异养硝化-好氧反硝化菌Burkholderiasp.YX02强化连续流反应器中微生物群落结构解析

为揭示生物脱氮反应器中微生物群落结构随时间变化的动态演替过程,以投加包埋固定化异养硝化-好氧反硝化菌Burkholderia sp.YX02建立的连续流反应器为研究对象,利用PCR-DGGE技术获得了不同阶段下微生物群落结构的DNA特征图谱并对图谱进行了多元统计分析,同时考察了微生物群落结构的变化与反应器中p H、NH+4-N、NO-2-N、NO-3-N及COD等环境因子的相关性.结果表明,反应器在18 d的运行期间微生物群落较为丰富,各阶段群落结构的相似性并不随着反应器的运行而有序递减,相邻阶段群落结构的相似性先下降后上升,反应器内的菌群经演替最终形成了稳定的菌群结构.Shannon-Wiener多样性指数变化与反应器的运行显著关联,不同阶段多样性指数差异明显,整体上呈先下降后上升的趋势,运行后期出现了新的菌群.UPGMA聚类分析大致将反应器的运行过程划分为3个时期,且不同时期存在一定的演变关系.对DGGE图谱进行主成分分析(principal component analysis,PCA)表明,随着反应器的运行,劣势菌被大量淘汰、优势菌株常驻,运行后期形成以包埋菌Burkholderia sp.YX02为代表的新的菌群结构.对微生物的群落结构与环境因子的相关性进行典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)表明,NO-2-N对微生物群落结构的影响最大,其次为NO-3-N、NH+4-N和COD,p H影响最小.     

氨氮负荷对膜曝气生物膜反应器部分亚硝化性能的影响

对不同进水氨氮负荷下中试膜曝气生物膜反应器(MABR)部分亚硝化性能进行了考察,旨在确定在MABR中启动、优化和维持稳定亚硝化的控制策略.在进水氨氮表面负荷由(4.9±0.4)g·m-2·d-1(以N计,下同)升至(9.1±0.5)g·m-2·d-1的过程中,MABR氨氮去除负荷可以达到(5.7±0.5)g·m-2·d-1.当进水氨氮负荷为7.4 g·m-2·d-1时,本试验MABR部分亚硝化效果最佳,亚硝化率可达96.3%.部分亚硝化的维持需要控制合适的生物膜厚度,当生物膜厚度在110~170μm之间时,MABR亚硝化率在90%左右,能够有效实现对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制和亚硝酸盐的积累.利用微生物比氧利用率(SOURAOB)来反映生物膜中氨氧化菌(AOB)的活性,发现MABR生物膜的SOURAOB可达(133.9±31.1)mg·g-1·h-1(以每g SS利用的O2量(mg)计).实时定量PCR结果也表明AOB为MABR生物膜中的优势菌群,其微生物丰度比接种污泥高出3个数量级.通过调控进水氨氮负荷和生物膜厚度,维持AOB的种群优势和高活性并同时抑制NOB的活性,可以实现MABR的稳定部分亚硝化.     

水力负荷对矿化垃圾反应器处理渗滤液效果的影响

构建3个微曝气(0.1 L/min)矿化垃圾反应器进行渗滤液处理,研究较长时期内不同水力负荷对矿化垃圾处理渗滤液效果的影响。结果表明:随着水力负荷的增加,反应器对渗滤液中有机污染物和氮污染物的降解能力降低。在试验运行稳定阶段,水力负荷为28,42,56 L/(m3·d)时,COD平均去除率分别为88%、66%、56%;NH+4-N平均去除率分别为94%、90%、71%;TN平均去除率分别为52%、50%、45%。当水力负荷42 L/(m3·d)时出现NO-2-N累积现象,且水力负荷越大NO-2-N累积越严重。建议微曝气矿化垃圾反应器处理渗滤液过程中水力负荷不宜大于42 L/(m3·d)。     

Modified dehydrogenase enzyme assay for evaluation of the influence of Hg,Cd, and Zn on the bacterial community structure of a wastewater treatment plant

In this study, a traditional assay was modified to evaluate the effect of Hg, Cd, and Zn on the bacterial community of a sequencing batch reactor and activated sludge plants and heavy metal-resistant bacterial species were determined. After the isolation of metal-resistant bacteria, their 16S rRNA gene fragments were sequenced. The BLAST program was used to compare the resulting 16S rRNA sequences with those in GenBank database to identify the isolated bacterial species. Hg was found to be the most toxic metal for both bacterial communities investigated. Sequence batch reactor bacteria were comparatively more resistant to Hg, Cd, and Zn than those from activated sludge. The resistant strains were close to the members of genus Pseudomonas, Kocuria, Stenotrophomonas, Enterococcus, and Staphylococcus. The modified dehydrogenase enzyme assay seems to be simple, robust, and competent for evaluation of the impact of metals on bacterial activity. Sequencing batch reactor systems should be preferred over activated sludge when wastewaters containing hazardous metals are to be treated.     

低浓度氨氮废水单级自养脱氮EGSB反应器的快速启动

将单级自养脱氮生物膜污泥作为种泥接种于膨胀颗粒污泥床反应器中,并对该反应器进行启动.在温度为(30±2)℃,p H值为7.8~8.2,DO为0.2~1.1 mg·L~(-1),上升流速为2.0~4.0 m·h~(-1)的条件下,进行了低浓度氨氮(60~100 mg·L~(-1))废水的单级自养脱氮工艺快速启动研究.结果表明,经过83 d的运行,反应器历经适应期、提高期和稳定期后,稳定运行阶段NH_4~+-N、TN去除率分别达到99.4%和80.7%.通过控制回流比和提高进水氨氮负荷维持了稳定的低DO状态,有效抑制了硝化细菌的生长,而部分亚硝化反应和厌氧氨氧化反应为主导反应并能保持高效、稳定的脱氮效果,成功实现了在膨胀颗粒污泥床反应器中单级自养脱氮过程的启动.颗粒污泥平均粒径从174μm增大到296μm.扫描电镜显示颗粒污泥表面光滑,微生物以球菌、短杆菌为主.FISH结果显示亚硝化细菌分布在颗粒污泥表面,厌氧氨氧化菌分布在颗粒污泥内部.反应器中构建了稳定的自养脱氮颗粒污泥系统.     

双驱动反应器中热钾碱吸收二氧化碳的动力学研究

采用双驱动反应器研究了热钾碱吸收二氧化碳的反应动力学,根据双膜理论,应用CO_2-H_2O体系,实验首先对气相传质过程进行了研究,结果表明:当气相体积流量为80 m L·min~(-1)时,气相搅拌速度在100 r·min~(-1)时可认为气膜阻力消去.通过改变液相搅拌转速,研究了液相传质系数kL变化规律,获得了k_L的无因次关联式.根据热钾碱吸收CO_2反应机理,获得了宏观动力学方程,并结合溶液的非理想性,对速率方程中的浓度效应进行了校正,通过实验测定并进行了模型参数估值,各参数分别为:表观活化能E_(ob)=21.9308 k J·mol~(-1),表观反应级数n=0.1399,表观指前因子K'_0=1.1908×10~(-4)mol·m~(-2)·s~(-1)·Pa~(-1).在此基础上,通过计算获得了热钾碱吸收CO_2的本征动力学方程,各模型参数分别为:本征反应活化能E=59.57 k J·mol~(-1),指前因子k_0=2.1802×1011m~3·mol~(-1)·s~(-1).为进行整个过程反应机制的判断,计算了膜内转化系数γ,结果表明该值远大于2,可知CO_2吸收为快速反应过程,反应主要集中在膜内完成,并由此可知工业反应器选型应采用比相界面积较大的填料塔为优.     

Sediment pollution characteristics and in situ control in a deep drinking water reservoir

Sediment pollution characteristics, in situ sediment release potential, and in situ inhibition of sediment release were investigated in a drinking water reservoir. Results showed that organic carbon (OC), total nitrogen (TN), and total phosphorus (TP) in sediments increased from the reservoir mouth to the main reservoir. Fraction analysis indicated that nitrogen in ion exchangeable form and NaOH-extractable P (Fe/Al-P) accounted for 43% and 26% of TN and TP in sediments of the main reservoir. The Risk Assessment Code for metal elements showed that Fe and Mn posed high to very high risk. The results of the in situ reactor experiment in the main reservoir showed the same trends as those observed in the natural state of the reservoir in 2011 and 2012; the maximum concentrations of total OC, TN, TP, Fe, and Mn reached 4.42 mg/L, 3.33 mg/L, 0.22 mg/L, 2.56 mg/L, and 0.61 mg/L, respectively. An in situ sediment release inhibition technology, the water-lifting aerator, was utilized in the reservoir. The results of operating the water-lifting aerator indicated that sediment release was successfully inhibited and that OC, TN, TP, Fe, and Mn in surface sediment could be reduced by 13.25%, 15.23%, 14.10%, 5.32%, and 3.94%, respectively.     

初始pH值对序批式CANON工艺脱氮效果和N2O释放的影响

在温度为30℃±1℃条件下,采用陶粒为填料的序批式CANON反应器,以人工配置无机高氨氮废水为进水,研究不同初始pH值对CANON工艺脱氮效果和N_2O释放的影响.试验过程中,控制进水氨氮浓度相同,HRT=5 h,曝气量为6m3·(m~3·h)~(-1)时,调节进水pH值分别为6.64、6.98、7.15、7.88和7.95,研究发现,初始pH值在6.64~7.95之间时,CANON工艺脱氮效果基本保持稳定,TN去除率分别为81.38%、87.32%、92.12%、88.21%和86.84%,TN去除负荷均在1.56kg·(m3·d)-1以上;各周期初始N_2O释放速率基本相同,先升高后降低,且初始pH值越低N_2O释放速率峰值越高,而N_2O释放量和释放率也均随初始pH增加而减少.初始pH值在6.64~7.95之间对总氮去除影响不大,但对N_2O释放有较大影响.要同步实现CANON工艺高效脱氮和N_2O释放减量化,应将进水pH调节在7.90附近.     

零价铁自养反硝化过程活性污泥矿化及解决措施

本研究通过接种生活污水处理厂活性污泥,在升流式厌氧反应器内启动了零价铁还原硝酸盐的反应,经过52d的运行后实现氮去除速率29.3 g·(m~3·d)~(-1).针对运行过程中形成的三价铁及铁氧化物对污泥的包裹,致使污泥矿化,导致活性降低的问题,进行了流加污泥和改变回流两种防矿化方式的可行性研究.采用流加方式,经过22 d运行,硝酸盐氮转化速率在33.0 g·(m~3·d)~(-1)左右,出水亚硝酸盐氮平均浓度16.50 mg·L~(-1),此两者和矿化时期相比均无较大变化,而出水氨氮平均浓度从12.38 mg·L~(-1)下降到3.58 mg·L~(-1),氮去除速率从9.9 g·(m~3·d)~(-1)恢复至15.0 g·(m~3·d)~(-1),生物反应减弱了化学还原硝酸盐过程;采用改变回流方式,反应柱外部设置回流池,利用回流池上部水进行水力循环和上升冲刷,将生成的三价铁及铁氧化物随出水流出并沉积在外部回流池内,在上升流速3.49 m·h-1的条件下,转化硝酸盐对应生成的三价铁量有大约58%通过回流沉淀在外部回流池内,硝酸盐氮反应速率在34.3 g·(m~3·d)~(-1),出水亚硝酸盐氮、氨氮浓度分别为0.22 mg·L~(-1)、0.75mg·L~(-1),未出现氨和亚硝酸盐的大量积累,实现氮去除速率在33.4 g·(m~3·d)~(-1),实现了长期运行中污泥矿化问题的解决.对比两种方式,从处理效果看改变回流模式处理污泥矿化问题优于污泥流加方式.     

事故树分析法研究反应堆退役中的放射性危害

反应堆退役的安全性是退役活动的关键。退役中产生的放射性危害,不仅能直接对公众造成伤害,更可能对环境造成长久危害。采用事故树分析法对反应堆退役过程中的放射性危害进行研究探讨,并结合实际退役案例,对事故与导致事故发生原因之间的逻辑关系进行分析。结果表明：引起放射性事故发生的原因较多,既有内照射危害又有外照射危害。在分析基础上,提出了预防及治理措施,从而推进反应堆退役工作的顺利进行,保障人、物及环境的安全。