生物因子控制反冲洗对BEAC滤池优势菌稳定性影响研究

针对用于生物增强活性炭工艺(BEAC)中的6株优势菌,利用生物因子研究反冲洗对优势菌群在活性炭表面稳定性的影响,确定适合的反冲洗方式及强度.中试试验表明,气冲强度对BEAC生物膜的影响作用要比水冲洗大,通过比较反冲洗前后优势菌群生物量,确定BEAC滤池启动期采用单独水反冲洗,稳定期采用气水联合反冲洗,优势菌群在活性炭表面的平均生物损失量为15.47%;利用生物量和生物活性的乘积(生物需氧量,BRP)确定最佳反冲洗气强度为8～10 L/(m~2·s),反冲洗前后的生物量和生物活性变化最小;扫描电镜和PCR-DGGE图片结果表明,启动期采用气水联合反冲洗导致优势菌数量减少,稳定期采用气水联合反冲洗可保持优势菌的稳定性,反冲洗前后优势菌在活性炭表面数量变化较小.     

MAP沉淀法目标产物最优形成条件及分析方法

为了确定鸟粪石(MAP：MgNH₄PO₄·6H₂O)形成的最优条件,引入化学剖析法,利用酸溶液将鸟粪石沉淀法中所得沉淀物溶解后进行相应的元素分析;提出一种根据沉淀物中的NH⁺₄-N含量间接计算确定鸟粪石含量(即纯度)的分析方法.根据这种计算分析方法,分别得出了不同pH条件下以自来水(主要为地下水)和超纯水作为溶剂所合成的鸟粪石纯度,并对pH和Ca²⁺在鸟粪石形成过程中的影响进行了评估.结果表明,该计算分析方法能够有效实现对MAP沉淀法目标产物的定量分析,弥补了国内外目前普遍依靠XRD技术定性判断所得沉淀物中鸟粪石是否存在的缺陷.以超纯水作为溶剂时,使鸟粪石纯度>90%的最佳pH范围在7.5～9.0,而以自来水为溶剂时,获得相同鸟粪石纯度最佳pH范围则是7.0～7.5.实际污水中常常含有相当数量的Ca²⁺,实施碱性条件(pH>8.0)的MAP沉淀势必大幅降低鸟粪石的纯度.因此,对实际污水回收磷而言,MAP沉淀法的最优pH条件应控制在中性范围(<8.0)以内.     

焙烧层状氢氧化镁铝对水溶液中As(Ⅲ)和As(Ⅴ) 的吸附性能比较

通过静态吸附实验,对比研究了焙烧层状氢氧化镁铝(Mg-Al CLDH)对水溶液中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)阴离子的吸附特性,并用粉末X射线衍射对Mg-Al CLDH吸附前后的结构进行了表征.结果表明,Mg-Al CLDH对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附是通过“结构记忆效应实现的.Mg-Al CLDH可有效脱除溶液中的含砷阴离子,其吸附量明显高于现有文献的报道.当As(Ⅲ) 和As(Ⅴ)初始浓度(以As计)分别高达10 mg·L^-1和40 mg·L^-1时,吸附后溶液中残余As浓度<10 μg·L^-1.在本研究的初始浓度4～500 mg·L^-1范围内,在298～323 K下, As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在Mg-Al CLDH上的最大吸附量(以As计)分别为150.46～224.03 mg·g^-1和149.62～224.76 mg·g^-1,且吸附量仍呈直线上升趋势.吸附量随温度升高而增大,表现为吸热吸附.As(Ⅲ)和As(Ⅴ)阴离子在Mg-Al CLDH上的吸附等温线分别属于L型和H型.在低浓度区域,As(Ⅲ)在Mg-Al CLDH上的吸附可用Freundlich等温方程式来描述,As(Ⅴ)更符合Langmuir等温方程式;在高浓度范围内,均可用Freundlich等温方程式来描述.在相同初始浓度和温度下,Mg-Al CLDH对As(Ⅴ) 的吸附速率和脱除率远远大于As(Ⅲ),吸附速率和脱除率随溶液初始浓度的降低和温度的升高而增大,伪二级动力学方程可较好地描述二者在Mg-Al CLDH上的吸附动力学过程.吸附基本不受溶液初始pH值(3.0～10.0)和离子强度的影响.当溶液中As(Ⅴ)和As(Ⅲ) 同时存在时,Mg-Al CLDH优先吸附As(Ⅴ).     

温度对好氧颗粒污泥吸附铅离子的影响

由活性污泥培养得到好氧颗粒污泥,研究了温度对好氧颗粒污泥吸附Pb²⁺的影响.结果表明,好氧颗粒污泥主要含有C、H、N、O、P等元素,其经验结构式为C_5.7H_10.9O3.9NS_0.04.好氧颗粒污泥表面主要由球状细菌组成,具有明显的孔隙结构.在20～40℃时,Pb²⁺在好氧颗粒污泥上的吸附过程可以由Langmuir和Freundlich等温方程进行拟合（R²>0.914）.Pb2+最大吸附量Qmax由80.65 mg·g-1（20℃）增至97.09　mg·g-1（40℃）.吸附过程的表观自由能变ΔG<0、 ΔH>0、 ΔS>0,表明Pb2+在好氧颗粒污泥表面的吸附为吸热、熵增的自发过程.红外扫描分析(FTIR)结果表明,吸附过程Pb2+主要与—OH、蛋白质中的—COOH以及PO发生作用,与含氮官能团无关.     

pUCD-recA重组发光菌构建及对遗传毒性污染物响应作用

基因重组发光菌在水质毒性的评价中具有重要的作用,本研究从分析污染物毒性损伤的机制出发,构建新型pUCD-recA基因重组发光菌.用PCR法从大肠杆菌W3110中扩增recA基因,将其与pGEM-T easy载体连接后测序.测序正确的recA片段及pUCD615载体均用BamHⅠ、EcoRⅠ双酶切,连接后电转化导入宿主菌JM109.挑取克隆,提取质粒用PCR鉴定,阳性克隆再进行测序.将构建成功的pUCD-recA载体转化入大肠杆菌RFM443,加入相应的遗传毒性污染物,观察发光响应作用.结果表明,recA基因PCR扩增出的片段为293 bp,测序结果与GenBank中的recA序列进行BLAST比对,同源性为99%,表明扩增序列正确.与pUCD615载体连接后的测序结果表明,recA基因已正确地插入到pUCD615的多克隆位点,方向和读码框正确,重组发光菌载体构建成功.将构建好的重组载体转化入RFM443宿主菌,加入遗传毒性污染物观察响应效果.丝裂霉素C(MMC)对pUCD-recA重组发光菌诱导效果最好,0.01 mg/L即可有很好的响应曲线;N′-甲基-N′-硝基亚硝基胍(MNNG)则在50~100 mg/...     

质粒pJP4水平转移介导生物膜系统强化降解2,4-D效应

以携带质粒pJP4[其上含编码2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D)降解功能的基因簇(tfd)]的基因工程菌Pseudomonas putida SM1443::gfp2x(pJP4::dsRed)为供体菌,以生物膜系统为对象,通过半连续流实验研究了质粒pJP4水平转移介导基因强化降解2,4-D效应,考察了目标基因在系统中存在状况及基因强化对系统菌群结构的影响.结果表明,以2,4-D(初始浓度为170 mg/L±10 mg/L)为唯一碳源,向生物膜系统加入携pJP4质粒的基因工程菌对2,4-D的降解具有促进作用,运行初期,促进作用较弱,随着半连续流反应的进行,促进作用显著增强,基因强化系统较对照系统对2,4-D的平均降解速率之差达13.3 mg/(L.h).通过对基因强化系统功能基因片段tfdB基因及报告基因gfp的跟踪检测,证实了在pJP4质粒介导下生物膜系统基因水平转移的发生.PCR-DGGE结果表明基因强化的生物膜系统较对照系统在受到2,4-D冲击条件下保持了相对更加稳定的菌群结构.     

聚磷激酶基因在假单胞菌中的整合和表达

为了构建高效除磷的微生物,将来源于大肠杆菌的聚磷激酶基因(ppk)插入广宿主载体pBBR1MCS-2多克隆位点区,得到质粒pBBR1MCS-2-ppk.以该质粒为模板,通过PCR扩增出携带有载体启动子和终止子序列的ppk基因,插入自杀型质粒pUTmini-Tn5中得到重组质粒pUTmini-Tn5-ppk.pUTmini-Tn5-ppk经三亲接合作用进入Pseudomonas putidaKT2440,同时mini-Tn5通过转座作用将ppk整合到宿主菌株的染色体DNA中,获得基因工程菌Pseudomonas putidaKT2440-PPK,用于表达ppk.RT-PCR结果显示,ppk基因在KT2440-PPK中得到较高量的表达,而在原始菌株KT2440中表达微弱.人工模拟污水实验结果表明,接种1 h时KT2440-PPK中聚磷含量达到最大,为3.05 mg/g,约是对照菌株KT2440的15倍.测定模拟污水中磷酸盐的含量表明,KT2440-PPK可以去除该模拟污水中90%以上的磷酸盐.     

聚磷菌在不同碳源下的反硝化研究

利用SBR系统对聚磷菌进行了培养,并通过荧光原位杂交手段检测了系统中聚磷菌Candidatus Accumulibacter phosphatis的富集程度.聚磷菌也是一种普通异养菌,为了研究它的反硝化能力,排除了聚磷菌的正常释磷和吸磷过程,仅考察在不同碳源下反硝化性能.结果表明,乙酸和PHB都能成为聚磷菌反硝化的电子供体.当以乙酸为外在单一碳源时,其反硝化速率和PHB生成速率与起始硝酸盐浓度无关,但是当起始状态硝酸盐浓度越高时,消耗单位乙酸生成的PHB和硝酸盐还原量越小.以PHB为内在碳源和能源时,聚磷菌的反硝化速率呈现对于基质(硝酸盐)的零级动力学反应,比反硝化速率为0.973 3mg/(g.h),此外PHB平均比消耗速率为(以PHB计)2.462 6 mg/(g.h).     

CFP(青色荧光蛋白)大肠杆菌用于表征好氧-厌氧反复耦合反应器细胞溶解特性的研究

构建了采用青色荧光蛋白(CFP)大肠杆菌快速示踪好氧-厌氧反复耦合(rCAA)反应器内溶胞特性的新方法.研究结果表明,rCAA反应器厌氧区域内的污泥上清液以及反应器后部好氧区域内的污泥上清液对大肠杆菌内CFP的释放具有明显的促进作用,说明这些区域的污泥上清液具有显著的溶菌作用.其中,厌氧区域污泥上清液对荧光细菌作用7h后的平均破碎率可以达到70%,且大肠杆菌胞内CFP的释放速度与初始荧光菌浓度以及污泥上清浓度有密切的关系.同时,研究结果进一步表明,厌氧区域污泥上清液具有的溶菌活性可能主要来自于污泥胞外的水解酶.     

化学链燃烧中钙基载氧体CaS04再生的氧化反应机理

在热重和红外联用进行等温实验的基础上,探讨了氧体积分数为10%、20%,970-1150℃温度范围内化学链燃烧过程中钙基载氧体再生(cas)的氧化特性-结果显示,CaS氧化的直接产物主要为CaSO4,只有在诱导期生成极少量CaO和SO2;但CaSO4与CaS还可进一步反应,生成更多Can和S02.通过对氧气浓度和温度的实验条件改变,研究了CaS04的转化率、转化速率,并辅以S02析出速率分析,获得了CaSO4相对于CaO的瞬时选择性、Ca.SO4的收率和反应选择率.结果表明,钙基载氧体CaSO.再生过程氧化反应的适宜条件为温度970-1000℃以及较高的氧气气氛.这不仅可以抑制S02的排放量从而得到较高的反应选择率.同时反应过程也具有较高的转化速率.