给水系统附生生物膜发育的生物量和种群结构

为了满足给水管网管水质的要求,考察了不同的给水管道水力条件下聚乙烯管材上生物膜(生物量和种群结构)的发育情况。采用分子生物学与传统分离培养相结合的方法,以清华地下水为原水,在剪切力分别为0.95、0.18 Pa2种条件下,生物膜生物量和种群结构的发育呈现了同一规律,即生物膜生物量在7 d内即可发育成熟,在以后的发育中,生物膜生物量一直稳定在105CFU/cm2(CFU为菌落形成单位),但生物膜的种群结构却随着时间发生显著变化。实验中所设置2种水力条件对生物膜发育的影响差别不大;生物膜生物量的发育和种群结构的发育是2个相对独立的过程;易于分泌胞外粘液和菌体表面具有疏水性等性质可以帮助细菌更好地在生物膜中生存发展。     

好氧MBBR连续流和间歇流的挂膜试验研究

采用合适的挂膜方法能够加速好氧移动床生物膜反应器(MBBR)的启动,并能使其稳定运行.通过不同填充率下静态清水试验,观察了相应曝气强度下移动床生物膜反应器中填料流化状态,测定其充氧性能,且通过试验对连续流和间歇流两种挂膜方法进行了比较,对两种挂膜方法下填料上的生物膜厚度和生物相及填料对有机物和氨氮等指标的去除情况进行了测定和分析.结果表明,反应器的最佳填充率为50%;间歇式进水的挂膜方法可以加快好氧移动床生物膜反应器的启动,一个月左右COD去除率能达到将近60%,氨氮去除率在90%左右,生物膜厚度大多在100~150μm,显微镜下观测到的生物相已比较丰富,出现了钟虫、吸管虫类原生动物,启动时间明显少于采用连续式进水的挂膜方法;连续式进水的试验条件下得出培养生物膜的最佳水力停留时间(HRT)在5 h左右.     

入侵种喜旱莲子草对土壤水分的表型可塑性反应

研究了水生、湿生、中生和旱生生境条件下外来入侵种喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides(Mart．)Griseb．)表型可塑性反应．结果表明：喜旱莲子草株长、茎节长度、总生物量积累在湿生和中生生境中最大;随土壤含水量减少,喜旱莲子草根冠比显著升高,分枝强度显著降低;土壤含水量与喜旱莲子草根系生物量投资呈显著负相关,茎、叶生物量投资随土壤含水量的减少而下降．研究结果表明,喜旱莲子草的最适宜水分生态位是湿生生境,在不同水分条件下,其不同表型结构有可能同时对环境选择作出反应,在种群生存与维持、生长、繁殖等功能方面实现种群个体各器官生物量投资的优化配置来适应多样化的环境．     

The response of clonai growth of Hippophae rhamniodes L.subsp sinensis to the availability of soil moisture in Mu Us sand land

通过生物量测定和跟踪挖掘法,研究了毛乌素沙地中国沙棘克隆种群生长特征和形态特征对土壤水分条件的可塑性反应.结果表明:低水分条件下,植株个体和种群都较小,子株数量、萌蘖根条数和分枝级数较少,而隔离区较长,种群趋向于游击型;高水分条件下,植株个体和种群都较大,子株数量、萌蘖根条数和分枝级数较多,而隔离区较短,种群趋向于集团型.在生物量分配方面,低水分条件下,枝条、叶片、根系和地上生物量分配比例较大;高水分条件下,树干、萌蘖根和地下生物量分配比例较大.土壤水分条件差异引起中国沙棘个体大小和种群大小的分化,进而导致了种群适合度的差异.     

毛乌素沙地中国沙棘克隆生长对土壤水分含量的响应

通过生物量测定和跟踪挖掘法,研究了毛乌素沙地中国沙棘克隆种群生长特征和形态特征对土壤水分条件的可塑性反应 。结果表明:低水分条件下,植株个体和种群都较小,子株数量、萌蘖根条数和分枝级数较少,而隔离区较长,种群趋向于游击型 ; 高水分条件下,植株个体和种群都较大,子株数量、萌蘖根条数和分枝级数较多,而隔离区较短,种群趋向于集团型。在生物 量分配方面,低水分条件下,枝条、叶片、根系和地上生物量分配比例较大; 高水分条件下,树干、萌蘖根和地下生物量分配比 例较大。土壤水分条件差异引起中国沙棘个体大小和种群大小的分化,进而导致了种群适合度的差异。     

青岛中港微型生物膜中污损细菌群落初探

本研究拟通过揭示微型生物膜中的细菌群落特征,为污损生物学和海洋腐蚀学的微观研究提供参考和启示。试验采用3种方法:传统稀释涂布法、流式细胞仪计数法以及16srDNA扩增子高通量测序对青岛中港冬季海水以及玻璃板中微型生物膜中的污损细菌群落结构进行分析。试验结果表明冬季海水表层和底层中细菌的浓度分别为3.0×10~8 CFU/L和6.9×10~7 CFU/L,表层和底层玻璃板微型生物膜中的细菌浓度分别为7.2×10~7 CFU/L和2.1×10~7 CFU/L,海水和玻璃板中的细菌以Proteobacteria和Bacteroidetes为主。另外,海水中细菌群落结构组成与玻璃板微型生物膜中细菌具有较高的一致性。本研究利用不同的试验方法揭示微型生物膜中的细菌群落特征,对深入研究生物污损,从根本上解决海洋生物污损问题、制定绿色防污措施具有重要的现实意义。     

净化NOX生物膜填料塔的微生物分析

使用生物膜填料塔净化烟气中的NOx.实验结果表明,循环液pH、循环液流量、NOx气体进口浓度、气体流量对生物膜填料塔的NOx净化效率和生化去除量有显著影响.在NOx进口气体浓度为900mg/m3、气体流量为0.2m3/h、循环液pH为6.0、循环液流量为10L/h的最佳操作条件下,生物膜填料塔可以脱除烟气中80%左右的NOx.生物膜微生物的优势种为少动鞘氨醇单胞菌,通过平板计数法得到的生物膜最大活菌数为1.455×107CFU/g.     

爆发型种群铜锤草的数量动态研究

外来杂草入侵我国广大地区造成的严重危害迫切要求加大对外来杂草的研究.针对重庆地区外来种铜锤草(Oxalis corymbosa)危害严重的状况,通过不同生境下铜锤草种群在一个生长季的数量动态的研究,对其生态学特征及适应对策有了初步了解,结果表明:1) 铜锤草分株种群的死亡率的密度效应显著,高密度种群死亡率较高; 2) 叶构件种群和留土鳞茎种群数量随季节变化有显著的负相关关系; 3) 铜锤草种群生物量结构及光合面积动态与环境之间的整合特征显著,表现为不同生境铜锤草种群生物量指标及叶面积指数增长速度和持续时间不同,生物量在光合体与非光合体之间的分配不同.     

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.     

铜、铬、铅和砷对自然水体生物膜吸附五氯酚的影响

为了解重金属和有机氯杀虫剂两类持久性有毒物质在自然水体生物膜上共吸附过程中的交互作用,对比研究了Cu、Pb、Cr和As四种重金属在浓度和环境p H变化条件下对生物膜吸附五氯酚(PCP)的影响。结果表明,四种重金属均对生物膜吸附PCP产生了抑制作用,且抑制作用随重金属浓度与PCP浓度比值的增加而增强。其中,Cu对生物膜吸附PCP的抑制作用最为显著。在共存Cu与PCP浓度比值为4.0时,最多可使PCP吸附量减少达53.5%。结合Boehm滴定结果,可认为重金属对PCP吸附的抑制作用主要是因为重金属与PCP在生物膜上发生了竞争吸附。与中性条件相比,酸性条件下吸附体系中的重金属与生物膜的结合能力提高,其对生物膜吸附PCP的抑制作用增强,而碱性条件下的抑制作用则有所减弱。     

MBBR处理畜禽养殖场废水的实验研究

通过对移动床生物膜反应器(MBBR)处理畜禽养殖废水的实验研究,探讨了填料填充比例、水力停留时间、进水浓度等对反应器处理性能和效果的影响,并观察了反应器中的微生物相.结果表明:在填料填充比例为50%(体积比),单级反应器的水力停留时间为10 h,CODcr进水浓度为491～1312 mg／L的条件下,反应器运行稳定且处理效果好,最终出水CODcr平均为125 mg/L,去除率大于90%,出水NH3－N平均为70 mg/L,去除率为80%,均达到了《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)的要求.     

生物膜形成与发展二维动态模拟

生物膜微观结构与形态特征直接影响废水生物处理效果.混合微生物可在适宜载体表面形成各种各样的生物膜,且其形成与发展是一个动态过程.采用差分-离散复合法动态模拟二维区域上的基质传递、生物膜形成与发展过程,并探讨生物质生长时间与初始接种数等对生物膜结构与形态造成的影响.与传统生物膜模型不同之处在于其结构特性包括孔隙率、厚度和密度等都是模型输出量.     

模拟河道生物反应器原位修复受污染水源水研究

以弹性填料为载体,考察了模拟河道生物反应器处理受污染水源水过程挂膜启动特性,并对曝气强度、水力停留时间(HRT)等工艺参数进行了系统性能影响研究.结果表明,模拟河道反应器经24 d挂膜启动后,氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、高锰酸盐(CODMn)的平均去除率分别达61.0%,29.6%,16.0%;HRT 24 h、体系溶解氧(DO)质量浓度(ρ)5.5~6.5 mg.L-1条件下,反应系统具有稳定的污染物去除能力,NH3-N,TN,TP,CODMn的去除率分别达到75.0%,11.1%,11.1%和26.1%.同时,增大曝气量和缩短HRT,污染物的去除效果均略有下降,后者对生物膜去污性能的影响较大.镜检结果发现,模拟河道反应器运行过程填料表面逐渐发生变化,由无色向棕褐色、褐绿色转变,并出现了藻类、细菌和后生动物等,生物量逐渐增多.结果初步揭示,填料表面附着的生物量及微生物种类与其对污染物的去除效率具有一定的相关性.     

HRT和载体对一体化生物膜反应器脱氮除磷效果的影响

根据生物脱氮除磷原理,设计了一体化生物膜反应器,用于生活污水的处理。在一体化生物膜反应器处理生活污水连续运行基础上研究水力停留时间(HRT)和载体对反应器脱氮除磷效果的影响,同时通过分析微生物群落变化对系统脱氮过程进行探讨。试验结果表明:载体特性对反应器脱氮除磷效果影响显著;HRT为9 h时,载体B 4反应器总氮去除率为68.9%;好氧区HRT是限制系统脱氮效果的主要因素。由于载体的作用反应器好氧区存在着好氧缺氧微环境的交替,从而实现了好氧区同步硝化反硝化的脱氮过程。     

生物接触氧化工艺用填料的生物膜特性

为阐明不同类型填料对生物膜的影响,选取弹性立体填料、组合式填料、多面空心球作为接触氧化池的填料,通过考察挥发性生物膜量、生物膜耗氧率、生物膜多聚糖等指标,研究填料的挂膜效果与生物膜特性.结果表明：弹性立体填料挂膜速度较慢,约为8天左右,组合式填料与多面空心球挂膜速度相当;组合填料上的生物膜对于底物有较高去除率,约为90%,生物膜量高;多面空心球受气水作用能够悬浮转动,因而具有较强的布水、布气功能,生物膜活性较高,但生物膜容易脱落导致系统受负荷冲击时生物量流失而处理效果变差;弹性填料具有处理效果稳定,受环境变化影响较小,且便于反冲洗,因此其综合性能较好.     

生物膜形成与发展二维动态模拟

生物膜微观结构与形态特征直接影响废水生物处理效果。混合微生物可在适宜载体表面形成各种各样的生物膜，且其形成与发展是一个动态过程。采用差分-离散复合法动态模拟二维区域上的基质传递、生物膜形成与发展过程，并探讨生物质生长时间与初始接种数等对生物膜结构与形态造成的影响。与传统生物膜模型不同之处在于其结构特性包括孔隙率、厚度和密度等都是模型输出量。     

碳纤维表面特性对反硝化菌固着化的影响

通过对比反硝化菌在不同基体碳纤维表面的固着化及碳纤维表面含氧官能团对菌种的固着化实验,研究了碳纤维(基体、比表面积、循环利用性等)特性,尤其表面含氧官能团对反硝化菌固着化的影响。实验结果表明,反硝化菌在PAN基碳纤维上的平均挂膜厚度明显高于沥青基和粘胶基碳纤维。碳纤维表面适量的含氧官能团有助于较多、较牢固地固着反硝化菌。对三种PAN基碳纤维的XPS谱图分析表明碳纤维表面含氧官能团—O—CO对反硝化菌的固着化影响较大,当碳纤维表面含氧官能团—O—CO中碳原子占表面碳原子总量的3%左右时反硝化菌固着化效果较佳。经过比较表明PAN基碳纤维是一种生物相容性好、固着化程度高、再生能力强、耐微生物分解及化学腐蚀的优异的新型反硝化菌固着化载体。     

管网水常规水质指标变化规律及其对悬浮菌生长的影响

试验研究了配水管网中常规水质指标随输水距离延长的变化规律以及与细菌再生长的相互关系。随着输水距离的增长,管网水中HPC明显升高,基本保持在104CFU/mL;管网水浊度有所升高,pH值变化较小;余氯量明显下降,水温越高,余氯量下降越快;小管径管道中余氯下降快,管壁生物膜是造成余氯消耗的主要因素。余氯量是控制管网水中悬浮菌再生长的主要常规水质指标,pH值、水温等对细菌再生长影响较小。     

生物膜增长动力学模型

生物膜是由降解底物的活性物质与非活性物质所组成.基于这种观点，提出了系统描述生物膜中活性生物量（Ma）与非活性物质量（Mi）增长的生物数学模型体系.从理论上阐明了活性生物量与非活性物质量间动态的相互作用，并论证了生物膜反应器在运行中存在最大活性生物量（Ma）max，且在反应器达到最大活性生物量（Ma）max以后，非活性物质量的积累导致生物膜的继续增长，但不能改善生物膜反应器的出水物质.