除铁锰菌的分离及其氧化性能的实验

目的检测从成熟锰砂上分离得到的细菌的形态结构和其对铁锰氧化过程各因素的变化，深入了解微生物除铁锰的过程及特性，为实际工程中微生物除铁锰提供参考依据．方法采用PYCM培养基和革兰氏染色法进行细菌的分离和鉴别，将分离出来的细菌与其混合菌在条件相同的情况下做对比实验，定期取样观察各细菌氧化铁锰时各种因素的变化．结果从成熟锰砂上分离出了4种细菌，分别为白色、黄色、橙红色和粉色；这4种菌对铁的氧化过程都呈现出相似的周期性，细菌在氧化铁锰时所引起溶液pH的变化趋势与细菌在氧化锰过程中锰去除率变化曲线十分相似．结论混合菌的氧化作用比单一菌的氧化作用强．细菌数量的变化，以及与铁锰相互作用的结果都影响着溶液的pH，通过pH的升高或降低，可以了解到细菌对铁锰作用的强弱以及细菌数量的增加与减少．细菌对铁锰的氧化作用的强弱，不仅决定于细菌数量的多少．而且也决定于细菌的种类以及溶液的pH．     

臭氧与混凝组合工艺处理高砷水的试验研究

以高砷饮用水源为研究对象,分析了铁、锰、砷共存水样除砷效果的影响及机理,通过改变不同试验条件,研究了臭氧预氧化以及与混凝结合工艺对于除砷效果的影响,结果表明,臭氧预氧化过程中,铁锰离子单独存在时可以提高除砷效率,其中铁离子除砷效果比锰离子强,当敛锰共存时,锰离子会抑制铁离子的除砷效果;原高砷水经过臭氧预氧化沉淀,除砷的效果明显,当曝气时间为5min,沉淀时间为15min时,砷去除率50％～60％,混凝沉淀与臭氧预氧化结合工艺可大幅度提高除砷的效果。     

高浊高铁锰矿井水回用处理实验研究

针对高浊高铁锰矿井水的水质特性,分别采用普通石英砂、普通锰砂以及经过KMnO4溶液改性后的石英砂和锰砂等滤料进行除浊、除铁和除锰的过滤实验研究．结果表明,以上几种滤料具有良好的除浊效果,去除率达99％以上;且均能有效除铁,对铁的去除率在93％以上．经5％KMnO4改性后的锰砂滤料（滤速为6～8m／h）具有较好的去除铁和锰的效果,出水铁和锰浓度都在0．1mg／L以下,能够满足回用水的水质要求,且滤池启动快、除锰效果持续时间长．     

铁强化微生物除磷的效能及机理

从深海菌中筛选出一株高效除磷菌,并研究了铁强化此除磷菌在高盐合成废水中的除磷效能及机理。通过批次试验研究了铁磷物质的量比、初始pH值对除磷效率的影响以及铁强化生物除磷的动力学,并利用扫描电镜和能谱分析对微生物表面形貌进行了研究。结果表明,与单独铁盐和生物除磷相比,铁强化微生物除磷效率更高效且稳定在95%以上。当n(Fe(III)):n(P)=1:1时,铁强化微生物除磷的最大效率达98.50%,相比单纯生物除磷提高30%,而单独铁盐除磷n(Fe(III)):n(P)=2:1～3:1时,除磷率仅90%;当n(Fe(III)):n(P)≤1:1时,铁强化微生物除磷以微生物除磷为主,铁盐辅助,处理后水pH中性且稳定;当物质的量比n(Fe(III)):n(P)>1:1时,由于Fe(III)水解造成pH降低至5.50以下,微生物生长受抑,磷的去除主要靠化学沉淀。废水初始pH在6.0～9.0范围内,铁强化生物除磷去除率均在95%以上。准一级动力学模型能够很好地模拟生物除磷过程;准二级动力学模型能够很好地模拟铁强化生物除磷,且较长时间内无磷释放现象。铁强化生物除磷的机理包括:(1)细菌生长除磷以及胞外聚合物对磷的吸附;(2)在混合液中形成了羟基磷酸铁络合物;(3)在细菌表面形成了由细菌诱导的铁磷微沉淀。     

Microbial community study in a petrochemical industry wastewater treatment system by PCR-DGGE

To improve the efficiency of petrochemical wastewater purification, the relationship between bacterial community structure and pollutants loading/degrading rates in A/O process for petrochemical wastewater treatment was investigated by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of the 16S rRNA gene fragments amplified by polymerase chain reaction (PCR). Results show that while the influent COD and NH4+-N concentrations are 425.92-560 mg/L and 64-100 mg/L respectively, the corresponding average concentrations of the effluent are 160 mg/L and 55 mg/L, which are 1.6 and 3.6 times more than the national standards respectively. It demonstrates that the performance of pollutants removal process is inefficient. The analysis of PCR-DGGE profile indicates that the bacterial community structure of the activated sludge in A/O system is species-rich but unstable, and the highest and the lowest similarity coefficients are 36% and 6.25% respectively, which shows that remarkable community structure evolution exists in the system. The variation of bacterial community structure and pollutants loading influences the removal efficiency of pollutants obviously, and relatively stable community structure leads to the stable operational performance of biological wastewater treatment system.     

高铁锰氨氮地下水生物净化滤池的快速启动

为了缩短生物除锰工艺处理高铁高锰高氨氮地下水的启动时间,采用变动回流比、固定回流比、不回流3种启动方式,分别启动3根相同的生物除锰滤柱,考察出水回流对启动时间的影响.实验结果表明,采用3种启动方式3根滤柱出水中的总铁、锰、氨氮分别在51、61、82 d降到了0.3、0.05、0.2 mg/L以下,由此证明回流是加速生物除锰工艺快速启动的有效方式.进一步分析发现,铁主要在滤层的0～0.4 m处去除,锰的去除最初是锰砂吸附,当氨氮降到一定程度后,生物除锰效果迅速提高.回流能够有效缩短高铁锰氨氮地下水的启动时间.     

膜生物反应器(MBR)中膜组件结构形式的优化设计初探

对MBR工艺中的膜组件结构形式进行了优化设计,提出两种优化设计结构（A和B）,并通过试验运行证实了膜组件结构形式的改进,对膜通量的维持的促进作用。试验结果还表明,稳定运行时,改进后的膜组件形式既能缓解膜通量的衰减,又能得到较好的出水水质,其中COD的平均去除率在95.5%以上;TN的平均去除率在56.7%以上;浊度的平均去除率在98.2%以上,TP的平均去除率虽波动较大,但B种形式的模组件效果略好于对照组件和A种形式的膜组件。同时,在小试试验的基础上提出进一步优化的方案。     

地下水同步除铁除锰生物滤层中漏锰现象研究

针对生物滤层同步去除地下水中铁锰离子过程中"漏锰"现象进行了研究,明确了"漏锰"是由亚铁离子对锰化物氧化还原引起的,试验证明了影响反应的主要因素为MnOx质量、原水中Fe2+浓度及pH值等.Mn2+溶出的浓度与MnOx及Fe2+浓度均呈二次曲线关系,pH值小于5.0时促进反应发生,大于7.5时则抑制锰的析出.     

空气氧化除Fe~(2+)理论与生物除Fe~(2+)除Mn~(2+)工艺技术研究(Ⅰ)

水质工程界认为MnO_2或Mn_3O_4是Mn~(2+)接触氧化的催化剂,但国内外除Fe~(2+)除Mn~(2+)水厂的出厂水中Mn~(2+)含量却一直达不到水质标准。通过滤柱模型试验和水厂的生产试验证实了曝气-过滤的除Mn~(2+)过程是生物的催化氧化作用的结果。随着除Mn~(2+)滤层中以除Mn~(2+)菌为核心的生物群系的增殖,Mn~(2+)的去除效率不断增强。在成熟滤层中每毫升湿砂上存在着不少于n×10~5～n×10~6个具有除Mn~(2+)能力的细菌。成熟砂和未成熟砂经高压灭菌后,仍然具有除Mn~(2+)能力,但经含Mn~(2+)溶液浸泡60h后,就丧失了除Mn~(2+)能力,灭菌后短暂的除Mn~(2+)能力是滤砂表面吸附容量再生了的结果。以此确立了生物固Mn~(2+)除Mn~(2+)机理。     

铁改性锰矿对砷的吸附性能研究

研究了影响铁改性锰矿除砷效果的各种因素,并对改性前后锰矿的吸附等温线进行了研究。结果表明,铁改性的最佳浓度为20g/L。在改性锰矿投加量为0.100 0g、反应温度为20℃、反应时间为60min、pH为3.0的条件下,对质量浓度为200μg/L的含砷水样,改性锰矿对As(Ⅴ)的去除率高达98.34%,而对As(Ⅲ)的去除率只有85.11%。水中Ca2+、Fe3+有增强砷的去除效果的趋势;SiO23-、CO23-和HCO3-能明显降低其去除效果。正交实验表明,SiO23-对改性锰矿除砷效果的影响大于CO23-,反应温度和时间对其影响则较小。改性前后锰矿的吸附等温线表明,在反应温度为20℃、改性锰矿投加量为0.100 0g的条件下,改性锰矿对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的饱和吸附量分别为1.701 5mg/g和2.112 0mg/g,分别比改性前提高了96.77%、87.23%。     

改性滤料强化过滤微污染地表水研究

针对太湖流域某地水厂常规过滤介质对微污染水源水中典型污染物去除效果不甚理想的情况,开展了碱式聚合氯化铝（PAC）改性滤料强化过滤试验研究．研究结果表明：PAC改性石英砂滤料对浊度、CODMn、UV254的去除效果明显优于未经改性的普通石英砂滤料,去除率分别提高To．3％、12．4％、13．8％：同时,能强化对稳定性铁锰的过滤效果,在进水铁浓度为1．21mg／L时,改性滤料对铁的去除率比普通石英砂滤料高9．1％．     

反应时间对“黑砂”除锰效果的影响

本文通过对两套生产没备,在不同反应时间情况下"黑砂"的形成及除锰能力的观测、分析,以及曝气含铁、锰地下水自然氧化的静态与动态模型试验,发现反应时间对"黑砂"的形成及除锰能力的堤高有显著影响,得出充分的反应时间是"黑砂"除锰的必要条件.     

BAC上高效除铁锰菌的分离和筛选实验研究

对应用于实际工程的O3－BAC联用工艺中的生物活性炭上的铁细菌进行富集培养后，进一步分离得到三个属的铁细菌，它们是亚铁杆菌（Ferrobacillus)，嘉氏铁柄杆菌属（Grenathrix polyspora)和缠绕纤发菌属（Leotothrix volubilis)。分别对它们的形态结构，生物量及时间对除铁除锰性能的影响进行检测，筛选出高效的除铁除锰菌，其中嘉氏铁柄杆菌（Grenathrix polyspora)为高效除铁菌，缠绕纤发菌（Leotothrix volubilis)为高效除锰菌。目的在于将这些从实际工程中分离得到适应性强，生命力旺盛的优势菌株，通过进一步驯化后，用人工固化的方法，将其应用于含铁锰多的地下水处理工程中。     

BEAC工艺中微生物群落变化和种群稳定性

为了解生物增强活性炭(BEAC)上微生物群落变化和种群的稳定性,从运行13 d、26 d和39 d的BEAC炭柱的上层、中层、下层进行取样,通过细胞裂解来获取基因组DNA,纯化后,用对细菌16S rDNA基因V3区具有特异性的通用引物F357-GC和R518对其进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,得到长约250 bp的PCR产物.用变性梯度凝胶电泳(DGGE)对PCR产物进行分离,获得炭柱内微生物群落的16S rDNA基因V3区的指纹图谱.研究表明:随着反应器的运行,活性炭柱内微生物的群落结构、种类以及数量都具有时序动态性;原水带入的其他菌的种类和数量不断减少;人工强化固定的5株菌一直存在,它们在空间上呈现不同的分布,这些菌经历了动态的演替后,逐渐成为优势菌群,群落结构趋于稳定.固定化菌群的稳定性从根本上保证了整个系统的运行和处理效果的稳定性.     

无烟煤滤料在生物除铁除锰水厂中的应用

目的通过生产实践,进行了无烟煤作为在生物除铁除锰水厂滤料的研究与应用.方法以无烟煤作为生物除铁除锰滤池的滤料,在滤池接种后,通过对运行参数的优化调控,实现高铁高锰地下水的除铁除锰.结果与石英砂、锰砂等滤料相比,采用无烟煤滤料明显加快了生物滤池的成熟,大大缩短了生物除铁除锰滤池的成熟期.结论对于高铁高锰地下水,无烟煤滤料更适宜作为生物除铁除锰滤池的滤料.     

微波Fenton耦合超声催化内电解处理垃圾压缩废水

采用微波Fenton耦合超声催化内电解工艺处理垃圾压缩废水.考察了微波升温速率、Fen-ton试剂投加量、超声功率、超声时间、Fe/Cu/沸石质量比、曝气量及回流比等因素对水样COD和色度去除率的影响.结果表明,保持水样pH不变,H2O2与FeSO4投加量分别为117.6mmol/L、23.4mmol/L,在170W功率下辐射100s,升温速率为12.0℃/min,COD和色度去除率分别达到了27.14%和74.15%.调节水样pH为3.0,超声功率80W,Fe-Cu-沸石质量比为6∶3∶2,在曝气量为0.2L/min下反应90min,COD和色度去除率分别为42.38%和82.60%.在回流比为0.8下,耦合工艺出水水质稳定,COD去除率均在55%以上,最高达到62.81%;色度去除率均大于83%,最高达到94.7%.     

3DBER-S-Fe深度脱氮除磷效果

为强化三维电极生物膜(3DBER)工艺深度脱氮除磷性能,提高污水厂尾水质量,将硫磺和海绵铁作为混合填料,构建硫铁复合填料三维电极生物膜(3DBER-S-Fe)脱氮除磷工艺;在不同ρ( C)/ρ( N)、I和水力停留时间( HRT)运行条件下,探究工艺深度脱氮除磷效果.分别从反应器填料和阴极上取生物膜,通过Miseq高通量测序,构建细菌16S rRNA基因克隆文库.结果表明：在运行条件为ρ(C)/ρ(N)=2、I=150 mA和HRT=4 h时,3DBER-S-Fe对总氮和总磷的去除率分别可达85.59%和97.43%;适当增加ρ( C)/ρ( N)、I和HRT均能不同程度提高系统脱氮除磷效率.在填料和阴极上丰度最大的均为具有硫自养反硝化功能的Thiobacillus,分别占40.62%和44.75%;具有氢自养反硝化功能的Rhodocyclaceae在阴极的分布明显多于填料.因此,3DBER-S-Fe具有较高的脱氮性能主要是硫自养反硝化和氢自养反硝化共同作用的结果,且氢自养反硝化过程主要发生在阴极.     

生物除磷系统不同阶段性能及微生物群落分析

为探讨工艺运行与微生物群落的关系,在厌氧/好氧SBR反应器中考察生物除磷系统的启动期、稳定期和恶化期的性能,并利用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术研究该系统各阶段功能微生物群落结构特征.启动期历时26d,包括适应期和上升期两个阶段,磷的去除率从40%以下提高到80%,之后进入稳定期,磷去除率维持在80%以上.稳定期的功能微生物为Tetrasphaera elongate,Gemmatimonas aurantiaca和Uncultured γ-proteobacterium.稳定运行80d后进入恶化期,磷去除率降到70%以下.恶化期和稳定期的微生物群落结构差别很大,功能微生物Uncultured γ-proteobacterium被淘汰,竞争菌Candidatus Competibacter phosphatis clone SBRQ22显著增加.     

高锰酸钾沉淀除锰试验研究

试验采用混凝杯罐试验,人工配制含Mn原水,分别投加混凝剂和不同量的KMnO_4,并改变KMnO_4的投加时间,经过不同混凝条件的混凝沉淀后测定上清液中的Mn的质量浓度．结果表明,在适当的投加时间下, KMnO_4投加量为理论值的80%～100%时对Mn的去除率达到90．6%～99．0%;原水中存在的天然有机物对KMnoO_4除Mn的效果有一定的影响．     

超临界水中典型金属离子溶解度研究

研究了Cu^2 、Mn^2 和Fe^2 在超临界水中的溶解度，通过实验发现，金属离子在超临界水中的溶解度在开始阶段随着停留时间的增加而减少，当停留时间达到一定的时间后，溶解度基本上不再变化。实验对因反应器腐蚀而溶出的铁离子质量浓度进行了测定，以了解超临界水体系对反应器的腐蚀状况，反应器溶出的Fe^2 浓度随着温度的升高而增加。采用基于水合机理模型关联了金属离子在超临界水中的溶解度，表明在同一温度下，金属离子的溶解度对数与水密度对数呈线性关系。