给水管网生物膜反应器及分子生物学研究方法进展

饮用水在经管道输送到用户的过程中,微生物附着到管网内壁生长形成生物膜。生物膜的存在会引起一系列水质问题如病原菌的生长、色度和浊度的变化、管道的腐蚀等,对人类饮用水安全构成威胁。而且生物膜对消毒剂有顽强的抗性,一旦形成就难以控制。所以生物膜一直是给水管网研究的热点和难点。但是给水管网中生物膜的实际采样研究比较困难,而且实际取样无法连续监测生物膜形成的动态变化过程,因此用反应器实验模拟研究生物膜显得尤为重要。另外,随着技术的进步,研究给水管网生物膜不仅仅局限于传统的培养方法,还出现了一些新手段如现代分子生物学技术和显微镜图像分析技术,以便更加科学、合理地了解给水管网生物膜,从而保障城市供水的安全。文章重点介绍几种常见的用于研究给水管网生物膜的反应器及生物膜的研究方法,并对其原理及优缺点作了简要的讨论。     

一种厌氧同时脱氮除磷的新现象

通过多次尝试和重现性验证,首次证明了以葡萄糖为碳源的EBPR(A/O工艺)中的厌氧池可以实现"同时脱氮除磷"的功能,对磷和氨氮的去除效率甚至可以达到35%和40%左右.本文通过应用宏基因组学技术较好地解决了A/O反应器中厌氧同时脱氮除磷优势微生物的鉴定难题.针对这种厌氧同时脱氮除磷的生物现象,论文展开了有关微生物的培养、鉴定等方面的研究和讨论.对于这种新型的"厌氧同时脱氮除磷"现象及其优势微生物的鉴定,国内外还未见公开报道.     

微生物燃料电池用于废水能源化的研究进展

微生物燃料电池能将废水中有机物的化学能转换成电能,在完成污染去除的同时实现能量回收,是一种新型的环境生物电化学技术。文章介绍了微生物燃料电池的工作原理,系统地总结了微生物燃料电池的技术体系构成要素,从电极构造、产电微生物、质子交换膜、反应器设计等方面阐述了微生物燃料电池研究现状与存在问题。针对微生物燃料电池在未来工程应用要求,指出反应器构型设计、生物电化学技术耦合等为未来研究重点。     

电化学合成臭氧技术的研究动态

臭氧/催化臭氧化技术在给水处理、污水深度处理以及难降解废水的处理中引起了广泛关注。传统的臭氧使用方法是将由氧气生成的气相臭氧溶入水中而得以应用。为了使臭氧更好的应用于水处理领域,采用电化学方法直接从水溶液中合成臭氧的技术近年来受到关注并得到重要发展,该技术设备简单,且能避免传统的气相合成臭氧技术的氮氧化物污染和臭氧的气/液转移损失,电极材料的发展和反应器系统的优化是推动此技术应用的关键。文章介绍了电化学合成臭氧技术的基本原理及其研究动态,重点评述了用于该技术的不同电极材料及其研究应用现状,同时也分析了电化学合成臭氧反应器的发展情况,指出了目前电化学合成臭氧技术存在的主要问题和研究重点,并对该技术的发展前景进行了展望。     

微氧厌氧工艺处理糖蜜酒精废水的现场试验研究

利用EGSB反应器处理某酒精厂糖蜜酒精废水,调试过程中向反应器内加入培养好的无色硫细菌污泥颗粒,并利用进水曝气带入的少量氧气使其处于微氧状态,经过3个月左右的现场试验结果表明:当进水pH值为7.5、温度为40℃、COD浓度为15 000～25 000mg/L时,出水的pH值为7.0、温度为33℃、COD浓度为3 000～4 000mg/L,COD的去除率达80%～85%,产沼气量为4 800m3/d,且每月可节约5.6t燃煤。     

UASB反应器处理造纸废水不同高度的污泥特性

为探讨上向流污泥床（UASB）反应器不同高度处的污泥特性,研究了生产性UASB反应器（总高7.2m）处理造纸废水时不同高度的污泥外观形态、稳定性及其产甲烷活性.结果显示,VS、TS、VSS、TSS浓度随着在反应器中取样高度的增加逐渐降低,并在距离反应器底部2.20m高度处出现分层.反应器1.20m和3.45m高度处的溶解性COD值较大（900mg·L-1以上）.反应器1.20m处污泥的稳定性较好（VS/TS较低）,固体浓度较高（TS136g·L-1,VS75g·L-1）,产甲烷活性较高（0.16g·g-1·d-1,以每gVSS中的COD计）,颗粒较大（平均当量直径为308μm）.UASB反应器处理造纸废水不同高度的污泥颗粒外观形态虽有差异,但污泥的生物活性近似.     

不同污泥停留时间对城市污泥生物沥浸推流式运行系统的影响

采用有效容积为700 L的推流式生物沥浸反应器对城市污泥进行连续14 d的生物沥浸处理,利用折流方式将反应器从进泥端到排泥端沿程方向依次划分为1～6区.对不同污泥停留时间(SRT)条件下反应器运行时各区的pH.溶解氧(DO)值及污泥的脱水性能(用污泥比阻SRF表征)进行了系统的比较研究.结果表明,当反应器曝气量为1.2 m3.h-1,微生物营养剂加入量为4 g.L-1,SRT为2.5 d时,反应系统在72 h时运行达到稳定,相应反应器各区的pH分别为5.00、3.00、2.90、2.70、2.60与2.40.污泥的比阻值由1区的0.64×1013m.kg-1逐渐降低至6区的0.33×1013m.kg-1.当SRT为2 d时,生物沥浸系统在120 h达到稳定,各区相应的pH分别为5.10、4.10、3.20、2.90、2.70与2.60.相应的DO值分别为0.43、1.47、3.29、4.76、5.75与5.88 mg.L-1.污泥的比阻值由1区的0.56×1013m.kg-1逐渐降低至6区的0.20×1013m.kg-1.当SRT为1.25 d时,运行第48 h,反应器6区pH升高至3.00.污泥沿程流动过程中,微生物菌群对营养剂利用率降低,导致系统失衡.生物沥浸反应器污泥停留时间越长,推流式生物沥浸系统越易达到稳定.停留时间2 d可以作为工程应用时的较优污泥停留时间.生物沥浸后将污泥收集经过增强聚丙烯厢式压滤机脱水至含水率60%以下,此研究将为城市污泥生物沥浸后期工程化运行提供必要的参数支持.     

高效厌氧反应器在PTA废水处理中的应用

自20世纪80年代以来,聚酯行业的发展带动了其原材料精对苯二甲酸(PTA)生产行业的迅速崛起,PTA生产废水量大,COD负荷高,传统上采用的两级好氧处理工艺存在能耗高,运行成本高的问题;结合国际上应用实例,分析采用高效厌氧工艺和好氧工艺结合来处理PTA生产废水的优势,可降低运行成本。     

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.     

PN-ANAMMOX一体化反应器处理电子行业PCB废水

利用已经启动成功并达到稳定脱氮效能的部分亚硝化-厌氧氨氧化一体化反应器,研究碱性印制电路板(PCB)废水自养生物脱氮的可行性及运行特性.结果表明,将进水NH+4-N浓度维持在220 mg·L-1时,经过80 d的运行,一体化反应器出水NH+4-N、NO-2-N浓度降低并稳定在4.0 mg·L-1和9.8 mg·L-1左右,脱氮效能最高达到1.29 kg·(m3·d)-1.同时出水总氮小于50 mg·L-1,满足接管排放标准.一体化反应器内好氧区NO-2-N产生速率最高为2.05 kg·(m3·d)-1,厌氧区的厌氧氨氧化菌最高脱氮效能为2.91 kg·(m3·d)-1,说明各功能菌在相应区域得到稳定地增长.一体化反应器适用于无机含氨的碱性PCB废液自养生物脱氮处理.