两种生物电化学系统原位缓解人工湿地生物堵塞效果

生物电化学系统(Bio-electrochemical Systems, BES)利用附加电场或自产电场可以促进EPS分散、降解和利用,可在一定程度上控制和缓解人工湿地的生物堵塞。为此,研究采用CW-MEC和CW-MFC两种生物电化学系统对不同生物堵塞时期的人工湿地进行干预,通过比较系统直观堵塞指标(孔隙率、出水速率)、净化效果(COD和氮的去除)及垂直方向上分层EPS的含量等来评价不同干预时机,两种BES系统对生物堵塞的缓解能力。结果表明:两种BES系统均能体现较好的堵塞缓解效果。堵塞前干预, CW-MFC系统能很好地维持污染物COD、TN去除效果(91.4%—61.3%和65%—40%)并提高出水速率(变化率为CW组67.6%);堵塞后修复,CW-MEC系统能显著减少上层EPS含量,恢复系统孔隙率,具有更好的缓解堵塞效果。这两种BES系统原位缓解人工湿地生物堵塞方面皆有较好的应用潜力。     

人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的研究进展

人工湿地-微生物燃料电池耦合系统(CW-MFC)是一种将人工湿地技术(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)结合在一起的新型污水处理系统,其产电机理是产电微生物在底层湿地(阳极)的厌氧条件下生成电子,通过外电路传递到表面湿地(阴极)完成氧化还原反应。但是,近几年来,关于CW-MFC研究的文章较少且研究深度较浅。综述了电极材料、水力条件、湿地植物及微生物等条件对CW-MFC污水处理能力和产电能力的影响。在电极材料方面,选用导电性、吸附性及有效面积大的材料作为电极可有效提高CW-MFC产电与去污能力;在水利条件方面,在HRT为2-3 d的条件下,应选用升流式或升流-降流式的入水方式;湿地植物方面,种植湿地植物的CW-MFC在去污和产电能力上都要优于未种植植物的CW-MFC;微生物方面,阴极与阳极的微生物群落结构存在明显的差异,但存在的产电菌的种类却十分相似。CW-MFC中存在的常见产电微生物主要包括地杆菌属(Geobacter)、脱硫叶菌属(Desulfobulbus)、假单胞菌属(Pseudomona)和脱硫弧菌属(Desulfovibrio)等。最后对CW-MFC的研究方向进行了分析,以期为CW-MFC的实际应用提供理论依据。     

人工湿地微生物燃料电池耦合系统对典型全氟化合物的去除效果

针对污水中传统污染物和新污染物的共存特征,以典型全氟化合物(PFASs)为目标新污染物,探究人工湿地微生物燃料技术(CW-MFC)处理含PFASs污水的效果,构建了不同电路运行模式下的CW-MFC体系,研究了CW-MFC对PFASs的去除效果,并探讨PFASs添加后对传统污染物去除和生物电化学性能的影响。结果表明CW-MFC系统在开路和闭路运行下均能够有效去除废水中96%以上的PFASs。在PFASs介入后,对CWMFC系统有机物和磷的去除无显著影响,然而系统的脱氮效率和生物电转化性能均发生了一定程度的降低。在闭路运行工况下, CW-MFC系统的氨氮去除率和输出电压分别下降了7.22%和7.32%; CW-MFC开路运行时总氮去除率降低了13.98%。研究为水环境中PFASs污染的治理技术提供有益探索。     

水平潜流人工湿地堵塞初期微生物群落结构变化

为了寻找合适的湿地堵塞监测指标,文章通过运行4组湿地装置来模拟水平潜流人工湿地堵塞的过程,并研究人工湿地中微生物群落在湿地堵塞初期的响应。在人工湿地反应器运行过程中,定期监测基质过滤速率与人工湿地处理性能,包括化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)去除效率,同时应用高通量测序技术测定并分析湿地反应器中微生物群落结构组成与多样性。结果表明:随着堵塞的形成,在4组人工湿地中,基质过滤速率和TP的去除效率持续下降,而COD和TN的去除效率分别为50%—85%和10%—20%; 16S rDNA测序结果表明堵塞会降低细菌群落的丰富度和多样性;人工湿地系统中的优势菌门主要是变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和绿弯菌门(Chloroflexi)等,且当湿地进入堵塞初期后,变形菌门丰度明显增加,具体表现为其门下的反硝化细菌属(Thauera、Zoogloea和Rhizobium)丰度显著增加,此外厚壁菌门和绿弯菌门的有机物降解菌属(Clostridium sensu stricto、Gracilibacter和Levilinea)的丰度也明显增加,这...     

人工湿地系统微生物去除污染物的研究进展

人工湿地系统是模拟自然湿地,通过植物、土壤、微生物的相互作用去除污染物,从而实现净化污水、美化环境的功能,是一种经济环保且高效的污水处理技术。微生物作为人工湿地生态系统的重要组成部分,承担着对污水、废水中污染物的吸收和分解。本文从微生物种群分布特征和影响微生物生态分布及去污能力的三个因素,温度和营养物质、基质方面,总结归纳了人工湿地微生物去除污染物的研究进展。     

不同类型人工湿地微生物群落的研究进展

微生物是人工湿地不可缺少的成员,对湿地生态系统中物质转化、能量流动起着重要作用.本文从人工湿地微生物群落的研究方法、微生物群落结构与组成、微生物群落调节作用与环境因素的关系等方面,综述了人工湿地微生物的研究进展.各种新颖的分子生物学方法已经成为研究人工湿地的微生物多样性的有力工具,其中最常见的是变性梯度凝胶电泳(DGGE)和寡核苷酸荧光探针原位杂交(FISH);人工湿地微生物群落的调节作用主要取决于湿地的水文条件、废水的特点(包括组成成分,污染物的特点和利用性)、湿地的过滤材料或土壤类型、植物和各种环境因素;不同人工湿地类型的微生物群落组成,从多到少依次是变形菌、噬纤维菌.黄杆菌菌群、放线菌和厚壁菌.如何进一步加深对氮循环相关微生物多样性的研究,提高废水中氮的去除效率依然是未来人工湿地技术需要解决的重要问题之一.     

溶解性有机质和纳米氧化锌共存对人工湿地处理性能及堵塞的影响

溶解性有机质(DOM)的存在会影响纳米氧化锌颗粒(ZnO NPs)在水中的稳定性。本文通过构建垂直潜流人工湿地,以腐殖酸(HA)作为DOM的代表物质,研究了1 mg·L^-1 ZnO NPs和不同浓度HA(1、5、10、20和30 mg·L^-1)共存下对人工湿地处理性能、堵塞程度以及微生物群落变化的影响。结果表明：低浓度(≤1 mg·L^-1)HA溶液会促进ZnO NPs的团聚,而中高浓度(1～25 mg·L^-1)HA溶液则产生相反的作用。ZnO NPs和HA共存会降低人工湿地的净化效果,尤其是1 mg·L^-1 HA时,COD、氨氮和总氮的去除率分别下降了18.07%、19.94%和26.37%。连续投加1 mg·L^-1 HA浓度和1 mg·L^-1 ZnO NPs 60天后,人工湿地堵塞最严重,渗透系数下降67.5%。HA和ZnO NPs共存会影响微生物分泌胞外聚合物(EPS),当HA浓度为1 mg·L^-1时,EPS...     

植物群落组成对人工湿地微生物群落影响

由于不同湿地植物在分泌氧气与有机物能力方面存在着较大差异,所以不同植物种类及其群落组成可能不同程度地影响湿地微生物群落参数。为了检验这种假设,本研究在垂直流微宇宙中分别确立了5个植物种类丰富度水平,并用霍格兰德营养液灌溉湿地。结果表明:在4个植物种类间,单一栽培羊蹄或水芹湿地的微生物群落对生态板中酰胺或杂合物的利用能力较大,而虉草或吉祥草湿地的利用能力则较小。其次,较大的植物种类丰富度不仅提高了湿地中微生物生物量碳和氮以及脱氢酶活性,而且也增强了微生物群落对碳水化合物和氨基酸的利用能力。另外,水芹、虉草或吉祥草在植物群落中的存在与否影响了微生物群落对碳水化合物、杂合物和酰胺的利用能力。     

人工湿地对抗生素复合污染的净化效果及微生物群落响应

为研究人工湿地对氟喹诺酮类(FQs)、磺胺类(SFs)、四环素类(TCs)抗生素的净化性能及微生物群落的响应,以运行多年的单层及多层(3层、6层)基质结构的水平潜流入工湿地为对象,分别采用固相萃取-高效液相色谱法和高通量测序来检测抗生素含量和微生物菌落结构,分析对比分层结构湿地系统中3类8种抗生素的去除规律、对常规污染...     

人工湿地系统对污水磷的净化效果

建立以亚热带湿生、水生植物为主的十二套下流行一上流－上行流人工湿地系统作为处理城镇生活污水的对策。以其中四套研究其在不同的水力负荷及气候条件下对污水中磷的去除效果。人工湿地系统随处理运行时间的推移趋于稳定,对污水中的总磷、无机磷显示较好的净化效率,平均去除率在冬季达到４０％以上,夏季达到６０％以上,出水达到国家地面水Ⅲ级标准。水生植物在系统中起到明显作用,有植物系统的除磷效率及稳定性均高于无植物对照,其中２号茭白－石菖蒲系统的效果最好,总磷平均去除率为６５％。４号9蔗－苔草系统在高水力负荷下的净效果优于２号。水力负荷的增加对系统的净效果没有明显影响。     

投加酞酸酯的构建湿地基质微生物活性的研究

在复合垂直流构建湿地系统的源水中连续投加酞酸酯达一年之久,并对该系统基质中的微生物数量、酶活性(脲酶、磷酸酶、脱氢酶)以及呼吸作用强度等各项指标进行了测定。结果表明下行流池微生物活性明显高于上行流池;实验系统中酞酸酯对微生物的生长没有表现出抑制作用,相反促进真菌类微生物的生长,其中真菌数量是对照系统的4．6—5．5倍;实验系统中酶活与呼吸作用强度也比对照系统高出1．0—5．9倍;分别投加长链和短链酞酸酯的实验系统之间微生物数量差别不显。从湿地生物膜的研究结果来看,生物膜量为1—6mg／g,生物膜的酶活性在基质酶活中所占比重很大,达到70％以上,生物膜的脱氢酶甚至比基质酶活高出10倍以上,说明生物膜是湿地基质微生物的主要活性部分。     

人工湿地生态系统服务综合评价研究

人工湿地作为一种高生产力的生态系统能为人类提供多种服务。但多年来对人工湿地的研究主要集中在其净化机理上, 而一直缺乏系统、综合的人工湿地生态系统服务评价体系。基于层次分析法和模糊隶属函数法等数学理论, 首次建立了对人工湿地生态系统服务进行综合评价的方法——人工湿地生态系统服务综合指数。开展了以北京奥林匹克森林公园人工湿地为例生态系统服务综合评价。其生态系统服务综合指数的得分为0.7848 分。该得分较理想, 说明北京奥林匹克森林公园人工湿地具有可观的生态系统服务价值。它能在净化水质、提供栖息地、有机质生产、微气候调节、休闲娱乐和科研教育等诸多方面提供良好服务。对人工湿地生态系统服务进行综合评价, 有利于比较不同人工湿地或同一人工湿地不同时期服务质量的优劣, 从而为人工湿地的研发、设计、建设、运行和管理提供指导。       

人工湿地黑臭水体处理系统微生物脱氮机理研究

以上海市老段浦I、II和北夏3座水平潜流人工湿地黑臭河道处理系统为研究对象,进行了水平潜流湿地处理黑臭河道氨氮的转化及脱氮机理的研究。研究表明,3座人工湿地的pH值均呈弱碱性,且沿湿地水流方向变化较小。溶解氧值在0.09—0.35mg/L范围内波动,氨氮沿湿地的流向呈递减的趋势,亚硝态氮及硝态氮浓度较低。在老段浦人工湿地的同一土样中,亚硝化细菌的数量远大于硝化细菌的数量,北夏人工湿地中,湿地前端的亚硝化细菌与硝化细菌的数量近似相等,但在湿地末端亚硝化细菌数量要远小于硝化细菌的数量。原位曝气抑制反硝化反应试验研究表明,3座人工湿地都发生了"新"的脱氮途径-短程硝化-反硝化反应,其中两座老段浦人工湿地50%的氮以短程硝化-反硝化反应去除。北夏人工湿地中约20%的氮以短程硝化反硝化的途径去除。       

剩余污泥资源化利用新工艺研究进展

随着城市化进程加速, 污水处理厂剩余污泥大量产生, 如何对其进行处理并有效资源化利用成为广泛关注的问题。文章在综述我国城市污水处理厂剩余污泥特征、相应处理与综合利用方法的基础上, 进一步综述了污泥干化芦苇床、人工湿地、微生物燃料电池以及相关组合工艺等剩余污泥资源化利用新工艺。总结了各种新工艺的优势以及当前尚未解决的关键问题, 对未来新工艺的潜在应用进行了展望, 以期开发出低能耗、低成本、高效率、绿色生态的技术, 真正实现剩余污泥的减量化、无害化、稳定化和资源化。     

利用微生物及微生物农药杀灭钉螺的初步研究

从洞庭湖血吸虫疫区土壤中分离出两种微生物 :紫红链霉菌Streptomycesviolaceoruber和自养黄色杆菌Xan thobacterautotrophics,将两菌进行培养 ,用稀释 10 0 0倍的培养液杀螺 ,结果表明 :处理 72h后 ,对钉螺的杀螺率分别为90 %、85 % ;BT生物杀虫剂、科诺特杀螟 5 5 %杀苏可性湿粉剂、科诺蔬丹 1.5 %苏阿可湿性粉剂、科诺千胜BT杀虫剂、华戎号 1.5 %甲胺基阿维菌素苯甲酸乳液 ,均稀释 10 0 0倍进行杀螺实验 ,结果发现含阿维菌素的微生物农药杀螺效果较好 (95 %— 10 0 % ) ,华戎号在 4 8— 72h之间其杀螺率均为 10 0 % ,而含BT的微生物农药杀螺效果相对较差(70 %— 95 % )。将微生物农药喷洒土壤进行的杀螺实验。结果表明 ,华戎号的杀螺效果较好 ,处理 4 8h后 ,杀螺率为 10 0 % ,千分之一的五酚钠溶液为对照杀螺剂 ,其杀螺率为 10 0 %。清水对照液的杀螺率为 0 %。     

He—Ne激光微束显微照射杂交水稻活体单细胞研究

利用激光微束显微照射水稻活体单细胞,经两年培养已获得一植株,收获种子350粒。     

黑龙江省东部山地湿地主要植被类型及其演替规律的研究

首次系统论述了黑龙江省东部山地湿地植被类型,并在此基础上,对黑龙江省东部山地湿地植被演替规律进行了全面探讨。研究表明：黑龙江省东部山地湿地植被演替与发展过程,经过三个阶段：即富营养沼泽→中营养沼泽→贫营养沼泽。无论是森林沼泽,还是草甸、沼生及水生植被都是如此。     

污水净化湿地模拟系统中细菌和藻类的生态分布研究

以湿地土壤－微生物模拟系统为基础,研究了细菌和藻类在不同处理单元中的生态分布和种类变化。随着系统中微生物的净化作用,污水中污染物浓度下降,污染负荷降低,细菌和藻类的种类和数量也发生相应的变化。系统中,藻类种类由耐污种类向喜清种类过渡,显示了藻类是良好的水质评价和监测的指示生物。细菌总量降低,第４单元中的细菌总量比第１单元要低２个数量级。Ｍａｒｇａｌｅｆ多样性指数逐渐升高,第１单元为０．３８,第２单元为０．６０,第３单元为０．６９,第４单元为０．８７。系统中的反硝化率在第２单元处最高,在第４单元处最低,垂直分布以２ｃｍ深度处最高。