响应面法优化萎缩芽孢杆菌BsR05发酵培养基

为了提高萎缩芽孢杆菌Bacillus atrophaeus BsR05发酵液的芽孢产量,采用响应面法对BsR05发酵培养基的最佳工艺条件进行了优化。通过Plackett-Burman实验,筛选出玉米粉、(NH_4)_2SO_4和MgSO_4·7H_2O为影响产孢的主要因子。采用最陡爬坡路径法确定3个因素的响应中心点及最适浓度范围,最后,通过Box-Behnken设计建立主要培养基成分与芽孢产量之间的回归关系,并确定发酵培养基最佳配方为葡萄糖5 g/L、玉米粉15.9 g/L、豆粕40.0 g/L、K_2HPO_4 3.0 g/L、KH_2PO_4 1.0 g/L、(NH_4)_2SO_4 2.1 g/L、MgSO_4·7H_2O 0.40 g/L、MnSO_4 0.02 g/L。经重复实验验证,平均芽孢含量与预测芽孢含量基本一致,发酵液中BsR05的芽孢产量从优化前的4.73×10~9 CFU/m L提高到6.02×10~9 CFU/m L。     

化学沉淀法去除木薯制备酒精废水中氨氮的试验研究

针对NH_3-N质量浓度为500~900mg/L木薯制备酒精的废水,采用正交试验及单因素试验研究了用化学沉淀法去除废水中氨氮的工艺条件,结果表明:以MgCl_2·6H_2O和Na2HPO4·12H_2O为沉淀剂,在pH=9.0时废水溶液中PO_4~(3-)与Mg~(2+)和NH_4~+一起发生沉淀反应生成MgNH4PO4·6H_2O,从而达到去除废水中的氨氮的目的;影响废水中的氨氮去除率的因素依次为n(Mg~(2+):NH_4~+),反应时间,n(PO_4~(3-)∶NH_4~+)和pH值。最佳反应条件是当pH=9.0,n(Mg~(2+))∶n(NH_4~+)∶n(PO_4~(3-))=1.4∶1.0∶1.2,常温下反应30min,静置30min,该工艺条件下,对初始氨氮为644.5mg/L的木薯制备酒精的废水进行处理,其氨氮的去除率90%。     

芽孢杆菌C412的廉价培养基优化及其亚甲基蓝去除的研究

为研究芽孢杆菌C412去除亚甲基蓝的能力,首先通过实验得到了一个廉价培养基配方:糖蜜废液含量5%、2.5 g/L糖蜜、1 g/L牛肉膏、3 g/L(NH_4)_2SO_4、1 g/L NaCl、0.05 g/L MgSO_4·7H_2O、5 g/L K_2HPO_4、2 g/L KH_2PO_4(pH=7),在该培养基条件下,可以将目标细菌C412培养17 h后得到最大生长量OD_(600)为3.12的发酵液。将培养出来的细菌,通过亚甲基蓝的去除条件优化实验,得到了一个最佳的亚甲基蓝去除条件:亚甲基蓝初始浓度为25 mg/L,发酵体系pH为7.63,初始菌密度OD_(600)为0.18,发酵时间为18 h,在该条件下亚甲基蓝去除率可以达到96.77%。研究结果表明芽孢杆菌C412具有很好的亚甲基蓝去除能力,工业化应用前景广阔。     

真养产碱杆菌H16合成聚-β-羟基丁酸酯的培养基优化

对真养产碱杆菌(Ralstonia eutropha)H16累积聚-β-羟基丁酸酯(PHB)的发酵培养基组成进行了优化.在单因素实验的基础上,采用Plackett-Burman设计确定了碳源浓度和碳氮质量比两个显著影响真养产碱杆菌生长和累积PHB的因素.通过响应面设计法获得最优发酵培养基组成为:葡萄糖28.8 g/L,酵母粉0.2 g/L,碳氮质量比5,KH2PO4 1.0 g/L,Na2HPO4 0.3 g/L,MgSO4 1.0 g/L,CaCl2 0.1 g/L,ZnSO4 0.65 mg/L,FeSO4 0.1 mg/L,(NH4)6Mo7O240.3 mg/L,H3BO30.3 mg/L,pH 7.0.在此最优发酵条件下,细胞干质量浓度达到16.1 g/L,PHB的质量浓度达到7.9 g/L,糖对细胞的转化率为64%,对PHB的转化率为32%.     

集成式反应器SND对低碳氮比生活污水的深度脱氮效能及其动力学

以由实际生活污水配制的低C/N比生活污水为研究对象,在集成式反应器主反应区实现了同步硝化反硝化(SND)脱氮.考察了集成式反应器对低C/N比污水的脱氮效能.结果表明:DO=1.4~1.7mg/L,总HRT=18h(主反应区HRT=7.2h),C/N=5时,NH+4-N可从15±2mg/L平均降至2.5mg/L,总氮可以从20±2mg/L平均降至3.4mg/L,TN处理负荷可达0.13kg TN/(m3·d),较同类低C/N比污水脱氮系统高;相同条件下连续运行时,出水NH+4-N和TN浓度稳定在0.8~3.0mg/L和1.4~4.7mg/L,去除率在80.2%~94.9%和76.5%~93.2%.以Monod方程为基础通过物料衡算求解出SND动力学方程并求得硝化过程氨氮饱和常数KNH4-N+=1.34mg/L,氨氮降解反应级数n=0.622 4,反硝化过程硝酸盐氮饱和常数KNO3-N-=0.71mg/L.分析表明:该SND系统内生物量充足、活性高,生物降解效率受底物浓度限制小,集成式反应器结构合理,可实现小水量低C/N比生活污水深度脱氮,为我国中小城镇生活污水深度处理提供技术支持和理论依据.     

德氏乳杆菌保加利亚亚种培养基及培养条件的优化

为了降低德氏乳杆菌保加利亚亚种的工业生产成本和提高发酵液的菌浓度,通过单因素试验和旋转中心组合设计（central composite design,CCD）相结合的方法优化培养基的组分和培养条件。优化后的培养基成分为:葡萄糖30 g/L、豆粕28 g/L、玉米粉14 g/L、乳清粉28 g/L、K2HPO4 3.0 g/L、柠檬酸三铵2.5 g/L、乙酸钠5 g/L、吐温-80 1.25 mL/L、MgSO4·7H2O 0.2 g/L、MnSO4·4H2O 0.0625 g/L;培养条件为:初始pH值7.1,温度37 ℃,接种量4%（体积分数）,静置培养。经优化后活菌数达到 6.07×109 CFU/mL,明显高于原MRS培养基（5.8×108 CFU/mL）,且其成本较原MRS培养基的成本降低了4000元/t。     

复合硝化菌群处理氨氮废水

从生物陶粒反应器中筛选出6株自养硝化细菌和2株异养硝化细菌,6株自养菌的硝化速率为1.03～1.25 mg(L·d).异氧菌SHY4和SHY5在氨氧化培养基中经过12 d的好氧培养,氨氮最终去除率分别为69.73%和80.78%.亚硝酸盐质量浓度最终分别增加到0.124和0.206 mg/L,SHY5在亚硝化培养基中,经过12 d的好氧培养,亚硝酸盐质量浓度最终降低8.87 mg/L,硝酸盐出现积累质量浓度最终增加0.48 mg/L.采用从生物陶粒反应器中分离出的自养硝化细菌和异养硝化细菌建立序批式活性污泥反应器(SBR)进行了氨氮去除的试验研究,经过15～21 d的硝化处理,氨氮的平均去除率为64.38%.     

异养硝化细菌的分离鉴定及组合菌群硝化性能分析

从养殖池塘中分离筛选具有高效降解氨氮和亚硝酸盐氮能力的异养硝化菌,并进一步研究其组合菌群的硝化性能.分别以NH_4Cl和NaNO_2为唯一氮源,从高密度养殖池塘淤泥、水样和鱼体肠道样品中进行菌株分离筛选,通过16S rDNA测序进行菌株鉴定,并在好氧条件下考察菌株去除氨氮和亚硝酸盐氮的能力;选择降解效果较好的菌株进行定量组合培养,通过单因素实验对混合培养条件包括碳源类型、碳氮比(C/N)、盐度、初始pH等进行优化;在最优条件下研究单一菌株、二元组合和三元组合去除氨氮的效果以及亚硝态氮和硝态氮的积累情况.分离得到8株异养硝化细菌,经异养硝化性能测试获得3株降解氨氮和亚硝态氮效果较好的菌株,分别为巨大芽孢杆菌W3-1、枯草芽孢杆菌YZN-2和植物乳杆菌HT1-1,72 h氨氮降解率分别为71.2%、61.3%和60.7%,亚硝态氮降解率分别为38.7%、35.6%和37.6%.经过对组合菌群培养优化后,得出以下结果:以柠檬酸钠为碳源,C/N为20,NaCl质量浓度为5 g/L,初始pH值为6时,24 h内的平均降解速率达2.05 mg/(L·h~(-1));单一菌株与二元和三元定量组合在培养前期9 h内氨氮降解速率有显著差异,W3-1单独培养的降解速率为1.61 mg/(L·h~(-1)),而W3-1+HT1-1的降解速率提高到2.51 mg/(L·h~(-1)),W3-1+YZN-2+HT1-1的速率提高到2.49 mg/(L·h~(-1)).由上述结果可知,菌株W3-1、YZN-2和HT1-1脱氮能力较强,其中植物乳杆菌和芽孢杆菌组合在前期有利于提高芽孢杆菌氨氮降解速率.本研究的结果为污水处理工艺中硝化系统的快速启动以及脱氮菌剂的开发提供了理论参考.     

渗透性反应墙去除地下水中硝酸盐的试验研究

通过柱试验模拟地下水环境,研究了在最适温度条件下,利用混合碳源为介质的生物反应墙与模拟沸石墙串联的组合反应器,考察其对地下水中硝酸盐氮的去除效果,为受硝酸盐污染的地下水提供经济有效的修复方法.结果表明,在30℃条件下,通入硝态氮浓度为65 mg/L的地下水,以锯末和玉米秸秆的混合物作为碳源,沸石作为进一步的修复反应能有效的去除模拟地下水中的硝酸盐.在15 d的运行时间内,模拟装置对水中的硝态氮去除率为90%以上,试验过程中出现亚硝酸盐和氨氮的积累,其中出水中亚硝酸盐氮浓度为0.020~0.120 mg/L,氨氮浓度为0.7~2.5 mg/L,出水p H值介于6.7~7.7之间.     

不同碳源作用下厌氧氨氧化耦合多菌系统脱氮效能

为探究不同碳源对厌氧氨氧化(ANAMMOX)菌耦合好氧氨氧化菌(AOB)以及ANAMMOX菌耦合短程反硝化菌脱氮性能的影响,在进水NH_4~+-N与NO_2~--N质量浓度比为1.0∶0.6和KHCO3质量浓度为1.25～2.50 g/L的条件下运行系列ANAMMOX耦合AOB血清瓶。研究结果表明:当KHCO_3质量浓度分别为2.00 g/L和2.50 g/L时NH_4~+-N去除率为100%,可积累NO_2~--N质量浓度达12.0 mg/L以上。在进水质量浓度ρ(NH_4~+-N)/ρ(NO_3~--N)为1∶1的条件下运行ANAMMOX耦合短程反硝化序批式反应器(ASBR),第80 min时NH_4~+-N去除率为100%;当进水质量浓度ρ(NH_4~+-N)/ρ(NO_3~--N)为1∶2,COD质量浓度为405.1 mg/L时,最高可积累NO_2~--N质量浓度达82.2 mg/L,第120 min时NH_4~+-N去除率为100%;当ASBR中过量通入NO_3~--N时,可使NO_2~--N的积累时间延长,此时颗粒污泥形态较完整。ANAMMOX耦合短程反硝化菌可利用葡萄糖作为电子供体进行短程反硝化,经过葡萄糖驯化后,NH_4~+-N去除率提高到43.8%。     

沼泽红假单胞菌CQV97菌株对污染水体三氮去除特性研究

在不同污染程度模拟水体中,利用沼泽红假单胞菌CQV97,在厌氧光照条件下,研究了水体中氨氮、硝态氮和亚硝态氮含量、菌体生物量和水体pH的变化关系.随时间延长,CQV97菌株对氨氮、硝态氮或亚硝态氮去除量增大,生物量增加,水体pH升高;随氨氮浓度提高,生物量增加,氨氮低于33.2mg/L能被完全去除,最大去除量达84.2mg/L,水体pH维持在9.2～9.4;随硝态氮浓度的升高,菌体生物量降低,浓度低于216.96mg/L能被完全去除,pH维持在9.1～9.3.随亚硝态氮浓度增加,菌体生长延滞期延长,生物量和pH升高幅度降低,浓度低于128.2mg/L能被完全去除.结果表明,CQV97菌株对氨氮、硝氮和亚硝氮具有良好的去除能力.     

垃圾填埋层通风对循环渗滤液的硝化与反硝化作用

渗滤液循环回灌填埋层同时去除其中的碳、氮污染物的前提是层内必须存在好氧、兼性、厌氧混合代谢条件.通过对比间歇强制通风和强化自然通风这两种使填埋层内形成混合代谢条件的实验发现:两者均可使填埋层具有去除回灌渗滤液中化学耗氧量CODCr和氨氮的能力,间歇强制通风的去除负荷为CODCr165 g/(m2*d),氨氮7.5 g/(m2*d);强化自然通风则为CODCr480 g/(m2*d),氨氮16 g/(m2*d).填埋层对氨氮硝化形成的硝态氮的反硝化能力与回灌渗滤液中生物可利用碳BC与氨氮之比BC/N有关,当此比值大于4.5时,间歇强制通风填埋层可达到几乎完全的反硝化水平.但强化自然通风填埋层中,即使当BC/N大于7.5时,流出液中硝态氮仍大于50 mg/L,主要原因是层内存在持续有氧的区域,阻碍了对其的完全反硝化.     

短程硝化联合厌氧氨氧化处理垃圾渗滤液的启动

针对晚期垃圾渗滤液脱氮难的问题,采用短程硝化SBR联合厌氧氨氧化SBR工艺处理晚期垃圾渗滤液.短程硝化SBR经过50 d驯化和培养,其最终出水亚硝态氮质量浓度维持在500 mg/L左右,短程硝化率稳定在98％以上.为了消除过高亚硝态氮对厌氧氨氧化菌的抑制,压氧氨氧化SBR由传统的操作模式改为反应期间连续进水间歇沉淀和出水,其水力停留时间控制在20 h.在配水驯化期,进水亚硝质量浓度由60 mg/L提升至395 mg/L,总氮容积去除速率由0.10 kg/(m3·d)提升至0.75 kg/(m3·d);驯化结束后,逐步掺入渗滤液,在实验的第156天,进水中的亚硝态氮全部由好氧SBR的出水提供.研究结果表明:渗滤液中难降解的COD未对厌氧氨氧化菌产生抑制作用,少量的反硝化作用反而提高了系统总氮的去除率,此时,系统的总氮容积去除速率为0.76 kg/(m3·d),进水COD、亚硝态氮和氨氮质量浓度分别为295,390,295 mg/L,出水CDO、亚硝态氮和氨氮质量浓度分别为246,1.3和0.6 mg/L;在不添加任何碳源的条件下,总氮去除率达90％以上.     

低基质条件下厌氧氨氧化生物膜和颗粒污泥脱氮性能对比研究

在低基质质量浓度条件下,对海绵填料生物膜反应器和颗粒污泥反应器进行厌氧氨氧化的脱氮性能进行对比研究。研究结果表明:当进水NH4+-N和NO2--N质量浓度分别为(17.03±2.16)mg/L和(19.17±2.33)mg/L时,颗粒污泥厌氧氨氧化反应器的脱氮性能明显优于海绵填料生物膜反应器的脱氮性能;保持对NH4+-N和NO2--N的平均去除率为90%以上时,通过缩短水力停留时间,颗粒污泥反应器容积氮去除速率可达3.55 kg.N/(m3·d),而海绵填料生物膜反应器仅为0.94 kg·N/(m3·d);进水中NO2--N与NH4+-N的质量浓度比能影响反应器的化学计量关系。     

一株异养硝化真菌的筛选及其特性

从焦化废水曝气池的活性污泥中,分离纯化出一株高效降解氨氮的异养硝化真菌。通过26SrRNA基因序列分析,再结合菌落形态、生理生化特征,鉴定该菌为青霉属(Penicillium),命名为L1。对该菌的培养基进行优化,选择出最佳的碳氮源、碳氮摩尔比、初始pH值;采用优化培养基培养L1,36h后可将初始质量浓度为130 mg/L的氨氮降解至5.61 mg/L,降解率为95.68%,且几乎没有亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的积累。培养基中同时含有100mg/L氨氮和200~1 000mg/L苯胺时,L1对两者同时降解的效果也较好。     

响应面法优化壳聚糖/沸石分子筛吸附工艺

目的确定壳聚糖/沸石分子筛去除氨氮和硝酸盐氮的最佳投加量和最佳吸附时间,并建立吸附模型,同时验证模型的准确度.方法通过响应面(Response Surface M ethodology)试验设计方法,分析壳聚糖/沸石分子筛吸附颗粒对氨氮与硝酸盐氮去除的最佳投加量和最佳吸附时间.结果响应面法优化所得的最佳工艺条件为:壳聚糖/沸石分子筛投加量为6. 5～7. 0 g/L,吸附时间为6. 0～6. 5 h,在此条件下,原水中氨氮与硝酸盐氮的去除率达到最大,分别为80. 2%与40. 5%.试验结果与模型预测值相近,理论值与实测值相对误差均不超过2%.结论响应面法优化壳聚糖/沸石分子筛吸附氨氮和硝酸盐氮工艺参数合理.该新型吸附颗粒制备过程简单,操作方便,并能达到同步去除水中氨氮与硝酸盐氮的效果,可作为新型滤料用于北方地区水厂的提标改造.     

鄱阳湖不同形态氮的时空分布特征

通过调查鄱阳湖2010年水体中硝酸盐氮、氨氮及总氮浓度,分析不同形态氮的时空分布特征,并采用相关性分析法分析了2010年硝酸盐氮、氨氮及总氮三者的关系.结果表明:在时间分布上,2010年鄱阳湖水体总氮含量年平均值是1.50 mg/L,硝酸盐氮含量平均值为0.84 mg/L,氨氮含量年平均值是0.37 mg/L,丰水期不同形态氮的含量均明显低于枯水期;在空间分布上,枯水期硝酸盐氮、氨氮主航道中游含量较高,上、下游稍低.用相关性分析法分析知,2010年硝酸盐氮与总氮之间有显著的相关性,关联度分别达到0.99和0.95.减少硝酸盐氮与氨氮的输入有利于对富营养化的控制.     

双污泥反硝化除磷技术去除生活污水中N2O影响因素研究

为探讨双污泥反硝化除磷技术在处理生活污水时N_2O产生量的影响因素,通过控制进水中化学需氧量(COD)浓度以及不同曝气量,分析了装置内总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH_(3~-)N)、亚硝酸盐氮(NO_(2~-)-N)、硝酸盐氮(NO_(3~-)-N)含量,研究了不同控制条件下N_2O的释放量,并对不同DO浓度下NH_3和NO_(2~-)-N完全降解所需时间进行了探讨。结果表明:1)硝化阶段DO浓度为3 mg/L时释放的N_2O浓度最低;2)随进水COD浓度的增加,反应完全后装置内TN浓度依次降低、TP浓度依次增大;3)反硝化阶段,进水COD浓度为300 mg/L时,释放的N_2O浓度达到最大值(5.34 mg/L)。     

碳源种类对双泥生物膜亚硝化反硝化除磷脱氮工艺的影响

目的研究碳源种类对双泥生物膜亚硝化反硝化除磷工艺脱氮除磷的影响程度.方法以甲醇、淀粉、葡萄糖、乙酸钠、丙酸钠、污泥水解酸化液六种碳源模拟废水,通过间歇运行方式对不同碳源的反硝化除磷系统的运行状态进行研究.结果六个系统中,淀粉的COD去除率最小,为45%,其余系统相差不大,去除率最大的是污泥水解酸化液,为88%;缺氧结束时系统出水PO_4~(3-)-P质量浓度分别为2.24 mg/L、3.00 mg/L、3.81 mg/L、1.40 mg/L、2.46 mg/L、1.18 mg/L;各系统每克M LSS的亚反硝化速率分别为1.27 mg/(g·h)、1.15 mg/(g·h)、1.58 mg/(g·h)、2.91 mg/(g·h)、2.60 mg/(g·h)、2.03 mg/(g·h).结论碳源种类对双泥生物膜亚硝化反硝化除磷系统有很大影响,淀粉类大分子碳源不利于反硝化除磷,乙酸钠类小分子物质有利于磷的释放和吸收.     

活性污泥中硝酸盐异化还原为铵的影响因素研究

针对活性污泥系统中硝酸盐异化还原为铵(DNRA)导致系统脱氮效率降低的问题,通过长期驯化培养试验、批式试验和高通量测序,考察水力停留时间(HRT)、硫离子(S~(2-))的投加和流态对活性污泥中DNRA氨化的影响。研究结果表明:间歇流条件下,当HRT由6 h延长至36 h时,DNRA氨化随着HRT的延长而增强,系统中生成氨氮质量浓度由0.43 mg/L逐渐增长至15.98 mg/L;连续流条件下,当HRT由6 h延长至48 h时,系统中生成氨氮质量浓度由2.03 mg/L逐渐增长至20.78 mg/L。投加S~(2-)可有效促进硝酸盐氮转化成氨氮,当向系统投加20 mg/L的S~(2-)时,间歇流和连续流系统出水氨氮质量浓度分别增加了11.58%和24.82%。且连续流下投加S~(2-)后,DNRA功能菌总丰度比投加前提高了22.65%。在改变HRT和进水S~(2-)质量浓度时,连续流系统中硝酸盐氮转化成氨氮比例均普遍高于间歇流系统。