煤气废水有机污染物缺氧生物降解性能及机理

为考察煤制气废水3种典型有机污染物(喹啉、吡啶、邻苯二酚)的缺氧生物降解性能及降解途径,利用缺氧驯化污泥作为接种污泥,以硝态氮为电子受体,考察了3种有机物的缺氧降解过程,并利用UV-Vis和GC/MS分析3种物质缺氧降解机理.结果表明:3种污染物对缺氧微生物抑制与毒害作用随初始质量浓度增加而增强;缺氧降解48 h后,剩余底物质量浓度随初始质量浓度增加而增大;3种污染物缺氧生物降解速率常数大小顺序为吡啶邻苯二酚喹啉.缺氧降解中污染物未被完全氧化成CO2和H2O,部分生成了较底物自身降解性更差的中间产物.葡萄糖共基质可以提高难降解污染物缺氧降解性能,且共代谢作用对自身生物降解性差的污染物降解性能的提高更显著.利用UV-Vis和GC/MS分析了污染物缺氧生物降解途径,结果表明,喹啉和吡啶的降解均始于分子羟基化反应.污染物定量结构-生物降解性关系(QSBR)研究表明,3种物质的缺氧降解速率常数Ks与分子连接性指数1Xv和前线最高占据轨道能EHOMO有很好的相关性.     

饮用水源中痕量有机物的生物膜降解

生物膜工艺是去除饮用水中痕量有机物的有效方法,共代谢是生物膜工艺中的重要方式。在微污染饮用水源中,自然有机物作为初级基质支持生物膜的生长,痕量有机物作为第二级基质被生物膜降解而被去除。     

盐度对共代谢降解底泥多环芳烃的影响及微生物群落响应

微生物共代谢可有效降解河道污染底泥中的多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs),沿海城市内河与外海交界处的感潮河段由于受潮汐影响,上覆水盐度波动大,但盐度波动对共代谢降解底泥PAHs的影响及微生物群落的响应仍不清楚。为此,采用乙酸钠耦合邻苯二甲酸为共代谢外加碳源,考察上覆水0～50‰盐度波动范围对底泥PAHs降解的影响,监测底泥理化性质和硫化物质量浓度的变化,解析盐度波动条件下底泥微生物群落的变化。结果表明：低盐环境(0～20‰)更利于共代谢反应进行,PAHs降解率是高盐环境(>20‰～50‰)的1.5～3.3倍;高盐环境产生的高渗透压会影响微生物活性,导致底泥pH和氧化还原电位(oxidation-reduction potential, ORP)下降减缓,SO₄^2-的还原速率下降。高通量测序表明：盐度波动可显著改变底泥的微生物群落结构,低盐环境下变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)占主导地位,其中,Marin...     

共代谢机制处理苯胺废水的研究

先通过污泥驯化试验,驯化出能够适应苯胺环境并且能够将其降解的污泥菌液.然后选用了4种共代谢基质-葡萄糖、苯酚、醋酸及Vc分别进行了共代谢降解苯胺的实验,通过比较可知,Vc是最佳共代谢基质,Vc的质量与苯胺质量比为1∶6时,处理效果较佳.     

Aerobic Degradation of Trichloroethylene by Co-Metabolism Using Phenol and Gasoline as Growth Substrates

Trichloroethylene (TCE) is a common groundwater contaminant of toxic and carcinogenic concern. Aerobic co-metabolic processes are the predominant pathways for TCE complete degradation. In this study, Pseudomonas fluorescens was studied as the active microorganism to degrade TCE under aerobic condition by co-metabolic degradation using phenol and gasoline as growth substrates. Operating conditions influencing TCE degradation efficiency were optimized. TCE co-metabolic degradation rate reached the maximum of 80% under the optimized conditions of degradation time of 3 days, initial OD₆₀₀ of microorganism culture of 0.14 (1.26 × 10⁷ cell/mL), initial phenol concentration of 100 mg/L, initial TCE concentration of 0.1 mg/L, pH of 6.0, and salinity of 0.1%. The modified transformation capacity and transformation yield were 20 μg (TCE)/mg (biomass) and 5.1 μg (TCE)/mg (phenol), respectively. Addition of nutrient broth promoted TCE degradation with phenol as growth substrate. It was revealed that catechol 1,2-dioxygenase played an important role in TCE co-metabolism. The dechlorination of TCE was complete, and less chlorinated products were not detected at the end of the experiment. TCE could also be co-metabolized in the presence of gasoline; however, the degradation rate was not high (28%). When phenol was introduced into the system of TCE and gasoline, TCE and gasoline could be removed at substantial rates (up to 59% and 69%, respectively). This study provides a promising approach for the removal of combined pollution of TCE and gasoline.     

生物共代谢动力学模型

共代谢转化率与生长期生长基质的消耗以及在缺乏生长基质条件下生物量和／或能源物质的消耗有关．对比了早先提出的关于休眠细胞的三种共代谢动力学模型(1-3)，得出三种模型在高浓度生长基质存在时具有的共同特征，并提出在生长基质存在条件下非生长基质转化的表达式，将该表达式与细胞生长表达式合并所构成的方程描述了另一个完整模型(4)，它涵盖了模型1-3的特征并同时适用于休眠细胞和生长细胞的共代谢动力学研究．模型(4)描述了非生长基质的转化及生长基质和生物量的消耗，预测共代谢导致了生物维持生长所需物质和衰减速率的增加以及共代谢种群比生长速率的降低，该模型同时还包含了竞争性抑制作用的影响．     

浮选废水中苯胺黑药与外加基质的共代谢特性

采用自制SBR系统研究不同基质与苯胺黑药的共代谢特性。结果表明:在不同基质种类和比例条件下,SBR系统的好氧反应时间为3 h,反应过程均可基本完成;几种不同共代谢基质促进苯胺黑药降解效率从高到低的顺序为蔗糖、乙酸钠、葡萄糖、淀粉和维生素C;当基质与苯胺黑药的质量比为1:1时,苯胺黑药的降解效率最高;以蔗糖为共代谢基质的出水COD为70 mg/L,去除率达到87.3%,苯胺黑药出水浓度为3.7 mg/L,降解率达到98%;以蔗糖与乙酸钠作为混合基质时,出水COD为84.70 mg/L,COD去除率为84.6%,苯胺黑药浓度为13.55 mg/L,苯胺黑药降解率为93.23%;对胺黑药与蔗糖质量比为1:1时的实验数据进行动力学分析,得到动力学参数米氏常数Km=(1.600 8±0.080)mg/L、vmax=(0.264±0.006)mg/(L.min)。     

苯胺废水处理研究

向苯胺废水中以一定的比例添加不同的共代谢基质,通过比较得出,以VC为共代谢基质时,处理24h后,苯胺去除率达到了72.10%,COD含量也降到了68mg/L,处理效果显著。     

功能菌群DDMZ1共代谢脱色降解不同结构染料差异效应

为探究功能菌群DDMZ1在相同共基质条件下脱色降解五类不同结构染料的效能差异情况及微观生物学机制，本文首先测定了功能菌群DDMZ1在酵母提取物（yeast extract, YE）共基质条件下对五类不同结构共12种染料的脱色率，其次通过液相色谱-飞行时间串联质谱联用仪（LC-TOF-MS）进一步鉴定了其中5种典型的不同结构染料在YE共基质体系中的降解产物，推导了各自的降解途径，最后采用Illumina Miseq高通量测序评估了YE共基质条件下由5种典型的不同结构染料引起的微生物群落结构差异以及优势功能菌属的富集情况，进而揭示了YE共基质条件下染料结构、群落结构、优势菌属与染料脱色性能之间的相互作用关系。脱色结果表明：添加YE共基质能够显著促进菌群脱色性能，对浓度为100mg/L的12种不同结构的染料作用72h 后，偶氮类染料脱色率均可达到80%以上，三苯甲烷类染料尤其是孔雀石绿由几乎为0的脱色率提升到了98.3%，蒽醌类染料的脱色率也均提升了20%左右。LC-TOF-MS分析产物表明5种典型的不同结构染料在YE共基质作用下均被生物降解成分子量小且结构简单的代谢产物。高通量测序结果表明，相较于无机物培养基条件，共基质YE的添加能显著增加各种不同结构染料样品中菌群群落结构的多样性。而在相同共基质YE条件下，不同结构染料样品中的优势功能菌属明显不同。如在偶氮类染料样品YEAO7、YERB5、YECBE中，最优势功能菌属为志贺氏菌属（占比依次为32.33%、38.41%、33.96%），在蒽醌类染料样品YERBBR中最优势功能菌属为寡氧单胞菌属（47.40%），而在三苯甲烷类染料样品YEMG中假单胞菌属（92.79%）为绝对优势功能菌属。以上结果表明，类似结构的染料可能富集相似的优势功能菌属，而不同结构的染料则明显富集不同的优势功能菌属。     

废水中难降解有机物共代谢实验研究

本文首先对水体中的难生物降解有机物进行了分析,提出采用微生物的共代谢方法进行降解;其次对共代谢机理、特点以及类型进行了详细地阐述;最后通过实验对多环芳烃及杂环化合物在共基质条件下厌氧生物降解性能的影响进行了研究.实验结果表明,微生物的共代谢作用使生物去除率进一步提高,同时指出该方法对于实际工程具有积极的指导作用.