厌氧条件下硝基苯降解的可行性研究

本文研究了在厌氧条件下硝基苯降解成低级产物甲烷等的可行性,对几种降解途径进行了热力学计算,通过计算和实验,得出硝基苯在厌氧条件下可以降解为甲烷等低级产物。     

低温条件下厌氧氨氧化技术的研究进展

厌氧氨氧化（anaerobic ammonia oxidation, Anammox）技术作为可以实现高效脱氮的一种工艺,近些年广受大家关注。作为废水处理的升级技术,厌氧氨氧化细菌（anaerobic ammonia-oxidizing bacteria, AnAOB）是厌氧氨氧化技术的核心菌种,其生长的最适温度（30～35℃）远高于我国大部分污水处理厂的运行水温,无法满足大规模的投入使用。为了使厌氧氨氧化技术得到广泛应用,文章对低温条件下厌氧氨氧化工艺的进展,无机物及有机物等对厌氧氨氧化细菌的影响以及厌氧氨氧化反应器的应用进展进行系统的论述;重点提出了通过优化厌氧氨氧化反应器、改变启动条件、投加有机物或无机物,从而缩短在低温条件下反应器的启动时间以及强化AnAOB的富集。以期为低温下高氨氮废水的工程处理提供技术参考。     

厌氧氨氧化污泥中氨氧化的潜在电子受体

通过接种亚硝酸盐型厌氧氨氧化污泥,投加潜在电子受体(亚硝酸盐、Fe~(3+)和硫酸盐)研究了厌氧条件下氨氮氧化的潜在电子受体.结果表明,亚硝酸盐是厌氧氨氧化最适合的电子受体,能够与氨氮在短暂的时间内完全反应;在亚硝酸盐缺乏的情况下,厌氧氨氧化污泥中微生物利用自身细胞有机物将产物硝酸盐转化为亚硝酸盐参与氨氮转化;Fe~(3+)与硫酸盐在氨氮氧化后期出现转化,但是直接还是间接参与还需进一步研究.厌氧氨氧化污泥对氨氮产生过量氧化之前必须以亚硝酸盐为电子受体进行微生物活性激活,并且好氧氨氧化菌和亚硝化菌出现增长,推测微生物产生了H_2O_2.该现象并不可长久持续.虽然其氧化速率较慢,但是过量氧化现象较为明显.因此厌氧氨氧化污泥中肯定存在氨氮过量氧化的现象.厌氧氨氧化污泥对电子的利用顺序是亚硝酸盐、硝酸盐、Fe~(3+)和硫酸盐.     

新型介体催化难降解污染物厌氧生物还原

生物法处理有毒难降解污染物是目前最为经济环保的方法之一,但厌氧生物转化速率缓慢是生物法处理的限制因素。研究发现,一些醌类化合物可以作为氧化还原介体加速电子的传递,促进污染物的厌氧生物转化。为避免直接应用这些醌类化合物而造成的运行费用增高和二次污染等问题,近年来,人们发现各种碳材料、醌改性载体和微生物分泌的核黄素等新型介体具有良好的催化性能。根据这些新型介体的来源,该文分别综述了它们的特性,并比较了其加速有毒难降解污染物厌氧还原转化的能力,以促进新型介体在实际难降解废水处理中的应用。     

厌氧氨氧化电子受体的研究

在无机条件下,以该课题组已经培养出来的厌氧氨氧化污泥作为接种污泥,分别以硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体来研究氨的氧化反应。从去除速率的角度来看,以NO2--N、NO3--N和SO42--S为电子受体的反应器,分别在运行的第24.5天、40天和31天时达到0.030 0 kg/(m.3d)NH4+-N去除速率,则氧化氨的能力由大到小依次是:亚硝酸盐>硫酸盐>硝酸盐;从标准吉布斯自由能变化来看,3种反应都是可以发生的;以亚硝酸盐为电子受体的反应过程是一个消耗酸度的生物过程,而以硫酸盐为电子受体的反应过程是一个消耗碱度的生物过程。     

厌氧条件下纤维素降解产气的研究

进行了生活垃圾中纤维素组分在厌氧条件下的降解特性试验,选用纯纤维素物料作为原料,采用单因素试验设计,考察了不同温度下(30~50℃)纤维素物料的降解动力学规律.结果表明,30℃为纤维素物料厌氧降解的最佳温度,最高产气和产甲烷量分别达到了620.4,357.2mL/g,产气过程分为适应期、快速增长期和稳定期3 个阶段.基于物料守恒和Monod 方程的动力学模型参数根据试验数据来确定,而不是来自于经验值.通过混合物料降解试验验证,试验值与模拟值吻合得较好.     

含氮杂环化合物在厌氧和缺氧条件下的降解研究

选取5种含氮杂环化合物吡啶，吲哚、喹啉、异喹啉，2－甲基喹啉，研究了它们在厌氧和缺氧条件下的降解情况，结果表明，上述5种化合物在厌氧条件下的降解从易到难依次为：吲哚＞异喹啉≈喹啉＞吡啶＞2－甲基喹啉，在缺氧条件下的降解从易到难依次排列为：吡啶＞吲哚＞喹啉＞2－甲基喹啉＞异喹啉。实验比较，说明5种化合物在缺氧条件下都比在厌氧条件下容易降解，特别是吡啶，其降解速率有很大提高。     

萘厌氧降解菌群的富集及氧化还原介体的强化

为揭示氧化还原介体（ROMs）对萘厌氧降解的强化作用,以萘为唯一碳源富集到中温萘厌氧降解菌群.通过Illumina MiSeq测序对接种污泥和富集培养物进行了细菌群落结构解析,并考察了固定化蒽醌-2,6-二磺酸（AQDS）、蒽醌-2-磺酸（AQS）和腐殖酸强化萘厌氧降解的特征.Illumina MiSeq测序结果表明,Pseudomonas、Thauera、和Georgfuchsia是该富集培养物中的优势萘降解菌,其相对丰度分别为52.4%、13.8%和17.6%.在污泥接种量为0.23g/L和萘初始浓度10mg/L条件下,富集菌群9d内对萘的降解率约为64%.ROMs强化试验结果表明,3种ROMs对萘的厌氧降解均有一定的促进作用.其中,AQDS的强化效果最为显著,当AQDS浓度为0.8mmol/L,培养至第7d时,萘的去除率为92.0%,比同期的对照组高1.2倍.此外,硝酸盐对ROMs强化萘厌氧降解的影响研究结果表明,在NaNO₃浓度为0~0.8g/L范围内,萘的降解速率随着硝酸盐浓度增加呈现先增加后降低的趋势.当NaNO₃浓度为0.6g/L时,萘的去除率在第6d就达到了91.0%,比对照组提高了15.2%.由此可见,在厌氧条件下添加适量硝酸盐可提高ROMs对萘降解的强化效果.     

有机氯农药高效降解菌的筛选及其降解能力的研究

自受污染的土壤中筛选到一株有机氯农药2,4-D高效降解菌S25,该菌对2,4-D具有很高的降解活性及较强的耐受力。当2,4-D的浓度为400mg／L时几乎完全被降解,浓度为800mg／L时其降解率达88．6％,耐受浓度高达3200mg／L,S25菌株的温度适应范围较宽,20℃～35℃生长良好,其最适温度为30℃;最适pH值为7．0;S25在16h～32h生长旺盛。实验证明,该菌具有良好的应用前景。     

麦草畏除草剂厌氧降解可生化性测定

苯环由¹⁴C标记合成的麦草畏除草剂,厌氧降解反应至第7天,转化率达64%,有¹⁴C标记的CO₂产生;第16天,转化率达91%,出现一种主要的中间代谢产物,有CH₄产生;第27天,转化率达95%,仍然只有一种主要的中间代谢产物.麦草畏苯环的断裂量仅占总量的2.96%,转化成CO₂的为0.74%,转化成CH₄的为0.11%.在降解27d中,主要中间代谢产物是3,6-二氯水杨酸,占麦草畏总量的92.04%.3,6-二氯水杨酸的苯环没有被打开,可生化性极低,仍然继续污染环境研究结果为控制麦草畏对人体健康危害,进行生物修复工程,提供了重要的参考依据.     

污水处理过程中苯系物和氯代烃三相分布规律

为研究污水处理过程中曝气对苯系物中苯、甲苯和二甲苯以及氯代烃中三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯去除的影响,设计了2个反应器,模拟污水处理过程,一个为活性污泥反应器,另一个为没有活性污泥的对照反应器.结果表明,在液相中,30.6%的TOC未经微生物降解而直接因曝气逸散到气相.苯系物的逸散比例达到了100%;三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯的逸散比例分别为27.5%、39.0%、42.4%和38.5%.同时利用密闭水箱研究了生物处理单元中苯系物和氯代烃三相分布规律.在厌氧阶段,固相中苯、甲苯、二甲苯、三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯占总量比例分别为38.7%、43.6%、38.0%、28.8%、24.3%、15.3%和20.5%.在曝气阶段,苯系物全部被去除,氯代烃总量略有下降.二沉池阶段,固相中三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯占总质量的比例分别为5.2%、20.1%、6.8%和0%.      

电子受体冲击条件下低有机质剩余污泥的高温厌氧水解酸化性能

剩余污泥水解酸化是其后续能源资源化的重要前提保障技术。针对低有机质剩余污泥,在55 ℃高温运行条件下,研究了电子受体冲击对剩余污泥水解酸化运行性能的影响,重点考察了水解酸化过程中水解、酸化效果和氮磷营养元素的释放。结果表明：采用短时曝气冲击模式能够有效提高厌氧水解酸化过程中污泥的去除率,短时曝气和对照组条件下污泥挥发性悬浮固体去除率分别为40%和31%。电子受体冲击条件下增加了溶解性化学需氧量(重铬酸钾法)的产率,尤其是蛋白质产率。引入电子受体冲击主要改善固体物质的降解效率,并不影响酸化的代谢模式,酸化产生的挥发性脂肪酸主要以丁酸型为主。氨氮释放、三维荧光和分子量分布均表明蛋白质类物质的差异主要在于水解阶段产生溶解性蛋白质浓度不同,而不是酸化阶段造成的差异。电子受体冲击尤其是短时曝气冲击是强化污泥水解酸化的有效技术途径。     

饱和带有机污染物的厌氧反硝化微生物降解

以卤代烃和芳香烃为代表,通过室内实验模拟饱和带厌氧反硝化环境,对地下饱和带中有机污染物的厌氧反硝化可生物降解性,降解机理,降解动力学方程等进行了研究。实验结果表明,芳香烃较卤代烃易被微生物降解,在有低学葡萄糖存在时有 机物的最大生物降解速率Ｃ６Ｈ６：Ｌｍａｘ＝１７ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ）,Ｃ７Ｈ８：Ｌｍａｘ＝４６ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ）,ＣＣｌ４;Ｌｍａｘ＝７ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ）,ＣＨＣｌ３：Ｌｍａｘ＝６     

不同电子受体作用下微生物降解多环芳烃研究进展

电子受体作为微生物代谢过程中的必需物质,对不同类型微生物的数量及其代谢能力有重要影响。笔者分析了不同电子受体对微生物降解多环芳烃的影响。对好氧降解（氧气为电子受体）菌种类及降解途径进行了总结;厌氧降解方面,概述了硝酸盐、硫酸盐、金属离子（Fe(Ⅲ)或Mn(Ⅳ)）、碳酸盐为电子受体的研究进展。此外,对微生物降解多环芳烃的研究存在的问题以及未来的发展方向进行了简述与展望。     

厌氧和好氧条件下土壤中六氯乙烷降解的动态研究

通过在实验室模拟不同的环境条件,研究常用有机氯化合物——六氯乙烷(Hexachloroethane,HCE)在好氧和厌氧环境条件中的土壤生物降解动态及其影响因素。结果表明,HCE在水稻土中的降解遵循一级反应动力学方程。相对于好氧条件,厌氧条件下土壤微生物对HCE的降解影响较大。在厌氧条件下,在30⁶0 mg/kg的浓度范围内,HCE的降解随土壤中HCE起始浓度增加而加快,当浓度≥60 mg/kg时,随HCE起始浓度增加而减慢。而在好氧条件下,HCE的降解速率变化较小,表明相对于好氧条件,厌氧条件下土壤微生物可以利用HCE生长,在未达到其毒性耐受浓度时,HCE降解速率随着其浓度的增加而提高,但当浓度超过微生物的耐受极限浓度时,微生物活动将受到抑制,HCE的降解速率呈下降趋势。     

腐殖酸强化六氯苯厌氧降解规律及其中间产物

为探索厌氧条件下HA(腐殖酸)对HCB(六氯苯)降解的影响,通过构建ρ(HA)为0(HA₀)、120(HA₁₂₀)及200(HA₂₀₀)mg/L厌氧发酵体系,利用气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)对ρ(HCB)及中间产物进行测定. 结果表明:发酵系统运行72 h后,HA₀、HA₁₂₀、HA₂₀₀处理中HCB降解率分别为13.0％、16.5％和17.4％,表明HA可以促进HCB的降解,并且随ρ(HA)的增加,降解效果越好,但降解效率增幅降低. 对HCB脱氯中间产物的分析发现,PeCB(五氯苯)、TeCB(四氯苯)、TCB(三氯苯)和DCB(二氯苯)均有检出;在发酵的前12 h,ρ(DCB)快速增加,发酵72 h后HA₀、HA₁₂₀、HA₂₀₀处理中ρ(DCB)分别为50.6、51.0和57.6 μg/L,明显高于其他中间产物,表明DCB是HCB脱氯的限速中间体;对DCB进行同分异构体分析表明,DCB的同分异构体有1,2-DCB、1,3-DCB和1,4-DCB三种,发酵结束后HA₀、HA₁₂₀和HA₂₀₀处理中ρ(1,4-DCB)最高,分别为22.0、17.2和18.7 μg/L,1,4-DCB为HCB降解的主要中间产物. 研究显示,通过调控厌氧发酵体系内HA的含量可达到强化HCB脱氯的目的.      

2,4-二硝基酚厌氧生物降解动力学研究

研究了间歇试验条件下,2,4-二硝基酚(2,4-DNP)与葡萄糖共基质时的厌氧降解动力学.结果表明:2,4-DNP与葡萄糖能同时被微生物降解;葡萄糖浓度高低对2,4-DNP的降解影响不大,而2,4-DNP的存在明显影响COD的降解.当2,4-DNP浓度<225 mg/L时,其比降解速率随浓度增大而增大,浓度为225 mg/L时比降解速率达到最大;由于底物抑制,当2,4-DNP浓度>225 mg/L时,其比降解速率呈下降趋势.选用Andrews非竞争性抑制模型描述2,4-DNP厌氧降解动力学,对实验数据进行非线性拟合,求得模型参数q_max、K_s和K_i分别为3.24 mg/(h·g)、196.23 mg/L和165.91mg/L,实验数据与该动力学方程拟合较好.     

高丙体六六六在辽河沉积物中的缺氧降解动力学

测定了辽河沉积物中高丙体六六六 (γ- 666)在缺氧条件下的分解速率 .测定出高丙体六六六在无外加碳源 ,外加葡萄糖 ,外加乙酸钠和外加蛋白胨 4种条件下的缺氧分解速率符合准一级动力学 ,动力学常数分别为 :无外加碳源 0.0487d^-1,加葡萄糖 0.136d^-1,加乙酸钠 0.151d^-1,加蛋白胨 0.136d^-1 .经 GC-MS测定 ,高丙体六六六的主要降解产物为二氯苯 .