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菌藻共生技术在工业废水零排放中的应用与展望

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化工进展 2023年第8期42卷 4424-4431页

作者：郑梦启王成业汪炎王伟袁守军胡真虎何春华王杰梅红合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 安徽省农村水环境治理与水资源利用工程实验室安徽合肥230009 工业废水及环境治理安徽省重点实验室安徽合肥230022

工业废水含有大量的毒性有机物与氮磷营养盐,是导致黑臭水体和富营养化水体的关键源头,因而工业废水零排放成为工业可持续发展的必由之路。菌藻共生技术同时具备有机物降解和碳氮磷固定的优势,日益成为废水零排放战略的研究热点。本文... 详细信息

工业废水含有大量的毒性有机物与氮磷营养盐,是导致黑臭水体和富营养化水体的关键源头,因而工业废水零排放成为工业可持续发展的必由之路。菌藻共生技术同时具备有机物降解和碳氮磷固定的优势,日益成为废水零排放战略的研究热点。本文综述了菌藻共生技术去除工业废水中有机物与氮磷的作用机制以及关键影响因素,并就典型工业废水——印染废水、制药废水和石化废水,阐述了菌藻共生技术处理不同废水的特性与难点。此外,环境因子中过度的温度、光照和工业废水中高浓度毒性有机物胁迫微藻营养方式转变,并诱导微生物的强烈氧化应激反应,从而抑制菌藻的生长代谢,降低废水处理效能。因此,本文对菌藻共生技术在工业废水处理中的应用进行展望,需要从预处理工艺和菌藻共生工艺优化着手,削减环境氧化胁迫和增强菌藻生物代谢优势的偶联,并且可通过探索环境因子调控策略实现生物质的定向转化。

关键词：工业废水菌藻共生零排放氧化胁迫生物质转化

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运行模式对菌藻共生颗粒污泥系统的影响

中国环境科学 2023年第9期43卷 4718-4727页

作者：李冬柴晨旭李帅张复旦张杰北京工业大学水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室北京100124 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨150090

为探究运行模式对菌藻共生颗粒污泥系统的影响,采用序批式反应器(SBR)和连续流反应器(CSTR)启动菌藻共生颗粒污泥系统,并分析两个系统中藻类含量、污染物去除性能以及微生物的差异.结果表明两种运行模式下的菌藻共生颗粒污泥中藻类空间... 详细信息

为探究运行模式对菌藻共生颗粒污泥系统的影响,采用序批式反应器(SBR)和连续流反应器(CSTR)启动菌藻共生颗粒污泥系统,并分析两个系统中藻类含量、污染物去除性能以及微生物的差异.结果表明两种运行模式下的菌藻共生颗粒污泥中藻类空间分布不同,SBR运行模式下藻类充当内核,细菌主要分布在外层,颗粒在外界环境变化时更易解体,而CSTR运行模式下藻类均匀分布在整个颗粒,丝状菌能够作为骨架网捕悬浮藻类和细菌参与造粒过程,有利于富集藻类和污泥的快速颗粒化.两种运行模式下总无机氮(TIN)去除途径有所差异,SBR中主要由功能细菌去除,而CSTR中存在亚硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制,藻类的同化作用为主要去除途径,且对TIN的去除性能更好.CSTR运行模式下系统对化学需氧量(COD)、总磷(TP)以及TIN的去除率在实验末期能够达到96%、96%、60%左右.两种运行模式下微生物群落存在差异,CSTR运行模式下系统中藻类种类更多、丰度更高,而SBR运行模式下系统中功能细菌种类更多.

关键词：菌藻共生颗粒污泥运行模式藻类空间分布高通量测序

厌氧段光照策略对A/O模式下菌藻共生系统性能的影响

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中国环境科学 2024年第8期44卷 4336-4346页

作者：李冬公为敏李帅柴晨旭张杰北京工业大学水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室北京100124 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨150090

设置4组以厌氧/好氧(A/O)模式运行的序批式反应器(SBR),其中R1厌氧段为8000lx的光照;R^(2)、R3和R4将厌氧段划分为A1和A_(2),A1段无光照,A_(2)段的光强分别为0、3000和5000lx,探究不同厌氧段光照策略对菌藻共生系统性能的影响.研究结果... 详细信息

设置4组以厌氧/好氧(A/O)模式运行的序批式反应器(SBR),其中R1厌氧段为8000lx的光照;R^(2)、R3和R4将厌氧段划分为A1和A_(2),A1段无光照,A_(2)段的光强分别为0、3000和5000lx,探究不同厌氧段光照策略对菌藻共生系统性能的影响.研究结果显示,在厌氧后期添加弱光照的R3和R4中可以快速富集微藻,这使其形成的菌藻共生颗粒结构致密,沉降性能良好,碳氮磷去除效果更佳,并且分泌出更多的胞外聚合物(EPS).其中R3除磷效果最好,总磷(TP)去除率达到95.87%.典型周期分析可知,弱光条件下厌氧末期的释磷量与叶绿素a(Chl-a)含量成正比,R3的厌氧释磷能力最强,其厌氧末磷浓度达到43.73mg/L,在A_(2)段形成的高磷环境能够刺激微藻生长,其Chl-a含量在运行后期达到6.13mg/gVSS.高通量测序显示,R3的原核生物中成功富集了以Candidatus_Accumulibacter为核心的聚磷菌(PAOs),丰度达到11.18%;真核生物中微藻的总丰度达到84.29%,其中Halochlorella丰度高达42.85%,说明在厌氧后期的高磷环境中添加弱光照(3000lx)能够在不影响PAOs生长的条件下同步富集微藻,形成了以微藻和PAOs为核心的共生颗粒,为污水深度处理提供技术支持.

关键词：菌藻共生颗粒污泥光照策略聚磷菌高通量测序

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菌-藻共生生物膜污水处理研究进展

土木与环境工程学报（中英文） 2021年第4期43卷 141-153页

作者：廖怀玉孙丽李济斌何頔广东工业大学环境生态工程研究院广州510006 南海海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458

传统生物污水处理技术以活性污泥法及其衍生工艺为主,虽工艺成熟、操作简单,但仍存在运行能耗高、微生物对有毒物质耐受性差等缺陷。菌藻共生生物膜污水处理技术具有低耗高效、抗冲击负荷及环境毒性耐受能力强等优势,日益受到广泛关注... 详细信息

传统生物污水处理技术以活性污泥法及其衍生工艺为主,虽工艺成熟、操作简单,但仍存在运行能耗高、微生物对有毒物质耐受性差等缺陷。菌藻共生生物膜污水处理技术具有低耗高效、抗冲击负荷及环境毒性耐受能力强等优势,日益受到广泛关注。从菌藻共生生物膜形成过程及净水机理出发,介绍菌藻生物膜形成的影响因素以及净水优势,综述菌藻生物膜体系在污水处理中的推广应用,并针对现有研究的不足,对未来菌藻共生生物膜的研究趋势进行展望,以期为菌藻共生生物膜污水处理技术的进一步工程实践提供理论依据。

关键词：菌藻共生生物膜净水原理污水处理

菌藻共生系统净化污水处理厂尾水的条件探究与优化

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环境工程技术学报 2022年第4期12卷 1177-1184页

作者：贾晓彤何小娟封吉猛沈剑王欣泽上海交通大学环境科学与工程学院洱海湖泊生态系统野外科学观测研究站上海交通大学云南(大理)研究院

城镇污水处理厂尾水排入水体后,尾水中的氮、磷仍易引起受纳水体富营养化问题,开展尾水深度处理以进一步去除氮、磷营养物质具有现实意义。通过试验研究了不同菌藻共培养对氮、磷的去除效果,筛选出优势菌藻组合,采用响应面法研究了通气... 详细信息

城镇污水处理厂尾水排入水体后,尾水中的氮、磷仍易引起受纳水体富营养化问题,开展尾水深度处理以进一步去除氮、磷营养物质具有现实意义。通过试验研究了不同菌藻共培养对氮、磷的去除效果,筛选出优势菌藻组合,采用响应面法研究了通气量、光波长、细菌接种量对氮、磷去除效果的交互影响,提出最优参数组合,并建立菌藻共生系统,进行验证试验。结果表明:不同菌藻组合中,蛋白核小球藻-地衣芽胞杆菌-恶臭假单胞菌共培养组对TN、TP的去除效果较好;此菌藻共生系统在蓝光、通气量为1.8 L/min及细菌接种量为20%(体积比)条件下,TN去除率最大可达93.7%,1 d后TP基本上完全被去除;在蓝光、通气量为2.0 L/min及细菌接种量为5%条件下,2 d后氮去除率可达98.4%;在红光、通气量为2.0~3.0 L/min及细菌接种量为10%~20%条件下,2 d后氨氮可完全被去除。菌藻共生系统对氮、磷去除效果的最优参数组合为蓝光、通气量为1.8L/min及细菌接种量为20%,最优参数组合验证的结果与预测值相符,系统出水符合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水质标准,可为菌藻共生系统的实际应用提供理论基础。

关键词：菌藻共生响应面法优化氮、磷去除效果蛋白核小球藻污水处理厂尾水

菌藻共生系统对含氮、磷农药的响应特性与机制

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环境化学 2024年

作者：刘梦雨赵政邓文武孙瑞芃王金慧孔强徐飞山东师范大学地理与环境学院中国科学院南京地理与湖泊研究所山东省创新发展研究院(山东信息通信技术研究院管理中心) 山东省地矿工程集团有限公司山东师范大学东营研究院

阿特拉津和草甘膦分别是含三氮苯与有机磷的除草剂，具有内分泌干扰效应，微生物修复作为一种新型高效的绿色修复技术已日益受到重视.本研究通过构建改良型菌藻共生体系，探究该体系对两种含有不同有机元素及具有不同作用方式的农药残... 详细信息

阿特拉津和草甘膦分别是含三氮苯与有机磷的除草剂，具有内分泌干扰效应，微生物修复作为一种新型高效的绿色修复技术已日益受到重视.本研究通过构建改良型菌藻共生体系，探究该体系对两种含有不同有机元素及具有不同作用方式的农药残留废水的处理效能及作用机理，结合16S rRNA测序分析两种农药对微生物群落演化的影响，并通过理论分子对接模拟与基因的荧光定量测定对比阐明两种农药的降解机制.结果表明，通入10 mg·kg-1阿特拉津后对系统的硝化反硝化具有一定的促进作用，COD、TN、NH4+-N、TP的平均去除率达到81.42%、83.23%、96.02%、99.24%，且微生物对阿特拉津具有持续降解作用.变形菌门（Proteobacteria）是通入阿特拉津后NG组微生物的第一优势菌门，平均占比为56.42%,γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）、δ-变形菌纲（Deltaproteobacteria）作为优势菌纲存在表明微生物面对阿特拉津的胁迫主要是利用自身分泌EPS及孢子等抵御不利环境，与此同时降解基因atzA的持续表达也保证了系统对阿特拉津去除的同时也维持自身的代谢.而草甘膦对系统具有明显的抑制作用，对草甘膦的去除在中浓度50 mg·L-1时达到吸附饱和，TP的平均去除率仅为30.78%.随着草甘膦浓度的增加，超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase,SOD）和过氧化物酶（Peroxidase,POD）的水平发生了补偿性负相关变化，在中高浓度下POD表现出主要作用能力；拟杆菌纲（Bacteroidia）是草甘膦胁迫下微生物的第一优势菌群，平均占比为56.10%，主要以激发抗性机制，减弱群落的演化，从而减小草甘膦的胁迫.研究结果为农业用药提供一定的依据，对区域新型污染物防控提供一定的科学基础.

关键词：阿特拉津草甘膦菌藻共生微生物群落相关性分析

菌藻共生技术在畜禽养殖沼液资源化治理领域的研究进展

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工业水处理 2024年第10期44卷 32-39页

作者：张亚斌党腾飞李志国郭笑盈郭琼王岩万俊锋郑州大学生态与环境学院河南郑州450001 牧原食品股份有限公司河南南阳473010 河南省环境与资源国际联合实验室河南郑州450001

我国规模化畜禽养殖场快速发展,大量经过厌氧处理的养殖沼液的治理与资源化利用成为污水治理领域的研究热点之一。介绍了传统生化处理法与微藻技术在沼液资源化治理中的不足与瓶颈,以及菌藻共生技术在沼液治理与资源化领域的兴起与发展... 详细信息

我国规模化畜禽养殖场快速发展,大量经过厌氧处理的养殖沼液的治理与资源化利用成为污水治理领域的研究热点之一。介绍了传统生化处理法与微藻技术在沼液资源化治理中的不足与瓶颈,以及菌藻共生技术在沼液治理与资源化领域的兴起与发展,进一步根据菌藻共生系统的作用机理与沼液处理效能,系统论述了菌藻共生技术研究现状,包括反应器的开发及应用,功能菌种、藻种的选择,菌藻接种比的确定和菌藻颗粒污泥的开发等。最后,分析了菌藻共生技术在沼液治理与资源化领域的研究方向,提出未来菌藻颗粒污泥资源化技术将是沼液资源化处理技术的重点研究方向之一。

关键词：沼液微藻资源化利用菌藻共生

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菌藻共生高效产氢体系研究进展

现代化工 2021年第S01期41卷 48-53页

作者：刘士涛吕小鸿姚然吴聪萍姚颖方南京大学昆山创新研究院江苏昆山215347 深圳华大三生园科技有限公司广东深圳518002 中国科学院半导体研究所北京100083

通过对当前菌藻共培养产氢机理的归纳整理,分析了影响产氢效率的关键因素,就促进菌藻共生高效产氢的方法进行了探讨,并对菌藻共生产氢过程中存在的问题进行了归纳,提出了一些改进措施,期望能够为菌藻共培养技术研发提供帮助,为氢能高效... 详细信息

通过对当前菌藻共培养产氢机理的归纳整理,分析了影响产氢效率的关键因素,就促进菌藻共生高效产氢的方法进行了探讨,并对菌藻共生产氢过程中存在的问题进行了归纳,提出了一些改进措施,期望能够为菌藻共培养技术研发提供帮助,为氢能高效、清洁、可持续工业化生产提供前期探索。

关键词：菌藻共生产氢微藻产氢菌高效产氢高密度培养

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菌藻共生序批式生物膜反应器处理猪场沼液

水处理技术 2018年第1期44卷 118-122页

作者：张正红何文辉向天勇单胜道嘉兴职业技术学院浙江嘉兴314036 浙江科技学院浙江杭州310023

采用活性污泥、光合细菌和小球藻组成的菌藻共生序批式生物膜反应器(SBBR)对猪场沼液进行了净化处理,研究了HRT和光照度等因素对污染物去除效果的影响。结果表明,优化HRT为2 d、光照度为5 klx。系统运行稳定后,COD、NH_4^+-N、TN和TP的... 详细信息

采用活性污泥、光合细菌和小球藻组成的菌藻共生序批式生物膜反应器(SBBR)对猪场沼液进行了净化处理,研究了HRT和光照度等因素对污染物去除效果的影响。结果表明,优化HRT为2 d、光照度为5 klx。系统运行稳定后,COD、NH_4^+-N、TN和TP的去除率分别为92.16%±0.82%、97.98%±0.53%、87.95%±0.55%和84.25%±0.45%,出水COD和NH_4^+-N、TN、TP的质量浓度分别为(143.3±15.0)mg/L和(14.24±3.74)、(97.48±4.45)、(5.20±0.15)mg/L。该系统稳定性好,能有效地去除沼液中的污染物,可用于猪场沼液净化。

关键词：菌藻共生活性污泥光合细菌小球藻序批式生物膜反应器沼液