热处理温度对污泥水解效果的影响及其三维荧光光谱特征

污水处理厂剩余污泥中含有大量的有机物,热水解可有效破解污泥絮体使有机物释放出来,有利于后续污泥资源化利用。采用65、80、100、121℃分别预处理污泥30min,研究预处理前后胞外聚合物(EPS)和溶解性有机物(DOM)中SCOD、糖、蛋白质的变化,为分析热水解过程中EPS和DOM物质的转化过程,采用三维荧光光谱技术(EEM)结合积分区域法(FRI),分析EPS和DOM中各种组分所占比例。研究表明,不同温度水解预处理对污泥EPS和DOM中可生物降解和难生物降解物质的释放量不同,80℃热处理污泥后微生物可利用的有机物量最大,其中可生物降解物质所占比例为58.7%。     

渤海沉积物中产甲烷途径及产甲烷菌群落特征

全球甲烷排放主要来源于厌氧环境中产甲烷菌的代谢活动。采集渤海典型站位沉积物样品,测定了沉积物中甲烷和硫酸盐含量。通过提供不同类型产甲烷底物进行培养,分析了各样品中甲烷产量;通过高通量测序,分析了产甲烷菌群落特征。结果表明,渤海沉积物中产甲烷途径以甲基营养型为主,同时具有H₂/CO₂还原型途径。同一站点随着深度的增加,甲烷产生量逐渐减少,产甲烷速率相应降低。古菌群落以Crenarchaeota、 Asgardaeota和Nanoarchaeota为主,产甲烷菌Ca.Methanofastidiosales占据优势地位。本研究为全面了解产甲烷菌在海洋生境中产甲烷过程提供了重要参考。     

响应面法对剩余污泥发酵过程中反应条件的优化

目前有关污泥厌氧消化的研究大都着眼于污泥酸化过程中各种短链脂肪酸产量的研究,对糖和蛋白质在污泥水解和酸化过程中的变化以及产量优化研究较少。本文利用响应面法,探究了污泥的SS、初始ORP以及振荡速率对污泥厌氧发酵过程中的SCOD、糖、蛋白质等有机物产量交互影响,并采用响应面法对实验过程进行了优化。研究结果表明,SCOD受初始污泥的ORP和振荡速率影响较大,与污泥的SS关系不大,并且在SS 8.0g/L、初始ORP 0mV、振荡速率60r/min时能取得最大值9 228.5mg/L;而蛋白质则受SS和初始ORP影响较大,最大值1 215.3mg/L在SS为14.0g/L、初始ORP 0mV、振荡速率105r/min时得到。本实验中,调控各因素对糖的释放影响较小。     

利用臭氧氧化实现复合生物反应器污泥减量

采用复合生物反应器,对应用臭氧氧化实现污泥减量进行了研究。2个相同的复合生物反应器平行运行,1个作为对照系统,1个作为氧化系统。反应器内装有半软性填料,投加量为10%。曝气池中悬浮污泥浓度为1 500 mg/L左右,生物膜浓度为2 000 mg/L左右。试验结果表明,随着臭氧氧化污泥比例的增加,污泥表观产率系数也随之降低,当臭氧投量为0.05 g O3/gSS,每天氧化的污泥分别为反应器内污泥的10%,20%,30%时,污泥表观产率系数分别减少28.2%,44.9%,75.8%。虽然随着污泥氧化比例的增大,氧化系统出水CODcr略有增加,但氧化系统仍能保持其生物处理能力,CODcr去除率在92%以上;2个系统之间氨氮的去除率相差不大,氧化系统的硝化能力基本没有受到臭氧氧化的影响。     

好氧颗粒污泥对污泥碳源的反硝化出水处理效果

为了进一步降解以污泥水解液为碳源的反硝化出水中残留的有机物和含氮化合物,试验采用接种了好氧颗粒污泥的序批式反应器(SBR)对污泥碳源的反硝化出水进行处理。结果表明,系统NH_4~+-N的平均去除率为80.3%,而总无机氮(TIN)和溶解性化学需氧量(SCOD)并未去除,反应器中发生了NO_3~--N和NO_2~--N的积累,蛋白质的平均去除率为9.8%,三维荧光测定结果显示,出水中的酪氨酸类和色氨酸类蛋白物质分别降低6.6%和15.6%;将反硝化出水与污泥水解液混合,NH_4~+-N平均去除率提高到98.3%,TIN和SCOD的平均去除率分别达到69.1%和56.6%,糖类和蛋白质的平均去除率分别为68.61%和64.02%。经过好氧颗粒污泥的处理,反硝化出水中的TIN、糖类和蛋白质含量均有所降低,实现了反硝化出水中有机物和含氮化合物的进一步去除。     

天然气水合物的上界面——硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面

定义了海域天然气水合物成矿带的上界面。指出在地球深部存在最原始的、从根本上不依靠光合作用来生存的生命系统。根据对ODP岩心样品中微生物数量的统计,海底以下沉积层中的生物数量可能占据全球原核生物总量的70%,其生物总碳量和地球表面所有植物的碳总量相当。地球内部如此巨大的生物总量应该在地壳中的气体分布等方面起着重要作用。甲烷在地壳层中广泛存在,并主要是微生物成因的。微生物产甲烷的途径主要有两个,一是二氧化碳还原,另一个是醋酸盐发酵。相应地,参与产甲烷的微生物菌群主要是产甲烷菌和食醋酸菌。甲烷在沉积层中的厌氧氧化是一个不争的事实。该过程发生在海底以下一个非常局限的区带,称为硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化区带。通常,这个区带很窄,仅为一个面,因此,硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化区带又称硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面。这是一个基本的生物地球化学界面,在功能上它起到屏蔽甲烷向海底和大气逸散的作用,是一个巨大的甲烷汇。甲烷的厌氧氧化同样是一个由微生物介导的过程,参与此过程的微生物主要是食甲烷古菌和硫酸盐还原菌。硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面在海洋沉积层中一般深可达海底以下上百米,浅可至海底。此界面为天然气水合物的上界面,该界面以上没有甲烷...     

臭氧氧化分解污泥的试验研究

臭氧氧化能有效地分解污泥,为对臭氧氧化后污泥性质的变化进行系统的研究,本文采用接触反应柱对污泥在臭氧氧化过程中性质的变化进行了研究。结果表明,在臭氧投量为0．1gO3／gSS时,污泥中的溶解性COD浓度从256mg／L增加到2126mg／L,污泥沉降速度由初始的0．19cm／min增至1．43cm／min,滤饼的含水率由初始的76．6％降至70．6％。臭氧氧化后污泥絮体被分解,产生大量悬浮粒子,使污泥上清液的浊度和悬浮物浓度增加。臭氧氧化处理后污泥的过滤性能恶化。污泥比阻增大。     

渤海不同区域沉积物古菌的多样性分析

产甲烷古菌在滨海沉积物碳循环过程中起着重要作用。本研究以渤海不同区域沉积物为研究对象,通过T-RFLP以及室内富集培养方法,解析了渤海不同区域沉积物产甲烷菌群落结构差异,并评估其产甲烷潜力。结果表明,渤海不同区域沉积物细菌和产甲烷古菌群落结构组成存在差异,其主要优势产甲烷菌为Methanobacterium和Methanosarcina,主要优势细菌为Desulfovibrio和Thiobacillus。渤海不同区域沉积物在实验室培养条件下产甲烷量存在明显差异,表现为近岸区域沉积物产甲烷量较高。且渤海沉积物具有较高的产甲烷潜力(乙酸转换率达到46.46%),潜在甲烷排放量估计值可达1.74亿t/年。     

真光层海水过饱和甲烷的来源及机制探讨

真光层海水中普遍存在甲烷过饱和现象,尤其是天然气水合物区真光层的甲烷明显异常。由于临近海气界面,真光层过饱和甲烷与大气甲烷排放及全球温室效应密切相关。目前,对真光层海水的过饱和甲烷来源仍没有统一的认识。综合前人研究成果梳理了真光层海水过饱和甲烷的来源,归纳了真光层海水过饱和甲烷现象形成的影响因素,进一步探讨了原位微生物可能参与的甲烷代谢机制。真光层过饱和甲烷可能来源于沉积物、临近河流或原位微生物,且受区域、季节、营养盐等多种因素的影响。由于受氧气影响,真光层海水甲烷产生的代谢机制有其特殊性,目前推测微生物可能依旧利用常规的产甲烷途径,它们存在于海水微厌氧环境中,或自身形成抵抗氧气影响的能力;此外,微生物也可能选择对氧不敏感的新的产甲烷途径。因此,针对天然气水合物区真光层甲烷过饱和现象,开展甲烷的来源和代谢机制的研究,以期为天然气水合物试采与开发的环境评价提供理论支撑,并为探究海水甲烷对大气及全球气候的影响提供理论依据。     

C/N对以消化污泥为碳源的反硝化效果影响

利用初沉池污泥发酵液作为反硝化碳源可实现污泥减量化和资源化,同时可解决污水处理中碳源不足的问题。本研究在C/N为9,8,7,6,5,4,3的条件下,探究了NO-3—N和NO-2—N浓度在反硝化进程中的变化,以及SCOD、VFAs、蛋白质和总糖的利用效率,同时采用三维荧光光谱技术(EEM)结合积分区域法(FRI),分析进出水中各类有机物组分所占比例及利用情况。结果表明,最佳C/N为5,此时NO-3—N的去除率为98.7%,出水中NO-2—N浓度仅为0.2mg/L,SCOD浓度仅为38.2mg/L。初沉污泥发酵液含有大量的VFAs,利用率达96%以上。     

盐胁迫对厌氧氨氧化污泥脱氮性能及其胞外聚合物特性的影响

探究了低负荷下盐胁迫对ANAMMOX污泥EPS特性的影响。当盐浓度低于10 g·L~(-1),厌氧氨氧化脱氮性能未受显著影响,NH~+_4-N和NO~-_2-N去除率接近100%,NO~-_3-N浓度略有升高;当盐浓度提升至15 g·L~(-1)后,脱氮效果急速下降,NO~-_3-N浓度持续升高,TN去除率最低为53.9%。后经较长时间盐浓度10 g·L~(-1)工况下运行恢复,厌氧氨氧化菌耐盐性经驯化后提高,脱氮效果得到提升;而后继续提升盐浓度至15 g·L~(-1),脱氮效果维持稳定。随盐浓度增加,EPS含量递增,由8.00 mg·g~(-1)VSS增至13.35 mg·g~(-1)VSS,增幅为66.9%;EPS中主要为TB-EPS,平均占比为81.2%。LB-EPS、TB-EPS中均以PN为主,其平均占比分别为77.0%与91.1%,主要组成为芳香族蛋白类物质与色氨酸蛋白类物质。LB-EPS和TB-EPS的三维荧光光谱图和傅里叶红外光谱图分析表明,盐浓度提升引起ANAMMOX污泥中EPS含量、EPS中蛋白质含量构成及官能团组成产生相应的应答,以抵御高盐对功能微生物的不利影响,从而稳定ANAMMOX工艺脱氮性能。     

固定化活性污泥处理海水冲厕污水研究

确定了固定化污泥最佳的包埋剂配比,研究了不同温度、作用时间、pH值、微生物浓度和氯离子浓度条件下固定化污泥对人工海水冲厕污水的处理效果。结果表明,包埋剂最佳配比为聚乙烯醇(PVA)80 g/L、海藻酸钠4 g/L、活性炭10 g/L、SiO210 g/L、CaCO31.25 g/L。在30℃下固定化污泥对NH3-N和CODCr的去除效果最好,12 h时其去除率分别为83.9%和84.2%。固定化污泥在pH4~10之间均有很好的去除效果,其适宜用量为75 g/L,氯离子浓度的增大对NH3-N的去除几乎没有影响,但对CODCr的去除效果降低。曝气试验表明,固定化颗粒运行2个月情况良好,出水NH3-N和CODCr符合二级污水综合排放标准。     

低有机负荷对SMBR系统的影响

过低的有机物--污泥负荷(<0.1 gCODcr/gMLSS.d)使膜生物反应器内的活性污泥进入内源呼吸阶段,污泥负增长,活性变差.上清液CODcr多糖含量明显高于进水和出水,是微生物代谢物质在膜前积累所致.溶解性微生物产物容易被膜表面吸附形成凝胶层,导致过滤阻力增加,引起膜污染,并抑制微生物活性.浓度较低、活性较差的微生物对溶解性微生物产物的吸附和降解能力较弱.     

外源CO_2对鸡粪厌氧消化产甲烷性能的影响

以青岛某养鸡场的新鲜鸡粪为发酵原料,在中温条件下(35℃±1℃)采用一次性进料方式进行厌氧消化处理,研究通入外源CO2和改变原料含固率(TS)对厌氧消化系统处理鸡粪过程中溶解性化学需氧量(sCOD)、氨氮、pH和产甲烷量的影响。结果表明,整个发酵过程中pH稳定在8.3~8.6之间;在TS为5%时,通入CO2∶N2=1∶7混合气体的反应器产甲烷性能达到最优,甲烷日产量在第12天达到峰值2 821mL,累积产气量最终为504.3mL/gVS(以每克挥发性固体计),比通入纯氮气的对照组提高了31.7%。通入CO2∶N2=1∶7混合气体,TS为5%时反应器甲烷含量最高可达72%,甲烷平均含量比通入纯氮气的反应器高8%。该研究表明,适量通入外源CO2可以提高厌氧消化系统的沼气产率和甲烷含量,将为废弃有机物的厌氧处理资源化过程提供有益的指导。     

阴离子交换膜生物反应器在不同水力停留时间下还原饮用水中ClO4-的研究

在不同水力停留时间(HRT)下考察了阴离子交换膜生物反应器对饮用水中ClO4-的还原效果.研究结果表明,在进水ClO4-浓度为60 μg/L情况下,HRT从5h逐渐降低到2.5h,水流动室出水ClO4-浓度随着HRT降低呈增大趋势,但运行稳定后出水ClO4-浓度均低于18μg/L.厌氧生物反应室在HRT降低初期高氯酸盐有一定的积累,随着运行时间的增加,积累的ClO4-能被厌氧微生物还原,厌氧污泥混合液中ClO4-浓度低于2.0 μg/L,说明厌氧生物反应室具有较强的抗负荷冲击能力.水流动室出水pH稳定在7左右,电导率和Cl-随着HRT降低而增大.     

辽河口芦苇湿地土壤微生物数量及酶活性与石油污染的关系

对辽河口芦苇湿地不同程度柴油污染土壤柴油降解过程中微生物活性的变化进行研究,结果表明不同程度柴油污染会对土壤石油降解菌数量、脱氢酶活性、过氧化氢酶活性和脂肪酶活性造成影响:柴油浓度为1000μg/g时TPHs去除率达90%以上,石油降解菌数量和3种酶活性均显著提高;柴油浓度≥5000μg/g时TPHs去除率都可达70%以上,脱氢酶活性显著提高,石油降解菌数量、过氧化氢酶和脂肪酶活性也都有所提高。其中脱氢酶活性对土壤柴油污染最为敏感,可作为评估湿地土壤柴油污染程度以及去除效果的生物指标。     

西太平洋“暖池”深海沉积物中异化型亚硫酸盐还原酶基因多样性分析

提取西太平洋"暖池"区深海沉积物样品总DNA,利用异化型亚硫酸盐还原酶(DSR)和甲基辅酶M还原酶(MCR)基因的特异引物,采用PCR-RFLP方法对沉积物样品中这两类功能基因多样性进行研究.该沉积物中的dsrAB基因分别来源于δ-变形菌中的6个属,其中最多的是脱硫弧菌属和脱硫杆状菌属;mcrA基因均来源于产甲烷古菌,其中主要是甲烷微菌.这些基因在系统发育树上都处于相对独立的分支.此外,还有较多的dsrAB,mcrA基因来源于未知的新属或新种.这些结果表明该海区沉积物中由微生物参与的硫和甲烷循环比较活跃,而且其中可能存在多种新的代谢途径.     

热液环境下非生物成因甲烷的形成和同位素分馏

甲烷是最丰富的天然气,主要通过微生物对有机化合物的吸收（微生物成因）和对有机物的热分解（生热成因）而形成。虽然对地球深处地幔甲烷的生成仍有争论,但根据从贫沉积物的洋中脊流出的高温流体、具陆地超铁镁岩区域的渗流、前寒武纪地盾的流体以及地幔和火成岩的流体包裹体的报道提出了地壳中甲烷的无机（非生物成因）成因说。几种地球化学指示剂已用来区分不同成因的甲烷,主要是微生物成因和热生成甲烷。应用于测年的主要标准包括ＣＨ４／（Ｃ２Ｈ６ Ｃ３Ｈ８）比值和甲烷的碳（Ｃ）和氢（Ｈ）同位素成分。然而,极少有什么指示剂或者标…     

大亚湾大鹏澳油污染状况和自净能力的研究 --污染有机物可降解性研究

将已知浓度的污染物石油烃加入到取自大亚湾大鹏澳天然海水中，进行污染物自净能力实验室模拟试验，探讨了各种条件下微生物对有机物降解的影响，用有机物浓度、ATP、DO、BOD5、COD描述了有机物的降解过程。根据实验结果，得出BOD5和ATP可用来指示降解过程中微生物量的变化；此外，在一定条件下，石油烃的生物降解一级反应方程可描述为OIL=17.442e^-0.1949d。     

大洋表层沉积物中甲烷代谢古菌群落的组成及分布特征

海洋沉积物中的甲烷代谢微生物是甲烷循环的关键参与者,其代谢过程对大气甲烷浓度及全球气候变化具有显著影响,研究其在全球大洋沉积物中的组成及分布特征是探究微生物介导甲烷循环的基础。采用焦磷酸454高通量测序测定甲烷代谢保守功能基因mcrA(Methyl coenzyme–M reductase A)分析全球大洋沉积物中甲烷代谢微生物群落的组成和多样性;结合荧光实时定量PCR技术检测了古菌和甲烷代谢古菌的丰度分布特征。与其他海洋生境对比,大洋沉积物中甲烷代谢古菌群落结构单一,大西洋和印度洋的α多样性指数显著高于太平洋(p<0.05)。在大洋沉积物样品中鉴定到3个目的甲烷代谢古菌,即甲烷杆菌目(Methanobacteriales)、甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)和甲烷微菌目(Methanomicrobiales),其中甲烷微菌目占绝对优势,并主要由一簇未知类群(暂名Oceanic Sediments Dominant group,OSD group)组成。大洋沉积物的古菌16S rRNA基因丰度(湿重,下同)平均为8.81×10⁶ copie...