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。     

悬挂式生物膜载体处理果糖废水的响应面优化

文章在单因素实验的基础上,采用Box-Benhnken设计,选取进水初始浓度、进水流量及pH为工艺考察参数,对生物膜载体悬挂式自然供氧处理果糖有机废水的工艺进行响应面法优化。确定最佳工艺条件为:初始浓度181.315 mg/L、pH6.996、进水流量1.978 mL/s。此条件下,出水COD浓度可达到18 mg/L,去除率为90.12%。     

三相生物流化床处理对氯酚废水的实验研究

对氯酚废水是一种毒性很强的废水。本文利用三相生物流化床对对氯酚废水进行实验室模拟降解实验研究。三相生物流化床的特点是采用相对密度>1的细小颗粒为载体,微生物附着在载体的表面,形成一层生物膜。废水至下向上流动,使载体处于流化状态。处理过程中,液相中溶解的或呈胶体状的有机物以及溶解氧从液相进入生物膜,被生物膜中的细胞分解、利用。这样,在生物膜表面与液相中形成一个有机物和溶解氧的浓度梯度,使废水中的有机物不断地被吸附到生物膜上,从而达到连续处理废水的目的[1]。     

孔隙介质中生物膜空间分布及其对渗透性影响研究

孔隙介质地下水污染的生物修复过程中,微生物附着在介质颗粒表面,造成生物堵塞,影响生物修复的效率.对二维砂箱中的生物堵塞实验数据进行了统计分析,统计结果表明生物膜厚度在空间上服从正态分布.现有的定量刻画多孔介质生物膜与渗透率的模型一般均假设生物膜均质等厚地覆盖在颗粒表面,与实验结果不符.为探讨多孔介质中生物膜厚度变化对渗透率计算结果的影响,本文选择常用的Taylor模型中二大类六种模型进行比较分析研究.计算结果表明:生物膜厚度参数对模型计算结果影响显著,利用最小生物膜厚度计算得到的相对渗透率比利用最大生物膜厚度计算时的结果大1～4个数量级;不同模型对生物膜厚度参数的敏感性不同,其中Mualem模型最为敏感;Mualem Model利用平均值计算所得相对渗透率与实验测量结果相符,基于正态分布的生物膜厚度统计均值具有一定的代表性;Mualem模型更适用于计算孔隙介质中生物堵塞时对渗透率的影响.     

磁悬浮列车噪声主观烦恼研究

本研究对匀速、加速及减速3种行驶状态磁悬浮列车噪声分别进行了双耳效应采样,并于实验室中测试被试对样本主观感受。结果表明,3种行驶状态列车噪声样本的主观烦恼度与LA均具有较好的关联度。比较加速段与减速段样本,前者的主观烦恼度要高于后者,且在等主观烦恼度水平下,前者比后者要低大约2.5~4.5dBA。对于3种行驶状态样本总体而言,主观烦恼度与LA10的相关系数最高(R=0.981),略高于主观烦恼度跟LA与LAmax的相关系数,建议采用LA10作为磁悬浮列车噪声排放限值的评价指标。     

上流式厌氧生物膜-二级生物接触氧化处理猪场废水的研究

介绍了采用上流式厌氧生物膜反应器耦合二级生物接触氧化处理猪场废水。在一级生物接触氧化池内实现短程硝化,将产生的NO2-回流至上流式厌氧生物膜反应器,在上流式厌氧生物膜反应器内实现厌氧氨氧化与反硝化协同,实现在厌氧条件下对NH4+-N的去除。将该系统用于处理实际猪场废水,系统对猪场原废水COD平均去除率为97%,TN平均去除率为84.2%,NH4+-N平均去除率分别为88.2%。     

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.     

基于玄武岩纤维载体的水体净化试验研究

简单介绍了玄武岩纤维的基本特性,以玄武岩纤维作为生物膜载体,用实际生活污水模拟黑臭河道水体,采用生物接触氧化工艺来处理净化,评价玄武岩纤维生物载体的性能,探索玄武岩纤维在水体净化中的应用。经过13 d连续运行,玄武岩纤维生物膜载体对COD和NH3-N去除率分别达到82.3%和46.8%,相比对照组分别提高了47.5%和107%,处理效果优良,但是TP的去除效果不理想,需要进一步改进,完善处理工艺。总体来说,玄武岩纤维在水体净化方面有着良好的发展前景。     

磁场强化臭氧降解罗丹明B的试验研究

为了研究磁场强化臭氧氧化降解污染物的效果,以罗丹明B为处理对象,采用臭氧微气泡附加磁场法处理罗丹明B模拟废水,同时分析罗丹明B模拟废水的初始质量浓度、pH值、臭氧进气量及盐效应对降解效果的影响.结果表明,相同试验条件下,添加磁场后废水脱色率提高了28.2％,CODCr去除率提高了10％.当罗丹明B溶液的初始质量浓度为30 mg/L、pH值为2、水温(28±2)℃、臭氧通气量Q为0.5L/min、臭氧进口质量浓度ρin为14.8 mg/L时,经过70 min处理后,废水的脱色率达到了94.3％,CODCr去除率达到了43.2％,另外加入一定量的无机盐如Na2SO4可以提高降解效率.对氧化过程中的UV-Vis光谱图进行分析,发现罗丹明B的脱色主要是由于臭氧破坏了苯氨基、羰基键和芳环结构等,形成了无色化合物.研究表明,采用磁场强化臭氧降解有机污染物是一种有效的方法.     

煤化学链燃烧钙铁双氧载体竞争还原反应平衡分析

采用Ca SO4和少量Fe2O3所组成的混合物作为化学链燃烧的复合氧载体,对水蒸汽气化介质条件下煤气化-复合氧载体还原反应展开热力学分析,探讨了双氧载体在燃料反应器中的竞争还原反应机理及铁氧化物与气体硫化物、与煤灰反应的可能性.铁基氧化物主要是起到载氧的作用,其加入有利于提高燃料燃烬度,且不会被过度还原成Fe O或Fe.在850~1050℃反应温度范围,铁氧化物不会与SO2和H2S反应而转化成Fe S或Fe S2.Ca SO4还原副反应生成的Ca O容易与煤灰中Si O2和Al2O3反应,生成钙的硅酸盐和铝酸盐.