膜生物反应器稳定运行的操作条件优化研究

膜污染是限制膜生物反应器(MBR)应用和发展的瓶颈。为此,选择污泥浓度、膜通量(JV)、曝气量(Q气)、抽吸/停抽时间(tR/tS)、反应器升流区与降流区面积之比(Ar/Ad)进行正交试验,开展了MBR操作条件的优化研究。结果表明,溶解性胞外多聚物是导致膜污染形成和发展的主要物质,其中蛋白质/多糖值与膜压差上升速率存在线性关系;较佳的操作参数为:MLSS=7g/L,JV=10 L/(m2.h),Q气=6 m3/h,tR/tS=4 min/1 min,Ar/Ad=1.7。

OLAND生物脱氮系统运行条件及其微生物群落结构的研究

OLAND两阶段生物脱氮系统是一项正在开发且极具应用前景的处理高氨氮、低COD废水的新技术。在实验室水平，对OLAND系统限氧亚硝化阶段MBR反应器和厌氧氨氧化阶段SBR反应器的启动和运行进行了系统研究。MBR反应器控制参数在DO0.1-0.3mg/L，pH7.8±0.1，温度30±0.5℃，SRT无穷大的条件下，可实现在较高的容积负荷By＝IO00mgN／L，水力停留时间HRT：ld下稳定的亚硝酸型硝化，使NH4+-N和NO2-N的出水比例达到理想的比值（1:1.20±0.20），保证厌氧氨氧化阶段SBR反应器的理想进水；SBR反应器在完全厌氧、pH7.8-8.2，温度30±0．5℃，SRT无穷大的条件下，无需外加任何有机碳源，在较高总氮负荷550mgN／L下，可实现NH4+-N和NO2--N同时稳定的去除，二者的消耗比例为1:（1.21±0.05），总氮去除率高达92％。采用巢式PCR、DGGE、 FISH等分子技术对MBR反应器硝化菌群随溶解氧的动态变化规律和SBR反应器厌氧氨氧化菌群结构、组成进行了研究，并探讨了硝化菌群与氮素组成变化之间的内在联系。结果表明：在限氧亚硝化阶段硝化菌群中氨氧化菌受溶解氧浓度的影响较大，其种群结构从反应器启动初期到稳定后期发生了非常明显的变化。亚硝酸氧化菌NOB的种群组成受溶氧影响并不明显，从启动初期到稳定后期其种群结构无明显变化。硝化菌群中氨氧化菌 AOB与亚硝酸氧化菌NOB的数量比例关系随溶解氧的降低而不断升高，从最初的3.6:1升高到稳定后期的5.5:1。MBR反应器优势硝化菌群主要由A、B、C三类氨氧化菌和硝化杆菌D、硝化螺菌F组成，其中优势菌C为维持MBR反应器稳定出水比例的主要功能菌。硝化菌群组成和结构的变化，带来了不同N素之间组成和比例的规律性变化。厌氧氨氧化阶段基本由厌氧氨氧化菌AnAOB和ANAMMOX两类菌组成，二者空间结构紧密，在反应器中的活菌数量比例分别为55％和42％。厌氧氨氧化菌AnAOB种群多样性相对比较丰富，主要由条带I和H所代表的两种优势菌组成；ANAMMOX菌种群多样性变化较小，其种群主要由优势菌K和J组成。对MBR和SBR反应器中的优势菌进行了克隆、测序和系统发育学分析，结果表明：限氧亚硝化阶段MBR反应器启动初期的优势菌A属于Nitrosomonadaceae科，是否是一个新属，还有待于进一步鉴定。运行中期优势菌B与Nitroso）nonaseurooaea亲缘关系最近，同源性高达99.1％，暂命名为Nilrosomonas sp.BI。稳定后期优势菌C与Nitrosomonas eutroPha亲缘关系最近，同源性为96.3％，暂命名为Nifrosomonas sp．cl。硝化杆菌属优势菌D与Nitrobacter alkalicus、Nitrobacter hambllrgensts和Nitlobac招rwinograsky 亲缘关系较近，同源性分别为95.5-97％、96.5～97％和95.8～96.8％。SBR反应器中AnAOB优势菌I与MBR反应器优势菌B亲缘关系最近，同源性高达98.7％，与Nitlosomonas euroPaea同源性为98.3％。根据序列比较和生理特性分析，优势菌I与优势菌B应为Nitrosomonas属两个不同的种，暂将优势菌I命名为Nitrosomonas sp．II。优势菌H与MBR反应器优势菌C亲缘关系最近，同源性达97.9％，与Nitrosomonas eutropha同源性为96.3％。结合其生理特性分析，二者应为Nitrosomonas属两个不同的种，暂将优势菌H命名为Nitrosomollas sp．Hl。ANAMMox优势菌K与未培养的 Planctomycete和已鉴定的另一种ANAMMoX菌尤uenenia sf况ttgartiensis亲缘关系较近，同源性分别为99.8％和96.6％。优势菌J与Gen bank收录的所有菌的相似性均低于76％，说明该菌是OLAND系统厌氧氨氧化阶段比较独特的菌，是迄今为止在厌氧反应过程中未发现的一个新菌。

新型导电聚合物——聚吡咯溴离子化学传感器

本文用电化学方法把导电聚合物聚吡咯(PPy)修饰在玻碳(GC)电极上,研究了Br~-离子的掺杂效应和薄膜电极的电化学行为,研制一种新型Br~-离子选择电极,电极的响应机制是基于导电聚合物中阴离子的掺杂效应,详细研究了聚合条件对电极电位响应性能的影响,电极具有内阻小、响应快、抗毒化能力强、制备简便等优点,电极对1×10~(-1)—1×10~(-4)MBr~-呈能斯特响应,检测下限7×10~(-5)M,斜率61mV/PBr~-。本文结果是化学修饰电极技术在化学传感器方面应用的有意义的尝试。薄膜的良好导电性质使之更易于制备离子敏感电子学器件和生物电子学器件。