基于PVA-SA包埋颗粒的短程硝化AO工艺脱氮性能优化

采用聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)包埋材料固定短程硝化活性污泥在连续流AO(Anaerobic/Oxic)反应器中处理生活污水并实现稳定的短程硝化.利用响应曲面法,对水力停留时间(HRT)、内循环比以及填充率等参数进行研究,探讨了对亚硝酸盐积累率(NAR)和总氮去除率(NRE)的影响,并成功建立了二次回归模型.结果表明,控制参数HRT为6.43h,内循环比为2.93,好氧段填充率为25%,此时NAR和NRE效果最佳,分别达到86.22%和86.56%,表明该工艺具有良好的脱氮性能.此外,还通过活死细菌及原位荧光杂交(FISH)发现,活菌主要分布在颗粒表面0~500μm范围内,死菌分布在0~300μm范围内,并随着深度增加荧光强度逐渐降低.最后,16SrRNA测序结果表明,长期运行的包埋颗粒相比于短程硝化活性污泥中Nitrosomonas的相对丰度由0.013%增加到5.02%,Nitrospira由0.055%增加到1.99%,硝化细菌中亚硝酸氧化细菌(NOB)的比例被降低,而氨氧化细菌(AOB)的比例升高,促进了短程硝化脱氮效果的稳定.

低温对异养硝化菌Acinetobacter sp.生长代谢及群体感应影响研究

为进一步探究低温条件下HN-AD菌氮素转化机理及其群体感应系统对低温响应机制,采用GC-MS测定HN-AD过程中释放的信号分子,结果表明菌株JQ1004至少分泌包括C_(6)-,C_(8)-,和C_(10)-HSL在内3种高丝氨酸内酯(AHLs),其浓度变化均随细菌浓度增加不断累积,呈现显著密度依赖性.当温度由30℃降低至10℃时,C_(6)-和C_(8)-HSL呈不断下降趋势,而C_(10)-HSL变化为先上升后下降,并在20℃达到最大值10.89nmol/L,表明C_(10)-HSL在菌株适应低温环境中发挥重要作用.低温添加10nmol/L C_(10)-HSL可显著缩短细菌迟滞期,提高脱氮速率.20℃和10℃时添加C_(10)-HSL使amoA表达量分别提高了35%和22%,napA表达量分别增加了14%和9.4%.C_(10)-HSL通过提高luxR调控的受体蛋白活性来提高菌株群感能力.低温添加C_(10)-HSL可促进胞外蛋白分泌,降低多糖含量,提高生物膜活性,进而强化其对低温恶劣环境适应能力.

微生物菌体包埋固定化技术在废水处理中的应用

介绍了污废水生物处理中的微生物菌体包埋固定化技术,总结了该技术的研究现状及其在污水处理领域(脱氮、脱氨、降解有毒物质等)的应用。微生物菌体包埋固定化技术因具有的生物量含量高、包埋微生物类型及污水处理范围广、单位体积微生物菌体或酶活性高、固液分离方便及下游处理操作简单、抗冲击负荷及抵抗搅拌剪切力强等优点,在水处理领域受到广泛研究及关注。但目前研究多集中在包埋材料的制备、包埋菌种的选择等方面,未见将其大规模用于工业应用的报道。在今后的研究中,应对微生物菌体包埋技术的应用领域进行扩增,并可将其与细胞生物学、酶工程、生物催化剂和环境工程等领域进行结合。

不同环境条件下Pseudomonas sp.脱氮特性及功能基因表达差异研究

从活性污泥中分离获得一株PCL降解菌,经形态学和16S rDNA鉴定后命名为Pseudomonas sp.JQ-H3.经过脱氮实验验证,该菌能够以PCL为唯一碳源,分别以氨氮或硝酸盐氮为氮源进行异养硝化好氧反硝化.该菌能够在36h内去除93.11%的氨氮(初始氨氮浓度为102.41mg/L),氨氮最大降解速率为5.77mg/(L·h);并且能够在48h内去除93.93%的硝酸盐氮(初始氨氮浓度为99.01mg/L),硝酸盐氮最大降解速率为4.12mg/(L·h).对PCL膜的降解实验结果表明,菌株能够在60d内将初始重量为100mg的PCL薄膜降解94.03%,且胞外脂肪酶活性在30d时达到最大值9.18mU/mL.另外,Q-PCR实验结果表明,弱碱性环境促进了amoA和nirS基因的表达;napA、cnorB、nosZ基因的成功表达,进一步证明了菌株的异养硝化好氧反硝化能力.

微生物燃料电池电能产生及污废水处理的研究进展

微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)是采用微生物催化的电化学系统,可用于污废水处理领域。目前关于MFC的研究多集中在提高产电能力和去污效能方面。通过综述近期MFC的研究进展,建议该技术在污废水处理领域的研究重点放在产电微生物筛选培养、低成本电极材料修饰研发、调控MFC运行条件等方面,并应加强MFC与序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)、厌氧好氧(anoxic oxic,A/O)、膜生物反应器(membranebio-reactor,MBR)等常见污废水处理工艺耦合联用的研究。

ANAMMOX富集与优化停曝比对MBR-SNAD工艺的影响

采用膜生物反应器(MBR)研究了厌氧氨氧化细菌在富集过程中的活性变化,在启动全程自养脱氮(CANON)工艺中以恒定曝气量,通过优化停曝比实现氨氧化细菌(AerAOB)和厌氧氨氧化细菌(An AOB)协同脱氮并且有效抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性,然后添加有机物(乙酸钠)逐步启动同步亚硝化-厌氧氨氧化耦合异养反硝化(SNAD)工艺.结果表明,在厌氧氨氧化细菌富集过程中,通过不断缩短水力停留时间(HRT)提高进水氮负荷的方式强化厌氧氨氧化细菌活性,其平均活性由0.603mgN/(h·gVSS)提高到了8.1mgN/(h·gVSS);当恒定曝气量为50mL/min,停曝比为4:10(min:min)时,AerAOB和An AOB对氨氮的去除量分别占总氨氮去除量的58.8%和41.2%, NOB氧化亚硝态氮的量占总硝态氮生成量的15.3%,成功抑制了NOB的活性;当C/N比为0.5,调整停曝比为4:15后,反硝化过程氮去除量占总氮去除率的20.9%,厌氧氨氧化过程氮去除量占总氮去除率的79.1%,实现了Aer AOB、An AOB和反硝化细菌(DNB)协同脱氮的目的.

IFAS工艺短程硝化过程中功能菌的动力学特性

实验采用生物膜-活性污泥复合工艺(IFAS),探究了不同进水NH4^+-N负荷以及游离氨(FA)浓度下的好氧氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)的动力学特性,考察了不同微生物聚集体(悬浮污泥和载体生物膜)对于NH4^+-N去除的贡献,同时对其中的生物吸附和生物降解进行定量分析.利用荧光原位杂交(FISH)技术观察了总菌、AOB和NOB的数量以及空间结构的变化.结果表明,随着进水NH4+-N浓度逐渐升高,出水NO3^--N浓度逐渐下降,NO2--N得到大量积累,当进水NH4+-N浓度为480mg/L时,NH4+-N去除率和亚硝酸盐氮积累率(NAR)分别稳定在95%和80%以上,而FA由(2.77±0.07)mg/L增加至(16.35±0.3)mg/L时,NAR由9.42%增加至83.31%,实现了对NOB的抑制.在NH4^+-N的去除过程中生物吸附和微生物降解分别占NH4^+-N去除量的3.4%和88.1%,悬浮污泥和生物膜中AOB占比分别由27.4%和10.3%增加至41.3%和18.1%,表明悬浮污泥比生物膜更有利实现对于AOB的富集.

低温条件下好氧颗粒污泥培养及其脱氮性能研究

为研究在低温条件下好氧颗粒污泥(AGS)的形成及其脱氮性能,在序批式反应器(SBR)中15℃条件下60d内培养出了成熟的具有良好短程硝化功能的AGS,稳定运行阶段亚硝酸盐氮积累率(NAR)可以达到90%以上,扫描电镜显示AGS主要由短杆菌和球菌构成.通过批次实验研究了温度在15℃时,粒径为R1(1.0～2.0mm)、R2 (2.0～3.0mm)和R3 (>3.0mm)的短程硝化AGS的脱氮特性.其中R1亚硝酸盐氮积累效果最差,R2、R3相差不大,其NAR均可达到90%左右,效果较好.AGS粒径的增大会对基质的传质产生影响,这为氨化细菌(AOB)、硝化细菌(NOB)和反硝化细菌的生长提供了适宜的场所,有利于短程硝化的实现.通过微电极测定,在温度为15℃、水中溶解氧(DO)浓度为6～7mg/L时,AGS中氧气的传质深度为600～700μm.

弃流装置在合流制溢流污染控制中的研究进展

合流制溢流污染已成为现阶段海绵城市建设、黑臭水体整治以及城市水景观构建过程中不可忽视且亟需解决的难题之一。初期雨水弃流装置作为一种削减入河污染负荷、收集利用雨水资源的工程设施,在合流制溢流污染控制中发挥着巨大的作用。介绍了雨水弃流装置的类型、处理效果、优缺点及适用性等,电控智能弃流井目前应用中存在的主要问题是雨水弃流中监测水质参数的选取和实时监测装置的设计,提出了智能弃流井的改进方案、注意事项等,以备相关从事人员或讨论参考。

微生物燃料电池电能原位利用及其衍生形式的研究进展

作为一种生物催化的电化学系统,微生物燃料电池(MFC)目前研究多集中于提高产电能力和污水处理能力。将MFC产生的电能进行原位利用,可以有效对废水进行处理和修复。为了更有效地原位利用MFC产生的电能并修复污染水体,本文介绍了一种电能原位利用的新形式—微生物电化学呼吸器(MES)并综述了其的研究进展。MES作为一种短路的新型MFC,将产生的电能进行原位利用,可以提高废水的优化处理效率。作为一种新型污水处理装置,MES在环保领域将会拥有广阔的应用前景。