反硝化型厌氧甲烷氧化耦合厌氧氨氧化脱氮工艺研究进展

反硝化型厌氧甲烷氧化(Denitrifying Anaerobic Methane Oxidation, DAMO)耦合厌氧氨氧化(Anaerobic ammonium oxidation, Anammox)脱氮工艺在实现能源废水处理方面具有很大的潜力。DAMO-Anammox脱氮工艺能同时将甲烷、氨氮和硝酸盐转化为无害的N₂和CO₂,在无需额外能量消耗下实现废水中的碳氮循环,有望成为未来环境友好型废水处理的主要技术。本文讨论了DAMO-Anammox微生物的协同和竞争机制,不同电子受体的类型对脱氮过程中微生物胞外电子传递机制及脱氮除甲烷效率的影响,指出了目前DAMO-Anammox脱氮工艺存在的功能微生物富集困难、气液传质效率差和脱氮性能不足等应用瓶颈,总结了如新型反应器构型的设计、人工电子中介体投入和电化学强化等相对应的改进策略,为该工艺的进一步研究和规模化应用提供参考。     

氨氮厌氧氧化的微生物反应机理

推导了以ＮＨ＾＋４作为电子供体,以ＮＯ＾－２、ＮＯ＾－３为电子受体,在厌氧条件下,氨氮生物氧化反应的计量方程式,并对细胞ＣαＨβＯεＮδ＝ＣＨＯＮ时的情形进行了讨论,从理论上明确了氨氮厌氧生物氧化反应的一些重要特征。     

铁对厌氧氨氧化过程及其微生物群落的影响

从电子传递机制、微生物活动和影响因子等角度出发,综述铁对厌氧氨氧化过程的影响。结果表明,不同价态的铁作为电子受体或电子供体生成厌氧氨氧化底物促进反应,且产生铁氨氧化(Feammox)、硝酸盐依赖型亚铁氧化反应(nitrate-dependent ferrous iron oxidation,NAFO)等不同反应。同时铁元素对厌氧氨氧化过程中功能微生物富集、血红素含量提升及颗粒化过程均有促进作用,从而明显提升对厌氧氨氧化工艺的处理效果。并总结了最佳的铁投加状态,铁元素加强厌氧氨氧化过程中的最适温度、pH值,为后续的铁元素加强厌氧氨氧化过程的研究提供参考。     

珠江口桂山岛沉积物甲烷厌氧氧化作用研究

系统分析了珠江口桂山岛沉积物间隙水甲烷和硫酸盐、pH和溶解无机碳(DIC)以及δ13C-CH4和δ13C-DIC的垂直剖面分布.结果显示:间隙水硫酸盐浓度呈线性梯度减小,至沉积物SMI(sulfate-methane interface)附近,硫酸盐几乎全部消耗而甲烷浓度急剧增大,与此同时,间隙水pH和DIC在该深度位置明显升高.间隙水地球化学特征揭示了沉积物发生了甲烷厌氧氧化(AOM)作用.在AOM过程中,由于12CH4氧化速率较13CH4快,故引起沉积物间隙水剩余甲烷的碳同位素偏重,而δ13C-DIC值变为极负.由扩散公式计算结果可知,AOM消耗沉积物间隙水硫酸盐占总硫酸盐的比例为58.6%,该过程产生的DIC占间隙水总DIC的比例为41.4%.沉积物有机质的活性及含量大小对AOM作用的发生及其强度有重要的影响,该研究区沉积物活性有机质(主要为海洋来源)在沉积物表层通过矿化分解作用消耗,从而导致进入沉积物硫酸盐还原带底部的活性有机质数量减少,在该条件下,部分硫酸盐将转为与甲烷反应消耗,从而引发AOM.     

稳定同位素技术在环境水体氮的生物地球化学循环研究中的应用

氮的生物地球化学循环是地表环境中最复杂的物质循环之一.近年来,稳定同位素技术在氮的生物地球化学循环研究中得到了广泛应用,极大地丰富了人们对氮的来源、物理迁移及其生物地球化学循环等过程的认识,完善了氮的生物地球化学循环理论体系.本文综述了在环境水体中应用稳定同位素示踪技术及统计模型,将氮的溯源研究从定性识别拓展到定量解析;应用稳定同位素分馏理论及同位素配对技术,实现氮的生物地球化学循环转化途径的判别及其转化速率的定量解析;重点提出应进一步开展不同转化途径、不同水体环境要素对氮同位素分馏特征的影响研究,逐步完善环境水体氮循环同位素分馏理论体系,为准确认识氮循环和加强水环境保护奠定科学基础.     

厌氧氨氧化反应器启动运行研究进展

厌氧氨氧化技术作为一种新型脱氮技术,在废水生物脱氮领域具有良好的应用前景,介绍了厌氧氨氧化技术机理,并阐述了厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应的影响因素;分析了近年来采用不同反应器、不同泥源进行ANAMMOX反应启动和运行研究进展,对不同研究的启动时间、完成启动的评判标准、运行控制条件等进行了比较.     

肾上腺素电氧化反应的研究进展

肾上腺素的电氧化反应是生物电化学研究的重要内容，该文对肾上腺素电子转移性质和反应机理以及影响因素进行了讨论，综述了肾上腺素电氧化反应研究的进展情况，提出了进一步研究的发展趋势。     

氧化还原介体催化强化污染物厌氧降解研究进展

 由于厌氧生物处理技术具有产生剩余污泥少、可回收能源等优点而被广泛用于处理各种有机污染物，尤其在有毒、有害、难降解污染物的去除方面取得了良好的效果。然而，厌氧生物法的处理速率通常比较低，而氧化还原介体可通过自身不断的氧化和还原来传递电子，提高电子在氧化还原反应过程中的传递速率，从而促进污染物高效厌氧降解。醌类物质和腐殖酸是应用较多的氧化还原介体，在催化难降解污染物降解方面取得了一定效果。讨论了氧化还原介体的特点、作用机制，并总结了其对偶氮染料厌氧脱色、反硝化和多氯联苯厌氧降解的强化作用，提出了氧化还原介体未来的研究方向。     

低浓度氨氮污水厌氧氨氧化影响因素试验

针对我国城市污水氨氮浓度低、碳源不足的特征及处理出水难以达标的情况,采用序批式生物反应器(SBR)研究低浓度氨氮条件下厌氧氨氧化反应途径及其影响因素.采用自配进水.经过5个月的厌氧运行,成功启动了厌氧氨氧化反应器.在稳定运行期,NH4 -N平均去除率这94.5%;NO2--N平均去除率达97.4%.在此基础上,研究了pH值、温度及化学需氧量(COD)对厌氧氨氧化反应过程的影响,并确定各因素的最佳控制范围.研究结果表明:在低质量浓度氨氮(NH4 -N～12 mg/L)条件下,厌氧氨氧化反应pH值为7.5～8.0、温度为30～35℃、COD为0～50 mg/L时反应达到最佳状态,为我国低浓度氨氮城市污水的生物脱氮提供了新的途径.     

卟啉及过渡金属卟啉的电化学性质

利用循环伏安法研究了两种中位具有不同取代基的卟啉和它们过渡金属配合物在DMF溶液中以四丁基高氯酸胺（TBAP）为电介质的电化学性质， 取代基的吸电子能力越强， 卟啉越容易被还原. 不同金属离子均使卟啉的氧化还原反应向负值移动， 其中Zn负移最大.     

微生物在温室气体排放与吸收中的多样性

对N2O和CH4两种重要的温室气体进行了研究．结果表明它们的生物排放源主要来自土壤微生物过程．其中土壤微生物的硝化和反硝化作用是N2O的重要排放源,厌氧土壤通过反硝化作用能将N2O还原为N2,是N2O的弱的汇．CH4主要由土壤中甲烷产生菌在厌氧条件下产生．在好氧条件下,甲烷氧化菌将厌氧土壤产生的甲烷进行氧化,成为土壤甲烷的汇．由此可见土壤微生物在温室气体N2O和CH4的产生与消耗中起着十分重要的作用,体现了微生物在温室气体产生与排放中的多样性．     

城市河道内源硫影响厌氧氨氧化过程的研究进展

评述了当前城市河道内源硫影响厌氧氨氧化过程的研究现状以及二者之间可能的微生物作用关系;指出了对于黑臭河道治理后呈现的高氮营养盐和较低碳氮比(C/N)生境,今后应重视新型化能自养的厌氧氨氧化过程在河道氮转化过程中的作用,包括"硫自养部分反硝化-厌氧氨氧化"、"硫酸盐型厌氧氨氧化"和"铁自养型厌氧氨氧化"等,以及内源硫如何影响厌氧氨氧化过程的发生和二者之间的耦合关系;不仅为强化氮营养盐的去除提供了崭新的视角,而且为阐明水圈微生物驱动氮与其他元素循环机制的基础理论提供了有益补充.     

抗菌剂及其抗菌机理

抗菌剂包括无机、有机和天然生物抗菌剂三大类型.无机抗菌剂以新型光催化型和载银的纳米复合型抗菌材料为主要发展趋势,其中光催化型无机抗菌剂依赖光致激发的强氧化自由基而起杀菌作用;载银等金属离子型抗菌剂通过与活性基团如巯基键合或置换金属离子辅基等方式使微生物的生命活性物质失活而起抗菌作用.有机抗菌剂则以开发专效于生物分子(如微生物代谢酶、膜受体等)的抗菌剂为其拓展方向,其通过作用于细胞壁和细胞膜系统、生化反应酶、遗传物质等达到抗抑或杀菌作用.天然生物抗菌剂可来源于所有生物体,主要包括多糖、多肽及糖肽聚合物类物质,是未来抗菌材料的主要发展方向;它们作用于微生物胞外结构层或酶等生物活性物质,影响微生物的运动、跨膜物质运输或生化反应等.不同的抗菌剂对同一种病原菌有不同的抗菌作用机理和有效性,同一种抗菌剂对于不同的病原菌也有不同的抗菌作用机制和抑制范围;得到既长效又广谱、既高效又安全的抗菌剂,对其抗菌机理的研究十分重要.     

EGSB反应器中特殊功能颗粒污泥单组分甲烷化动力学的研究

对从已经完成厌氧甲烷化反硝化与厌氧氨氧化耦合的EGSB反应器中取出的功能颗粒污泥进行厌氧甲烷化动力学试验研究,建立厌氧甲烷化反应动力学方程。试验结果表明:甲烷化比基质降解速率基质浓度的关系遵从Monod方程。对甲烷化进行动力学分析,求出其动力学参数:最大比基质降解速率Vmax=0.158h-1,半饱和常数Ks=464.27mg/L,甲烷的产率系数y=0.254ml/mg。     

2类氨氧化菌的生态特性及其应用研究进展

氮素作为组成生物体的重要元素，一直以其独特的方式在自然界中循环。经典氮循环理论认为细菌的好氧氨氧化是氧化氨氮的唯一途径，然而，随着生物技术的发展，新的氮循环途径被不断发现，其中的古菌好氧氨氧化以及厌氧氨氧化过程，由于其突出的生态及工程应用重要性，成为学术界的研究热点。本文主要综述了氮循环新途径中的厌氧氨氧化以及古菌好氧氨氧化过程的发现及研究现状，并进一步探讨了这两类氨氧化菌的研究及应用前景。     

常温低基质下厌氧氨氧化反应器的影响因素研究

以上向流生物滤柱为反应器,实验室内氧化沟回流污泥为接种污泥,在常温低基质下成功启动了厌氧氨氧化反应器.在此基础上,研究了pH,亚硝酸盐氮与氨氮之比和HRT对厌氧氨氧化反应的影响.结果表明:厌氧氨氧化反应的最适pH值为6.7～8.7;亚硝酸盐氮与氨氮的最适比值为(1.35～1.37)∶1;厌氧氨氧化反应的临界HRT是2h,随着HRT的缩短,总氮的去除率迅速降低.     

抗生素废水生物处理的试验研究

采用相同体积 (6 2L)的升流厌氧污泥床和厌氧复合床处理抗生素废水 ,当容积负荷为 6 .0kgCOD/m3 ·d时 ,升流厌氧污泥床和厌氧复合床对SS、COD、BOD5的去除率分别为 6 7.4%、85 .1%、91.2 %和 75 .6 %、91.7%、96 .1%,结果表明厌氧复合床是先进高效的厌氧生物反应器 ;厌氧出水采用相同体积 (6 4L)的生物接触氧化反应器和周期循环活性污泥系统进行处理 ,当容积负荷为 1.6kgCOD/m3 ·d时 ,生物接触氧化反应器和周期循环活性污泥系统对SS、COD、BOD5的去除率分别为 87.9%、85 .1%、92 .8%和 91.6 %、88.7%、95 .4%,结果表明周期循环活性污泥系统是先进高效的好氧生物反应器。     

在Cr／ZrO_2复合氧化物催化剂上丙烷脱氢反应性能的研究

研究了在氧化条件下，以Ｃｒ／ＺｒＯ_２为催化剂，丙烷氧化脱氢制丙烯的反应。主要讨论了Ｃｒ含量、不同载体及活性金属离子Ｋ￣＋对催化剂性能的影响，诸如对催化剂活性、催化剂寿命、丙烷转化率及丙烯选择性等方面的影响。     

厌氧氨氧化与反硝化协同作用化学计量学分析

简述了厌氧氨氧化的研究进展，讨论了有机环境下同一反应器中厌氧氨氧化与反硝化的协同作用，推导了厌氧氨氧化的电子计量学方程式。以及有机环境下以葡萄糖为有机碳源时反硝化脱氮的电子计量方程式．电子计量学分析表明：由于反硝化将有机碳转变为CO2，可为厌氧氨氧化提供碳源，从而有利于厌氧氨氧化的进行；厌氧氨氧化产生的NO3^-可被反硝化茵利用．由于厌氧氨氧化和反硝化反应过程均产生H^＋，会引起pH值升高，这一结果与所报道的试验结果相吻合．     

氧化缩合法制备二苯乙烯（烷）类化合物

芳基甲烷在有机溶剂介质中，碱催化下的氧化缩合反应，是合成二苯乙烯（烷）类化合和的重要途径，利用1H NMR谱及元素分析等手段对反应产物进行表征，研究了多种芳基甲烷的氧化缩合反应,结果表明：芳基甲烷中，取代基的吸电子效应影响其氧化缩合反应活性及产物的结构特征，取代基吸电性越强，吸电基越多，氧化缩合越易发生，越易于生成二芳基乙烯（烷）化合物。