菌(18:1w9c).SRF在酸性土壤培养前期(10 d和30 d)较CF显著增加真菌PLFA含量8.3%和6.8%,在培养后期(60 d和90 d)较CCF显著增加真菌PLFA含量22.7%和17.1%;SRF较CF和CCF显著增加微碱性土壤在整个恒温培养期(30 d除外)土壤细菌、真菌和革兰氏阳性菌PLFA含量.酸性土壤培养30 d和90 d时一般饱和脂肪酸/单烯不饱和脂肪酸PLFA值以SRF显著高于不施肥(CK)、CF和CCF,而在微碱性土壤上SRF仅在恒温培养60d时显著高于CK、CF和CCF;SRF较CCF显著降低酸性土壤(30~90 d)和微碱性土壤(10~60 d)异构PLFA/反异构PLFA值.从2种土壤PLFA种类、含量以及相对丰度等可知缓释复合肥较化肥和普通复合肥提高了土壤微生物PLFA种类和含量以及减弱对微生物生存环境的胁迫,缓释复合肥在2种土壤中尤其对酸性土的作用明显.通过研究缓释复合肥对土壤微生物群落结构多样性的影响,以期为农业生产上广泛施用缓释复合肥提供科学依据.     

施用磷石膏对碱化土壤氟含量及其吸附特性的影响

通过室内培养试验和田间试验就施用磷石膏对土壤氟含量和土壤对氟吸附特性的影响进行了研究．结果表明，经连续４年施用磷石膏改良土壤后，０—２０ｃｍ土层全氟积累现象明显．但是，土壤水溶性氟含量却随磷石膏施用量增加而降低．土壤对氟的吸附数据均能与Ｌａｎｇｍｕｉｒ，Ｆｒｅｕｎｄｉｌｉｃｈ和Ｔｅｍｋｉｎ方程很好地拟合，施用磷石膏处理土壤对氟的最大吸附量高于没有施用磷石膏处理的．影响土壤水溶性氟含量和吸附特性的主要因素可能是土壤钙含量的增加和ｐＨ值的降低．     

污水处理系统剩余污泥碱处理融胞效果研究

研究了碱处理对污水生物处理系统剩余污泥的融胞效果及其影响因素.结果表明,碱处理能够使污泥细胞中有机物溶出,成为溶解性物质,从而使污泥液相的溶解性化学需氧量增加.pH值高于11.0时,污泥的絮体和细胞2种结构被破坏,而pH值低于11时,仅能破坏其絮体结构.碱处理过程中,起作用的是OH^-离子,但同时加入的金属离子也会影响污泥融胞的效果.碱处理能减小污泥的重量,VS的最大去除率可达48.01%(TS约为40.40%,pH值13.0左右时).污泥粒径随着碱处理pH值的升高而减小.污泥浓度、pH值和处理时间均是影响碱处理效果的重要因素,正交试验表明,在高pH值下,污泥浓度越高,碱处理污泥融出的SCOD总量越多,但折算为相同pH值下,单位污泥融出的SCOD基本不变.     

Phosphatase activity and culture conditions of the yeast Candida mycoderma sp. and analysis of organic phosphorus hydrolysis ability

Orthophosphate is an essential but limiting macronutrient for plant growth. About 67% cropland in China lacks sufficient phosphorus, especially that with red soil. Extensive soil phosphorus reserves exist in the form of organic phosphorus, which is unavailable for root uptake unless hydrolyzed by secretory acid phosphatases. Thus, many microorganisms with the ability to produce phosphatase have been exploited. In this work, the activity of an extracellular acid phosphatase and yeast biomass from Candida mycoderma was measured under different culture conditions, such as pH, temperature, and carbon source. A maximal phosphatase activity of 8.47 × 10^5±0.11× 10^5 U/g was achieved by C. Mycoderma in 36 hr under the optimal conditions. The extracellular acid phosphatase has high activity over a wide pH tolerance range from 2.5 to S.0 （optimum pH 3.5）. The effects of different phosphorus compounds on the acid phosphatase production were also studied. The presence of phytin, lecithin or calcium phosphate reduced the phosphatase activity and biomass yield significantly. In addition, the pH of the culture medium was reduced significantly by lecithin. The efficiency of the strain in releasing orthophosphate from organic phosphorus was studied in red soil （used in planting trees） and rice soil （originating as red soil）. The available phosphorus content was increased by 230% after inoculating 20 days in rice soil and decreased by 50% after inoculating 10 days in red soil. This work indicates that the yeast strain C. mycoderma has potential application for enhancing phosphorus utilization in plants that grow in rice soil.     

杭州湾潮滩湿地土壤碱性磷酸酶活性分布及其与磷形态的关系

以杭州湾潮滩作为研究区域,对土壤中碱性磷酸酶活性、磷形态、有机磷细菌数量及理化性质的时空分布特征进行分析,揭示碱性磷酸酶活性与磷形态分布及转化的关系. 结果表明,杭州湾潮滩湿地土壤中碱性磷酸酶活性具有显著的时空差异,总体表现为7月最高（38. 59~104.74 mg·kg^-1·h^-1）,2月最低（8. 21~40.61 mg·kg^-1·h^-1）,且各月之间有显著性差异（p<0.05）;不同植被型土壤碱性磷酸酶活性之间差异总体表现为芦苇（39.72~104.63 mg·kg^-1·h^-1）>互花米草（32.18~73.23 mg·kg^-1·h^-1）≈海三棱藨草（9.68~83.48 mg·kg^-1·h^-1）>光滩（8.21~49.50 mg·kg^-1·h^-1）,其中光滩与其他类型土壤具有显著性差异（p<0.05）. 无机磷形态中的可交换态磷（Exch-P）、铁/铝结合态磷（Fe/Al-P）及钙结合态磷（Ca-P）的含量均表现为：5月>7月>10月> 2月,5月与2月之间具有显著性差异（p<0.05）. 有机磷形态中的活性有机磷（L-P）的含量动态变化为：7月>5月>10月>2月;中等活性有机磷（ML-P）的含量表现为：2月> 5月>10月>7月;非活性有机磷（NL-P）的含量没有明显的动态变化. 相关性分析结果显示,碱性磷酸酶活性与有机磷细菌数量呈显著的正相关关系（r=0.58,p<0.01）,有机磷细菌是影响碱性磷酸酶活性的主要因素之一.土壤碱性磷酸酶活性与无机磷组分中的（Fe/Al）-P（r=0.39,p<0.05）、 有机磷组分中的L-P （r=0.37,p<0.05）、NL-P（r=0.31,p<0.05）呈正相关,潮滩湿地土壤中的NL-P是生物有效磷的潜在磷源.     

常规金属离子对Fe3O4磁性纳米颗粒悬浮和沉降的影响

水体中的有机质、无机盐及酸碱度是影响纳米材料迁移转化的主要因素.考察了Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Sr~(2+)和Ba~(2+)对Fe_3O_4磁性纳米材料(Magnetic Nanoparticles,MNPs)的沉降作用.结果表明,Fe_3O_4MNPs的沉降作用是水体pH、金属离子化合价、离子强度共同影响的结果.整体上,碱土金属离子较Na~+更能加速Fe_3O_4MNPs的沉降.当pH为5.0时,浓度低于1.0 mmol·L~(-1)的Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)有助于Fe_3O_4MNPs的悬浮;当浓度大于1.0 mmol·L~(-1)时,较强的离子强度促使Fe_3O_4MNPs团聚,发生沉降.当pH为9.0时,碱土金属离子较Na~+更能促使Fe_3O_4MNPs聚沉.因此,纳米颗粒在水体中的扩散和聚沉需要综合考虑金属离子种类和浓度.     

不同磷源及浓度对利玛原甲藻生长和产毒的影响研究

探讨了不同磷源条件下利玛原甲藻的生长情况,分析了碱性磷酸酶在营养盐利用方面的作用,对不同营养盐条件下腹泻性贝毒(diarrhetic shellfish poison,DSP)的合成情况进行了比较和分析.结果显示,以NaH2 PO4、β-甘油磷酸钠和ATP分别作为唯一磷源时,NaH2PO4组和ATP组最大生长速率(βms)差异不大,β-甘油磷酸钠组稍低;ATP组最大生物量(X)明显高于NaH2PO4组和β-甘油磷酸钠组.实验浓度范围内,β-甘油磷酸钠组碱性磷酸酶活性均比较低,而ATP组活性较高.NaH2PO4组因其浓度的变化而有较大的差异.浓度>2μmol/L时,活性比较低,<2 μmol/L时,活性明显增高.μ-甘油磷酸钠组大田软海绵酸(okadaic acid,OA)总含量和单位藻细胞OA含量最高,NaH2O4组次之,ATP组最低.这些结果表明,利玛原甲藻町吸收利用无机磷NaH2PO4和有机磷β-甘油磷酸钠及ATP.其中,NaH2PO4和ATP的营养价值基本等效,而β-甘油磷酸钠的营养价值较低.ATP较NaH2PO4和β-甘油磷酸钠更有利于维持利玛原甲藻的生长.利玛原甲藻可以直接利用β-甘油磷酸钠;而ATP则需要碱性磷酸酶水解后才能利用.利玛原甲藻毒素的合成与营养盐的形态有关,不同营养盐条件下DSP的合成不同.β-甘油磷酸钠为磷源时,DSP合成量最多.磷盐对DSP合成的影响与该磷盐条件下利玛原甲藻的生理状态有关.     

超声-碱破解剩余污泥的条件优化

剩余污泥水解是实现污泥减量化和解决污水处理厂生物脱氮除磷中碳源不足的重要途径。以浓缩池污泥为对象,通过正交实验对超声-碱联合处理条件进行优化,考察了污泥破解率、上清液C/N与C/P的变化,并进行经济性分析。结果表明,对污泥破解率、上清液C/N、C/P影响最大的3个因素分别为pH、声能密度、pH。综合考虑3者,得到最佳操作条件为,声能密度=1.5 W·mL⁻¹、超声时间=15 min、pH=10、碱处理时间=1.5 h,在此条件下,污泥VSS去除率可达35％左右,可以减少污泥处置的成本。上清液SCOD>7 600 mg·L⁻¹、C/N>30、C/P>60,可以制备高碳低氮磷的污泥上清液回流,在大规模应用中比外加碳源的方式要节约成本。本研究结果可为超声-碱破解污泥的实际工程提供参考。     

东湖通道工程沙滩浴场围堰施工对水中胞外碱性磷酸酶动力学行为的影响

城镇化过程常伴随市政建设面积与强度的大幅度增加,但其与湖泊富营养化的关系尚未得到充分的研究。2014年3-5月在武汉东湖通道工程沙滩浴场围堰施工区与相关湖区（郭郑湖、汤菱湖、团湖）的19个位点分5次采集水样,分析了水中胞外碱性磷酸酶的动力学参数及其与溶解有机磷和溶解反应性磷比值的关系。结果表明,施工致使酶的最大反应速度与底物亲和力均显著降低,有机磷酶促再生为生物可利用性无机磷的周转时间明显延长。这一结果指示施工区磷营养的相对充足,施工干扰可能有效促进了沉积物磷向水柱的补给。