淮南次生生物煤层气形成途径研究

利用淮南新庄孜煤矿采集的煤样、矿井水样开展淮南煤层生物产气的可行性研究及产气途径分析。实验样品采自A1煤层63301切眼,采深786 m煤样的工业组分包括煤样水分含量1.2%、挥发分29.23%、固定碳含量82.72%。实验对照组为矿井水样、煤样、缓冲试剂(N-TES)、ORP指示剂、微生物生长所需的维生素、微量元素、矿物质混合。实验组在对照组的基础上分别添加产乙酸菌抑制剂盐酸万古霉素、二氧化碳吸收液(反应器中内置NaOH溶液,与液体培养基隔离)。经过56 d实验,整个反应过程pH值在7～7.9,适合微生物生存,TOC浓度保持在750～950 mg/L,底物相对充足,最终产气率对照组(0.36μL/g煤)NaOH吸收液组(0.28μL/g煤)盐酸万古霉素组(0.26μL/g煤),该结果表明淮南煤层可生物产气,同时存在乙酸氧化途径和CO_2/H_2还原途径,以乙酸途径为主。     

SBR加载不同粒径磁性活性炭对其污泥颗粒化进程的影响机制

在相同序批式活性污泥反应器(SBR)中分别加载1.5 g·L~(-1)的80、140、200、和300目不同粒径的磁性活性炭(反应器编号依次为2、3、4、5号),同时以不投加磁性活性炭的SBR反应器(1号)作为对照组,研究各反应器污泥体积指数(SVI)、粒径分布特征、胞外聚合物(EPS)中胞外蛋白(PN)、胞外多糖(PS)的含量变化规律以及除污性能.结果表明,不同粒径磁性活性炭对污泥颗粒化进程有一定的影响,粒径过大、过小对促进污泥颗粒化进程的强化作用不明显,当磁性活性炭的粒径为140目和200目时,活性污泥很容易以其作为"成核"载体快速形成好氧颗粒污泥,并且形成的颗粒污泥结构紧密,沉降速率快.采用高斯函数分析污泥粒径分布和标准偏差发现,反应器运行的第50 d,3号和4号反应器内污泥平均粒径均达到了780μm以上,明显高于其他反应器,标准偏差分别为318.9μm和362.3μm,两反应器内形成的颗粒污泥粒径较均匀,处理系统较稳定.与此同时,投加不同粒径的磁性活性炭均有利于促进污泥胞外蛋白质PN含量的增加,对胞外多糖PS的含量影响不大;但合适的磁性活性炭粒径(140目和200目)越有利于污泥PN的分泌,颗粒化程度明显的3号和4号反应器的PN/PS比值均高于其他3个反应器.磁性炭基好氧颗粒污泥的形成符合"惰性内核模型".此外,3号、4号反应器对废水TN和TP的去除率分别达到50%和60%以上,均高于其他反应器.     

流态对生物添加强化硝化效果的影响

在15℃、相同氮负荷和添加强度条件下运行SBR和CSTR以对比分析两种典型流态(推流式和完全混合式)对硝化菌添加强化硝化效果的影响.结果表明,添加期间,SBR中氨氧化速率(AUR)和亚硝酸盐氧化速率(NUR)分别为添加前的2.34和2.39倍,停止添加后又分别降为添加前的2.01和1.78倍;添加期间CSTR中AUR和NUR分别为添加前的2.63和2.44倍,停止添加后又分别降为添加前的1.48和1.31倍.荧光原位杂交结果显示,添加期间,SBR中氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)的个数百分比分别为添加前的2.67和2.71倍,添加停止后,又分别降至原来的2.14和1.95倍;CSTR中AOB和NOB分别为添加前的2.91和1.77倍,但在添加停止后CSTR中AOB和NOB分别降至添加前的1.25和1.50倍.因此,硝化菌添加期间,两种流态的添加效果接近,但是在添加停止后,由于流态对硝化菌中K-决策者(Nitrosospira、Nitrospira)和r-决策者(Nitrosomonas europaea、Nitrobacter)的选择作用,添加的硝化菌在完全混合式条件下比推流式条件下更容易被系统淘汰.     

活性污泥中硝化螺菌(Nitrospira)的富集及其动力学参数

采用连续进水的进水方式对污水处理厂活性污泥系统中的Nitrospira富集培养并对其相关动力学参数进行研究.结果表明,在控制反应器亚硝酸盐浓度不高于2 mg·L~(-1)的条件下可以成功富集出以Nitrospira为优势种属的活性污泥,其最大比亚硝酸盐氧化速率(以N/VSS计)为48.72 mg·(g·h)~(-1).荧光原位杂交结果显示Nitrospira占活性污泥总微生物量的75%左右,而Nitrobacter仅占总微生物的0.1%.此外通过对Nitrospira在20℃时的动力学参数进行测定,结果表明Nitrospira的最适生长温度为30~35℃,温度修正系数τN为1.046,其基质半饱和常数KS和氧半饱和常数KO分别为(0.32±0.03)mg·L~(-1)和(1.52±0.09)mg·L~(-1).Nitrospira动力学参数的研究为污水处理厂的设计运行及工艺优化提供理论参考.     

典型城市污水中对羟基苯甲酸酯的污染特征

对羟基苯甲酸酯(parabens)作为防腐剂、防霉剂和杀菌剂等被广泛应用于食品、化妆品和药品中.近年来的研究表明,该类化合物能够在地表水体中检出,对水生生态环境存在潜在的危害.本研究于2016年秋季和冬季,对哈尔滨某典型城市污水处理厂进水进行了24 h连续采集,对6种parabens的质量浓度和4种常规水质指标进行了分析.结果表明,parabens普遍存在于城市污水中,对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯和对羟基苯甲酸丙酯是主要目标物,总有机碳、总溶解固体和酸碱度与parabens的浓度具有相关性;城市污水中parabens的质量浓度具有明显的日变化趋势,但是季节差异性不大.本研究结果为城市污水处理系统中parabens的深入研究和污染控制提供了重要理论依据.     

2,2′,4,4′-四溴联苯醚的好氧微生物降解

从北京高碑店污水处理厂活性污泥中筛选出1株能好氧降解2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)的细菌,并对其降解特性及有关蛋白质进行分析,目的是了解好氧条件下BDE-47的微生物降解机制.BDE-47降解菌通过平板划线法获得,其16S rDNA与不动杆菌(Acintobacter sp.)的相似度最大,为90％.采用250 mL锥形瓶研究了所得菌对BDE-47的降解情况,在BDE-47初试浓度为146 μg·L-1的条件下,经过63 d的培养,所得菌降解了45.44％的BDE-47,降解产物主要为4-OH-联苯醚,菌量增加了7倍左右.分别以BDE-47和酵母提取物为碳源培养所得菌2周,然后各自提取蛋白质,通过蛋白质双向电泳及质谱检测,发现了与BDE-47降解有关的一些特异蛋白质.本研究表明,在好氧条件下,细菌可以BDE-47为碳源生长,其过程涉及多种蛋白质的作用.     

微生物对汞矿区农田土壤汞甲基化的影响

为研究典型汞矿区农田土壤中汞的甲基化作用,实验以受汞污染的旱田土壤和稻田土壤为对象,分别进行灭菌,促进硫酸盐还原菌(SRB)活性处理,抑制SRB活性处理以及促进铁还原菌(FeRB)活性处理,分析非微生物作用和微生物作用对土壤甲基汞(MeHg)生成的影响.结果表明,促进SRB活性处理的土壤MeHg生成量最高,其中旱田土MeHg增量为0.15~0.38μg·kg~(-1),稻田土壤MeHg增量为1~2μg·kg~(-1);抑制SRB活性处理和促进FeRB活性处理的MeHg增量较小,最高值仅为0.025μg·kg~(-1).相比于旱田土壤,稻田土壤具有更高的汞甲基化能力,其MeHg生成量是旱田土壤的4~9倍.土壤SRB数量与MeHg生成量具有相同的变化趋势,二者具有显著的正相关性(R~2=0.57,P0.01).因此,该研究区土壤汞甲基化作用主要是微生物汞甲基化作用,且主要的汞甲基化细菌是SRB.此外,稻田是农田中MeHg生成的活跃地区,在评估和控制MeHg对人体健康危害时需要重点关注.     

不同湿地模型中根系微生物的多样性

为了研究不同植物和滤料组合的小型湿地模型在处理养殖池塘水体过程中根系微生物群落的特征,并分析植物对根系微生物富集的影响,本研究对两种植物(茭白和慈菇)和两种滤料(石榴石和磁铁矿)进行组合构建了6种不同的湿地模型,并利用高通量测序技术分析湿地植物根系微生物的结构特点和多样性.结果表明:不同湿地模型根系微生物的种类和数量各不相同;所有收集的微生物总体上属于52个门,118个纲,455科,905个属和1 426个种;根据Shannon指数,茭白(平均为5.77)比慈菇(平均为5.29)在微生物富集方面具有更强的能力;但是,慈菇和茭白根系微生物中变形菌门的比例分别平均为61.97%和51.78%,说明慈菇能够更好地富集变形菌.β-变形菌纲为实验期间不同植物根际富集的主要细菌类群.本研究结果为人工湿地植物优化选择提供了理论基础和湿地组合最佳构建提供了基础资料.     

苯乙烯在有机-水两相界面上的分子氧选择性光氧化

以水为介质的氧化反应是一种有效的烯烃选择性绿色氧化和有机物的绿色处理过程.以苯乙烯为反应底物,开展了苯乙烯在室温、紫外光照射下的有机-水两相界面上的分子氧选择性光氧化反应.结果表明:在水溶液中,苯乙烯被选择性地光氧化成苯甲醛,苯甲醛的产率和选择性分别为28.5%和90.8%;而在无氧状态下,水溶液和有机溶剂中的苯乙烯光氧化反应都只得到非常少量的苯甲醛,产率仅有0.2%~0.4%.芳香端基烯烃（如3-甲基苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯、1,1-二苯基乙烯）也能在水溶液中被分子氧选择性地光氧化,生成相应的羰基化合物;以双氧水为氧化剂,在水溶液中苯乙烯光氧化反应的苯甲醛产率为0.4%,以双氧水或分子氧为氧化剂时,醇溶剂中苯甲醛的产率均为0.6%~0.7%.研究显示,分子氧和水是苯乙烯光氧化反应的必须因素.      

添加动物源氨基酸水解液研制生物有机肥

为改善生物有机肥性质,提高生物有机肥质量,采取在生物有机肥中添加外源氨基酸水解液以提升生物有机肥中功能微生物的数量.以病死猪酸解制得氨基酸水解液为生物有机肥外加原料,研究了氨基酸水解液添加量、有机肥种类（鸡粪、牛粪、中药渣）、发酵时间对功能菌株SQR9数量的影响.结果表明:当氨基酸水解液添加量为20%时固体发酵效果优于其他接种量,预发酵3 d后接种SQR9的功能菌数量明显高于未预发酵直接接菌,预发酵中肥料（以干质量计,下同）的最高功能菌数量可达4×108 CFU/g,而第0天接菌时肥料的最高功能菌数量仅为1.2×108 CFU/g.以腐熟鸡粪、牛粪、中药渣堆肥为载体,添加酸解氨基酸研制生物有机肥的最优接菌量分别为10.0%、7.5%、10.0%;SQR9菌株生长的最佳含水量为40%.此外,氨基酸水解液的添加可提高生物有机肥的w（TN）.研究显示,氨基酸水解液的添加能有效促进固态发酵过程中功能菌株数量的增加.