藻菌固定化用于市政污水深度脱氮除磷及藻体产油研究

 污水再生利用是解决水资源与能源危机的重要途径,采用微藻深度处理污水并生产生物质能源是一大热点。针对市政污水深度处理,以活性污泥为固定化细菌,采用小球藻和栅藻,分别比较了固定化藻菌、固定化微藻,以及悬浮态微藻在藻体生长、污水脱氮除磷和微藻产油方面的差异,拟实现对市政污水深度脱氮除磷的同时实现微藻油脂的诱导富集。结果表明,固定化藻菌对氮磷的去除效果优于固定化微藻和悬浮态微藻,且固定化藻菌中微藻油脂质量分数最高。当市政污水NH₄⁺-N 和PO₄^3--P 的初始质量浓度分别为25 和3 mg/L 时,固定化栅藻菌培养4 d 后能够完全去除水体中的氮磷,而固定化藻菌中小球藻的油脂质量分数可达到16.5%。     

外源有机碳浓度对藻菌关系及氮磷去除的影响

采用实验室一次培养法,以葡萄糖为有机碳源,对地衣芽孢杆菌和丝藻进行单独及混合培养,研究了外源有机碳浓度对藻菌相互关系及氮磷去除效率的影响。结果表明,当水体中葡萄糖质量浓度不高于20mg/L时,地衣芽孢杆菌能显著促进丝藻的生长。尤其当葡萄糖质量浓度为20mg/L时,藻菌体系叶绿素荧光强度最大可达5227,较纯丝藻体系相应值提高约15%;当葡萄糖质量浓度为50 mg/L时,藻菌体系对水体中NH_4~+-N和PO_4~(3-)-P的去除率分别达到27%和60%,显著高于纯丝藻及纯菌体系相应值;当葡萄糖质量浓度高于50mg/L时,藻菌体系和纯丝藻体系对氮磷的去除率无显著差异;当葡萄糖质量浓度高于100mg/L时,地衣芽孢杆菌明显抑制丝藻的生长。     

高效菌藻系统资源化处理畜牧养殖废水

厌氧酸化预处理养猪污水 ,以灭活病原微生物并使有机大分子降解成小分子 ,为菌藻系统资源化处理创造条件。同时 ,在室内条件下 ,比较了由小球藻、光合细菌、乳酸菌、红酵母及产朊假丝酵母所组成的菌藻生态系统在不同初始数量配比、不同环境条件下对经厌氧酸化预处理的猪场废水中 NH3 - N、有机质的去处效果及形转化藻蛋白的效率。结果表明 ,光照和黑暗条件对菌藻系统处理废水效果有一定差异 ,光照利于菌藻系统对氨态氮的去除 ,而黑暗条件则利于有机质的降解。振荡处理有机质去除效果比静置时高。同时 ,光照强度愈大 ,愈有利于氨态氮去除。组成的菌藻生态系统可使酸化猪场污水在 4 8h内 BOD5、NH3 - N的去除率分别达 96 .8%、98.7% ,同时产生 6 .5 4g/ L菌 -藻蛋白。显示出菌藻系统在资源化利用污染严重的养猪污水方面所具有的良好应用前景。     

曝气生物滤池中生物膜的活性研究

在上流式曝气生物滤池中，使用球形陶粒作填料，对城市生活污水进行处理．研究了在生物滤池中滤料上生物膜及滤料间生物絮体的活性．实验表明，滤料间生物絮体对有机物的去除和生物膜具有类似作用，曝气生物滤池对污水的处理是生物膜和生物絮体共同作用的结果，实验为曝气生物滤池运行机理及反冲洗时间的优化提供了理论依据。     

微藻曝气强化短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮工艺性能

采用序批式生物膜反应器(SBR),在温度为30℃条件下,在短程硝化/厌氧氨氧化生物膜的基础上耦合小球藻构建藻菌耦合生物膜体系,通过改变光照时长和曝气量组合条件的运行方式共运行85 d,分析组合条件下体系的脱氮性能、藻菌耦合体系特性和氮转化路径,以得到最佳脱氮条件及藻菌耦合脱氮机制。结果表明：当进水氨氮质量浓度为(400±50) mg/L时,光暗比(单位为h/h)设置为6/4,曝气强度为200 mL/min时,脱氮效果最好,NH₄⁺-N及总氮平均去除率最高可达92.31%和87.56%;藻菌耦合体系运行过程中污泥质量浓度与小球藻干重c_algae比始终约为5.5,表明生物膜中藻类和细菌的比例达到相对稳定状态,并形成良好的互利共生关系,集中在生物膜外部的小球藻通过光合作用产生的氧气被硝化细菌消耗,因此产生的厌氧环境和亚硝酸盐底物来维持厌氧氨氧化菌的活性;在氮的去除机制中,生物吸收量约占45.71%,PN/A(短程硝化-厌氧氨氧化)过程N₂的生成量及氮损失约占54.29%。     

应用微生物发光法检测水体中的砷、镉、铬污染

采用细菌发光抑制实验,研究水体中As3+、Cd2+、Cr6+3种重金属的单一毒性和联合毒性.研究发现,在一定剂量范围内,As3+、Cd2+、Cr6+浓度与相对发光强度呈负相关;根据处理液对细菌发光强度的抑制效应,3种重金属的毒性大小依次为As3+>Cr6+>Cd2+,2种或3种重金属的联合毒性明显大于单一毒性,表现为相加或协同作用.研究结果表明,在一定浓度范围内,细菌发光强度的变化与重金属浓度具有剂量-效应关系,可利用发光细菌对水体重金属污染进行监测.     

自然水体生物膜生长环境与其吸附铅、镉能力的关系

同一水体不同水深以及同一水体不同时间培养的生物膜对铅、镉吸附的实验结果表明，生物膜上主要化学组分与相应水环境中的化学物质之间存在着显著的相关性，生物膜吸附铅、镉主要是由膜上铁氧化物、锰氧化物控制的，即生物膜的生长环境对生物膜吸附重金属的能力起到了制约的作用．     

低温下藻坪对水体中氮、磷的去除效果分析

为了探索藻坪装置在亚热带秋冬季低温环境下的适用性,在实验室控制条件下,评估以绿藻门的丝藻属(Ulothrix)为优势藻属的藻坪装置对配制的模拟水样和高氮磷污染劣Ⅴ类水质的原水的氮磷去除效率.结果表明,15℃低温条件下,以绿藻门中的丝藻属(Ulothrix)为优势藻种的水样进行挂膜实验,平台上藻类的生长速率为(2. 90±0. 33) g·m-2·d-1.经丝藻型藻坪处理,原水及模拟水样中的ρ(DO)均稳定在10. 00 mg·L-1左右.原水中总氮去除率为37. 1%~69. 8%,总磷去除率为60. 0%~84. 0%,藻坪平台上藻类生长速率为(2. 49±0. 35) g·m-2·d-1,处理后,原水可达Ⅲ类水质标准.模拟水样水体中总氮、总磷的去除率以及平台上藻类的生长速率皆高于原水.运行两种水样的藻坪装置,平台上藻类均主要由绿藻门、硅藻门组成,其中以绿藻为优势门类,占藻类总生物量的比例为74. 2%~82. 0%,且绿藻门中始终以丝藻属(Ulothrix)为优势藻,硅藻占藻类总生物量的比例为17. 7%~23. 5%.结果表明,丝藻型藻坪装置挂膜的藻群结构较为稳定,对水体具有一定的充氧效果,且能够有效地去除水体中的氮、磷.     

低水温下悬浮和附着活性污泥胞外多聚物特性

污水生物处理中,对胞外多聚物(extracellular polymeric substances,EPS)进行成分分析是理解污泥稳定性、絮凝性以及相关生物代谢机制的重要基础。通过对比研究传统的序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)中悬浮活性污泥和序批式移动床生物膜反应器(sequencing batch moving bed biofilm reactor,SBMBBR)中生物膜特性以及2种反应器在低温运行中3种形态污泥EPS成分,探讨了EPS成分对低温(6℃和10℃)条件下,2种反应器的适应性及污染物去除效果的影响。结果表明:在低温条件下,胞外蛋白质(protein,PN)为各种形态污泥EPS中的主要成分,紧密附着型EPS(tightly-bound EPS,TB-EPS)占EPS总量的比例最高;有机负荷和水温度等工艺条件的变化对EPS中PN和胞外多糖(polysaccharides,PS)的单位体积质量比PN/PS影响较大;悬浮活性污泥EPS中PN/PS比生物膜的低;10℃时反应器低负荷运行时污泥的EPS含量大于高负荷运行时的,而6℃时各种形态污泥中EPS含量随负荷的升高呈现出上升的趋势。     

生物膜中吸附铅的菌体驯化与筛选

用生物膜法处理水体中的重金属离子已有研究．本通过对生物膜菌体在铅环境下的驯化,筛选出纯化的对铅极限条件下有耐受能力的菌株．为铅环境下污水的处理作了基础研究．     

重金属镉水污染应急处理技术

本文介绍了重金属镉的相关污染事故、污染来源及中毒机理,同时在前人对含镉废水的各种处理方法研究的基础上进行了分析和比较,提出在面对突发性镉污染时的应急处理措施进行综合性的论述。     

MWCNT-PEI对细菌菌膜生长和结构的影响

菌膜是细菌适应周围环境的重要生存模式，在调控地球物质循环方面发挥着积极作用.碳纳米材料由于其独特的理化性质，在多个领域得到广泛应用.这些材料释放到环境中是否会影响菌膜生长和结构的变化，成为纳米毒理学领域的前沿热点.文章合成了一种接枝聚乙烯亚胺的多壁碳纳米管（MWCNT-PEI），具有良好的分散性、稳定性，以及优异的抗菌能力.同时，MWCNT-PEI会改变菌膜的生长周期和成熟菌膜结构组分，即刺激细菌分泌更多的胞外多聚物基质（EPS）.文章可为评估碳纳米材料的环境风险提供理论指导，也可为调控菌膜生长和结构提供新思路.     

基于不同碳源的生物膜特性分析

以多孔陶瓷作为载体,并分别以葡萄糖和苯甲酸作为碳源培养生物膜,在好氧条件下比较不同生物膜去除COD和氨氮的速率.借助于微电极技术对两种生物膜微观结构的研究表明：以葡萄糖为碳源所培养的生物膜对氧的利用率高于苯甲酸.动力学分析结果表明：葡萄糖培养的生物膜其最大氧消耗速率为80 mg O2/（gVSS.h）,远大于苯甲酸培养的生物膜[20 mg O2/（gVSS.h）]的氧消耗速率.分子生物学分析结果表明,以葡萄糖为碳源培养的生物膜内的微生物种类数是苯甲酸培养的生物膜内的1.5倍.     

Cd2+对固定化小球藻深度除磷及其生理指标的影响

将小球藻包埋固定在海藻酸钙凝胶珠中,对人工污水进行深度净化,研究其在不同浓度Cd^2 条件下对污水中正磷酸盐的净化效率以及净化过程中藻类叶绿素a含量、POD活性变化和去污过程中藻细胞富集Cd^2 的情况．结果表明：低浓度Cd^2 可引起藻细胞应激性反应,光合活性提高,解毒机制增强,正磷酸盐的净化效率提高;高浓度Cd^2 会造成藻细胞伤害,光合活性减弱,POD活性下降,正磷酸盐的净化效率减小;藻细胞对Cd^2 的富集量与Cd^2 初始浓度有关．     

饮用水源突发性铜＋镉＋铊复合型污染应急处理试验研究

为应对可能出现的突发性铜＋镉＋铊复合型污染事件,模拟自来水厂常规工艺以及强化工艺对含有铜（Cu）、镉（Cd）和铊（Tl）的原水进行处理。结果表明,常规工艺对含Cu、Cd和Tl复合污染的原水去除效果有限;Cu的去除较Cd和Tl容易;投加高铁酸钾预处理对Cd和Tl有明显去除效果;Cu、Cd和Tl的去除率随pH的升高而提高。单因素实验和正交试验确定最佳去除方案为高铁酸钾投加1.25mg/L,pH为9.50,PAFC投加2.0mg/L,粉末活性炭投加20mg/L,在此条件下处理含铜4.84mg/L、镉14.10ug/L、铊0.325ug/L的原水,出水剩余铜、镉、铊的浓度分别低于1mg/L、0.005mg/L、0.1ug/L,都达到国家饮用水标准。     

填料类型和曝气条件对生物栅微生物群落的影响

以水生植物和填料为要素构建生物栅装置,用以强化处理富营养化水体.实验采用6m3.d-1的中试规模,7个廊道并联运行,连续进出水.研究不同的填料类型和不同曝气条件下的污染去除效果以及填料生物膜微生物群落结构的变化.结果表明,填料在污染去除中起重要作用,投加填料的反应池CODCr、总氮和氨氮的去除率较无填料对照池分别提高了42.1%~52.2%,24.4%~47.8%和58.7%~71.4%.悬浮填料生物膜微生物相对处于好氧生境,有利于COD和NH4+的好氧氧化去除,而组合填料和新型填料存在兼性厌氧的生境,有利于总氮的去除.采用间歇曝气的方式可以一定程度地提高系统污染去除效率.ERIC-PCR指纹图谱分析表明,填料挂膜阶段,3种填料生物膜带型相似,随着系统挂膜成熟及稳定运行,填料生物膜带型分化成两大类型.悬浮填料为一大类型,组合填料和新型填料为另一类型.3种填料生物膜微生物种群丰富度明显提高.间歇曝气的3号和5号条带微生物的种群丰富度高于未曝气的2号和4号,有利于污染物的去除.总之,随着系统的稳定运行,填料生物膜微生物多样性指数显示出逐渐增大的趋势,表明系统中微生物种群趋于多样化,系统处于良好的稳定状态.     

Gene expression in Pseudomonas aeruginosa biofilms.

Bacteria often adopt a sessile biofilm lifestyle that is resistant to antimicrobial treatment. Opportunistic pathogenic bacteria like Pseudomonas aeruginosa can develop persistent infections. To gain insights into the differences between free-living P. aeruginosa cells and those in biofilms, and into the mechanisms underlying the resistance of biofilms to antibiotics, we used DNA microarrays. Here we show that, despite the striking differences in lifestyles, only about 1% of genes showed differential expression in the two growth modes; about 0.5% of genes were activated and about 0.5% were repressed in biofilms. Some of the regulated genes are known to affect antibiotic sensitivity of free-living P. aeruginosa. Exposure of biofilms to high levels of the antibiotic tobramycin caused differential expression of 20 genes. We propose that this response is critical for the development of biofilm resistance to tobramycin. Our results show that gene expression in biofilm cells is similar to that in free-living cells but there are a small number of significant differences. Our identification of biofilm-regulated genes points to mechanisms of biofilm resistance to antibiotics.     

水环境中共存重金属对不同固相物质吸附镉和铜的影响

 利用采集的固相物质（生物膜、 悬浮颗粒物和沉积物）模拟水环境中多种固相物质共存吸附体系, 研究共存金属对固相物质吸附镉和铜的影响.  结果表明, 各固相物质对镉的吸附均受共存金属（铜和铅）的抑制作用. 当悬浮颗粒物吸附镉时, 铜和铅的浓度增大, 对镉吸附的抑制程度增强; 当生物膜和沉积物吸附镉时, 铅浓度的增加使得铅抑制镉的吸附作用增强, 不同浓度的铜对镉吸附作用的抑制程度差别较小. 共存铅对铜吸附有抑制作用, 当铅浓度增加时, 3种固相物质吸附铜所受的抑制作用均增强, 而共存镉对铜的吸附影响较小. 即在重金属总浓度较低时, 重金属间的相互影响较小; 随着重金属总浓度的增加, 重金属间的相互影响增强. 共存金属浓度变化对悬浮颗粒物吸附铜和镉受到的抑制程度影响较大, 共存金属浓度越大, 共存金属对悬浮颗粒物吸附镉和铜的抑制作用越强.     

COD质量浓度和水流剪切力对胞外聚合物分泌的影响(英文)

试验使用悬浮载体生物膜反应器,研究了COD质量浓度和水流剪切力对生物膜上中胞外多糖和胞外蛋白的影响.结果表明,胞外多糖和胞外蛋白的分泌量随着进水COD质量浓度的波动而变化,基质质量浓度的增加使生物膜上EPS的分泌增多.水流速度的提高促进了水流剪切力的增加;当水流速度从0.032 m/s,增加到0.056 m/s,然后在增加到0.089 m/s时,水流剪切力的提高促进了胞外多糖的分泌,微生物在经历一个短暂的适应阶段后胞外多糖的分泌量开始升高.生物膜重新形成和达到稳定后胞外多糖的分泌量又逐渐回落到一个稳定的水平.回落所用时间的长短和水流剪切力的大小有关.水流剪切力越大,回复所用的时间越长.水流剪切力的增加对胞外蛋白的影响较小.高的水流剪切力能够引起更多的生物膜脱落.