Cr(Ⅵ)浓度对MFC-颗粒污泥耦合体系运行效能及微生态的影响

Cr(Ⅵ)在水体环境中的污染不容忽视,探讨高效处理含Cr(Ⅵ)废水具有重要意义。本文建立了微生物燃料电池(MFC)-颗粒污泥耦合处理含Cr(Ⅵ)废水体系,考察了Cr(Ⅵ)浓度变化对该体系运行效能及微生态的影响。实验结果表明:当进水Cr(Ⅵ)浓度达到80 mg/L时,该体系对COD的去除率与Cr(Ⅵ)生物还原率分别达到92.71%和99.70%;循环伏安法(CV)显示其具有明显的还原峰,电化学阻抗谱(EIS)表明随着进水Cr(Ⅵ)浓度的增加,电荷转移内阻逐渐减小;进水Cr(Ⅵ)浓度增大到100 mg/L时,辅酶F420活性最低为0.026 2±0.000 2 mmol/g, INT-ETS活性明显下降,仅为5.20±0.23μg/(mg·h);X射线光电子能谱特征峰结合能表明其主要由Cr2O3和Cr(OH)3组成;高通量测序分析表明,该体系中的优势菌群为Chloroflexi和Proteobacteria,进水Cr(Ⅵ)浓度增大至100 mg/L,属水平的优势菌群由以Methanothrix、Methanobacterium等产甲烷菌为主转变为以电活性细菌Geobacter和共养菌属Syntrophobacter为主,其最大相对丰度分别为21.24%、4.28%、5.60%和6.22%,表明增大Cr(Ⅵ)浓度会改变MFC-颗粒污泥耦合体系中的微生物群落结构,Cr(Ⅵ)可通过微生物菌群之间的联营机制进行还原。

阳极位置对新型ABR-BEF系统处理性能及微生物群落的影响

研究了阳极所处位置对新型厌氧折流板-生物电Fenton(ABR-BEF)系统处理中药废水效能与产电能力的影响,并对各格室污泥的疏松胞外聚合物(LB-EPS)及紧密胞外聚合物(TB-EPS)组分情况进行了分析,继而通过高通量测序技术对系统中微生物群落演替进行了探讨.结果表明,当将阳极电极位置由系统的第4格室调整到第3、第2格室后,由于阳极与阴极距离的增大,COD平均去除率由原来的90%分别下降到70%和65%;输出电压由149.8mV降至95.3mV、50.0mV左右,同时最大功率密度由76.78mW/m^3减少到55.57mW/m^3和52.87mW/m^3;但阴极室对邻苯二酚的降解率仍保持在95%左右.改变阳极位置后LB-EPS、TB-EPS中蛋白质含量均下降,TB-EPS尤为明显;而对于多糖而言,阳极在第3号格室时,各组分多糖含量最高.阳极位置由第4格室改为第2格室后,第1到第4格室甲烷丝状菌属(Methanothrix)所占比例分别增大到71.09%、72.47%、58.03%和76.79%;在总细菌纲水平上产电菌所属的δ变形菌纲(Deltaproteobacteria)在第1到第4格室中分别减少了2.54%、6.06%、4.40%和4.87%,阳极与阴极距离的增大使得产电菌数量减少,这成为该系统产电能力下降的重要原因.

厌氧氨氧化过程毒性物质的胁迫及其活性强研究

厌氧氨氧化工艺作为一种新型脱氮工艺,较传统脱氮工艺更加节能、经济,为废水中氮的有效去除提供了新途径。而在实际应用过程中,厌氧氨氧化菌会受到废水中有毒物质的胁迫,从而导致其脱氮效果受到影响。因此,本文简述了厌氧氨氧化工艺的脱氮机理;阐述了底物基质、金属、有机物等胁迫因子对厌氧氨氧化菌活性、污泥胞外聚合物、微生物群落等的影响;并提出了厌氧氨氧化细菌活性受到抑制时活性恢复的策略,以及添加介孔材料、微量元素以及新型反应器研发等强化措施。

氮浓度对新型生物电化学-颗粒污泥反应器运行的影响

探讨了新型生物电化学-颗粒污泥反应器在不同进水氮浓度下的脱氮效能与产电性能,并从颗粒污泥的关键酶活性、胞外聚合物组分以及微生物群落分布等角度系统研究了其影响机制。结果表明,COD、NO3^--N、NO2--N和溶解性甲烷在第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ阶段(进水NO3^--N和NO2^--N浓度分别为60 mg·L-1和20 mg·L^-1、100 mg·L^-1和40 mg·L^-1、140 mg·L^-1和60 mg·L^-1、180 mg·L^-1和80 mg·L^-1)均得以有效去除,其中COD去除率在第Ⅳ阶段效果最佳,去除率达96%以上,NO3^--N出水浓度在第Ⅱ阶段更为稳定,其去除率达99%以上,NO2--N去除率在各阶段均达99%以上;该反应器最大的功率密度与输出电压值为第Ⅳ阶段的4号格室,分别为471.2 mV·m^-3和608.1 mV。污泥疏松型胞外聚合物(LB-EPS)中多糖与蛋白含量最高为第Ⅱ阶段的5号格室,分别为13.7 mg·g^-1和14.7 mg·g^-1;1号格室污泥中辅酶F420活性最低,进水氮浓度的增大提高了污泥中蛋白酶活性。由第Ⅰ阶段至第Ⅳ阶段,该反应器中变形菌门(Protebaoteria)相对丰度减少,而绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)和浮霉菌门(Planctomycetes)相对丰度增加;具有脱氮作用的陶厄氏菌属(Thauera)在1号格室减少了8.64%,但该反应器脱氮效果未受到影响;甲烷丝状菌属(Methanothrix)在4号格室相对丰度增至12.3%,表明产甲烷菌可在该反应器中与其他菌群联营共存。