三维生物膜电极技术在污水处理中的应用及研究进展

三维生物膜电极技术凭借其低能耗、效果好、易控制、清洁性等优势应运而生,在污水处理领域颇具应用前景.分析了三维生物膜电极反应器(three-dimensional biofilm-electrode reactor,3D-BER)技术特点、反应器结构和启动情况;综述了3D-BER在电极材料、处理对象、生物菌落等方面的最新研究进展;提出应加大3D-BER微观反应机理、厌氧菌耦合、工程适用性的研究力度,并对3D-BER的发展和应用进行展望.     

微生物醋酸传感器的研制

从食醋发酵液中分离、筛选出同化醋酸能力强的微生物,将其固定化制备微生物膜再与氧电极结合,制成微生物醋酸传感器。实验研究表明:该传感器响应醋酸浓度线性范围约为2～30mg·L~(-1);响应时间为2～5min;25d内测定400余次,灵敏度基本不变;取食醋发酵车间空气样品进行回收率测定,结果为97.5％～105.0％。     

电极生物膜法应用于微污染源水预处理反硝化环节的试验研究

采用电极生物膜法对微污染源水进行脱氮预处理 .该法利用微电解水产生的H+ ,通过电场力吸引作用 ,在穿过阴极板上所挂生物膜的过程中 ,提高了其中的反硝化细菌所需供氢体的浓度 ,进而提高反硝化效率 .研究结果表明 :电极生物膜法相对于相同生物量的单纯生物膜法而言 ,有更高的反硝化效率 ,并能很好控制水中亚硝酸盐氮的生成 .     

硫化物微生物传感器的研究

从硫铁矿的酸性土壤中分离、筛选出氧化硫硫杆菌,将其固定化制备微生物膜,再与氧电极组装成微生物传感器,用于样品中微量硫化物的测定。实验研究表明：该传感器响应Ｓ２－浓度线性范围为０．０６～１．５０ｍｇ／Ｌ;响应时间为３～６ｍｉｎ;３０ｄ内测定５００余次,灵敏度保持不变;取煤气站脱硫塔入口和出口煤气样品进行测定,与亚甲蓝比色法测定结果一致;取合成水样品进行回收率实验,结果为９３．８％～１０５．０％     

生物膜电极法降解2,4-二氯苯酚

以2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）为目标污染物, 在隔膜式电解槽中研究不同离子交换膜对生物膜电极法处理2,4-DCP的影响. 结果表明: 阴离子交换膜有利于2,4-DCP在生物膜电极上的转化及去除中间产物; 生物膜电极保存的时间越长, 其对2,4-DCP的降解效果越差, 生物膜电极的使用寿命逐渐下降.     

地衣芽孢杆菌海水生化需氧量传感器研究

用经海水驯化的地衣芽孢杆菌作响应菌株,采用夹层膜法制作固定化微生物膜,以氧电极为换能器制成BOD生物传感器;以空白海水为底液,传感器在BOD质量浓度为0～27mg/L范围内线性相关系数r=0.99978,对BOD质量浓度为4.31mg/L的GGA溶液连续平行测定7次,相对标准偏差为2.56%。     

BOD快速测定仪的研制

介绍一种以微生物膜电极为传感器的BOD快速测定仪的原理、结构、技术性能和应用。仪器传感器的寿命可达一年以上;对BOD物质的线性响应范因2～60mg/L;响应时间4min(低浓度)～8min(高浓度);测定环境标准水样变异系数≤2.0;与BOD_5经典方法同步测定废水样品,结果相关性良好,是一种具有实用价值的分析仪器。     

自然水体生物膜中微生物群落结构与组成分析

为深入了解自然水体生物膜微生态群落系统中微生物群落的组成与结构。采集松花江吉林江段自然水体生物膜为研究对象,对其中微生物的总DNA进行了提取;之后利用高通量测序技术对生物膜中细菌的16S rDNA基因进行了序列测定。分析了自然水体生物膜中微生物群落组成鉴定和相对丰度。物种分类显示,细菌种类隶属于15个门、31个纲、58个目、80个科和148个属,其中优势类群为变形菌门(Proteobacteria),其相对丰度分为63.50%。     

酚微生物传感器快速测定仪的研制

介绍一种以微生物膜电极为传感器的酚快速测定仪的结构和工作原理、技术性能和应用。仪器传感器的寿命可达１ａ以上；对酚类物质的线性响应范围为０．１～２０ｍｇ／Ｌ；响应时间为５～１０ｍｉｎ；与酚标准法对照同步测定废水样品，结果相关性良好，相对误差≤４％，是一种具有实用价值的分析仪器。     

生物过滤处理微污染水机理分析

利用生物过滤处理微污染原水,分析了生物膜特性和生物相,对生物膜去除有机物、氨氮、铁、锰等的机理和生物膜净化作用特征进行研究.微污染原水中的氨氮和有机物是通过吸附、吸收、代谢、排出而得到去除的,其去除率分别为88%和30%,对铁的去除主要是接触氧化和生物的共同作用的结果,其去除率可达到94%以上,对锰的去除主要是依靠锰氧化细菌的催化作用,其去除率在90%以上.     

用微生物膜传感器法测定低BOD浓度地面水的BOD

介绍用微生物膜传感器及电子测试系统等快速测定BOD低于10mg/L的地面水BOD的最佳条件、影响因素等,提出用磷酸盐缓冲溶液体系控制水样基体干扰的测定方法。用该方法与BOD_5法同步测定地面水样,测定结果具有较好的相关性。     

浅谈流体剪切力对于生物膜形成的重要作用

以生物膜为基础的反应器对于去除市政和工业废水中可生物降解有机废物的可行性和效率是显而易见的。生物膜和颗粒污泥是密集的、多品种的微生物群落。在这些微生态系统中,     

微生物膜BOD电极的研究

本文介绍了四种微生物膜制备的 BOD 电极及其测定废水 BOD 的试验情况。结果表明,电极对 BOD 标准物质的线性响应范围为10～60毫克/升,达到平衡时间为4分钟(对低限浓度溶液)到7分钟(对高限浓度溶液),连续稳定的工作寿命在20天以上;用该电极和 BOD_5标准法对照测定7种废水的BOD 值,测足结果的相关性较好,但电极法的测定速度比标准法快百倍以上,故具有较大的应用价值。     

电极-生物膜法去除亚硝酸盐氮的试验研究

采用电极生物膜法处理含亚硝酸盐的废水.研究结果表明,电极生物膜法比单纯生物膜法反硝化效率高出40%;间歇式反应器比连续式反应器反硝化效率高出20%~30%;在m(C)/m(N)=1.5,I=40 mA,HRT=12 h的条件下,亚硝酸盐氮去除率最高可以达93%.     

三维电极生物膜脱氮系统的电场响应性

研究三维电极-生物膜反应器对加载电场的响应性,为寻求反应器有效合理的自动控制方式提供理论指导.为了充分利用三维电极体系阳极产氧为硝化菌提供好氧环境实现氨氮硝化,利用阴极产氢为反硝化菌提供缺/厌氧环境和电子供体实现反硝化脱氮,实验设计并稳定运行了三维电极-生物膜脱氮反应器.通过考察不同电流密度条件下,系统溶解氧(DO)、pH、脱氮性能的变化,研究电流密度对三维电极-生物膜反应器中微生物生长的微环境和微生物反硝化脱氮所需电子供体的影响,评价三维电极-生物膜脱氮系统的电场响应性.结果表明,在电流密度为0.013 4 mA/cm2时,NH+-N转化率可达90％,NO3--N和TN去除率70％以上;三维电极-生物膜脱氮系统的极限电流密度在0.020 1 mA/cm2附近;极限电流密度范围内,电流密度引起系统DO、pH的变化均在系统承受范围内;电流密度的提高可提高阴极NO3--N反硝化效率,但对阳极NH4+-N的硝化无明显影响,极限电流密度范围内均无NO2--N积累.     

局部腐蚀微区电化学测试技术的研究(Ⅰ)——微参比电极和微氯离子选择电极的研究

性能良好、实用的微电极是进行微区电化学测试不可缺少的工具。为对局部腐蚀微阳极区域内的电化学状态及溶液组成进行原位、定量的测试,本文较为系统的研究了微氯化银参比电极的制作及电位随时间、温度的变化;研究了微氯离子选择电极的制作及电位与溶液中氯离子活度a_(c1)-的关系,电位随时间、温度的变化以及介质中某些常见离子对选择电极电位的影响。实验证明,当量浓度氯化银微参比电极及微氮离子选择电极用于局部腐蚀微区的测试是可行的。     

Shewanella algae对纯锌腐蚀性能的影响

【目的】在室内模拟条件下研究海藻希瓦氏菌(Shewanella algae)对纯锌牺牲阳极腐蚀的影响。【方法】利用微生物分析、交流阻抗测试技术、扫描电镜及荧光显微等方法,测试Shewanella algae的生长曲线、开路电位、电化学阻抗、表面形貌等。【结果】在含细菌体系中,细菌通过代谢活动消耗掉溶解氧,在试样表面形成一层生物膜。该生物膜阻挡了腐蚀介质与试样表面的接触,从而使试样的腐蚀受到抑制。荧光显微镜观察结果表明,浸泡7d,试样表面形成完整的生物膜,但随着营养物质及氧气的消耗,生物膜逐渐脱落。【结论】该细菌可以使纯锌试样的腐蚀电位升高,并且显著抑制试样的腐蚀。该细菌生物膜的形成需要一定的时间及充足的营养物质和氧气。     

电解法产生微气泡的实验研究

鉴于微气泡具有良好的工业应用价值,因此开展微气泡制备方法的研究具有重要意义。对电解法制备微气泡开展了详细的实验研究,电解介质分别选用自来水和氯化钠溶液。使用单反相机,详细研究了电极直径、电解电压和氯化钠浓度对微气泡直径和微气泡数目的影响情况。实验研究表明,电极直径、电解电压和氯化钠的浓度对生成微气泡的直径和数目具有重要的影响;当生成微气泡的数量增加时,微气泡的直径就会减小。     

微塑料与有机污染物的相互作用及环境行为研究进展

通过概述微塑料进入水环境后与有机污染物相互作用行为(微塑料进入水体后吸附有机污染物,并且会在水环境中释放有机添加剂)及其发生的机制、影响因素及生物毒性,分析当前研究的不足,认为还需对微塑料与有机污染物相互作用的研究进行扩展,如加强淡水环境中的研究、建立系统研究体系、注重生物膜影响,为进一步研究微塑料在生态环境中行为及功能性提供理论依据。     

温度和电流对电极生物膜反硝化效果的影响

温度和电流是影响生物反硝化效果的两个重要参数,本实验以电极生物膜为对象,研究了温度和电流比对电极生物膜反硝化效果的影响.实验结果表明,当温度<10℃或>35℃时,处理效果都不理想,温度为30℃时处理效果最好,同时电流对反硝化有很大的促进作用.