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。     

海洋石油降解菌群的固定化及石油降解特性

为克服岸滩溢油生物修复过程中海浪冲刷等不利环境对石油降解菌(群)岸滩定植的影响,本文利用聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠作为载体对石油降解菌群DC10进行固定化,通过研究细菌固定化微球的机械性能、传质性能及石油降解特性等参数,确定石油降解菌群的最优固定化条件。实验结果表明:6%PVA,2%海藻酸钠及0.5%活性炭制备的凝胶可以通过蠕动泵方便快捷制备细菌固定化微球,其粘度小、易成型、机械强度高。海洋石油降解分析表明,与游离菌体(FB)相比,固定化菌群12d石油降解率提高了近7%;GC-MS分析显示,石油烷烃和芳烃降解效果显著。实验证明,石油降解菌群DC10经过固定化处理,其石油降解活性提高,连续降解能力增强,该研究为溢油岸滩的生物修复提供新的技术方法。     

乳品厂污水养殖螺旋藻的研究

探讨了螺旋藻在乳品厂污水中生长的生态条件及藻对污水中营养盐及有机质的去除效率。结果表明,低接种密度有利于藻的增殖。乳品厂污水需要经过一定的前处理。添另碳酸钠（ＮａＣＯ３）调节ＰＨ值并且适量添加尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）调节氮、磷比,最佳ＰＨ值为１０．６０,最佳氮、磷比为２１：１。在此条件下螺旋藻的蛋白质含量可达６７．３５％。污水中ＣＯＤ、ＰＯ４－Ｐ、Ｔ－Ｐ、Ｔ－Ｎ及ＮＨ４－Ｎ的去除率分别达到５４．８     

小分子有机碳、氮源对海洋着色菌(Marichromatium gracile)生长和去除高浓度无机三态氮的影响

采用高浓度无机三态氮(铵氮4NH?-N、亚硝氮2NO?-N和硝氮3NO?-N)共存的模拟海水体系,在最适生长条件下,研究了小分子有机物(糖类、有机酸、醇、有机氮)和p H对海洋着色菌(Marichromatium gracile)YL28去除水体无机三态氮的影响。结果表明:以葡萄糖、乙酸钠和乙醇为唯一碳源时,水体中的高浓度2NO?-N和3NO?-N均能被完全去除,4NH?-N的去除率分别为93.40%、84.55%和66.63%;碳源为乙酸钠时菌体生长最好,体系中添加蛋白胨或尿素,仅4NH?-N的去除效果明显降低。p H值在6.0—9.0时,该菌株对4NH?-N、2NO?-N和3NO?-N均具有去除能力。由此可知:YL28菌株对模拟海水养殖水体中高浓度无机三态氮具有良好的去除能力,高浓度有机氮化物(蛋白胨和尿素)对4NH?-N的去除能力有明显影响,但对2NO?-N和3NO?-N仍保持高效的去除能力。本研究为不产氧光合细菌制剂在水产养殖中的合理应用提供参考。     

植物生长激素对海洋光合细菌生长及净化氮、磷能力影响的研究

从青岛栈桥附近海域的底泥中分离出了光合细菌菌株,研究了三十烷醇、赤霉素和α-萘乙酸对其生长与净化PO4-P和NH4-N能力的影响,以期获得快速培养光合细菌的方法。结果表明这三种植物生长激素对海洋光合细菌的生长均有促进作用。其中赤霉素的促进作用最明显,其最佳质量浓度为0.5mg/L,经12d培养后,细菌浓度比对照样可提高153.9%。三十烷醇和α-萘乙酸的最佳质量浓度均是1.0mg/L,分别可提高90.7%和20.6%。同时光合细菌净化PO4-P和NH4-N能力也有所提高,并且植物生长激素的促生作用愈明显,PO4-P和NH4-N的去除率愈高。试验表明在增殖培养中,可以添加某些植物生长激素来促进光合细菌的生长。     

海洋脂肪酶ADM47601固定化方法的研究

采用海藻酸钠、壳聚糖、聚乙烯醇和明胶等材料, 进行对脂肪酶ADM47601的固定化研究。结果表明, 使用壳聚糖固定化脂肪酶, 在最优条件为2% (W/V)壳聚糖, 10% NaOH, 1%乙酸, 0.25%戊二醛, 每克载体添加840U脂肪酶时, 最大固定化酶活力回收率为87.06%。使用海藻酸钠-明胶固定化脂肪, 在最优固定化条件下, 最大固定化酶活力回收率为54.45%。使用聚乙烯醇固定化脂肪酶, 在最优固定化条件下, 最大固定化酶活力回收率为33.22%。使用海藻酸钠固定化脂肪酶, 在最优固定化条件下, 最大固定化酶活力回收率为17.11%。对比四种不同固定化酶方法, 脂肪酶活力回收率高度高低顺序为: 壳聚糖吸附交联法>海藻酸钠明胶协同包埋法>聚乙烯醇-硼酸法>海藻酸钠包埋法。     

两株低温益生菌的包埋法固定化技术初步研究

本研究以聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)为包埋载体,并添加沸石粉、碳源,对2株分离自刺参(Apostichopus japonicus)养殖池塘的有机物降解菌(菌株编号分别为CD、DB11)的包埋法固定化技术进行了初步研究,并比较了固定化后有机物降解菌及不同形式细菌制剂对主要水质参数的降解效果。结果表明,固定化小球在添加碳源后能显著提高菌体对COD、NH_4~+-N和NO_2~--N的降解率(P0.05)。在本研究条件下,可溶性淀粉、细菌数量和沸石粉比例分别为12.5%、10~9cfu/g、1.5%时,固定化菌株CD对氨氮的降解率最高。与游离复合菌体相比,固定化复合菌对COD、NH_4~+-N和NO_2~--N的降解率分别达到了62.4%、65.5%、62.2%,降解率则分别提高了17.5%、13.0%和12.8%。向养殖废水中添加沸石粉吸附的菌剂后,对COD、NH_4~+-N、NO_2~--N的降解率分别提高了11.03%、8.89%、17.5%,添加固定化微生物小球菌剂后,对COD、NH_4~+-N、NO_2~--N的降解率分别提高了14.92%、18.54%和16.53%。因此,以PVA、SA作为载体添加沸石粉和碳源对菌体进行包埋的技术在刺参池塘养殖的水质和底质环境修复实践中可能具有较大的应用价值。     

投加海水化学沉淀法去除污泥脱水液中的磷酸盐

研究污水处理厂产生的污泥脱水液中的磷酸盐(PO43-)和铵盐(NH4 )的去除方法。依据化学沉淀法的原理,含有Ca2 和Mg2 的海水加入污泥脱水液后,可以使污水中的PO43-与金属离子发生化学沉淀反应,实现污水除磷的目的。采用正交试验优化得到这种方法处理污泥脱水液的工艺条件:水温20℃,海水与污水混合比例为2∶10,体系pH值为10.5,反应时间20min。经过静态处理,污泥脱水液中氨态氮(NH4 -N)的平均去除率为34%,无机磷(PO43--P)的平均去除率为95%,比不投加海水的处理提高26%,这表明投加海水有利于强化污泥脱水液的除磷效果。动态处理也有较好的效果,PO43--P和NH4 -N的去除率分别可达91%和18%。这种技术不仅除磷效果好,处理成本也较低,生成的沉淀物还可以作为肥料施用,因而是污泥脱水液除磷的有效途径,特别适用于沿海地区污水处理厂。     

具产电性能光合细菌DH-3的分离及其对多种底物污水处理能力的评价

本文通过传统微生物分离培养方法从富营养化环境中分离培养出可高效处理多种底物的污水并具备胞外电子传递能力和产电潜力的兼性厌氧光合细菌。在光照培养条件下,利用改良的能够将光合细菌富集/分离的培养基分离培养光合细菌,从形态学和16S rDNA的分子生物学角度鉴定菌株。运用多个指标检测光合细菌处理不同底物的污水培养基的能力,如化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、总氮(total nitrogen,TN)、总磷(total phosphate,TP),并在电化学工作站检测光合细菌的产电能力。结果表明,获取的光合细菌菌株DH-3与光合细菌类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)有97%的相似性。该菌株拥有在多种底物的污水培养基中生长的能力,其中在以乙酸为底物的培养基中生长最好。通过检测发现该菌株对污水的COD、TN和TP均具有较高的去除率。电化学工作站检测结果表明,菌株DH-3的最大产电流量能达到7.5m A/m~2,最大功率密度达到0.056W/m~2。由此可见,光合细菌DH-3在污水处理及资源再循环利用等方面具有十分重要的应用潜力。     

基于氮、磷收支的人工湿地-池塘循环水养殖系统净化效果评价

池塘循环水养殖与人工湿地相组合,是将养殖生产与净化养殖废水并举的新思路,研究该组合系统中氮、磷物质的源-汇作用,对系统工艺参数的设置具有指导意义。本文研究了在复合垂直潜流人工湿地-池塘循环水养殖系统中氮、磷生源要素的流向与收支,并通过氮、磷收支评价人工湿地对池塘尾水净化效果。研究表明:在5个月的试验周期内,饲料投入是该养殖系统氮、磷收入最主要的途径,分别占总收入的65.61%和81.44%,其次是水体中带入的氮、磷。在试验初期,由于养殖生物与湿地植物的生物量较小,因此其对系统的氮、磷收入部分贡献较小。沉积物蓄积是氮、磷最主要的支出途径,占总支出氮、磷的比例为28.60%和42.23%;其次为养殖生物的收获,占总支出氮、磷的26.05%和30.77%;人工湿地植物与基质蓄积的氮、磷占总支出的15.81%和16.11%;通过池塘底泥渗漏损失的氮、磷较少。人工湿地对氨氮、总氮、总磷的去除率分别为33.72%~66.32%、36.35%~72.40%、44.69%~57.32%,且氨氮与总氮的去除率受温度影响显著。研究结果表明:人工湿地对池塘尾水有显著的净化效果,可通过植物收割、基质移除等方式去除系统内未被有效利用的氮、磷,减少池塘内源性氮、磷的蓄积。人工湿地-池塘循环水养殖模式具有良好的生态效益,是一种绿色、可持续的养殖模式。     

大鹏澳养殖区柱状沉积物中氮、磷的分布特征及污染状况研究

为研究海水养殖对海湾沉积物的累积影响, 对大亚湾的大鹏澳养殖区沉积物柱状样中总氮、总磷和有机碳的含量及剖面分布特征进行了研究, 并探讨了海水养殖区沉积物中氮、磷的污染状况。结果表明, 网箱养殖区、贝类养殖区和对照区等3个区域柱状样中总氮的含量范围分别为638.2—3803.9mg.kg-1、740.9—2152.1mg.kg-1和343.2—471.9mg.kg-1, 总磷的含量范围分别为344.7—3233.9mg.kg-1、297.9—497.5mg.kg-1和650.2—1327.2 mg.kg-1, 有机碳的含量范围分别为0.96%—2.22%、0.87%—1.13%和0.69%—0.95%。该三个因子的含量均从底层至表层呈增加趋势, 但网箱养殖区上层增加幅度最为剧烈, 贝类区次之, 对照区变化幅度最小。所有柱状样中, 总氮含量均超标, 但网箱养殖区总氮污染最为严重, 贝类养殖区次之, 对照区最轻; 网箱养殖区的总磷在上层的不同深度超标, 而贝类养殖区及对照区柱状样的总磷含量均未超标。     

海水人工湿地系统脱氮效果与基质酶活性的相关性

利用海水人工湿地系统处理海水养殖外排水,分析了人工湿地对不同形态氮的净化效果,探讨了人工湿地表层基质酶活性变化及其对系统脱氮效果的影响。选取互花米草作为人工湿地植物,煤渣、珊瑚石和细砂作为人工湿地基质,实验期间连续进水,系统运行稳定。研究结果表明:海水人工湿地系统对氨氮(NH4-N)、亚硝态氮(NO2-N)、硝态氮(NO3-N)、总氮(TN)和可溶性有机氮(DON)去除效果显著,去除率分别为(99.6±0.7)%、(99.9±0.0)%、(98.2±2.0)%、(92.6±1.5)%和(86.1±4.8)%。人工湿地表层基质下行池脱氢酶、硝酸还原酶和脲酶的酶活性均高于上行池,下行池对污染物的去除效果更好。脱氢酶活性与海水人工湿地系统氨氮的去除有关;硝酸还原酶活性影响着海水人工湿地硝态氮的去除;脲酶活性与人工湿地总氮和硝态氮的去除存在明显相关趋势。下行池硝酸还原酶和脲酶的酶活性间具有显著相关性(r=0.76, P0.05)。人工湿地微生物种类丰富,下行池微生物多样性高于上行池,植物根部微生物多样性最高,提高了系统脱氮的效率。上述研究结果将有助于阐明海水人工湿地系统中不同形态氮的迁移转化机理。     

东海典型港湾表层沉积物中主要生源要素分布及污染状况分析

分别于2016年11月、2018年4月、2016年7月、2014年11月采集了福建东山湾、福宁湾、浙江象山港以及江苏大丰港52个表层沉积物样品,分析了表层沉积物中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、生物硅(BSi)、有机质(OM)及含水率(MC)的含量。TOC、TN、TP、BSi、OM及MC含量分别为:0.35%～1.52%,0.08%～0.32%,0.020%～0.074%,0.28%～1.89%,1.86%～9.53%,19.55%～52.55%。福宁湾TN和BSi含量较高,东山湾TP含量较高,而象山港TOC含量较高。从元素之间的摩尔比来看,本研究中各港湾沉积物中的TOC均主要来自浮游植物等水生生物,而TOC的分解和再生速率应远高于BSi的溶解速率。根据主要生源要素污染评价标准,东山湾海域污染较严重,TN、TP、TOC均达到Ⅱ级污染标准。福宁湾及象山港TN、TOC均为Ⅱ级污染。而大丰湾海域总体污染较轻,只有TN超过Ⅱ级标准。     

三沙湾盐田港养殖海域沉积物中的有机碳、氮和磷

于2012年8月(夏季)、11月(秋季)和2013年2月(冬季)、5月(春季)共4个航次对三沙湾盐田港养殖海域表层沉积物组成成分及其变化趋势进行调查分析,并采用单因子污染指数(Pi)对沉积物质量进行评价。结果表明不同功能区沉积物中有机氮(TN)、总磷(TP)和有机碳(OC)含量差异显著(P0.05),TN和TP含量4季变化范围分别是0.15~1.39 g/kg和0.11~1.08 g/kg,平均值分别为(0.89±0.36)g/kg和(0.56±0.26)g/kg。OC含量在1.00~14.71 g/kg之间,平均值为(8.26±3.78)g/kg。各站位沉积物中TN污染指数4季变化范围为0.25~2.53,4季超标率分别为67%、81%、80%和90%;各站位TP污染指数4季变化范围为0.18~2.63,4个季节超标率分别为35%、80%、40%和51%;各季节OC含量均未超标;OC/N原子比全年变化范围在8.4~10.3之间,平均值为8.9±0.6。较弱的水流交换条件和海水养殖,特别是海水网箱养殖,是造成沉积物污染的主要原因,开展多营养层次的综合养殖模式是促进盐田港海水养殖可持续发展的有效途径。     

山东南部近海沉积物中碳、氮、磷的分布特征

对山东近海31个站位表层沉积物中的总氮、总磷和总有机碳的含量和分布特征进行了研究。结果表明,总氮、总磷和总有机碳含量均较低,高值区主要分布在胶州湾及湾口和北部海域,总氮浓度范围为0.31～0.75mg/g,平均值为0.52mg/g,总磷浓度范围为0.18～0.32mg/g,平均值为0.24mg/g,总有机碳浓度范围为0.17%～0.49%,平均值为0.33%。相关性分析表明,总氮和总有机碳的相关性较好,总有机碳和总氮比值(TOC/TN)略高于Redfield比值,表明这两种生源要素的来源可能是一致的。     

Novel technology in pollutant removal at source and bioremediation

Sewage disposal is a major environmental issue in both developed and developing countries and removal of pollutants such as organic matter, nutrients, heavy metals and persistent organic compounds is required to protect the environment. Novel biological systems using constructed mangrove wetland and immobilized microalgal beads have been developed as alternative systems for treating different types of sewage and pollution at source. The feasibility and efficiency of constructed mangrove wetland to remove organic matter and nutrients from primary settled municipal sewage were demonstrated through a series of greenhouse experiments and a pilot-scale field trial. The treatment efficiency of constructed mangrove wetland was comparable to, or higher than, the conventional constructed wetland. An immobilized microalgal system was developed to remove toxic persistent pollutants from industrial wastewater. Pollutant-resistant microalgal species were selected for culture in domestic wastewater. The harvested biomass was immobilized in alginate beads. Bench-scale experiments showed the algal beads were effective in removing industrial pollutants such as heavy metals (e.g. Cu, Zn, Ni, Cr, etc.), organometallic compounds (e.g. tributyltin, TBT), and persistent organic compounds (e.g. polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs) through biosorption and biodegradation. The adsorbed metals could be recovered by desorption process, and the beads could be used repeatedly for many adsorption–desorption cycles.     

南极罗斯海柱样沉积物中有机碳和氮元素地球化学特征及其来源

南极周边海域沉积物中的有机碳和氮元素地球化学特征对于深入研究全球碳循环和海洋生态环境演变具有重要意义。本文对取自南极罗斯海的RBA08C柱状样沉积物进行了有机碳和氮元素地球化学特征分析。结果表明：RBA08C柱样中TOC含量在顶部0~12cm呈现随柱深增加而降低的趋势, 自12cm以深含量总体相对稳定; TN总体具有与TOC相同的变化趋势, 两者含量变化呈现较强正相关性, 说明可能具有相同来源; 沉积物TOC/TN比值和δ13C值揭示RBA08C柱样有机质主要为海洋生源沉积, 其含量变化应主要受控于上层水体生产力、沉积速率和氧化还原环境等因素的共同作用; RBA08C柱样的TOC埋藏率约为50%, 与位于普里兹湾埃默里冰架边缘的IS-4站柱样相同, 加之较为相近的TOC和TN含量及变化趋势, 表明两者可能具有相近的沉积速率, 其所在的海区是南极海域较重要的碳循环和碳储区。