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菌藻共生系统实现短程硝化工艺的藻供氧条件和影响因素分析

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环境工程 2024年第5期42卷 42-52页

作者：许华一李姗蔚韦静周向同吴智仁江苏大学环境与安全工程学院江苏镇江212013

通过调节光照强度和藻浓度来实现最佳的短程硝化工艺,探究了光照强度和藻浓度对反应器出水水质、溶解氧(DO)浓度、氨氧化菌(AOB)数量和酶活、藻光合作用色素含量以及微生物形貌及群落结构的影响。水质测定结果表明:在16000 Lux光照强度... 详细信息

通过调节光照强度和藻浓度来实现最佳的短程硝化工艺,探究了光照强度和藻浓度对反应器出水水质、溶解氧(DO)浓度、氨氧化菌(AOB)数量和酶活、藻光合作用色素含量以及微生物形貌及群落结构的影响。水质测定结果表明:在16000 Lux光照强度和添加1170 mL小球藻培养液(OD680=1.6±0.4)的条件下,亚硝酸盐积累率达到88.88%,实现了良好的短程硝化效果。DO监测结果表明:反应器中ρ(DO)一直在0.1~0.11 mg/L,并且藻浓度是反应器中DO浓度的主要影响因素。AOB菌的氨单加氧酶(ammonia monooxygenase,AMO)活性和amoA基因拷贝数,以及藻的3种光合作用色素含量在反应器运行后期逐渐趋于稳定,说明反应器内AOB菌和藻逐渐形成了稳定的共生系统。高通量测序结果显示,AOB菌属Nitrosomonas和小球藻属Chlorella是主要的功能微生物,并且扫描电子显微镜观察到2种功能微生物的形貌。通过探究不同藻供氧条件对短程硝化工艺中功能微生物活性、数量和微生物群落结构的影响,为该工艺启动和稳定运行的藻供氧调控提供了理论参考。

关键词：菌藻共生系统短程硝化溶解氧叶绿素微生物群落

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纳米FeO强化MBF生物巢脱氮的机制

环境工程学报 2024年

作者：李婉蒙徐保荐孙朋黄婷王晓梁止水杨菲刘志刚韦静李姗蔚吴智仁周向同江苏大学环境与安全工程学院青海大学化工学院东南大学土木工程学院国泰新科工业科技有限公司

针对我国市政污水C/N比偏低的问题，本研究旨在探讨纳米氧化铁在MBF生物巢反应器中对低C/N比市政污水处理的强化脱氮效果及其机理。将纳米氧化铁添加到MBF生物巢反应器中，处理实际低C/N比市政污水，通过监测脱氮效率和碳源利用情况，... 详细信息

针对我国市政污水C/N比偏低的问题，本研究旨在探讨纳米氧化铁在MBF生物巢反应器中对低C/N比市政污水处理的强化脱氮效果及其机理。将纳米氧化铁添加到MBF生物巢反应器中，处理实际低C/N比市政污水，通过监测脱氮效率和碳源利用情况，结合微生物群落结构和功能基因表达量的分析，评价其处理效果。结果表明，纳米氧化铁的加入可显著提高反应器的脱氮效率，脱氮率提升了58%。微生物群落结构分析结果表明，纳米氧化铁影响了特定脱氮微生物的相对丰度。功能基因表达量分析结果表明，纳米氧化铁下调了微生物外膜上电子转移蛋白的表达，减少了种间电子传递，从而提高了胞内电子的有效利用率。以上结果表明，纳米氧化铁通过调节微生物群落结构和功能基因表达，可提高碳源的利用效率，进而实现对低C/N比市政污水的有效脱氮，可为市政污水处理提供技术途径参考。

关键词：纳米氧化铁生物巢生物接触氧化反应器低C/N污水脱氮效率

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纳米Fe2O3强化MBF生物巢脱氮的机制

环境工程学报 2024年第4期18卷 1104-1112页

关键词：纳米氧化铁生物巢生物接触氧化反应器低C/N污水脱氮效率

基于递归正位置反馈的三阶压电纳米定位台谐振控制

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传感技术学报 2023年第5期36卷 738-743页

作者：吴智仁许素安富雅琼武泽宇中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

针对压电纳米定位台的低阻尼谐振振动,设计了一种基于递归结构的正位置反馈控制器(RPPF)的闭环控制方法。利用激励信号输入平台进行系统辨识并使用零极点对消方法简化三阶系统,对闭环特征方程使用费拉里法求解。针对控制器参数较多,极... 详细信息

针对压电纳米定位台的低阻尼谐振振动,设计了一种基于递归结构的正位置反馈控制器(RPPF)的闭环控制方法。利用激励信号输入平台进行系统辨识并使用零极点对消方法简化三阶系统,对闭环特征方程使用费拉里法求解。针对控制器参数较多,极点配置不够准确等问题,利用飞蛾扑火算法对RPPF控制器进行参数配置。实验结果表明,与正位置反馈控制器(PPF)相比,递归正位置反馈控制器(RPPF)将三阶压电纳米定位台的闭环带宽从531 Hz提升到663 Hz,且50 Hz三角跟踪的最大绝对误差和均方根误差分别降低了30.12%和26.47%,具有更好的跟踪速度和精度。

关键词：压电纳米定位台低阻尼谐振模态抑制极点配置法递归结构主动阻尼控制器

菌藻共生系统实现短程硝化工艺的藻供氧条件和影响研究

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环境工程 2023年

作者：许华一李姗蔚韦静周向同吴智仁江苏大学环境与安全工程学院

本研究通过调节光照强度和藻浓度来实现最佳的短程硝化工艺，探究了光照强度和藻浓度对反应器出水水质、溶解氧(dissolved oxygen，DO)浓度、氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria，AOB)数量和酶活、藻光合作用色素含量以及微生物形貌... 详细信息

本研究通过调节光照强度和藻浓度来实现最佳的短程硝化工艺，探究了光照强度和藻浓度对反应器出水水质、溶解氧(dissolved oxygen，DO)浓度、氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria，AOB)数量和酶活、藻光合作用色素含量以及微生物形貌及群落结构的影响。水质测定结果表明，在16000 Lux光照强度和添加1170 mL小球藻培养液(OD680=1.6±0.4)的条件下亚硝酸盐积累率达到88.88%，实现了良好的短程硝化效果。DO监测结果表明，反应器一直处于0.1-0.11 mg/L的浓度范围，并且藻浓度是反应器中DO浓度的主要影响因素。AOB菌的氨单加氧酶(ammonia monooxygenase，AMO)活性和amoA基因拷贝数以及藻的三种光合作用色素含量在反应器运行后期逐渐趋于稳定，说明反应器内AOB菌和藻逐渐形成了稳定的共生系统。高通量测序结果显示AOB菌属Nitrosomonas和小球藻属Chlorella是主要的功能微生物，并且扫描电子显微镜观察到两种功能微生物的形貌。本文通过探究不同藻供氧条件对短程硝化工艺中功能微生物活性、数量和微生物群落结构的影响，为该工艺启动和稳定运行的藻供氧调控提供了理论参考。

关键词：菌藻共生系统短程硝化溶解氧叶绿素微生物群落

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香兰素改性超滤膜的制备及抗生物污染性能

中国环境科学 2023年第7期43卷 3545-3553页

作者：侯冰倩陈新语耿茹王丹妮周向同吴智仁韦静江苏大学环境与安全工程学院江苏镇江212013 江苏大学环境健康与生态安全研究院江苏镇江212013 苏州科技大学江苏水处理技术与材料协同创新中心江苏苏州215009

采用群体感应抑制剂香兰素对聚丙烯腈超滤膜进行改性,制备具有抗生物污染性能的水处理膜;对改性膜表面微观形貌、化学组分、亲水性、表面电荷和透水性进行系统表征;以大肠杆菌为代表菌种考察香兰素对菌落生长的影响,检测香兰素改性对膜... 详细信息

采用群体感应抑制剂香兰素对聚丙烯腈超滤膜进行改性,制备具有抗生物污染性能的水处理膜;对改性膜表面微观形貌、化学组分、亲水性、表面电荷和透水性进行系统表征;以大肠杆菌为代表菌种考察香兰素对菌落生长的影响,检测香兰素改性对膜表面细菌生物膜形成的抑制效果;采用生物反应器出水为料液测试香兰素改性膜的抗生物污染性能.结果表明,香兰素对培养基上大肠杆菌菌落的生长有显著的抑制作用;采用香兰素改性的膜表面大肠杆菌初始粘附和繁殖较未改性膜减缓,在菌液中培养48h后未形成完整的生物膜.膜污染过滤实验进一步表明,香兰素改性膜可减少15.6%的水通量下降,膜表面生物膜胞外聚合物含量减少15.9%,抗生物污染性能有效提高.改性膜可减少系统中酰基高丝氨酸内酯信号分子的积累,抑制料液中优势菌Enterobacteriaceae(肠杆菌科)在膜表面参与形成生物膜,从而影响生物膜的菌群结构.

关键词：膜生物污染群体感应抑制香兰素膜改性

基于群体感应抑制的香兰素改性超滤膜及其抗生物污染性能研究

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中国环境科学 2023年

作者：侯冰倩陈新语耿茹王丹妮周向同吴智仁韦静苏州科技大学江苏水处理技术与材料协同创新中心江苏大学环境与安全工程学院江苏大学环境健康与生态安全研究院

本研究采用群体感应抑制剂香兰素对聚丙烯腈超滤膜进行改性，制备具有抗生物污染性能的水处理膜。对改性膜表面微观形貌、化学组分、亲水性、表面电荷和透水性进行系统表征。以大肠杆菌为代表菌种考察香兰素对菌落生长的影响，检测香兰... 详细信息

本研究采用群体感应抑制剂香兰素对聚丙烯腈超滤膜进行改性，制备具有抗生物污染性能的水处理膜。对改性膜表面微观形貌、化学组分、亲水性、表面电荷和透水性进行系统表征。以大肠杆菌为代表菌种考察香兰素对菌落生长的影响，检测香兰素改性对膜表面细菌生物膜形成的抑制效果。采用生物反应器出水为料液测试香兰素改性膜的抗生物污染性能。结果表明，香兰素对培养基上大肠杆菌菌落的生长有显著的抑制作用；采用香兰素改性的膜表面大肠杆菌初始粘附和繁殖较未改性膜减缓，在菌液中培养48 h后未形成完整的生物膜。膜污染实验进一步表明，香兰素改性膜可减少15.6%的水通量下降，膜表面生物膜胞外聚合物含量减少15.9%，抗生物污染性能有效提高。改性膜可减少系统中酰基高丝氨酸内酯信号分子的积累，抑制料液中优势菌Enterobacteriaceae在膜表面参与形成生物膜，从而影响生物膜的菌群结构。本研究为水处理应用中的膜生物污染控制提供了新思路。

关键词：膜生物污染群体感应抑制香兰素膜改性

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改性水溶性聚氨酯的固沙促生性能及其机理

农业工程学报 2016年第22期32卷 171-177页

作者：梁止水吴智仁东南大学土木工程学院南京210096 江苏大学环境与安全学院镇江212013

为探明改性水溶性聚氨酯(W-OHC)固沙促生机理,采用室内试验,研究其固沙的渗透性能、抗压性能、表面硬度、抗风蚀性、抗冻融性、保水性能等基本性能,并开展室外试验进行验证。结果表明,W-OHC在沙表面具有良好的渗透性,当W-OHC浓度为3%时... 详细信息

为探明改性水溶性聚氨酯(W-OHC)固沙促生机理,采用室内试验,研究其固沙的渗透性能、抗压性能、表面硬度、抗风蚀性、抗冻融性、保水性能等基本性能,并开展室外试验进行验证。结果表明,W-OHC在沙表面具有良好的渗透性,当W-OHC浓度为3%时,渗透厚度可达到14 mm。固沙层抗压强度随着浓度增加逐渐增大,最大可达到1.27 MPa,表面硬度随着W-OHC浓度增加呈增大趋势,可达到23.2 mm以上,且抗风蚀效果良好,浓度为3%、喷洒量为3 L/m2时,固沙层可抵抗25 m/s的风速侵蚀而7 min内表面基本不发生变化,在50次冻融循环条件下,抗压强度和表面硬度的损失率10.2%和6.5%。W-OHC溶液固化后形成空间网状结构,可以起到很好的保水促生作用,相同条件下的水蒸发率降低50%以上,可大大延长干旱条件下植被的生长周期,提高植被恢复的效率。室外验证表明,3%W-OHC喷洒的试验区2 a后的植被覆盖率可达85%。研究为W-OHC在防风固沙方面的规模化应用提供理论和技术支撑。

关键词：聚氨酯力学性能风洞渗透性能抗风蚀固沙促生

基于群体感应的水处理膜生物污染控制研究进展

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环境工程 2022年第11期40卷 251-259页

作者：陈新语侯冰倩耿茹周向同吴智仁韦静江苏大学环境与安全工程学院江苏镇江212013 江苏大学环境健康与生态安全研究院江苏镇江212013 苏州科技大学江苏水处理技术与材料协同创新中心江苏苏州215009

生物污染是水处理膜分离应用面临的主要问题之一。生物膜的形成受细菌群体感应系统调控,群体感应抑制是控制膜生物污染的新兴技术。介绍了群体感应机制及其参与生物膜形成的有关研究。通过干扰和阻断细菌的信息交流通路,可阻止群体感应... 详细信息

生物污染是水处理膜分离应用面临的主要问题之一。生物膜的形成受细菌群体感应系统调控,群体感应抑制是控制膜生物污染的新兴技术。介绍了群体感应机制及其参与生物膜形成的有关研究。通过干扰和阻断细菌的信息交流通路,可阻止群体感应依赖型基因表达从而抑制细菌的特定群体行为。综述了基于细菌群体感应和群体淬灭的水处理膜生物污染控制研究,考察了各类群体感应抑制剂在膜法水处理系统中的应用,以及抑制剂固定化、膜材料改性等研究进展,展望了群体感应理论在膜生物污染控制中的研究方向。

关键词：膜分离技术群体感应水处理生物污染生物膜