低底物生物反应器中细菌群落多样性对进水条件的反馈作用
冯 惠1,王 威1,赵志伟2,杜茂安1,崔福义1,石瑞莎1
(1.哈尔滨工业大学 市政环境工程学院,哈尔滨 150090;
2. 解放军后勤工程学院 国防建筑规划与环境工程系,重庆 401311)
创新点说明：
（1）寡营养条件下微生物菌群对进水条件的变化响应迅速;
（2）进水高锰酸盐指数是推动菌群结构变化的关键因素。
研究目的：
针对贫营养的给水生物膜开展研究,旨在考察不同进水条件对生物反应器的微生物菌群内部结构所产生的影响,并通过生物信息学分析各影响因素对菌群结构变化的作用程度。
研究方法：
本研究在不同进水条件下同时启动9个小试反应器（1#-9#）,考察反应器启动和稳定运行过程中氨氮的进出水浓度、生物膜表面形貌以及微生物菌群结构的变化情况,并通过计算Shannon指数值和种群分离度值对菌群之间的差异性进行进一步的分析。
具体研究方法如下：
（1）氨氮浓度测定：纳氏试剂分光光度法（T6紫外可见分光光度计 普析通用 北京）;
（2）生物膜表面形貌：扫描电镜观察（扫描电镜 Carl Zeiss EV0 LS10 德国）;
（3）微生物菌群结构：细菌总DNA提取（DNA 提取试剂盒MOBIO 美国）、细菌16S rRNA序列的PCR扩增（PCR仪/高速离心机 Eppendorf 德国）、DGGE电泳及条带分析（突变检测系统/水平电泳仪 Biorad 美国）、细菌序列比对及菌种鉴定（DNA测序仪 ABI 3730XL 美国）;
（4）生物信息学分析：Shannon指数值（Gel-Pro Analyzer软件分析）;种群分离度值（基于UPGMA算法的聚类分析）。
结果：
（1）在贫营养条件下,给水生物反应器对进水水质和水力参数的变化较为敏感。较短的水力停留时间不利于生物膜的聚集、进水氨氮浓度的升高导致硝化菌群多样性的增加、进水有机物浓度的升高导致异养菌群多样性的增加。
（2）生物膜中具有典型的一类短杆状细菌,根据细菌菌种鉴定和反应器的功能分析该种细菌应为硝化杆菌属,并且通过生物膜形貌明显观察到该菌属的反应器其氨氮平均去除率均较高（例如8#的氨氮去除率为96.31%）,此外生物膜内还主要包括亚硝化单胞菌属和硝化螺菌属等自养硝化细菌。
（3）反应器的微生物菌群主要被不同进水条件划分为两大类,即1#-4#为一类,而5#-9#为另一类。1#和9#反应器的种群分离度值为0.111,高于其他菌群间的分离度值;1#、2#和3#由于进水氨氮浓度的变化而导致其差异性进一步增加;4#和5#也存在着一定程度的菌群差异性。
结论：
（1）在贫营养进水条件下自养硝化细菌（包括AOB和NOB）是生物反应器内的优势菌属。
（2）在一定浓度范围内增加有机物的含量可以促进硝化细菌的生长,然而过高的有机物浓度促进异养细菌生长,自养和异养细菌的竞争作用会导致反应器氨氧化能力的降低。
（3）聚类分析结果表明导致微生物菌群结构差异的主要因素为有机物浓度的变化。
关键词：微生物菌群多样性;生物反应器;聚类分析;进水条件异质性;香农指数
相似文献饮用水余氯衰减的理论模型与分析
齐少英1,鲁金凤2,3
(1.美国伊利诺伊大学香槟分校 土木与环境工程系;
2.南开大学 环境科学与工程学院,天津 300071;
3.环境污染过程与基准教育部重点实验室(南开大学),天津 300071）
创新点说明：
本文的理论工作消除了两个当前研究领域的障碍：通过数学变换和积分求解了GBDM;通过解析解深入洞察GBDM,促进了参数化和灵敏度分析。
研究目的：
一个准确的氯衰减模型是必要的,以确保饮用水在水处理厂和整个管网供水过程中都符合微生物和化学安全性。在现有的数学模型中,综合二阶氯衰减模型（GBDM）从基础角度来看是不错的. 然而, GBDM的应用却由于其众多的虚拟参数和缺乏解析解而被阻碍。
研究方法：
通过数学变换和积分求解GBDM
结果：
通过解析解可以深入洞察GBDM,同时促进了参数化和灵敏度分析。天然有机物（NOM）本底的官能团分布可以用概率分布表征,它揭示了官能团的平均分布是与初始氯衰减速率常数（k0）成正相关的。开发了一个简单的直接计算该初始氯衰减速率常数的公式。理论处理将虚构参数减少到了最少状态。对常规对数正态分布而言,GBDM只需要三个参数,即初始需氯量x0,中值速率系数和不均匀指数σ。对于更复杂的情况,复合分配通过个体分布的叠加构造。一个突出的例子是在不同的水混合后预测氯衰减。
结论：
理论和数学模型的发展,使GBDM可以有效地应用于任何反应体系中的任何反应背景物质。
关键词：余氯;饮用水;天然有机物;衰减模型
相似文献声场中气泡在修正扩散过程中的稳定性机制
高宇航,杜小泽
（华北电力大学,电站设备状态监测与控制教育部重点实验室,北京 102206）
中文说明：
1）提出了声场中的振荡空泡扩散稳定性的判定依据
2）结合修正扩散和球形稳定性对空泡的稳定性进行分析
为解决在不同声场频率、幅值作用下空泡稳定性的机制和条件分析,通过公式推导结合数值模拟的手段对空泡的稳定性进行定量研究。并通过对比不同声场条件、浓度条件得到空化泡稳定性的数值解和稳定性区间。结果表明：外部声场条件和空泡浓度都对空化泡的扩散稳定性有影响,而球形稳定性只与外部参数有关。
关键词：空化;气泡;气体浓度;修正扩散;球形振荡
相似文献降酚细菌强化鲁奇气化废水处理的研究
方 芳1,吴 刚2,韩洪军1,马明敏1
（1. 哈尔滨工业大学 市政环境工程学院,哈尔滨 150090;
2. 双良集团有限公司,江苏 江阴 214400）
创新点说明：
1）首次将降酚菌剂应用于鲁奇废水实际工程应用;
2）发现降酚菌剂对鲁奇废水处理工艺污染物去处具备强化作用;
3）提出降酚菌剂可显著降低鲁奇废水处理工艺的药剂用量。
研究目的：
为强化鲁奇气化废水厂污染物去除和药剂节省提供一种经济可行的方法。
研究方法：
降酚菌剂在夏季于鲁奇气化废水处理工程单元接触氧化池内实施强化。通过测定实际工程中接触氧化以及后续缺氧-好氧（A/O）、混凝沉淀（CS）、曝气生物滤池（BAF）污染物去处率变化,考察生物强化技术对污染物去处的强化作用。通过测定废水处理过程中甲醇、混凝剂、助凝剂、脱色剂用量变化,考察生物强化技术在废水处理过程中药剂节省作用。
结果：
强化后,接触氧化池对COD和总酚去除率分别由78.5%、80%提高至82.3%、86.6%。在后续缺氧-好氧（A/O）、混凝沉淀（CS）、曝气生物滤池（BAF）也可以观察到这种强化作用。另外,强化后用于反硝化和混凝沉淀的药剂量显著降低,甲醇、混凝剂、助凝剂、脱色剂用量分别由100mg/L、864mg/L、619mg/L、518.8mg/L降低至85mg/L、810mg/L、500mg/L、395.5mg/L。
结论：
对于鲁奇气化废水厂污染物强化去除和药剂节省,降酚菌剂生物强化技术是一个可行的选择。
关键词：生物强化;降酚细菌;鲁奇气化废水
相似文献气浮与超滤膜联用技术在地表水处理中的研究
时玉龙1,2,马 军1,2,武道吉3,潘 芹4
（1.哈尔滨工业大学 城市水资源开发利用<北方>国家工程研究中心,哈尔滨 150090;2.城市水资源与水环境国家重点实验室（哈尔滨工业大学）,哈尔滨 150090;3.山东建筑大学 市政与环境学院,济南 250101;4.淮南首创水务有限责任公司,安徽 淮南 232003)
创新点说明：
1）将气浮与超滤膜组合工艺应用于地表水处理;
2）气浮作为超滤膜预处理工艺可以有效削减后者的固体颗粒物负荷;
3）在气浮与帘式超滤膜组件之间引入由颗粒活性炭与沸石组成的复合滤料,强化了系统对有机物与氨氮的去除。
研究目的：
考察气浮与超滤膜组合工艺对实际水体的处理效果。探索出适用于地表水处理的最优工艺组合形式。
研究方法：
将沿淮某水厂气浮单元分别与管式、帘式超滤膜组件联用。研究两种组合工艺对淮河原水中浊度、UV254、氨氮、颗粒数（＞2 μm）及微生物指标的控制情况。并对膜组件的运行参数进行全程观测。
结果：
气浮对絮体颗粒的显著去除,强化了管式超滤膜对颗粒污染物的截留效果,但膜柱内出现细菌滋生及亚硝酸盐氮积累,此外,滤后水氨氮含量时常超过标准限值。在气浮与帘式超滤膜间装填颗粒活性炭与沸石滤料,组成的气浮-复合滤料膜生物反应器工艺中,气浮充氧促进了滤料表面生物膜对氨氮、有机物污染物的吸附、降解,帘式超滤膜对微生物的高效截留,即保证了反应器内部充足的生物量,又消除了上向流生物滤池可能存在的生物泄露风险。并且较压力式超滤膜,表现出良好的抗生物污染性能。
结论：
气浮与超滤膜组合工艺在地表水处理领域具有很好的应用前景,气浮与管式、帘式超滤膜联用均可对致浊颗粒物形成高效去除。其中,气浮-复合滤料膜生物反应器工艺更适用于处理溶解性污染物突出的水体。
关键词：气浮;超滤膜;颗粒活性炭;沸石;膜污染
相似文献应用响应曲面法优化A/O-MBR中总氮去除
于明,田禹
（哈尔滨工业大学 环境学院,哈尔滨 150001）
摘 要：
本研究采用响应曲面法（RSM）优化了缺氧/好氧-膜生物反应器（A/O-MBR）中总氮（TN）去除条件,分析了缺氧池中溶解氧浓度（DO）、混合液回流比（IR）和污泥浓度（MLSS）等三个运行条件对TN去除率的影响。结果表明：随着DO、IR、MLSS增加,TN去除率先升高后降低,DO、IR、MLSS三个运行条件对TN去除率有显著影响,且DO和MLSS之间相互作用对TN去除率的影响要高于DO和IR、IR和MLSS之间相互作用。RSM优化的TN去除最优条件：MLSS为7926.6mg/L、IR为371.8%、DO为3.5mg/L时,TN去除率为83.34%。在该优化条件下,TN实际去除率为83.13%,进一步表明采用RSM法优化TN去除率是可信的。
关键词：缺氧/好氧-膜生物反应器（A/O-MBR）,TN 去除率,优化,响应曲面法(RSM),运行条件
相似文献综述：水伏学的兴起
殷俊, 郭万林
（机械结构力学及控制国家重点实验室,纳智能材料与器件教育部重点实验室,南京航空航天大学 纳米科学研究所,南京 210016）
中文说明：
水中蕴藏着巨大的能量,为地球的水循环提供了动力。利用水和纳米材料的相互作用直接发电的技术被称为水伏技术,该技术为从地球水循环的不同环节中收集能量提供了新途径。由于其诱人潜力,该领域得到了广泛关注和研究,并且在近几年中取得了许多重要进展,推动了水伏技术的发展。本文简要回顾了分别用于收集水中机械能和环境能的水伏技术及器件的最新进展,并展望了水伏能源的未来发展方向及水伏生态和水伏智能的发展潜力。
关键词：水伏学,水,能量转换,生态,智能
相似文献中国小型农用柴油机燃用甲醇/生物柴油/DTBP的性能与排放试验研究
李瑞娜1,2,3,张亮1,朱佳隆1,华琰1,王忠1
（1、江苏大学汽车与交通工程学院,江苏 镇江212013;
2. 汽车测控与安全四川省重点实验室,成都 610039;
3. 四川省新能源汽车智能控制与仿真测试技术工程研究中心,成都 610039）
摘 要：
为了研究甲醇和生物柴油对小型农用柴油机性能、经济性和排放的影响,分析了甲醇和生物柴油的物理化学性质（十六烷值、低热值、粘度等）。甲醇和生物柴油的性质在一定程度上表现出良好的互补性。当在生物柴油中加入大量甲醇时,甲醇/生物柴油混合物的十六烷值将大幅度降低。由于混合燃料的十六烷值对柴油机的燃烧过程有很大影响,在对甲醇/生物柴油的混合比进行试验后,分别用5%（BM5）、10%（BM10）、15%（BM15）的甲醇添加到生物柴油中制备了混合燃料。选择过氧化二叔丁基（DTBP）作为十六烷值改进剂添加到甲醇/生物柴油混合物中。在BM15中分别加入0.25%、0.50%、0.75%的DTBP。在186FA柴油机上进行台架试验,研究了甲醇和DTBP对发动机性能和排放的影响。结果表明,在额定工况下,与生物柴油相比,BM5、BM10和BM15的NOx浓度分别降低了5.02%、33.85%和21.24%,烟度分别降低了5.56%、22.22%和55.56%,发动机功率降低了5.77%、14.23%和25.41%,比能耗提高了3.31%,7.78%和6.37%。在甲醇/生物柴油中添加DTBP可以将发动机功率恢复到柴油的水平。DTBP对降低比能耗、降低NOx、CO、HC浓度有较好的效果,但排气烟度略有增加。
关键词：甲醇、生物柴油、农用柴油机、燃烧、性能、排放
相似文献