石油污染的生物修复

简述了石油的组成、生物修复的概念及类型,对石油烃的微生物摄取、降解机制等进行了详细的论述，并且对生物修复在含有污染物处理方面的应用进行了讨论。     

多级串联腐殖土固定床处理氨气硫化氢恶臭气体的机理

设计了腐殖土固定床串联缺氧SBR多级反应器对填埋场臭气与渗滤液进行协同处理,以气体表面负荷、水力负荷、污染物负荷为影响因素进行正交实验,探究腐殖土固定床对氨气与硫化氢的处理效能与去除机理,并运用物料衡算的方法对腐殖土固定床去除氨气的机理进行分析。结果表明：腐殖土固定床对氨气与硫化氢的平均去除率分别为95%与98%,各因素对氨气去除率的影响大小的依次顺序为气体表面负荷>污染物负荷>水力负荷,各因素对硫化氢去除率的影响大小的依次顺序为污染物负荷>气体表面负荷=水力负荷,最佳实验条件为气体表面负荷为7 m·h⁻¹,水力负荷为0.12 m·d⁻¹,氨气负荷为10 mg·(m³·h)⁻¹,硫化氢负荷为2 mg·(m³·h)⁻¹。机理分析的结果表明多级串联腐殖土固定床对氨气去除主要是靠气相与液相的分压差 (浓度差) ,传质受进口氨气浓度、即氨气气相分压影响,此过程中气膜阻力远大于液膜阻力,近似于气膜控制过程,且各级液相氨氮等效形成的分压差距较小、气相与液相的分压差 (浓度差) 与气液有效传质面积逐级减。本研究结果可为现有的填埋场臭气处理技术上发展腐殖土固定床协同处理臭气渗滤液工艺提供参考。     

城市污水中部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺NOB抑制策略的研究进展

城市污水具有低温低氨氮(NH₄⁺-N)的特点,不利于亚硝酸盐氧化菌(NOB) 的长期稳定抑制,而NOB的过度增殖会导致出水硝氮 (NO₃⁻-N) 指标升高,对其他功能微生物产生竞争性抑制作用,进而降低部分亚硝化-厌氧氨氧化 (PN/A) 系统的脱氮性能和稳定性。以氨氧化菌 (AOB) 、NOB、厌氧氨氧化菌 (AnAOB) 等功能微生物动力学参数、生长特性为基础,探讨了主流条件下的城市污水处理系统中优势功能微生物的变迁。综述了当前普遍采用的低溶氧 (DO) 限制、好氧-缺氧交替、生物强化、投加抑制剂、泥龄 (SRT) 筛选、低亚氮等NOB抑制策略,并总结了单一抑制策略无法长期、稳定抑制NOB活性,需进一步考察多重策略的联合作用。继而,从性能和工艺复杂程度,对目前普遍采用的实现多重策略联合调控的反应系统进行了探讨。提出采用活性污泥模型 (ASM) 与实验相结合的方法,为助力主流PN/A工艺运行调控提供了新思路,并指出深化基础理论的研究,开发新型的组合工艺强化NOB的抑制及脱氮性能稳定也是可行的发展方向。     

活性污泥对硒化镉量子点暴露的胁迫响应机制

为揭示硒化镉(CdSe)量子点(quantum dots, QDs)在复杂环境体系中的生物毒性效应,本研究以活性污泥为研究对象,探讨了CdSe QDs(0.1~10 mg·L⁻¹)长期暴露对序批式活性污泥反应器运行效能、污泥性能以及微生物代谢作用的影响。结果表明,在实验质量浓度范围内,出水COD值和硝酸盐波动较大,而硝化作用影响较小,且低剂量CdSe QDs的存在加速了NH₄⁺-N的降解,1 mg·L⁻¹ CdSe QDs将平均氨氧化速率由2.2 mg·(L∙h)⁻¹提高到3.3 mg·(L∙h)⁻¹。尽管CdSe QDs会引起出水浊度略微增加,但污泥沉降性能始终维持稳定。CdSe QDs主要与污泥表面的C—O—C、C—O、C—C和磷酸基团结合,诱导胞外聚合物的酪氨酸类蛋白荧光淬灭。同时,微生物会通过分泌色氨酸类蛋白以缓解胁迫影响。此外,活性污泥的物种丰富度和多样性均受CdSe QDs的抑制,但低质量浓度CdSe QDs有利于Nitrospirae相对丰度的增加。PICRUSt2预测显示,微生物的新陈代谢和遗传信息处理相关的代谢通路均受到CdSe QDs的显著抑制,膜传输和信号传导的代谢通路丰度最终分别下降至32 552和7 876,导致反应器出水COD值随暴露剂量的增加而逐渐增大。因此,CdSe QDs通过改变微生物群落结构和功能影响活性污泥有机物的去除效果,但对硝化反应及污泥絮凝和沉淀性能并未表现出明显负面效果。     

2015年2月天津市大气颗粒物数浓度变化及其与气象条件的关系

2015年2月16—28日,采用APS-3321空气动力学粒径谱仪在天津市环境监测中心站连续监测0.5~10 μm间不同粒径大气颗粒物数浓度,并同步记录气象参数,研究了大气颗粒物的数浓度变化和粒径分布特征,运用Spearman统计分析方法初步探讨了气象因素对大气颗粒物数浓度的影响。结果表明,该地区大气颗粒物5 min平均数浓度为285 个·cm-3,其中0.5~1.0 μm粒径颗粒物对总粒子数浓度贡献较大,约占96.7%。观测期间共出现颗粒物数浓度显著增高的9个污染事件,不同粒径中污染事件颗粒物数浓度最大值的主导气象因素不同：对于0.5~1.0 μm,其与相对湿度呈明显的正相关性;对于1.0~2.5 μm,其与气象因素无明显相关性;对于2.5~10 μm,其与相对湿度呈明显负相关性、与风速呈明显正相关性。颗粒物数浓度受气象条件影响较大,其中相对湿度影响最为显著,当相对湿度小于70%时,颗粒物数浓度随着湿度的增加而增加;当相对湿度大于70%时,颗粒物数浓度随着湿度的增加而减少。此外,烟花爆竹燃放对颗粒物数浓度短暂上升贡献突出,主要集中在0.5~1.0 μm粒径的亚微米颗粒物。     

农业废弃生物质盐浸提液淋洗镉锌污染土壤

为了寻找成本低廉、环境友好、高效的重金属Cd和Zn淋洗剂,选取雅安市汉源县矿区污染土壤作为供试土壤,采用浓度0.3% KCl盐溶液提取金针菇菌渣(FVr)、茶树菇菌渣(AAr)、花生壳(AHL)和甘蔗皮(SOr)4种农业废弃生物质材料所得浸提液作为淋洗剂,通过恒温振荡淋洗实验探讨上述淋洗剂不同浓度、pH和时间条件下对污染土壤中镉(Cd)和锌(Zn)的淋洗效果。结果表明,4种生物质材料盐浸提液对Cd的淋洗率依次为FVr > SOr > AHL > AAr;对Zn的淋洗率则依次为SOr > FVr > AHL > AAr。随浓度上升,除FVr盐浸提液对土壤Cd和Zn的淋洗率呈线性增加外,其余盐浸提液对其淋洗率呈幂函数增长趋势。随pH增加,FVr和AAr、AHL和SOr盐浸提液对Cd和Zn的淋洗率分别呈对数、幂函数下降趋势(P<0.01)。随淋洗时间延长,4种生物质盐浸提液对土壤Cd和Zn的淋洗率变化均呈对数增加趋势(P<0.01)。综合淋洗率和土壤性质的变化,FVr与SOr盐浸提液在浓度为7%,pH为3的条件下持续振荡淋洗1 h可达到最佳淋洗效果,其对Cd的淋洗率分别为76.38%和49.54%;对Zn的淋洗率分别为29.24%和30.75%。FVr和SOr是具有一定潜力的重金属污染土壤修复生物质材料。     

生物生态耦合系统对分散式农村生活污水的深度净化

针对分散式农村生活污水排放标准的提升,通过集约式立体生物生态耦合系统对农村生活污水二级处理出水进行深度净化,采用国家标准方法对系统进出水中的COD、氨氮、TN和TP进行了测定,评价了系统对各污染物质的去除效果。结果表明：在实验进水COD,氨氮,TN和TP均属于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级B标准时,系统稳定后实验出水的COD,氨氮,TN和TP的浓度分别可降至9~35、1~7、8.0~14.9、0.20~0.47 mg·L^-1,均满足一级A标准。随着流水分区不同,COD,氨氮,TN和TP的浓度逐渐降低。采用集约式立体生物生态耦合系统可使农村生活污水二级处理出水水质达到一级A排放标准,实现深度净化的需求。     

悬浮填料生物膜反应器细菌群落季相更替对处理效果的稳定作用

针对生物实验室污水处理难度高及其秋冬季节达标率低的问题,采用改进工艺的悬浮填料生物膜反应器(moving bed biofilm reactor, MBBR)进行连续处理,观察秋冬季节MBBR水质处理效果,利用高通量测序技术研究环境因子水温(Tw)、溶解氧(DO)、pH对生物膜细菌群落更替的影响以及主要微生物种群变化。结果表明,Tw由26 ℃下降到10 ℃期间,反应器COD、${{\rm{NH}}_4^ + }$-N去除率仍然分别保持在75%、80%左右,MBBR出水稳定在一级A标准。变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)是生物膜主要优势菌门,Tw的下降引起拟杆菌门的相对丰度显著升高。假单胞菌属(Pseudomonas)和黄杆菌属(Flavobacterium)在低Tw下成为优势菌属,动胶菌属(Zoogloea)相对丰度保持稳定。通过冗余分析(RDA)发现,DO与短波单胞菌属(Brevundimonas)、pH与脱氯单胞菌(Dechloromonas)、固氮弧菌属(Azoarcus)具有显著正相关性,Tw与假单胞菌属、黄杆菌属具有显著负相关性。MBBR结果揭示,细菌群落动态更替是MBBR出水水质仍然保持稳定的重要原因。     

批量反应器中碱法生物脱硫运行参数的优化

针对碱法生物脱硫过程中硫化物氧化产物难以控制的问题,在1个批量反应器中,依次研究了碱法生物脱硫效果受硫化物浓度、盐度、ORP、DO、温度等参数的影响。结果表明：反应器内脱硫过程从硫化物浓度为500 mg·L⁻¹开始,脱硫反应可分为迅速下降、停滞和低速下降3个过程;在迅速下降过程中,53 min内,硫化物浓度迅速降至约320 mg·L⁻¹,pH从7.0上升至8.6;停滞过程中,硫化物浓度在320~280 mg·L⁻¹停留了约80 min,pH缓慢降低;在低速下降过程中,硫化物浓度以较低速度均匀地下降至10 mg·L⁻¹以下,硫化物去除率低,pH降至7.0以下。在迅速下降过程中,脱硫效率最大,主要氧化产物为单质S,ORP值在−400 mV保持不变。在盐度不高于3.5%、温度为30 ℃、DO浓度为2 mg·L⁻¹时,ORP值为−400 mV,可控制脱硫反应一直保持在迅速下降过程中,可以实现高效脱硫。     

碳源种类对原位生物解偶联污泥减量系统效能影响

研究以SBBR为对象,考察碳源种类对原位生物解偶联污泥减量系统污泥产率和污水处理效能的影响。研究结果表明,在水温为25℃,挂膜密度为45%,负荷为4.0 kg COD/(m3填料·d),供气量为150 L/h,采用间歇曝气30 min/停曝30 min的方波供氧条件下,碳源种类对原位生物解偶联污泥减量系统效能影响显著。当进水有机质为葡萄糖时,系统污泥产率最小,为0.0292 kg MLSS/kg COD,分别比进水碳源为粪水、乙酸钠、淀粉时减少19.4%、64.8%和99.9%。碳源为葡萄糖时,系统出水COD、NH4+-N、TN分别为41、6.4和17.3 mg/L,可达标排放。