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。     

城市污水培养富油蛋白小球藻的研究

为研究城市污水培养富油蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidsa）的可行性,分别采用了高压和紫外2种方式进行城市污水的灭菌,对蛋白核小球藻进行培养,考察了净化水质的效果及其油脂含量和脂肪酸组成的变化.结果表明：该株蛋白核小球藻有较高的耐污能力,对城市污水有较好的净化效果.紫外灭菌和高压灭菌后培养的蛋白核小球藻对水质的净化效果差别不大,其中COD去除率高于67.0%,总氮和氨氮去除率高于95%,总磷去除率最高达到92.87%,其中紫外灭菌培养的藻在生长初期对COD的去除率更有效.高压灭菌后培养的藻的生物量是紫外灭菌后培养的藻生物量的1.43倍,灭菌方式对城市污水培养藻的油脂含量的影响较小.基于生产的成本和操作的便利性,紫外灭菌方式更适用于基于城市污水大规模养藻系统.     

不同碳源下共存细菌对铜绿微囊藻生长的影响

铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)可通过二氧化碳浓缩机制(carbon concentrating mechanism, CCM)利用水环境中的无机碳进行光合固碳来促进自身生长,是引发淡水蓝藻水华的优势种。自然水体生态系统中菌藻共生体系是其重要组成部分,对藻华起到重要调控作用,但有关不同碳源条件下共生细菌对蓝藻藻华的影响仍不清楚。文章以铜绿微囊藻为模式蓝藻,探究在不同碳源组合下共存细菌对其生长的影响。在总碳(total carbon, TC)质量浓度为25 mg/L的无机碳源和有机碳源组合,环境初始菌藻比为1∶2时,铜绿微囊藻的最大生物量达到最大值5.0×10⁷个/mL,是纯藻对照组最大生物量的2.05倍;在加入25 mg/L的有机碳源,初始菌藻比为5∶1时,培养周期内可预测的最大生物量达到最小,为1.5×10⁷个/mL,仅为纯藻对照组最大生物量的0.76倍。结果表明：不同碳源下初始细菌的出现会极大程度地影响铜绿微囊藻的生长,其中,在无机碳源和混合碳源的营养条件下,初始细菌显著加快了铜绿微囊藻的生长繁殖。     

不同碳氮源对一株产油小球藻油脂积累的影响

以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)为研究对象,考察了不同碳源及氮源对小球藻生物量和油脂产率的影响,确定了最佳碳源和氮源的添加量.结果表明,蛋白核小球藻最优碳源是葡萄糖,最优氮源是尿素;当葡萄糖浓度为30mg/L、尿素浓度为1.5mg/L时,小球藻生物量和油脂产率达到8783.9mg/L和126.3mg/L/d,比优化前分别提高了37.9%和125%.这为今后培养小球藻,提高其生物量和油脂产率奠定了一定的理论基础.     

异养产油微藻筛选及其在盐胁迫下的油脂累积特性研究

针对微藻生物柴油发展的迫切需求,研究微藻异养培养产油以及通过盐胁迫方法提高微藻的油脂累积量。实验过程中首先从污水处理厂、天然水体及养殖厂废水等环境中分离纯化了14株微藻藻株,通过对比分析它们的光自养生长量和光异养生长量,确认其中4株具有异养生长能力,并从中优选了1株异养生长能力最优良的小球藻作为本实验的对象进行进一步研究。实验过程中对比分析了葡萄糖、甲醇、乙醇、无水乙酸钠、六水丁二酸钠等5种有机碳源对该藻株异养生产的影响,结果表明葡萄糖作为异养生长的有机碳源时微藻获得了最大的生物生长量(1.63 g/L)和油脂产量(0.57 g/L),因此优选了葡萄糖作为该藻株异养生长的理想有机碳源。进一步研究了盐胁迫下微藻异养生长及油脂累积的特性,结果表明在异养培养基盐度为0.4%时,微藻生长及油脂累积受盐度的影响较小,当盐度上升至0.8%、1.2%、1.6%和2.0%时,微藻的油脂含量随着盐度的上升而上升,在盐度为2.0%时微藻的油脂含量相比于生长在不添加NaCl培养基中的微藻提升约60%左右,达到47.75%的较高水平。但由于盐度胁迫同时也减少了微藻生长量,因此盐度胁迫下微藻的油脂产量没能得到提升,需要后续的研究探索。     

转基因小球藻生长动力学、藻粉和油脂产量的研究

对3株导入外源基因的转基因小球藻(Chlorella ellipsoidea SD-0702,C.ellipsoidea SD-0705,C.ellipsoidea SD-0706)进行生长动力学、藻粉产量和产油脂能力的研究,并且与野生型小球藻(C.ellipsoidea SD-0701)进行比较.结果表明:(1)SD-0705的比生长速率最大,代时最短,与SD-0706的比生长速率均高于SD-0701,SD-0702则低于SD-0701;(2)SD-0705和SD-0706的藻粉得率均高于SD-0701,SD-0702则较野生型小球藻低;(3)SD-0705的油脂产量最高,为0.470 g/L,高于SD-0701,其他2株转基因小球藻的油脂产量均低于野生型小球藻.由此筛选出SD-0705作为藻粉和油脂的高产藻株.     

三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutm) 油脂富集培养的研究

探讨了营养盐铁、硅及植物激素脱落酸(ABA)单因子对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)的生长、油脂含量(%干重)及油脂产量的影响.采用光密度值OD450评价微藻的生长状况,以溶剂浸提法提取油脂.结果表明:(1)铁处理组中,铁浓度在0～46.57 μmol/L范围内时,藻的生长速率随铁浓度提高而增大;铁浓度为11.64 μmol/L时,油脂含量达30%,高于其它铁浓度培养;当铁浓度为11.64 μmol/L时,油脂产量最高--是无铁培养的2.8倍;(2)硅处理组中,低含量硅盐(4.6 μmol/L)不仅促进了藻的生长而且提高了油脂含量,油脂产量比高含量硅盐(42.6 μmol/L)培养提高了40%;(3)ABA处理组中,1 mg/L ABA不仅促进了藻的生长而且提高了油脂含量,油脂产量比对照提高了50%;5 mg/L ABA虽提高了油脂含量但却抑制了藻的生长,油脂产量和对照相当;15 mg/L ABA抑制了藻的生长、降低了油脂含量.用气相色谱分析微藻的脂肪酸组成,结果显示:1 mg/L ABA明显影响了三角褐指藻的脂肪酸组成,以高产量油脂(4.6 μmol/L硅盐、1 mg/L ABA培养)为原料制备出的生物柴油的质量将会提高.     

菌-藻体系中无机碳源对小球衣藻生长和聚集的影响研究

为了提高微藻生长速率、实现低成本高效收集,文章以小球衣藻(Chlamydomonas microsphaera)为研究对象,探究无机碳源对菌-藻体系中微藻生长和聚集的影响。结果表明：无机碳源能够显著提高菌-藻体系中微藻生物量,当初始菌藻数量比为15∶1时,在低碳源(37.6 mg/L)水平下,经过6 d培养后微藻生物量可达1.255×10⁶个/mL,较纯藻培养体系增加30%;当碳源质量浓度升高至188.0 mg/L时,微藻数量较纯藻培养体系增加68%,可达1.681×10⁶个/mL;菌-藻体系也有助于微藻自聚集,随着无机碳源质量浓度增加,其聚集效果变得更明显,聚集率最高可达66%,远高于纯培养体系中的27%。研究结果可为微藻综合利用研究提供参考。     

两步培养法提高蛋白核小球藻的油脂含量

基于Chlorella pyrenoidosa的生长规律和在缺氮条件下培养可提高其细胞内的油脂积累的特性,进行了两步培养法提高小球藻油脂产量的研究.结果显示：小球藻高密度生长的最适葡萄糖和硝酸钾质量浓度分别为20 g/L和1.50 g/L;单步培养法中氮源KNO3初始质量浓度为1.50 g/L时的小球藻生物量为（7.55±0.23）g/L,两步培养法中的小球藻生物量提高至（9.23±0.11）g/L;与单步培养法相比,两步培养法中小球藻细胞的油脂含量和总脂肪酸含量分别提高了5.8%和5.2%,藻的热值由（23.58±0.02）kJ/g提高到（25.52±0.03）kJ/g.这说明,两步培养法不仅可保证藻细胞的高密度生长,而且能有效增加藻细胞的油脂含量.     

利用膜-光生物反应器(MPBR)连续培养微藻去除海水养殖废水中营养盐的研究

以海水养殖废水为培养基质,在膜-光生物反应器(membrane photobioreactor,MPBR)中进行微藻的连续进出水培养,对微藻的生长情况和废水中氮磷营养盐的去除效果进行了研究。首先,将小球藻和衣藻接种于海水养殖废水中进行批次培养,两种微藻均表现出对海水养殖废水较好的适应性,实现了较快生长,比生长速率分别为0.29和0.26 d~(-1)。之后,将小球藻和衣藻分别接种到水力停留时间为1.0 d的MPBR中进行为期32 d的连续进出水培养。小球藻和衣藻的生物量生产速率分别为37.9和32.4 mg·L~(-1)·d~(-1),分别是批次培养中微藻指数生长阶段生物量生产速率的3.4倍和3.6倍。同时MPBR也实现了对海水养殖废水中氮磷营养盐的高效去除,小球藻MPBR和衣藻MPBR在稳定运行阶段对溶解性无机氮(DIN)的平均去除率分别达到93.9%和93.6%,其对溶解性无机磷(DIP)的平均去除率分别达到98.8%和99.0%。可见采用膜法连续培养方法既实现了光生物反应器内微藻的高效培养,同时也实现了对进水中氮磷营养盐的高效去除,另外废水在处理过程中的停留时间相比于传统批次培养得到了极大的缩短,这些都将有利于促进微藻培养方法在水产养殖业的废水处理和循环使用中发挥更大的作用。     

UBF厌氧反应器处理病毒唑制药废水的研究

为了寻求有效处理高浓度难降解制药废水及工业有机废水的方法,采用以聚丙烯拉西环为填料的上流式污泥床一过滤器复合式厌氧反应器处理生产病毒唑的制药废水.试验结果表明:当水力停留时间为6.910h,进水COD质量浓度为7000 mg/L、有机负荷达25.05 kg/(m3·d)时,COD去除率可达72.8%,出水COD质量浓度为1900 mg/L左右,同时,填料上生物膜对COD的去除率为32%～47%,且能截留大量污泥.     

改性活性污泥高效处理高浓度硫酸盐废水

对城市生活污水厂的好氧活性污泥进行厌氧改性,利用改性后的厌氧污泥对高浓度硫酸盐废水进行处理;考察不同有机碳源、体系初始pH值、接种污泥质量、起始硫酸根质量浓度、初始ρ(COD)/ρ(SO42-)、亚铁离子及通N2方式等因素对厌氧污泥还原硫酸根能力的影响.间歇式试验结果表明:在以乳酸钠为有机碳源,pH值为7,接种污泥质量为20 g,初始硫酸根质量浓度为3 g/L,ρ(COD)/ρ(SO42-)为1.45,不加亚铁离子及通入N2的条件下,硫酸根的去除率最高;在间歇式试验最优条件进行丰连续试验,硫酸根去除率均大于90%,表明在ρ(COD)/ρ(SO42-)较低的条件下,能快速启动反应器,高效处理高浓度硫酸盐废水.     

A/O-MBBR工艺处理制革废水的研究

介绍了A/O-MBBR工艺对制革废水的进一步处理,考察了废水的有机物处理效果及氨氮(NH3-N)的处理效果。实验结果表明,当填料填充比例为60%时,有机物的处理效果:随着水力停留时间(HRT)的延长,COD去除率增加,当HRT达12 h时COD去除率达到92%;在HRT为12h时,随着进水COD质量浓度增加,COD去除率增加,在400 mg.L-1时达到95%,之后随COD质量浓度的继续增大其去除率有所下降。氨氮的处理效果:随着HRT的逐渐增大,氨氮质量浓度不断降低,在HRT为12 h时,出水氨氮质量浓度小于1.5 mg.L-1;氨氮去除率随进水COD质量浓度变大呈上升趋势,COD质量浓度在400 mg.L-1时氨氮去除率达到98%。     

电芬顿法降解含酚类有机废水

以石墨电极为阴极, Ti/IrO_2-RuO_2电极为阳极,铁碳粒子和纳米Fe3O4为非均相催化剂,采用电芬顿法处理苯酚废水及煤化工废水.以铁碳粒子为催化剂的三维电极电芬顿(3D electrode/electro-Fenton, 3D-EF)工艺能在1 h内使苯酚去除率达到100%, 5 h内化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)去除率达到80%,明显优于以纳米Fe_3O_4为催化剂的异相催化电芬顿(heterogeneous catalytic electro-Fenton, HEF)工艺的处理效果.在3D-EF工艺对煤化工实际废水的处理过程中,通过单因素的探讨,得到如下的最优反应条件:pH值为3,粒子粒径为2 mmd 5 mm,粒子投加量为10 g(33 g/L),初始进水COD值浓度为1 400 mg/L.在此条件下反应5 h, 3D-EF工艺对煤化工废水的处理效果最好, COD去除率接近40%, B/C提高至0.44.利用紫外光谱、三维荧光光谱及傅里叶红外光谱对降解前后的溶解性有机物变化进行了分析.结果表明,煤化工废水中单环类芳香族化合物的降解效果很好,废水中COD的去除主要来自对酚类化合物的降解.     

四种纳米氧化物对小球藻的毒性效应研究

本文旨在研究四种纳米氧化物(nZnO、nNiO、nSiO2、nFe2O3)对小球藻(Chlorella vulgaris)的毒性效应.通过不同浓度纳米材料对小球藻的96 h急性毒性实验,考察了纳米氧化物对小球藻生长状况和藻细胞内叶绿素、蛋白质含量的影响.结果表明:低浓度纳米材料促进藻细胞生长,叶绿素a和可溶性蛋白质含量也相应增加;高浓度纳米材料对藻类均产生不同程度的生长抑制作用,该效应表现出一定的浓度依赖性,且nZnO、nNiO、nSiO2和nFe2O3开始表现抑制作用的浓度分别为≥0.5、1.0、10.0和100.0 mg/L.另外,nZnO的半数效应浓度(EC50)值为2.41 mg/L,毒性最强;nNiO次之,EC50值为51.03 mg/L,nSiO2和nFe2O3毒性较小,EC50值分别为198.80和271.76 mg/L.     

铁碳微电解耦合苦草原位处理河道黑臭污水的研究

采用铁碳微电解耦合苦草原位处理河道黑臭污水技术,开展模拟实验,考察了铁碳组、苦草组及铁碳耦合苦草组对黑臭水体的净化效果,讨论了水质净化机理.结果表明,处理20 d,耦合组对COD、NH₄+-N、TN和TP的去除率分别为94.2%、85.7%、82.9%和96.1%,水质指标分别稳定在13.68±1.81、1.41±0.75、5.02±0.86、0.21±0.05 mg/L; 溶解氧(DO)和氧化还原电位(ORP)快速提升,分别由0.68 mg/L、-126.37 mV升高并稳定至(6.35±0.22) mg/L和(235.42±3.41) mV.耦合组对黑臭水的净化效果显著优于单一的苦草、铁碳填料组.耦合组的微生物多样性和丰度也有了明显改善,与降解有机物、脱氮除磷等过程相关的微生物群落相对丰度呈增加趋势,优势菌门有Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria、Firmicutes,优势菌属为Sediminibacterium、Candidatus Nitrotoga、Pseudomonas.耦合组处理过程以铁碳微电解氧化还原降解COD、产生质子[H]和Fe2+ 为自养反硝化提供电子、Fe2+氧化后的Fe3+生成FePO₄沉淀等作用以及根际微生物和陶粒生物膜降解有机物和硝化反硝化作用为主,辅以苦草吸收氮磷,苦草光合产氧、根际泌氧作用及分泌物促进微生物硝化反硝化,通过协同作用净化水质.该研究为采用铁碳微电解耦合沉水植物快速净化河道黑臭水体提供了依据.     

CAST分段进水深度脱氮性能及在线控制

以生活污水为处理对象,考察循环式活性污泥法(CAST)分段进水深度脱氮在线控制工艺中有机物降解、硝化和反硝化反应过程中氧化还原电位(ORP)及pH值的变化规律,建立这些控制参数与有机物去除、硝化和反硝化反应过程中主要污染物指标间的相关关系。研究结果表明:根据ORP及pH曲线上的特征点适时地停止曝气与进水缺氧搅拌,能更加有效地控制CAST多段进水工艺,达到深度脱氮的目的,并尽可能降低运行成本;当进水COD为155.0~443.6mg/L和NH4+-N质量浓度为57.98~82.40mg/L时,系统最终出水COD(化学需氧量)低于40mg/L,NH+4-N质量浓度低于0.5mg/L,TN(总氮)质量浓度低于2.0mg/L;在17,23和30℃时,升高温度能显著提高系统反硝化效果,反硝化速率随温度上升而递增;当原水有机碳源充足时,分段进水次数增多,由于反硝化速率加快,反应时间缩短,且反应末端外碳源投加量减少;采用CAST分段进水深度脱氮工艺系统除磷性能稳定,且去除率可达90%以上。     

高盐度化学制药废水预处理试验研究

采用"蒸馏+铁炭内电解+絮凝"工艺对某制药企业排放的废水进行预处理。经过蒸馏脱盐后,综合废水盐度(质量分数,下同)由7.4%降至0.15%;再采用"铁炭内电解+絮凝"工艺进行处理,内电解试验最佳工艺条件:进水pH值为3.0、铁炭比为4∶1(体积比)、停留时间为6 h,COD去除率达到26.5%;絮凝试验最佳pH值为9.0,COD去除率达到1.5%。废水经过预处理后,COD去除率达到28.0%,出水COD质量浓度(下同)降至20 988 mg/L,ρ(BOD)5/ρ(COD)由0.28提高至0.41。预处理出水厌氧可生化性试验表明,当进水COD质量浓度为9 000 mg/L左右时,容积负荷(COD)为1.0 kg/(m3.d),出水COD质量浓度降低至2 100 mg/L左右,COD去除率达到75.0%。说明该制药废水经过预处理后可生化性显著提高,为后续的生化处理创造了有利条件。     

三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）油脂富集培养的研究

探讨了营养盐铁、硅及植物激素脱落酸(ABA)单因子对三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）的生长、油脂含量（%干重）及油脂产量的影响.采用光密度值OD450评价微藻的生长状况,以溶剂浸提法提取油脂.结果表明：⑴铁处理组中,铁浓度在0~46.57 μmol/L范围内时,藻的生长速率随铁浓度提高而增大;铁浓度为11.64 μmol/L时,油脂含量达30%,高于其它铁浓度培养;当铁浓度为11.64 μmol/L时,油脂产量最高——是无铁培养的2.8倍; ⑵ 硅处理组中,低含量硅盐（     

采用SBR法处理麻生物脱胶废水的研究

采用序批式活性污泥法（SBR）处理麻生物脱胶废水,与传统方法相比,废水中的COD、SS显著减少,且占地面积小、耐冲击负荷、污泥产生量少、能有效抑制丝状菌繁殖。当进水COD浓度为582.2～1665.7mg/L、进水SS浓度为106～915ml/L时,COD去除率为62.8%～86.9%,SS去除率为61.3%～88.6%。研究表明,进水[COD]在1000mg/L以下,宜采用限制性曝气;[COD]在1000mg/L以上,宜采用非限制性曝气。研究了一级生物降解反应动力学,得到了动力学常数K1和不可降解有机物浓度,模拟数与试验数据吻合良好。