二价钴离子对序批式反应器性能、微生物活性及其微生物群落的影响

本文考察了二价钴离子(Co(II))浓度变化对序批式反应器(SBR)性能、脱氮速率、微生物酶活性和微生物群落的影响。结果表明,进水中Co(II)浓度在0～10 mg/L时,COD和NH~+_4-N去除率分别为(92.21±1.31)%和(98.40±0.66)%。在进水Co(II)浓度为20 mg/L时,COD和NH~+_4-N去除率分别降至(81.78±0.52)%和(80.30±1.08)%。与进水未添加Co(II)时相比,活性污泥比耗氧速率、脱氮速率、脱氢酶活性和与脱氮相关的微生物酶活性在进水Co(II)浓度小于5 mg/L时略微升高,而在进水Co(II)浓度为10和20 mg/L时则明显降低。活性污泥活性氧产生量和乳酸脱氢酶释放量随进水Co(II)浓度升高而逐渐增加,表明Co(II)的存在能造成细胞氧化应激和细胞膜损伤。随着进水Co(II)浓度从0 mg/L升至20 mg/L,活性污泥微生物群落丰富度和多样性逐渐降低,且活性污泥中硝化菌属(Nitrosomonas、Nitrospira)和反硝化菌属(Luteimonas、Flavobacterium、Comamonas、Thauera和Zoogloea)的相对丰度发生改变,从而影响SBR脱氮性能。     

镀镍多壁碳纳米管对序批式反应器性能及其微生物群落的影响

本文研究了长期暴露条件下镀镍多壁碳纳米管(MWCNTs-Ni)对序批式反应器(SBR)性能、微生物酶活性和微生物群落的影响。研究结果表明,10mg/LMWCNTs-Ni的长期暴露未对SBR去除有机物产生影响,而NH+4-N的去除率由(99.10±0.60)%明显降至(39.04±1.61)%。与进水中未加入MWCNTs-Ni时的第32天相比,活性污泥比耗氧速率(SOUR)和脱氢酶(DHA)活性在第148天时分别降低了17.43%和24.32%;而脱氮速率和与脱氮相关的微生物酶活性均降低了60%以上,从而导致SBR对氮的去除效果明显降低。MWCNTs-Ni的长期暴露导致活性污泥活性氧(ROS)产生量和乳酸脱氢酶(LDH)释放量在第148天时分别增加了67.23%和65.33%,表明MWCNTs-Ni的长期暴露能够诱导活性污泥中微生物产生氧化应激和细胞膜损伤。高通量测序结果表明,长期暴露于10mg/L的MWCNTs-Ni条件下,活性污泥中与硝化过程相关菌属(Nitrosomonas、Nitrosospir、Nitrospira)和与反硝化过程相关菌属(Dokdonella、Dechloromonas、Steroidobacter、Devosia、Thermomonas)的相对丰度明显降低,进而影响到SBR对氮的去除。该研究结果可为评价MWCNTsNi对污水生物处理系统的潜在影响提供一定的理论基础和技术依据。     

瞬时Cu2+冲击负荷对序批式反应器脱氮性能、微生物活性和微生物群落的影响

本文考察了Cu~(2+)冲击负荷对序批式反应器(SBR)脱氮性能、脱氮速率、微生物酶活性和微生物群落的影响,并评价了SBR的抗Cu~(2+)冲击负荷能力。结果表明,在100 mg/L Cu~(2+)冲击24 h后,COD的去除率由92.59%下降到47.01%,NH~+_4-N的去除率由99.64%下降到45.76%。冲击停止后,SBR脱氮性能经过61天得到恢复。比耗氧速率、脱氮速率以及相关酶活性在Cu~(2+)冲击60天后恢复正常水平。Cu~(2+)冲击促进了活性氧的产生、乳酸脱氢酶的分泌,说明瞬时冲击引起了细胞氧化应激并使细胞膜受损。过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的活性在瞬时Cu~(2+)冲击下明显增加,以抑制活性氧的产生。微生物群落的丰富度和多样性在Cu~(2+)负荷冲击下变化显著。SBR具有一定的抗瞬时Cu~(2+)冲击负荷的能力,Cu~(2+)冲击负荷消失后能够逐渐恢复其脱氮性能。     

碳氮比对移动床生物膜反应器处理海水养殖废水性能的影响

本文研究碳氮(C/N)比变化对移动床生物膜反应器(MBBR)处理海水养殖废水性能的影响。结果表明,当C/N比从7∶1降至3∶1,出水COD浓度无明显变化,平均去除率保持在90%以上。C/N比的变化对脱氮过程有较大影响,当C/N比从7∶1降低至3∶1,NH⁺₄-N去除率由89.51%±1.24%增至92.70%±1.08%,NO^-₂-N浓度由(4.84±0.50)mg/L降至0 mg/L,NO^-₃-N浓度由(0.47±0.29)mg/L升至(8.12±0.25)mg/L。C/N比的降低提高了比氨氧化速率、比亚硝酸盐氧化速率和与硝化相关的微生物酶活性,但降低了比耗氧速率、比硝酸盐还原速率、比亚硝酸盐还原速率、脱氢酶活性和与反硝化相关的微生物酶活性。松散型胞外聚合物和紧密型胞外聚合物的多糖含量随C/N比的降低而降低,说明在低COD条件下,多糖能够被微生物利用。微生物群落的丰富度和多样性随C/N比的降低而降低,硝化菌属(Nitrosomonas和Nitrospira)和反硝化菌属(Azoarcus、Comamonas、Hyphomicrobium、Paracoccus、Thauera、Devosia、Pseudomonas和Rhodanobacter)的相对丰度发生改变,从而影响MBBR脱氮性能。     

铁酸锌纳米颗粒对序批式反应器性能及微生物群落的影响

本文研究了铁酸锌纳米颗粒(ZnFe_2O_4 NPs)浓度变化对序批式反应器(SBR)性能、微生物酶活性和微生物群落的影响。结果表明:0~50mg/L的ZnFe_2O_4 NPs对COD和NH_4~+-N的去除未产生影响,出水NO_2~--N浓度接近于0mg/L,而出水NO_3~--N浓度在3.89~5.63mg/L之间变化。随着进水,ZnFe_2O_4 NPs浓度从0mg/L增加到50mg/L,活性污泥的比耗氧速率(SOUR)、比氨氧化速率(SAOR)、比亚硝酸盐还原速率(SNIRR)、脱氢酶(DHA)、氨单加氧酶(AMO)和亚硝酸盐还原酶(NIR)的活性逐渐降低。与进水ZnFe_2O_4 NPs浓度为0mg/L时相比,活性氧(ROS)产生量和乳酸脱氢酶(LDH)释放量的变化表明,ZnFe_2O_4 NPs对活性污泥中微生物有一定毒性效应。ZnFe_2O_4 NPs的浓度变化导致微生物群落种类和相对丰度在门和属水平上发生变化。该研究结果为评价ZnFe_2O_4 NPs对污水生物处理系统的潜在影响提供可靠的理论基础和技术依据。     

好氧时间与缺氧时间变化对O/A-SBR处理海水养殖废水性能影响

考察了好氧时间与缺氧时间的变化对好氧/缺氧-序批式反应器(O/A-SBR)处理海水养殖废水性能的影响。结果表明,好氧时间/缺氧时间变化对COD去除效果影响不大,但对O/A-SBR的脱氮性能有着明显的影响。当好氧时间/缺氧时间从2h/8h逐渐地变为0.5h/9.5h时,污泥比好氧速率(SOUR)从36.49mg O2/(g MLSS·h)逐渐降低到31.93mg O2/(g MLSS·h),溶解氧的高低直接地影响着活性污泥SOUR的大小。活性污泥的比氨氧化速率(SAOR)和比硝酸盐氧化速率(SNOR)在好氧时间长的情况下相对较高,但好氧条件却抑制了活性污泥的反硝化速率(SNRR)。好氧时间与缺氧时间变化使O/A-SBR中微生物群落结构发生变化,一些微生物不能够适应环境变化的微生物可能减弱或被淘汰。     

盐度对序批式生物膜反应器性能及微生物活性的影响

本文研究了盐度变化对序批式生物膜反应器(SBBR)性能及微生物活性的影响。研究结果表明,进水盐度不超过1.5%时,SBBR对COD的平均去除率高于88.63%,但进水盐度为2.5%时,对SBBR的COD去除产生抑制。当进水盐度由0%增加到2.5%时,NH^+_4—N去除未受到影响,出水NO^-_3—N浓度在0.30～3.30 mg/L范围内变化,然而出水NO^-_2—N浓度从0 mg/L逐渐增大到(4.35±0.02) mg/L。比耗氧速率由进水盐度为0%时的(27.39±1.16) mg O_2/(g MLSS·h)增大至进水盐度为1.5%时的(83.41±1.17) mg O_2/(g MLSS·h),而在盐度为2.5%时比耗氧速率降低至(38.62±1.08) mg O_2/(g MLSS·h)。比氨氧化速率、比亚硝酸盐氧化速率、比硝酸盐还原速率和比亚硝酸盐还原速率均随着进水盐度从0%增加到2.5%而逐渐降低。当进水盐度为2.5%时,氨单加氧酶、亚硝酸盐氧化还原酶、硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶和脱氢酶的活性与盐度为0%时相比分别降低了41.48%、95.86%、28.57%、27.85%和48.13%,表明盐度增加抑制了微生物酶的活性。     

二氧化钛纳米颗粒对序批式反应器中活性污泥胞外聚合物产量及其组分的影响

研究了二氧化钛纳米颗粒(TiO_2 NPs)浓度变化对序批式反应器(SBR)性能及活性污泥胞外聚合物(EPS)特性的影响。结果表明,TiO_2 NPs浓度为0~5mg/L时SBR对COD平均去除率高于91.07%,但TiO_2 NPs浓度为10~60mg/L时对SBR对COD的去除产生轻微抑制。NH_4~+-N平均去除率在整个运行过程中均高于98.10%,表明TiO_2 NPs浓度小于60mg/L时对SBR中硝化过程没有影响。磷去除率随着TiO_2 NPs浓度从0mg/L增加到5mg/L而逐渐降低,随后在TiO_2 NPs浓度从10mg/L增加到60mg/L过程中出现了逐渐升高的趋势。活性污泥中松散附着EPS(LB-EPS)和紧密附着EPS(TB-EPS)产量随着进水TiO_2 NPs浓度从0 mg/L增加到60 mg/L而逐渐增加。LB-EPS和TB-EPS中蛋白质(PN)和多糖(PS)含量随着TiO_2 NPs浓度增加而增加。LB-EPS和TB-EPS的三维荧光(3D-EEM)光谱中代表芳环蛋白类物质、色氨酸蛋白类物质、胡敏酸类物质和富里酸类物质的荧光峰在不同TiO_2 NPs浓度下或增加或消失,且荧光峰位置和强度也发生了相应变化。LB-EPS和TB-EPS的傅里叶红外(FTIR)光谱中不同吸收峰的强度随着TiO_2 NPs浓度变化而变化,表明TiO_2 NPs对活性污泥中LB-EPS和TB-EPS的蛋白质和多糖中C=O键和C-H产生了影响。     

硝化-膜生物反应器处理氨氮废水的研究

为充分考察膜生物反应器的硝化性能 ,采用活性污泥比消化速率 ,对膜生物反应器处理氨氮废水的硝化性能进行了研究。结果表明 :在容积负荷 1.0 96kgNH+ 4 -N/(m3 ·d)的条件下 ,硝化性能稳定 ,氨氮转化为硝酸盐氮的转化率可达 99% ;亚硝化菌和硝化菌在活性污泥中占优势 ,系统中出现了胞外多聚物和可溶性微生物产物的积累。     

好氧反硝化反应器中微生物群落的碳代谢特征

本文采用Biolog-ECO微平板技术,分析了不同水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)5、6、7h和进水硝酸盐(NO3ˉ-N)浓度50、100、150mg/L时,好氧反硝化反应器微生物群落结构和代谢功能特征。研究结果表明:在同一进水硝酸盐浓度下,水力停留时间越长,微生物代谢活性越强(P0.05);在同一水力停留时间下,不同进水NO3ˉ-N浓度下微生物平均吸光值(用平均颜色变化率AWCD指示)的大小顺序为50150100mg/L(P0.05),说明进水NO3ˉ-N浓度对微生物代谢活性有一定影响。反应器内微生物对不同碳源的代谢利用由强到弱的顺序是:多聚物氨基类碳水化合物羧酸类胺类酚酸类。不同处理组的Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数、Mc Intosh指数相互之间差异显著(P0.05),其中HRT为7h、NO3ˉ-N为150mg/L以上处理组微生物多样性指数最高。本实验采用Biolog-ECO板来分析在好氧反硝化反应器中微生物的群落代谢特征,研究结果可为通过碳源调节生物滤池水处理效果提供科学依据,以此提高水处理效率。     

一株异养硝化-好氧反硝化地衣芽孢杆菌的脱氮特性及机制研究

分离自对虾养殖池塘的地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)MP15具有高效的异养硝化-好氧反硝化性能。为了进一步研究菌株MP15的脱氮特性和脱氮机制,本研究采用氮同位素标记法,对其在氮基础降解液中的脱氮特性和机制进行了深入的研究。研究结果显示:在初始无机氮浓度为42 mg/L的氮基础降解液中,其对NH~+_4-N、NO~-_2-N和NO~-_3-N的最大去除速率分别为1.03 mg NH~+_4-N/(L·h)、1.74 mg NO~-_2-N/(L·h)和1.02 mg NO~-_3-N/(L·h)。氮代谢过程中羟胺氧化还原酶、亚硝酸盐还原酶和硝酸盐还原酶的酶比活力分别为0.540 6、0.157 8和0.160 9 U/mg。对菌株MP15脱氮过程中的~(15)N同位素示踪结果显示,以NH~+_4-N作为唯一氮源时,仅产生~(15)N_2O;当菌株MP15分别以NO~-_2-N和NO~-_3-N作为唯一氮源时,可同时检测到~(15)N_2O和~(15)N_2。综合上述结果,菌株MP15对无机氮的去除主要包括:同化作用、硝化作用和反硝化作用。其中对NH~+_4-N的硝化途径为:NH~+_4-N→NH_2OH→N_2O;对NO~-_2-N的硝化-反硝化途径为:NO~-_3-N←NO~-_2-N→N_2O/N_2;其对NO~-_3-N的反硝化途径为:NO~-_3-N→NO~-_2-N→N_2O/N_2。     

高盐条件下pH对同步短程硝化反硝化脱氮性能及微生物群落的影响

本研究采用复合序批式生物膜反应器(HSBBR)处理高盐废水,考察了进水pH对反应器性能和微生物群落结构的影响。进水pH值由7.8降至6.0和5.0以及由5.0恢复到7.8,对污染物去除效能和稳定性影响较小,COD、NH⁺₄-N和总无机氮的平均去除率保持在96%、99%和91%以上。进水pH改变对NO^-₂-N积累产生明显影响,pH为7.8条件下周期内NO^-₂-N最大积累量为7.07～8.15 mg·L^-1,明显高于pH值为6.0和5.0时的值(4.81和2.23 mg·L^-1)。进水pH由5.0提升至7.8悬浮污泥和生物膜的微生物多样性均降低。进水pH为5.0时,反应器内相对丰度前三位的菌属为反硝化菌Defluviicoccus(14.7%～27.3%)和Candidatus＿Competibacter(22.7%～26.0%)及聚磷菌Candidatus＿Accumulibacter(11.8%～17.8%);p...     

序批式反应器改良工艺对海水养殖废水中氮和磺胺嘧啶去除及微生物群落分析

本研究利用投加磁粉和粉末活性炭的序批式反应器(Sequencing batch reactor, SBR)改良工艺处理模拟海水养殖废水,探究了污染物去除性能及微生物群落结构。与未投加磁粉和粉末活性炭的SBR比较,SBR改良工艺COD、NH⁺₄-N和NO^-₃-N的去除性能变化较小,平均去除率均保持在97.0%以上;SBR改良工艺NO^-₂-N和总无机氮(Total inorganic nitrogen, TIN)的去除率高于未投加吸附剂的SBR,SBR改良工艺的NO^-₂-N和TIN平均去除率分别保持在78.56%和90.88%以上;投加磁粉和粉末活性炭均促进了磺胺嘧啶去除,投加粉末活性炭SBR的磺胺嘧啶去除效果最好(95.88%),说明粉末活性炭是磺胺嘧啶去除的有效吸附剂。反硝化菌Pseudoalteromonas是3个SBR的优势菌属,投加磁粉时丰度最高(43.5%)。氨氧化菌(Ammonia oxidation ...     

以可生物降解聚合物为碳源去除海水闭合循环养殖系统中的硝酸盐

针对海水闭合循环养殖系统废水脱氮过程中低C/N的问题,采用室内试验装置,研究了以可生物降解聚合物材料(BDPs)PBS为碳源和生物膜载体的填料床反应器对含盐水体中硝酸盐的去除效果及其影响因素。结果表明,反应器能有效去除含盐水体中的硝酸盐,出水DOC浓度小,出水pH值随反硝化反应的进行有上升的趋势。温度和水力停留时间对反应器的脱氮效率影响较大,在温度为14~30℃范围内,温度为30℃时的反硝化速率比14℃时的2倍还要大,反硝化温度常数为0.039;水力停留时间对NO3?-N去除率起重要作用,NO3?-N去除率随水力停留时间的延长而提高。进水NO3?-N浓度对反应器的处理效率有一定影响,浓度过高会导致NO3?-N去除率下降。反应器对进水pH值和DO冲击负荷的适应能力很强,当进水pH值在5.0~9.0与进水DO在2.1~6.8 mg/L范围内变化时,反应器的NO3?-N去除率基本没有变化。     

盐度对上流式厌氧污泥反应器脱氮性能的影响

采用模拟废水研究了1.5%盐度对厌氧反硝化上流式厌氧污泥反应器(DN-UASB)脱氮效能及工艺稳定性的影响。实验结果表明,当进水NO~-_3-N浓度为1 000 mg/L,C/N为4.5时,1.5%盐度下DN-UASB反应器最高氮去除速率(NRR)可达35.52 kg/(m~3·d),最高COD去除速率(CRR)可达127.8 kg/(m~3·d),高于无盐下DN-UASB反应器最高NRR与CRR(分别为28.61和94.5 kg/(m~3·d))。1.5%盐度可提高DN-UASB脱氮效能,且无明显NO~-_2-N积累。1.5%盐度、无盐条件下DN-UASB反应器C/N均随氮容积负荷(NLR)提升而降低,高负荷工况下1.5%盐度环境下C/N降幅达21.4%,高于无盐环境下的C/N降幅(4.7%)。1.5%盐度、无盐环境下,高负荷工况出水TN、COD浓度均较常负荷工况呈现明显波动。1.5%盐度可减缓出水水质波动,使出水水质更稳定,出水TN的变异系数比和极差系数比较无盐条件分别降低40.1%与32.8%,出水COD的变异系数比和极差系数比较无盐条件分别降低58.7%与44.3%,更有利于反应器稳定运行。     

超高盐度对耐盐活性污泥脱氮、微生物活性和群落结构的影响

采用能耐受3%盐度的活性污泥处理高盐度废水,探究了盐度升至4%～7%对污染物去除的影响,考察了微生物活性和群落结构随盐度升高的变化。结果表明,盐度提升到4%、5%和6%对COD、NH~+_4-N和总无机氮(TIN)去除几乎没有影响,而7%盐度时三者的去除率均明显下降;盐度提高到4%对污泥的氨氧化活性和亚硝酸盐氧化活性有刺激作用,使两者提高,而盐度提高到5%、6%和7%时氨氧化活性受到明显抑制,亚硝酸盐氧化活性在6%和7%盐度条件下明显降低;盐度提升使硝酸盐和亚硝酸盐还原活性均受到明显抑制;耗氧速率测试结果表明,盐度提升对自养硝化菌的负面影响较异养好氧菌更大。微生物群落结构随盐度升高发生了明显变化,微生物群落丰富度和多样性均在6%盐度时最大,3%盐度时Roseovarius为优势菌属,而盐度提高至4%～7%时Azoarcus成为优势菌属。氨氧化菌(AOB)只在3%、4%和6%盐度下被检出,亚硝酸盐氧化菌(NOB)在所有盐度下均未检出,短程硝化反硝化(PND)为主要脱氮途径;自养反硝化菌、好氧反硝化菌和厌氧氨氧化菌的存在说明脱氮途径不局限于传统的自养硝化-异养反硝化。盐度驯化提高了活性污泥的抗盐能力,使生物法处理超高盐废水成为可能。     

Pb~(2+)和Fe~(3+)对三唑磷在水环境中光降解影响研究

本文探索研究了Pb~(2+)和Fe~(3+)在不同水溶液中对三唑磷的光降解影响。结果表明:在300 W高压汞灯照射下,在去离子水中,不同浓度的Pb~(2+)对三唑磷的光降解均起抑制作用。在人工海水中,0.01 mg/L和0.1 mg/L的Pb~(2+)对三唑磷的光降解有抑制作用,而1 mg/L的Pb~(2+)明显地促进了光降解。在天然海水中,1 mg/L的Pb~(2+)对三唑磷的光降解起了抑制作用,而0.01 mg/L和0.1 mg/L的Pb~(2+)在光照前60 min促进了光降解,后60 min则起了抑制作用。不同浓度的Fe~(3+)在人工海水和去离子水中会促进光降解,而在天然海水中则表现为抑制作用。该实验模拟结果可为水环境中该种农药污染的治理提供重要的理论依据。     

活性污泥微生物对苯胺废水的降解研究

利用序批式反应器(SBR)对活性污泥进行培养和驯化,分别取未经驯化和经盐驯化后的活性污泥,通过批量实验研究了两种污泥中微生物对苯胺的降解效果。SBR运行结果表明,活性污泥经过驯化适应了10gNaCl/L后,取得较高的COD、NH_4~+-N和TN的去除率,分别为86.5%、97.6%和96.4%。批量实验结果表明,苯胺降解速率随初始苯胺浓度的升高逐渐增加,且苯胺降解速率在未驯化污泥无盐条件下高于盐驯化污泥加盐条件,分别为2.63~21.31和2.06~12.08mg/(gVSS×h);未投加苯胺时,COD和NH_4~+-N的降解速率是投加苯胺时的5.2~19.3和2.5~4.2倍,且未驯化污泥无盐条件下COD和NH_4~+-N的降解速率是盐驯化污泥加盐条件的2.4和1.5倍;投加苯胺后,COD的降解速率随苯胺浓度的升高逐渐增加;实验结束时,未驯化污泥无盐条件下只存在NO-3-N,而盐驯化污泥加盐条件下同时存在NO-2-N和NO-3-N。     

耗氧速率(OUR)测量方法的实验研究

目前多采用分批实验法和呼吸测量仪测量耗氧速率,而耗氧速率的测量对于研究活性污泥数学模型中的动力学参数及废水特性鉴定具有重要意义。本文根据OUR测量方法的基本原理设计了1种简易的OUR测量装置,为检验测量装置的有效性,设计了相关实验进行验证。在内源呼吸实验中,测定了所用活性污泥的内源呼吸速率是5.1mgO2/L·h,污泥的衰减系数是0.0137h-1,比文献值略高。基质降解实验对人工配水(葡萄糖和淀粉)的耗氧速率进行了测定,实验结果显示有3个显著不同的耗氧速率,分别为35mg/L·h,13mg/L·h,6mg/L·h,它们各代表葡萄糖降解、淀粉降解和内源呼吸的速率。内源呼吸速率高于前1个实验是由于基质降解过程中污泥量增加所致。并计算出异养菌产率系数Kd为0.63mgVSS/mgCOD,Kd略低于文献值。实验结果证明,该装置能很好的实现测量目的。     

黄海北部夏季无机氮赋存形态及其与反硝化速率的关系研究

用乙炔抑制法对北黄海海域沉积物-水界面反硝化速率进行了研究,并用分相浸取法对相应站位沉积物中氮的赋存形态进行了分析.结果表明,该海域界面反硝化速率在3.2.～7.5 μmol/m2·h之间,可提取无机氮的平均含量范围在0.7 2～80.36 μg/g之间.对两者之间的关系研究表明,该海域反硝化速率与沉积物中离子交换态(IEF)硝酸盐氮和可提取无机总氮之间存在较好的相关性,相关系数分别为0.947和0.88 6(P＜0.01);与碳酸盐结合态(CF)和铁锰氧化物态(IMOF)的硝酸盐氮及氨氮之间相关性不明显.