AAO污水处理工艺中厌氧氨氧化效能及微生物交互作用

选取3座AAO工艺市政污水处理厂为研究对象,应用q PCR和^(15)N稳定同位素示踪技术,考察活性污泥样品中厌氧氨氧化菌丰度、速率、功能及与其他氮循环微生物的季节性交互作用.结果表明,所有样品中均能检测到厌氧氨氧化菌,其丰度为10~6~10~7copies/g VSS,速率为0.11~0.90μmol N/(g VSS·h).较自养硝化而言,异养反硝化过程不仅具有为厌氧氨氧化菌提供更多NO_2^-的潜势,还是NO_2^-的强力竞争者;而自养硝化过程中的AOB较AOA能提供更多NO_2^-.厌氧氨氧化菌对氨氧化的贡献率为2.55%~7.89%,对系统脱氮的贡献率为2.07%~6.59%,且夏季表现均高于冬季.CCA结果进一步证明环境温度是活性污泥中厌氧氨氧化表现的关键环境要素之一,而反硝化和硝化速率则是关键微生物因素.说明虽然厌氧氨氧化菌在污水生物处理系统中的丰度并不高,但依然起着不容忽视的脱氮效能,该研究结果补充了污水生物处理脱氮过程和氮素迁移转化过程中的氮平衡计算,为厌氧氨氧化在低氨氮城市污水处理领域的生产性应用提供理论支持.

不同活性污泥胞外聚合物提取方法优化

活性污泥胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPS）是污水生物处理过程中污泥结构、脱水性能、絮凝性能以及沉降性能的重要决定因素，而提取方法不同EPS的剥离程度存在很大的差别．因此EPS提取方法的建立至关重要．采用6种方法提取不同污泥EPS，分析了不同污泥每g干污泥中分层EPS的质量及组成，并考察了污泥粒径及脱水性能与污泥EPS的关系．结果表明：不同工艺不同污泥每g干污泥中EPS质量不同；甲醛＋NaOH法提取EPS效率高且对细胞破坏程度小，试验中不同污泥EPS提取量为15．88～39．30mg；每g干污泥中黏液层EPS质量越高，蛋白质与多糖质量浓度之比越大，污泥脱水性能越差；污泥EPS的提取效率与污泥粒径存在一定的相关性，污泥粒径越大，提取效率越高．

厌氧氨氧化颗粒污泥上浮机理及控制策略进展

为了解决厌氧氨氧化颗粒污泥容易破坏并发生上浮,造成系统出水不稳定甚至崩溃的问题,主要针对厌氧氨氧化颗粒污泥上浮机理及控制策略进行综述.研究结果发现:厌氧氨氧化颗粒污泥上浮的主要机理是当氮负荷率(nitrogen loading rates,NLRs)过高时,厌氧氨氧化颗粒污泥产生大量氮气(N_2)无法释放,在颗粒污泥内部形成气囊或附着于颗粒污泥表面,致使颗粒污泥密度降低,导致上浮.相应控制策略包括:控制颗粒污泥粒径(1.5~4.0mm);适当控制NLRs(以N计,下同)(4.0~34.5 kg/(m^3·d));适当提高进水磷和钙的质量浓度(ρ(KH_2PO_4)=10mg/L,ρ(CaCl_2·2H_2O)=0.15~5.65 mg/L);选择带有搅拌功能的反应器;调整排水口位置并控制排水时间等.

水力压裂增透技术在高瓦斯低透气性煤层的试验研究

以谢一矿C13煤层作为试验地点,详细阐述了水力压裂技术的基本原理、工艺流程、压裂参数的设置,并分析了水力压裂过程中煤体内部裂隙变化规律。压裂后有效影响半径达25 m,煤层透气性系数增加了42.26倍,瓦斯预抽纯量为原始煤体的4.95倍,煤层预抽达标时间缩短了42%。

脉冲式注水防治综掘工作面粉尘技术及应用

煤层注水是从源头减少煤巷综掘工作面煤尘的治本性措施,然而一些低透气性、高硬度煤层严重影响煤层注水效果,基于解决低透气性煤层注水除尘困难的问题,提出了脉冲式煤层注水方法。以煤巷综掘工作面为研究对象,对煤层脉冲式注水除尘技术进行现场试验,通过现场试验发现在压力8 MPa、频率20 Hz时注水效果最好。对注水后煤层进行采样分析,发现其水分增量与湿润范围明显增大,对比不注水的情况下浮尘达到稳定状态的距离提前了12 m左右,工作面粉尘量降低了70%左右,煤体含水率也显著增加。

超高温自发热好氧堆肥工艺处理剩余污泥

对超高温(~80℃)自发热好氧堆肥工艺进行了研究,重点考察了堆肥过程中温度、含水率、氨氮浓度、氨气浓度、细菌丰度、污泥中可挥发性固体(VS)、种子发芽率(GI)的变化情况.并利用高通量测序考察了堆肥前后物料中微生物种群结构的变化情况.结果表明:堆肥过程中平均温度始终保持在70℃以上,峰值在82℃.含水率,VS随堆肥进行逐渐下降,最终含水率从44.17%降至31.94%,VS从45.08%降至40.25%.发酵最终减容40.95%,减量50.23%.细菌丰度在第一个周期中迅速减少,然后趋于稳定.NH4+-N在8.80~11.66mg/g干污泥内变化.浸提液稀释75倍时对种子发芽有明显促进作用.高通量测序分析显示:堆肥结束后,剩余污泥中的微生物93%以上裂解死亡.功能菌中主要为Firmicutes门中的Saccharomonospora属、Bacillus属、Geobacillus属、Oceanobacillus属,以及Actinobacteria门中的Actinomadura属、Thermobifida属,总量达83.09%.最终堆肥产品稳定无异味.

不同填料的厌氧氨氧化污泥挂膜性能比较

向厌氧氨氧化反应器内投加填料形成生物膜有利于污泥的持留,然而有关填料本身的不同特点对厌氧氨氧化生物膜生长影响的报道较少。将两种不同密度的悬浮塑料填料和两种不同密度的海绵填料置于同一反应器内,进行厌氧氨氧化污泥的挂膜,结果发现海绵填料的单个填料氨氮平均去除速率和亚硝态氮平均去除速率整体高于悬浮塑料填料,所挂污泥的EPS含量整体也高于悬浮塑料填料,并且挂膜速度也相对较快。在挂膜30 d后,单个小密度海绵填料便可检测出氨氮和亚硝态氮去除速率,且2 4(NO-N)/(NH-N)????值接近1.32。在挂膜105 d后,单个小密度海绵填料的氨氮平均去除速率为0.123 mg·L?1·h?1,亚硝态氮平均去除速率为0.160 mg·L?1·h?1,2 4(NO-N)/(NH-N)????值为1.30,最为接近理论值1.32,厌氧氨氧化活性为最佳,并且其所挂污泥的厌氧氨氧化菌丰度值在4种填料中最大,为1.73×1010 copies·(g dry sludge)?1,总体来看小密度海绵填料的挂膜效果更好。

强调动手能力训练的在线实验课程设计与思考--以“环境微生物与实验”全英文课程为例

在线上远程实验教学中融合动手能力训练是至关重要的。文章基于北京交通大学威海国际校区的全英文课程“环境微生物与实验”,通过在线课堂讲授理论知识、合理设计教学实验,让学生能够在家进行实验操作。此外,文章通过深入分析在线实验案例的设计、具体实施情况及学生的反馈,为如何在线远程开展实验课程提供了一种新思路,该思路满足在线远程教学过程中实验课程对学生动手实践能力的培训要求,为进一步推进线上线下混合教学模式提供有益参考。

自发热持续高温好氧堆肥碳、氮、腐殖酸变化过程

为了探索超高温自发热好氧污泥堆肥过程中有机碳、氮、腐殖酸变化过程,以1m^3小堆体好氧堆肥的形式进行了深入研究.结果表明:水溶性COD从23.18mg/g增大到47.49mg/g,然后逐渐减少至30.67mg/g.总有机碳和TN在前7d减量最多,分别从207.45mg/g,45.40mg/g降到157.86mg/g,38.23mg/g,并在第35d趋于稳定.NH_4^+-N从9.89mg/g逐渐增加到14.04mg/g,堆肥过程中NO_2^--N,NO_3^--N含量极低,总含量低于0.07mg/g,不足TN的0.2%.TN损失达82.87%,主要通过氨气挥发的途径.腐殖酸含量前7d从115.12mg/g迅速上升至214.11mg/g,第21d缓慢下降至154.47mg/g,趋于稳定.腐殖度E4/E6在3.49～4.23范围内变化,总体呈上升趋势,不适用于本工艺腐熟判定.

外源自诱导物对厌氧氨氧化的影响

厌氧氨氧化作为污水生物脱氮新工艺,存在着菌群倍增时间长,一旦随水流失,脱氮性能会急剧下降的问题.N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)作为一类典型的诱发群体感应效应的自诱导物,可能会激活部分基因的表达.有研究表明两种常见的AHLs:C6-HSL和C8-HSL对厌氧氨氧化菌群的成膜机制有促进作用.本试验通过外添加C6-HSL和C8-HSL两种自诱导物,深入探究其对厌氧氨氧化菌群的影响.结果表明浓度为0.5g/L的AHLs会抑制厌氧氨氧化菌群的生长,但能提高其脱氮性能,并显著促进联氨合成酶(hydrazine synthase subunit A,hzs A)基因的表达,但两种AHLs的促进作用有所差别,相同浓度的C8-HSL较C6-HSL对hzs A基因表达的促进作用更为明显.

新型生物膜载体在污水处理中的研究现状

生物处理法是污水处理领域的核心技术,其中的生物膜法因具有耐冲击负荷、污泥产量少、运行管理方便等优势,已在全球范围内得到广泛关注。生物膜载体作为微生物附着生长材料,在生物膜处理工艺中起到关键作用,直接影响工艺的处理效果。然而,目前所开发的生物膜载体大多只能为微生物提供适宜稳定的生态位,并不具有强化污水处理效果的能力。为此,本文围绕五种能够提高污染物降解效率的新型生物膜载体(缓释生物膜载体、氧化还原介体生物膜载体、磁性生物膜载体、亲水改性生物膜载体、亲电改性生物膜载体)进行讨论,详细阐述了其具体分类与作用机理,并针对其今后研究方向与未来发展提出建设性建议,以期为未来大范围提标改造污水处理厂提供理论参考。

脉冲式流量波动对厌氧氨氧化UASB反应器的影响

通过试验模拟不同幅度、不同频率的脉冲式进水流量波动,研究脉冲式流量波动对已稳定运行的厌氧氨氧化UASB反应器性能的冲击影响.结果表明,在脉冲波动幅度小于60m L/min(上升流速1.33cm/min)范围内,厌氧氨氧化UASB反应器表现出良好的适应性和承受力,甚至对于高频率的波动冲击,出水也可达到一级A标准,NH_4^+-N和NO_2^--N去除率都基本维持在80%以上,总氮去除率维持在70%以上.而当脉冲的波动幅度为100m L/min(上升流速2.22cm/min)时,则UASB反应器的出水水质波动性大,随着波动频率的增大,反应器的适应时间增长,一直到波动频率为1.5h时,反应器出水NH_4^+-N和NO_2^--N浓度难以稳定在5mg/L以下.随着波动幅度由40m L/min增大到60,100m L/min,反应器内污泥中厌氧氨氧化菌的丰度值和厌氧氨氧化菌占全细菌的百分含量均呈现先增多后减少的趋势,在波动幅度为60m L/min时均为最大,可能是由于此时污泥和基质的混合与接触更为高效,氮去除效率高,更有利于厌氧氨氧化菌的生长.

实际规模PN/A工艺载体挂膜性能与微生物群落

由于厌氧氨氧化菌生长速度相对缓慢,在工业上通常采用添加载体填料的方式缩短反应器启动时间。为了评估不同载体对厌氧氨氧化微生物的挂膜效果,在处理煤化工废水的实际规模固定生物膜-活性污泥(IFAS)反应池中,测试了聚氨酯(PU)、聚乙烯(PE)和聚乙烯醇(PVA) 3种载体的挂膜效果。结果表明,第110天时,3种载体均形成成熟的生物膜,PU、PE和PVA载体生物富集量分别为(3.84±0.36)mg VSS/(cm^(3)填料)、(2.40±0.41)mg VSS/(cm^(3)填料)和(1.82±0.17)mg VSS/(cm^(3)填料),胞外聚合物(EPS)含量分别为(0.250±0.022)mg/(cm^(3)填料)、(0.018±0.0031)mg/(cm^(3)填料)和(0.0096±0.0018)mg/(cm^(3)填料);并且,在面对水质波动和系统故障时,PU载体也表现出更强的稳定性和抗冲击能力。此外,PU载体中的微生物具有更复杂的网络拓扑结构,可为微生物的栖息提供更多可利用的底物及营养物质,同时,微生物的互作关系也更加紧密。以上结果表明,相对PE和PVA而言,PU更适合作为厌氧氨氧化工艺的生物膜载体。

下保护层开采覆岩应力变化特性数值模拟

为了预防生产矿井的煤与瓦斯突出,利用保护层开采过程中的被保护层的卸压作用对卸压瓦斯进行强化抽采,使被保护层由高瓦斯突出危险煤层变为低瓦斯无突出危险煤层,实现对煤与瓦斯突出煤层的消突.应用数值模拟软件进行模拟,对下保护层开采后顶板覆岩的卸压程度、煤岩层移动变形、岩体裂隙发育和煤层卸压瓦斯抽采方法进行系统的研究.结果表明,被保护层的膨胀变形使得被保护范围内的围岩体内部形成大量孔道和裂隙,煤层的透气性增大.被保护层地压减小,弹性潜能得到缓慢释放.开采保护层结合采取相应的瓦斯抽放措施,对于防治深部煤层瓦斯突出和实现煤矿安全生产具有重要的意义.

尿素废水生物处理技术原理与工艺研究进展

尿素废水的处理是当前亟需解决的难题,其中生物处理法因具有工艺流程短,成本低,抗冲击负荷,不产生二次污染等优点,在尿素废水的处理中备受青睐.本文基于尿素生物水解法原理,从机理上深入分析了脲酶的发展历程,酶学结构与水解机制,并对传统生物尿素脱氮法的应用进行了系统梳理.此外,为了更好地理解厌氧氨氧化菌降解尿素的潜能及在实际工程中的应用,本文分别从微生物学和工程应用的角度总结了相关研究结果.最后提出了尿素废水生物处理研究的建议与展望,以期为实际工程应用提供有力的理论基础和技术支持.

氧化还原介体介导厌氧氨氧化生物脱氮的研究进展

厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,Anammox)工艺被认为是一种高效经济且环境友好的生物脱氮技术,是传统生物脱氮工艺的理想替代。然而,该工艺的核心微生物——厌氧氨氧化菌(AnAOB)生长速度缓慢,导致反应器启动时间长,限制了该工艺的实际应用与推广。因此,如何提高AnAOB活性,进一步缩短反应器启动时间成为亟待解决的问题。氧化还原介体(redox mediator,RMs)作为电子载体,通过加速电子传递过程,可增强AnAOB脱氮酶活性和代谢性能,从而提高整体脱氮效果。本文围绕RMs在强化Anammox性能中的作用进行讨论,介绍了RMs的特性、种类及其基本原理,从Anammox性能、胞外聚合物产量、脱氮酶活性及功能菌丰度等方面综述了RMs对Anammox过程的影响,并对其潜在的机理进行了分析和总结,以期为今后的实际应用提供理论依据和参考价值。

厌氧氨氧化菌群体感应机制

厌氧氨氧化反应是指厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐为电子受体将氨氮转化为氮气的过程.厌氧氨氧化因其低耗高效的脱氮方式成为污水处理领域最具前景的污水脱氮工艺.群体感应是一种微生物中普遍存在的通讯机制,能根据环境中的细胞密度控制一些基因的表达.厌氧氨氧化菌在生长过程中具有自我聚集和活性突越等现象,这说明群体感应系统在厌氧氨氧化菌代谢过程中起到非常关键的作用.对近年来有关厌氧氨氧化菌群体感应机制的研究进展进行了综述,为今后将厌氧氨氧化工艺应用于实际污水处理提供理论基础.

基于SOLO分类理论下警校生对函数极限概念及其应用的理解水平的调研

本文以警校生这个特殊的群体作为研究对象,从函数的基本概念、函数极限的概念和函数的应用,结合SOLO分类理论,对"警校生函数极限理解水平"进行调查研究。采用课堂考察、访谈和调查的方法进行调查。

厌氧氨氧化菌细胞的超微结构及功能

厌氧氨氧化菌是浮霉状菌属(Planctomyces)的化能自养型细菌,其在缺氧条件下以亚硝酸盐(NO2-)作为电子受体将氨(NH4+)转化为氮气(N2).该过程具有高效低耗的优点,因而厌氧氨氧化工艺成为目前最具应用前景的污水脱氮工艺,为了更好地将厌氧氨氧化工艺应用到实际规模中,对厌氧氨氧化菌的生物学研究非常必要.近年来,电镜技术的快速发展使得厌氧氨氧化菌超微结构的研究成为可能.厌氧氨氧化菌结构独特,被厌氧氨氧化体膜、胞浆内膜、细胞质膜分隔成厌氧氨氧化体、核糖细胞质及外室细胞质3个部分.本文由内至外地总结和描述了厌氧氨氧化菌的细胞器、膜结构、储存颗粒以及细胞附属物的形态特征,并对他们的功能进行了合理的解释和推测,得出以下结论:1)厌氧氨氧化体占据细胞体积的50%左右,是厌氧氨氧化菌最重要的细胞器,为厌氧氨氧化菌的代谢提供了场所;2)厌氧氨氧化体膜具有致密的阶梯烷膜脂结构,可抵抗有毒中间产物扩散从而保护细胞;3)厌氧氨氧化体内的铁储存颗粒可为血红素提供铁元素从而加快细胞的新陈代谢,而核糖细胞质中的糖原物质与储存颗粒可能分别与生物膜的形成及能量储存有关;4)厌氧氨氧化菌的菌毛可能与细胞黏着或胞间通讯相关,而S-layer对细胞的完整性及细胞形状的维持起着至关重要的作用.目前对厌氧氨氧化菌超微结构的研究还仅局限于生物学方面,建议今后以不同水质及操作条件下厌氧氨氧化细胞超微结构的改变为研究重点.

厌氧氨氧化菌与其他细菌之间的协同竞争关系

随着污水脱氮行业的蓬勃发展,各种新工艺、新理论层出不穷.厌氧氨氧化(Anammox)工艺以其独特的优点脱颖而出,成为最具应用前景的新工艺.厌氧氨氧化菌作为该过程的执行者目前已发现5属17种,本文主要对5属17种的厌氧氨氧化菌进行总结,并对厌氧氨氧化菌种内关系中的群体感应系统进行详细介绍,此外还介绍了厌氧氨氧化菌与硝化菌、反硝化菌以及厌氧甲烷氧化菌之间的协同与竞争关系.最后给出常见竞争因素对厌氧氨氧化种群结构的影响,通过控制竞争因素来实现对厌氧氨氧化种群结构的调节.本文将厌氧氨氧化菌微生物生态学与厌氧氨氧化污水处理工艺相结合,为厌氧氨氧化工艺在污水生物处理中的应用提供理论依据.