磺胺甲唑对海水养殖废水处理过程中抗性细菌及抗性基因的富集作用

抗生素在海水养殖过程中大量使用,但仅有少部分被生物体利用,含有抗生素的废水进入水处理系统后,抗生素、抗性菌和抗性基因的响应过程尚不完全清楚.应用缺氧/好氧移动床生物膜反应器（A/O-MBBR）处理含磺胺甲唑（SMX）的海水养殖废水,探究在SMX选择压力下,反应器内抗生素和抗性基因丰度的变化规律,以及微生物群落和可培养的抗性细菌种群的响应.结果表明,在进水SMX浓度为500 μg·L^-1,水力停留时间为8 h,SMX加入初期会对NH₄⁺-N和NO₂^--N的去除率有轻微影响,随后逐步恢复;同时去除约32%的SMX,且78%以上SMX在缺氧区完成;抗性基因在缺氧区富集明显高于好氧区,在缺氧区磺胺类抗性基因（sul1）绝对丰度上升2.43 log,磺胺类抗性基因（sul2）上升1.71 log;而在好氧区,sul1 绝对丰度上升1.17 log,sul2 上升0.91 log.抗性平板培养结合高通量测序表明,假交替单胞菌属（Pseudoalteromonas）在反应器可培养抗性细菌中占最优势.高通量测序分析发现可培养的抗性细菌假单胞菌属（Pseudomonas）在反应器内占比最高.表明含SMX的海水养殖废水可促进水中抗性基因的富集,部分抗性细菌的数量显著增加.     

SMBBR处理焦化废水性能及菌群结构响应关系

采用特异性移动床生物膜反应器（SMBBR）处理焦化废水,连续监测生物反应器处理性能.通过HS-GC/MS和Illumina高通量测序探究污染物降解与生物膜菌群结构的响应关系;利用CCA分析废水变量对微生物菌群结构的影响关系.结果表明,系统稳定运行50d时总酚去除率达96.62%,100d时硫氰化物和氰化物完全降解,其中酚、硫氰化物和氰化物对NH₄⁺-N的降解具有毒性抑制作用.HS-GC/MS结果显示,经过好氧处理后,80%以上的有机物被完全去除,其中包括全部酚、部分含N、O杂环化合物和长链烷烃等.测序结果表明,反应时间的不同,生物膜菌群丰度和多样性存在差异.反应期间Proteobacteria（变形菌门）相对丰度最高（20.57%~34.55%）,促进了苯酚的降解;优势菌属为norank_f_ODP1230B8.23、unclassified_o_Micrococcales、norank_f_Anaerolineaceae;此外,Thauera（陶厄氏菌属）、Ottowia、unclassified_o_Rhizobiales（根瘤菌属）和Thiobacillus（硫杆菌属）为系统中苯酚、SCN^-和CN^-的降解优势菌.CCA分析表明,pH值与Nitrospira（硝化菌属）正相关性最大,有效控制pH值可有助于硝化反应的稳定运行.本文研究结论可为生物膜法处理焦化废水提供理论依据.     

处理含酚废水曝气生物流化床中丝状菌种群结构的解析

应用曝气生物流化床反应器(ABFT)处理含酚废水,随着进水ρ(苯酚)由100 mg/L提高到400 mg/L,苯酚的去除率稳定在100%左右,且苯酚的去除主要发生在4个反应池中的第一池. 利用扫描电镜(SEM)、荧光原位杂交(FISH)和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对反应器内微生物种群进行分析. 扫描电镜结果表明,随着反应器进水ρ(苯酚)的提高,填料生物膜微生物逐渐演变为以丝状菌为主. 针对SSU rRNA的荧光原位杂交结果表明,反应器内丝状微生物主要为真菌. 分别对细菌和真菌的16S rDNA和18S rDNA 进行PCR-DGGE分析,结果表明,反应器内主要的苯酚降解菌为克氏地霉(Geotrichum klebahnii),同时存在发硫菌等丝状细菌. 聚类及多样性分析表明,苯酚对微生物种群表现出很强的选择性.      

移动床生物膜反应器用于苯酚废水处理的性能研究

实验应用移动床生物膜反应器处理人工配制的苯酚废水,研究了在不同的苯酚进水浓度和不同的水力停留时间时苯酚的去除效率,以及反应器对冲击负荷的承受能力.结果表明,在水力停留时间为24 h、苯酚进水浓度从200 mg·L-逐渐上升至1400 mg·L-1以及苯酚进水浓度1000 mg·L-1、水力停留时间从32 h逐渐降至16 h的条件下,苯酚均能够被完全去除.对冲击负荷,MBBR具有较强的承受能力.由荧光原位杂交技术分析可知,酵母菌和真细菌是反应器中降解苯酚的主要微生物.说明移动床生物膜工艺能够高效地用于苯酚废水处理之中.     

硝酸盐对厌氧生物膜和颗粒污泥的同时产甲烷反硝化性能影响研究

为了研究硝酸盐对厌氧生物膜系统同时产甲烷反硝化反应的影响及其机制,拓展生物膜工艺在高氮有机废水中的应用,采用生物膜-污泥厌氧复合反应器和上流式厌氧污泥床培养具备同时产甲烷反硝化反应的功能微生物系统,并以间歇实验方法,对比研究硝酸盐对厌氧生物膜和颗粒污泥的同时产甲烷反硝化性能的影响.结果表明,硝酸盐对生物膜和颗粒污泥系统去除COD和反硝化反应均有影响,但硝酸盐浓度变化对颗粒污泥系统的影响比生物膜系统更大,生物膜表现出更强的降解能力和更高的耐性阈值.随着硝酸盐浓度从75 mg·L-1增加到600 mg·L-1,颗粒污泥对COD的降解速率从273.26mg·（h·g）-1降到0.1 mg·（h·g）-1,而生物膜从95 mg·（h·g）-1降至1.7 mg·（h·g）-1;同时,生物膜和颗粒污泥对硝酸盐的降解速率分别从21.43、22.31 mg·（h·g）-1增加到83.72、61.06 mg·（h·g）-1,随着硝酸盐的降解,生物膜表现出更强的恢复能力,最大值为712.44 mg·（h·g）-1.研究还发现亚硝酸盐积累是影响生物膜和颗粒污泥同时脱氮除碳功能的主要原因,在相同的硝酸盐浓度下,生物膜中亚硝酸盐的最大积累量仅为的颗粒污泥的1/10.因此,生物膜-污泥厌氧复合反应器可以作为高浓度含氮有机废水实现同时产甲烷反硝化工艺反应器一种重要选择.     

共价三嗪骨架活化过一硫酸盐降解磺胺甲恶唑

通过微波合成技术制备磁性共价三嗪骨架材料（MCTF）.利用SEM、TEM和FTIR对其形貌特征和表面基团进行表征分析;测定分析其微观介孔结构与饱和磁化强度;并将合成的MCTF用于活化过一硫酸盐（PMS）降解磺胺甲恶唑（SMX）.研究了MCTF/PMS体系降解SMX的主要影响因素,包括MCTF投加量、PMS浓度、pH值、无机离子.研究表明：在MCTF投加量0.3g/L,PMS浓度1.50mmol/L,SMX初始浓度0.05mmol/L的室温条件下,30min内SMX的降解率可达100%.随pH值升高,SMX的降解率随之降低.SO₄^2-与HCO₃^-对SMX的降解具有抑制作用,Cl^-则具有双重作用.循环试验证明MCTF具有良好的重复利用性能.MCTF/PMS体系中降解SMX的活性物质为硫酸根自由基（SO₄^-·）和羟基自由基（·OH）,并主要在催化剂表面生成反应;通过UHPLC-MS/MS对SMX的降解途径与产物进行推测分析.     

好氧锥形流化床生物膜反应器启动与生物膜形成特征研究

对好氧锥形流化床膜生物反应器（A-TFBBR）的启动特征、生物膜行为、特征和结构进行了详细的探讨,并与相近启动条件下的传统柱状流化床生物膜反应器（A-CFBBR）的启动行为进行比较.结果表明,自然培养生物种源的方法与传统的以活性污泥做种源的方法相比节省了生物驯化和淘汰的时间,在短时间内就完成了生物反应器的启动（柱状床11 d,锥形床16 d）,而一般以活性污泥为种源则大都需要100～300 d的启动时间.另外,采用这种方法在A-TFBBR反应器和A-CFBBR反应器中获得的生物膜厚度分别仅为(32±1) μm 和(24±2) μm,低于大部分报道的生物膜厚度.2个生物反应器都表现出理想的COD去除能力,其中A-TFBBR反应器对COD的去除率高达95%以上,比A-CFBBR对COD的去除率平均高出15%.     

连续/间歇曝气下MBBR-亚硝化生物膜特性

本文分别以连续曝气和间歇曝气方式长期运行两套亚硝化移动床生物膜反应器,对比分析两种曝气方式下亚硝化生物膜特性差异和变化.研究表明,连续曝气和间歇曝气均可实现亚硝化生物膜生长（K_d> 0）,但间歇曝气下生物膜连续脱落对生物总量基本无影响,生物膜生长过程更加稳定,且当亚硝化运行稳定后,间歇曝气可获得更高的生物总量（1.42g/m²）.而连续曝气下生物膜可获得更高的蛋白质/多糖（PN/PS=1.8~2.0）和蛋白质/挥发性固体（PN/VS=0.145）以及更低的腐殖质/挥发性固体（HS/VS=0.05）和死细胞占比（13.66%）.这说明连续曝气下生物膜中活性生物量占比更高,惰性生物量占比更低,活细胞占比更高,因而生物膜活性更高,微生物代谢更活跃.荧光实时定量PCR结果显示,以连续曝气运行的MBBR生物膜中亚硝化菌总量远高于间歇曝气,连续曝气更利于亚硝化菌的生长富集（2.36copies×10⁸/g > 0.25copies×10⁸/g）.     

微气泡曝气对生物膜反应器启动运行性能影响

比较了微气泡曝气(MB)与传统气泡曝气(CB)流化床生物膜反应器启动运行性能,以及生物膜形成过程与组成特性.结果表明,启动运行中,MB反应器的COD、NH4+-N和TN平均去除率分别达到90.3%、92.7%和43.4%,而CB反应器的COD、NH4+-N和TN平均去除率分别为79.4%、86.3%和29.3%,MB反应器污染物去除性能优于CB反应器.同时,MB反应器的氧利用率高达94.3%,显著高于CB反应器.MB反应器中生物膜形成速率和稳定生物膜生物量均高于CB反应器,并且所形成的生物膜VSS/SS比值较高而EPS含量较低.因此,微气泡曝气能够加速生物膜形成并获得更高的活性生物量,从而提高生物膜反应器的启动运行性能.     

萃取膜生物反应器处理苯酚废水的试验研究

从经过驯化的活性污泥中筛选出苯酚降解菌.制备成菌悬液,对比活性污泥体系和菌悬液体系的萃取膜生物反应器(EMB)对苯酚废水的处理效果,考察了料液苯酚浓度、反应器温度等因素对膜萃取速率及生物降解效果的影响.结果表明,通过以苯酚为唯一碳源,逐渐提高苯酚浓度的方法对活性污泥进行驯化.当进水苯酚浓度为700 mg·L-1时,苯酚去除率达99%以上;适当提高反应器温度和料液初始浓度有利于提高膜萃取速率;当初始料液苯酚浓度为2000 mg·L-1时,膜萃取速率高于生物降解速率,生物相中产生苯酚积累;菌悬液体系EMB的生物膜厚度明显小于活性污泥体系,且水力反冲洗可有效控制生物膜厚度.对苯酚生物降解产物的GC-MS分析结果表明,苯酚的生物降解较彻底,基本无苯酚中间产物的残留.     

吡啶在紫外光辐射下的生物降解

吡啶是一种难降解的含氮杂环化合物,难以用单一的生物方法使其有效降解.本研究采用气升式内循环紫外光辐射与生物膜一体化反应器,通过单独紫外辐射降解(photolysis,P)、单独生物降解(biodegradation,B)以及紫外辐射与生物同步耦合降解(photobiodegradation,P&B)3种方法对吡啶进行间歇降解和连续降解,以比较吡啶的降解规律.结果表明,间歇降解过程中,方法 P&B对吡啶的降解速率最快,其次是方法 B,而方法 P的速率最慢.初始浓度为100 mg.L-1的吡啶溶液分别采用方法 P、B和P&B进行间歇降解,其去除速率分别是:4.95、10.2和14.58 mg.(L.h)-1.根据Monod模型求解出吡啶在方法 B和方法 P&B降解下的动力学方程,其饱和常数KS从1 920.4 mg.L-1下降至1 094.1 mg.L-1.采用连续流方式对进水浓度分别为50、100和300 mg.L-1的吡啶溶液分别采用方法 P、B和P&B进行降解,其单位体积平均体积去除速率分别是:15.8(P)、23.1(B)和24.9 mg.(L.h)-1(P&B),且高于间歇降解方法.研究结果表明,紫外辐射与生物膜同步耦合,可以缓解吡啶对生物膜的抑制,并且生物仍能保持其降解吡啶的生物活性,从而提高吡啶生物降解的速率.     

紫外辐射与生物膜同步耦合降解喹啉

紫外辐射光解与生物降解同步耦合的气升式内循环反应器用于喹啉的降解.实验过程中分别采用单独紫外光解、单独生物降解和紫外光解与生物降解同步耦合的方法对喹啉进行降解.结果表明,喹啉在紫外光解与生物降解同步耦合的作用下,其降解速率明显提高.喹啉降解动力学分析结果表明,喹啉的生物降解可以用有抑制性的Haldane模型描述.相比生物降解过程,单独紫外光解对喹啉的降解速率可以忽略,但将紫外辐射与生物降解耦合在一起后,可以提高喹啉的最大降解速率近1倍并减小抑制常数36%,同时还可以提高喹啉的矿化程度.     

好氧与厌氧交替加速2,4,6-三氯酚的生物降解

2,4,6-trichlorophenol（TCP）是一种较难生物降解的有机化合物,而TCP还原脱氯是其生物降解的关键,该过程通常在厌氧条件下进行。TCP对位的氯离子比邻位难脱除,所形成的中间产物4-氯酚（4-CP）在厌氧条件下很难得到进一步降解。然而,此时将反应体系切换成好氧条件时4-CP则可得到有效降解。基于好氧和厌氧交替可共存的特点,采用垂直折流板式生物反应器降解TCP。相比单纯厌氧降解,厌氧和好氧交替模式可明显加速TCP的生物降解。对于初始浓度为50 μmol/L的TCP,完全去除的时间可从34 h缩短至12 h。该运行模式可缓解中间产物对TCP降解的抑制,4-CP的代谢产物苯酚在好氧条件下可得到迅速降解,缓解了其抑制作用,加速TCP在厌氧条件下的生物降解。     

Mechanisms of granular activated carbon anaerobic fluidized-bed process for treating phenols wastewater

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＢｅｆｏｒｅｔｈｅ 1 980ｓｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｐｈｅｎｏｌｓｗａｓｔｅｗａｔｅｒａｒｅｓｏｌｖｅｎｔｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ,ｐｈｙｓｉｃａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ,ｃｈｅｍｉｃａｌｏｘｉｄａｔｉｏｎａｎｄａｅｒｏｂｉｃｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓ.Ａｍｏｎｇｔｈｅｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｕｎｉｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｓｍａｉｎｏｎｅ.Ａｆｔｅｒｔｈｅ 1 980ｓａｎａｅｒｏｂｉｃｂｉｏｌｏｇｉｃ…     

自然光和UV辐照下二级出水DOM及毒性的变化

为了探明自然光和紫外光（UV）对二级处理出水中溶解性有机物（DOM）及其毒性效应的削减特性，研究了在自然光和UV两种不同光源的辐照条件下，二级处理出水中DOM的光谱特性、遗传毒性和植物毒性变化，阐明了毒性效应变化的成因.结果表明：相比于自然光照，UV辐照可以明显降低二级处理出水的UV₂₅₄，并达到21%矿化.自然光和UV均可降低二级处理出水中有色溶解性有机物（CDOM），但去除的组分有所差异.同时，自然光照与UV辐照均可降低二级处理出水的遗传毒性，其削减率分别达到92%和61%.遗传毒性的变化与CDOM荧光强度变化有显著相关性.UV辐照可降低二级处理出水的植物毒性，削减率达到81%，而自然光照对二级处理出水植物毒性的削减率仅为19%，削减效果较差.利用UPLC-MS检测二级出水中的除草剂，发现植物毒性削减的差异主要是由于自然光照下二级处理出水中的阿特拉津降解缓慢，表观降解速率常数为0.0033h^-1；但是UV辐照下二级处理出水中的阿特拉津可快速降解，其表观速率常数为0.2225h^-1.这为污水厂排放水毒性效应控制及生态安全保障提供了一定的依据.     

Roles of manganese oxides in degradation of phenol under UV-Vis irradiation: Adsorption, oxidation, and photocatalysis

The effect of crystal structure on photocatalytic activities of manganese oxides and underlying reaction mechanism were investigated.     

臭氧/活性炭/紫外光联用处理几种高浓度有机废水影响因素

以对硝基苯甲酸废水、鸟嘌呤废水、乙醛废水和乙醇胺废水为例,对臭氧/活性炭氧化去除废水中有机物的效果进行了初步研究,考察了臭氧投加量、pH值和紫外光等因素对臭氧/活性炭催化氧化高浓度有机废水的影响,并在最优条件下,验证了该工艺作为高浓度有机废水预处理手段,在去除废水中COD和提高可生化性(BOD5/COD)等方面的综合效果.结果表明,活性炭作为催化剂与臭氧共同作用,对对硝基苯甲酸废水COD的去除率明显高于单独臭氧氧化和活性炭吸附;臭氧/活性炭氧化对乙醛废水和乙醇胺废水这类短链类有机物降解作用不大,但对硝基苯甲酸废水、鸟嘌呤废水这些含有苯环类、长链类的有机物,去除效率较高;在中性偏碱时,pH的提高有利于COD的去除,但过高pH对COD的降解效果反而有所减弱,pH=9.0是比较合适的;在紫外光催化的条件下,采用臭氧/活性炭氧化工艺处理对硝基苯甲酸废水,COD去除率可达到52%,废水的生化性(BOD5/COD)由原来的0.10提高到0.32,大大提高了废水的可生化性.     

Enhanced anaerobic biodegradability of real coal gasification wastewater with methanol addition

Coal gasification effluent is a typical refractory industrial wastewater with a very poor anaerobic biodegradability due to its toxicity.Methanol was introduced to improve anaerobic biodegradability of real coal gasification wastewater,and the effect of methanol addition on the performance was investigated in a mesophilic upflow anaerobic sludge bed reactor with a hydraulic retention time of 24 hr.Experimental results indicated that anaerobic treatment of coal gasification wastewater was feasible with the addition of methanol.The corresponding maximum COD and phenol removal rates were 71% and 75%,respectively,with methanol concentration of 500 mg COD/L for a total organic loading rate of 3.5 kg COD/(m3 ·day) and a phenol loading rate of 0.6 kg/(m3 ·day).The phenol removal rate was not improved with a higher methanol concentration of 1000 mg COD/L.Substrate utilization rate (SUR) tests indicated that the SURs of phenol were 106,132,and 83 mg phenol/(g VSS·day) at methanol concentrations of 250,500,and 1000 mg COD/L,respectively,and only 45 mg phenol/(g VSS·day) in the control reactor.The presence of methanol could reduce the toxicity of coal gasification wastewater and increase the biodegradation of phenolic compounds.     

Effects of environmental factors on sulfamethoxazole photodegradation under simulated sunlight irradiation: Kinetics and mechanism

To advance the knowledge of the environmental fate of sulfamethoxazole (SMX), we systematically investigated the effects of natural water constituents and synthetic substances (i.e., TiO₂ nanoparticles (nTiO₂) and Ti-doped β-Bi₂O₃ (NTB)) on the photodegradation kinetics of SMX under xenon lamp irradiation. The photolysis of SMX in aqueous solution followed first-order kinetics. Our results showed that higher concentrations of SMX, fulvic acid, suspended sediments, NTB and higher pH value decreased the photodegradation rates of SMX, whereas H₂O₂ improved the SMX photodegradation. TiO₂ nanoparticles had a dual effect on photodegradation due to their photocatalytic activity and photoabsorption of photons. No intermediates more toxic toward Vibrio fischeri than SMX were produced after direct photolysis and photocatalytic degradation for 3 hr. The photolysis of SMX involved three pathways: hydroxylation, cleavage of the sulfonamide bond, and fragmentation of the isoxazole ring. This study lays the groundwork for a better understanding of the environmental fate of SMX.