生物陶粒与生物活性炭上微生物群落结构的PCR-SSCP技术解析

采用PCR-SSCP(单链构象多态性)技术,以16S rRNA基因的V4-V5区为靶对象,分析用于饮用水处理的生物陶粒和生物活性炭上的微生物群落结构.对生物陶粒和生物活性炭上的微生物分别进行超声波洗脱、R2A和LB平板培养后提取基因组DNA.结果表明,除生物活性炭超声波洗脱不能提取到DNA外,其他处理均能提取到大小在10 kb以上的基因组DNA,但所提取的量有较大差异.以提取的DNA为模板分别进行PCR,均能扩增到408 bp的基因片段.这些片段经λ核酸外切酶消化处理后进行SSCP电泳.结果显示,超声波洗脱、R2A和LB培养对试验结果影响不明显.生物陶粒的微生物基因扩增片段SSCP图谱相同,且只出现1条带.测序后与基因组数据库对比,结果显示其与uncultured Pseudomonas sp. clone FTL201 16S rDNA （GenBank登录号AF509293.1）片段同源性为92%.生物活性炭的微生物基因扩增片段SSCP图谱也相同,但有2条带.测序对比的结果表明, 这2个基因片段与Bacillus sp. JH19 16S rDNA （GenBank 登录号DQ232748.1）片段和Bacterium VA-S-11 16S rDNA （GenBank登录号AY395279.1）片段的同源性分别为100%和99%.     

采用污水厂污泥制陶粒的烧结工艺及配方研究

对污水厂污泥“干化-烧结”制陶粒的烧结工艺和物料配方进行了研究,分析了不同烧结工艺条件对陶粒产品强度、吸水率和密度等性能指标的影响.结果表明,烧结温度对陶粒性能影响最大,而由于污泥本身熔点低,具有助熔作用,适宜的烧结温度与配方中污泥掺加量密切相关.最佳污泥烧制陶粒工艺条件为,污泥最大掺加量80%,350℃预热20min,1060℃烧结15min.     

降解甲基叔丁基醚的PM1生物膜培养及性能研究

在pH值7.2～8.5、温度25℃、DO≥5 mg/L的条件下,用含有甲基叔丁基醚（MTBE）的模拟废水对Methylibium petroleiphilum PM1进行富集培养并在陶粒表面挂膜,进而对其特性、性能等进行了研究。填料表面生物膜MTBE降解的序批实验和电镜照片分析均表明陶粒表面已成功附着PM1高效降解菌形成的生物膜。在挂膜后期,当起始MTBE浓度为100～110 mg/L时,经过24 h,MTBE的去除率达到65%以上并基本稳定,其中挥发占4.6%,生物降解起主导的作用。     

锰铁改性针簇莫来石对水中BPA和EE2的去除

为提高传统水处理工艺对内分泌干扰物的去除效果,本研究合成了锰铁二元金属氧化物改性的针簇莫来石陶粒(MnFe-M),对其理化性质进行了表征,并以黏土陶粒为对照,结合批次吸附实验研究其对水中典型内分泌干扰物双酚A(bisphenol A,BPA)和17α-乙炔雌二醇(17α-ethinylestradiol,EE2)的去除效果和溶液环境对其吸附效果的影响,并对其再生效果进行了研究.结果表明,锰改性后,针簇莫来石陶粒上负载了平均粒径为450 nm的水锰矿,使针簇莫来石陶粒的比表面积、累积孔体积和介孔比表面积均显著增加.未改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2几乎没有去除能力,锰铁改性后的针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的去除效率显著增加.针簇莫来石陶粒比黏土陶粒更适合做改性滤料的载体材料.锰铁改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的吸附动力学符合颗粒内扩散模型,颗粒内扩散是影响吸附速率的重要因素.等温吸附数据与LangmuirFreundlich模型拟合效果较好,基于该模型计算出的BPA和EE2最大吸附量分别为5. 043 mg·g^-1和3. 990 mg·g^-1     

陶粒固定化脱氮菌群对景观水中NO3--N的去除

以陶粒为载体对脱氮菌群进行固定化,并对ρ(NO3--N)较高的景观水进行模拟脱氮试验;同时比较了陶粒和海绵作为载体的固定化脱氮菌群在室温保存过程中脱氮活性的变化.结果表明,陶粒固定化脱氮菌群可以在短时间内有效去除景观水体中的NO3--N;模拟景观水试验处理2 d后,NO3--N的去除率为98.1%,TN的去除率为91.5%;试验第3～10天ρ(NO3--N)、ρ(TN)一直保持稳定,说明陶粒固定化脱氮菌群的作用具有一定的稳定性,不会出现ρ(NO3--N)波动现象.10 d后ρ(NO3--N)从初始的16.72 mgL降至0.19 mgL,NO3--N的去除率为98.8%;ρ(TN)从初始的17.89 mgL降至0.95mgL,TN的去除率为94.7%.分别将陶粒和海绵固定化脱氮菌群在室温下保存60 d后进行脱氮试验,NO3--N的去除率分别为99.8%、17.2%,说明在室温保存状态下陶粒固定化脱氮菌群能长时间保持脱氮活性.     

改性陶粒处理含磷废水研究

陶粒经过镧系稀土金属元素改性后处理含磷废水。探讨了改性陶粒的用量、接触时间、温度、原水pH值、原水初始浓度等因素对除磷效果的影响。结果表明：改性后的陶粒对废水中的磷酸盐去除效果较明显,当废水pH值为4～11、磷浓度在0～40mg／L,按改性陶粒与磷质量比为250：1来处理含磷废水,反应时间在5h之内,剩余磷酸盐的浓度〈0．5mg／L,磷的去除率达98％以上,处理后的废水可达排放标准。     

改性陶粒对水中内分泌干扰物的吸附去除

用CTMAB(十六烷三甲基溴化铵)对陶粒进行改性.实验研究了陶粒改性前后对5种内分泌干扰物EDCs(美托洛尔MTP、磺胺甲噁唑SMZ、卡马西平CBZ、对氯苯氧异丁酸CA、17α-乙炔基雌二醇EE2)的吸附特性.结果表明,CTMAB改性处理对陶粒的孔结构和表面性质都有影响,有效吸附的孔径所占比例和陶粒表面极性升高;室温条件下,EDCs初始浓度和吸附剂浓度均为1 mg/L时,实验用改性陶粒和陶粒达到吸附平衡的时间基本相同,均为5 min左右;改性陶粒能提高大部分EDCs的吸附量,5种内分泌干扰物混合物一起吸附时存在竞争,其中SMZ和MTP竞争力强,CA最弱;吸附机理包括表面物理吸附和分配作用.实验研究拟为改性陶粒应用于水中痕量污染物的处理提供理论依据,支撑保障饮用水处理达标的目的.     

Plackett-Burman设计和响应曲面法优化除磷陶粒的制备

为制备得到除磷效果较强的功能型陶粒,采用Plackett-Burman和响应曲面法对陶粒原料配比进行优化研究。采用Plackett-Burman实验设计筛选出具有显著除磷效应的4种原料——粉煤灰、水泥、石膏和氢氧化钠。以Box-Behnken Design响应面法建立数学回归模型,确定了最佳原料配比为：粉煤灰60.0 g、水泥15.0 g、氨基材料2.0 g、生石灰15.0 g、石膏3.0 g、氢氧化钠15.0 g,制得的陶粒磷去除率可达93.04%,颗粒强度为118.3 N。通过显著性检验和响应曲面等高线图分析,粉煤灰和氢氧化钠是显著影响陶粒磷去除率的主要原料,且粉煤灰与石膏、粉煤灰与氢氧化钠对陶粒的磷去除率有显著的交互影响,显著性p值分别为0.010 8和0.029 5。     

曝气生态滤池中微生物群落组成及物种多样性

为研究曝气生态滤池滤料表面物种多样性及其净水机理,通过高通量测序和生物信息分析对曝气生态滤池(EAF)中2种填料的不同DO区域微生物丰度和多样性进行研究和分析.结果表明,在EAF运行过程中,变形菌门所占比例均在71%以上,具有绝对优势,优势菌群的大量增殖使装置具有较高的TN去除率(67%),其中好氧区海绵铁表面样本优势菌群比例最高,达到77.49%,表明海绵铁在曝气条件下更适合优势菌群变形菌门的繁殖;Alpha多样性分析发现EAF内填料表面生物膜中微生物菌落丰度均高于空白样,表明EAF较自然环境更适合微生物生长;Beta多样性分析发现装置由于曝气使优势菌群变形菌门在填料表面大量繁殖,限制了其他菌种繁殖,虽然生物多样性略有降低,但随着优势菌群大量增殖从而提升了对TN的去除能力.