硫自养高氯酸盐还原菌培养与驯化

考察了以污水处理厂的好氧污泥作为接种污泥,以S0作为电子供体培养驯化硫自养高氯酸盐还原菌的过程,并利用PCR-DGGE技术对不同阶段的污泥样品进行群落分析。结果表明,接种污泥在经过短暂的适应期后能具有较高的还原ClO-4的性能,随着驯化时间的延长,降解速率显著提高。培养驯化过程中微生物种群结构发生了演替变化,菌种Dechloromonas sp.CL、Quadrisphaera granulorum、Comamonadaceae bacterium 32-4、Acidovorax caeni、filamentous bacterium Plant1Iso8、Candidatus Nitrospira defluvii存在整个驯化培养阶段。随着培养驯化时间的延长,菌种Bacteroidetes bacterium S22-33、Herbaspirillum huttiense逐渐消失,出现新菌种Methyloversatilis universalis、beta proteobacterium HTCC379、beta proteobacterium CDB21和Clostridium bifermentans,并逐渐成为优势菌种。

硫自养高氯酸盐还原菌和反硝化菌的培养和驯化

为了提高硫自养高氯酸盐和硝酸盐的还原效率,进行了以单质硫(S0)和好氧污泥分别作为电子供体和接种污泥培养驯化硫自养高氯酸盐还原菌和反硝化菌的过程研究.结果显示,在厌氧条件下采用间歇周期运行的培养方式,高氯酸盐和硝酸盐的初始浓度分别从80 mg/L和40 mg/L逐渐增加到240 mg/L和120 mg/L时,去除率达到99%以上的周期随培养驯化时间的增加而逐渐缩短,从最初的7 d稳定在4 d,高氯酸盐和硝酸盐最终分别被还原为Cl-和N2.由于S0的歧化反应,SO42-的实际产生量高于理论产生量.培养驯化过程中pH在6.5-7.3范围内变化,适合硫自养高氯酸盐还原菌和反硝化菌生长、发育和繁殖的条件.PCR-DGGE图谱分析表明随着培养和驯化时间的增加微生物种群数量逐渐减少,污泥微生物群落能够迅速进行优胜劣汰,达到适应环境的目的.培养驯化末期的污泥中β变形杆菌纲处于优势地位,是硫自养高氯酸盐还原菌和反硝化菌的主要组成部分.因此,经培养驯化的微生物菌群具有较高的高氯酸盐和硝酸盐还原能力,本研究可为水中高氯酸盐和硝酸盐净化技术提供一定的理论依据和技术支持.

硫自养菌降解还原高氯酸盐的优化控制研究

通过驯化培养以硫为电子供体的自养菌,考察硫自养菌降解高氯酸盐的效果。利用序批式试验,研究初始pH、生长温度、泥量和溶解氧等因素对ClO4-降解效果的影响,确定最佳优化控制条件。结果表明,在30℃、初始pH为7.0的厌氧条件下,添加270 mg/L硫粉,0.64 g/L厌氧培养的活性污泥能在15 h内将质量浓度15 mg/L ClO4-完全降解。

氢自养高氯酸盐还原菌培养驯化的研究

考察了以氢气作为电子供体和厌氧污泥作为接种污泥培养驯化氢自养高氯酸盐还原菌的过程。结果表明,在高氯酸盐的起始控制浓度约为300mg/L和厌氧条件下,采用周期运行培养方式,随着培养驯化时间的增加而逐渐缩短,高氯酸根去除率达99%所需时间从最初的8天最终稳定在1天,未发现中间产物的ClO-3和ClO-2的积累,全部被还原为氯离子。对不同阶段的样品进行PCR-DGGE图谱和相似系数分析,发现随着反应的持续进行,微生物种群结构发生了演替变化,证实污泥微生物生态能够迅速进行优胜劣汰的筛选,调整内部微生物种群结构,从而达到适应环境的目的。

硝酸盐存在对硫自养/电化学氢自养组合工艺还原高氯酸盐性能影响

评价了进水NO_3^--N浓度变化对硫自养/电化学氢自养还原高氯酸盐性能的影响。研究结果表明,与进水NO_3^--N浓度为0mg/L相比,进水NO_3^--N浓度为10mg/L时对硫自养/电化学氢自养组合工艺还原ClO_4^-效果无明显影响,进水NO_3^--N浓度为30和50mg/L时硫自养段和电化学氢自养段出水ClO_4^-浓度明显增加。进水中NO_3^--N和ClO_4^-硫自养还原和氢自养还原过程存在着竞争关系,ClO_4^-还原过程出现了滞后,相同的硫自养和氢自养条件下NO_3^--N比ClO_4^-优先被还原。硫自养段出水pH在7.40~7.98范围内变化。在氢自养段将硫自养还原NO_3^--N和ClO4产生的H+作为电化学产氢还原NO_3^--N和ClO_4^-的前驱物,使电化学氢自养段出水pH升高,从而有效地解决了硫自养段出水pH降低的问题。

硫自养填充床反应器降解水中高浓度高氯酸盐的特性及菌群分析

采用硫自养填充床反应器处理模拟高浓度高氯酸盐(Cl O-4)污染水,考察不同进水Cl O-4浓度及水力停留时间(HRT)下的Cl O-4降解特性.结果表明,HRT为12 h时,进水Cl O-4浓度由50 mg·L^(-1)增加到194 mg·L^(-1)时,Cl O-4能被完全降解;进水Cl O-4浓度为194 mg·L^(-1)时,HRT由12 h减少至4 h时,Cl O-4去除率仅为74%;SO_2-4的产量随着进水Cl O-4浓度与HRT的增加而增加;进水pH和碱度(以Ca CO_3计)分别为8.0和500 mg·L^(-1),出水pH和碱度(以Ca CO_3计)分别为6.7和100mg·L^(-1);反应器底部氧化还原电位(ORP)稳定在-380^-330 m V,反应器上部氧化还原电位(ORP)稳定在-300^-250m V.分子生物学分析表明,反应器内的菌群结构随高度的变化而变化,硫氧化菌Sulfurovum随反应器高度的增加而减少,由底部57.78%减少到上部的32.19%,同时硫化氢氧化菌Hydrogenophilaceae随反应器高度的增加而增加,由底部4.35%增加到上部的22.24%.

硝酸盐介导底泥硫自养反硝化的过程、效应和应用

底泥黑臭是当前我国城市河道水环境污染中亟待解决的问题.近年来利用硝酸钙促生底泥土著微生物以修复底泥黑臭的原位处理技术受到了不少关注,然而对于该过程中关键的硫自养反硝化反应的研究较为少见.文章介绍了硫自养反硝化反应在环境治理领域的基础研究和相关技术应用情况,论述了硝酸盐介导的底泥硫自养反硝化反应的特点、产生过程、该反应过程中普遍存在的副产物(N2O、NO-2)累积现象,以及底泥硫自养反硝化相关功能菌群及其生态关系等方面的研究进展,提出了在这些研究领域中尚不清楚的一些科学问题.最后指出,对黑臭底泥修复过程中硫自养反硝化反应的脱氮过程、脱氮贡献率,以及该过程中功能菌种群生态特征变化的研究,可进一步促进我国城市河道黑臭治理研究工作的深入和发展.

脱氮硫杆菌的生态特性及其应用

介绍了脱氮硫杆菌的生态特性与适宜的生长条件。说明了脱氮硫杆菌在地球元素循环中的地位与作用。向浅层油藏中添加硝酸盐和磷酸盐,能够刺激其中的脱氮硫杆菌大量增殖,抑制 H2 S的生成,消除 FeS造成的堵塞,减轻管材的腐蚀。以硫磺为电子供体,石灰石作碳源和平衡碱度,脱氮硫杆菌接种的反应器用来脱除饮用水和地下水中的硝酸盐,可获得98%以上的脱除率,但易引起SO2-4 和硬度超标,若将其与其它反硝化方法集成使用则可克服这一缺陷。用脱氮硫杆菌在碱性条件下脱除天然气中的H2S亦能获得良好的效果。

不同氮硫浓度及氮硫比对硫酸盐还原厌氧氨氧化脱氮效果的影响

该研究在硫酸盐还原厌氧氨氧化(Sulfate-Reducing Anaerobic Ammonium Oxidation,SRAO)脱氮工艺的基础上,探究了SO42-浓度在100 mg/L的条件下,控制NH4+的投加量在不同N/S(NH_(4)^(+)-N/SO_(4)^(2-))浓度比下ASBR(Anaerobic Sequencing Batch Reactor)反应器的运行效果及其脱氮性能。N/S从1.0增大到3.0时,ASBR中氨氮的平均去除率从78.5%增加到94.4%,但体系内SAD(Sulfur Autotrophic Denitrification)菌的丰度及活性未受到明显抑制,SRAO作用和ANAMMOX(Anaerobic Ammonia Oxidation)作用始终是ASBR脱氮的主要途径。当N/S的浓度比由3.0增至4.0时,ASBR中氨氮的平均去除率由94.4%下降为69.2%。这表明随着N/S的增大,体系内ANAMMOX菌和SRAO菌活性的降低,抑制了体系脱氮性能。这时SAD菌的丰度及活性略有增加。硫的去除率随N/S比的变化趋势和总氮的去除规律类似,在N/S=3.0时达到最大74.2%。结合高通量测序结果,说明不同N/S下的脱氮微生物优势菌群会不断变化,改变体系脱氮除硫性能。

活性污泥系统中S/N对硝酸盐异化还原过程的影响

硝酸盐异化还原成铵(DNRA)作为硝酸盐异化还原途径的重要过程而备受关注,为研究活性污泥系统中硫对硝酸盐异化还原过程(反硝化和DNRA过程)的影响,以硫化钠为电子供体、硝酸盐为电子受体,在活性污泥系统中分析控制不同S/N的效果。当S/N=1.0时,系统主要进行硫自养反硝化;当S/N分别为1.3、1.5、1.7、2.0时,系统同时发生硫自养反硝化和DNRA过程,且DNRA所占的百分比(P_(DNRA))在S/N=1.7时最大,说明活性污泥硫自养反硝化体系中电子供体充足时会出现DNRA过程,且P_(DNRA)随电子供体/受体的比例不同而发生改变。系统中的氧化还原电位(ORP)对硝酸盐还原过程有一定的指示作用,ORP值越低越有利于DNRA的发生。微生物测定结果表明,Thiobacills、Hydrogenophilaceae、Pseudoxanthomonas和Burkholderiaceae是与硫自养反硝化和DNRA过程相关的主要菌群,进一步确定了DNRA过程的发生。