复合菌对黑臭水体中S2-的氧化条件优化及动力学特性

徐瑶瑶, 宋晨, 宋楠楠, 王进, 岳正波, 刘晓玲. 复合菌对黑臭水体中S2-的氧化条件优化及动力学特性[J]. 环境工程学报, 2019, 13(3): 530-540. doi: 10.12030/j.cjee.201901006
引用本文: 徐瑶瑶, 宋晨, 宋楠楠, 王进, 岳正波, 刘晓玲. 复合菌对黑臭水体中S2-的氧化条件优化及动力学特性[J]. 环境工程学报, 2019, 13(3): 530-540. doi: 10.12030/j.cjee.201901006
XU Yaoyao, SONG Chen, SONG Nannan, WANG Jin, YUE Zhengbo, LIU Xiaoling. Condition optimization and kinetic characteristics of S2- bio-oxidation in a black-stinking water body by composite microorganisms[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2019, 13(3): 530-540. doi: 10.12030/j.cjee.201901006
Citation: XU Yaoyao, SONG Chen, SONG Nannan, WANG Jin, YUE Zhengbo, LIU Xiaoling. Condition optimization and kinetic characteristics of S2- bio-oxidation in a black-stinking water body by composite microorganisms[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2019, 13(3): 530-540. doi: 10.12030/j.cjee.201901006

复合菌对黑臭水体中S2-的氧化条件优化及动力学特性

  • 基金项目:

    北京市自然科学基金面上项目8182058

    中央级公益性科研院所基本科研业务费专项JY-201209012北京市自然科学基金面上项目(8182058)

    中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(JY-201209012)

Condition optimization and kinetic characteristics of S2- bio-oxidation in a black-stinking water body by composite microorganisms

  • Fund Project:
  • 摘要: 以S2-的氧化率为主要考察指标,对从北京黑臭水体东沙河筛选获得的3株高效S2-氧化土著微生物sp1(Citrobacter sp.)、sp2(Ochrobactrum sp.)和sp3(Stenotrophomonas sp.)进行复配,获得硫氧化复合菌(sulphur oxidizing composite microorganisms, SOCM),比较单株菌sp1、sp2和sp3和SOCM对S2-的氧化效果。结果表明,SOCM对S2-的氧化能力明显优于单菌株。SOCM在复配比例为1∶1∶1,温度为25 ℃,初始pH为7时对北京市东沙河黑臭水样中S2-的氧化效果最好,氧化率最高达到76.7%;同时,色度、COD、NH3-N和TP的去除率可分别达到83.3%、69.2%、77.9%和68.2%。此外,建立了SOCM氧化S2-的动力学方程。当SOCM初始菌浓度从0.01 g·L-1逐渐提高到10 g·L-1时,底物比氧化速率常数Km随之减小,S2-平均氧化速率提高。但是,当SOCM初始菌浓度从10 g·L-1逐渐提高到50 g·L-1时,S2-平均氧化速率不再随着初始菌浓度的升高而加快。最后,将SOCM接种于北京清河和景观沟渠黑臭水样中,其对S2-氧化率分别达到67.0%和64.1%;同时,色度亦分别下降了83.3%和79.2%。研究为黑臭水体的微生物法治理提供了参考。
  • 加载中
  • [1] WANG X, WANG Y G, SUN C H, et al. Formation mechanism and assessment method for urban black and odorous water body: A review[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2016, 27(4): 1331-1340.
    [2] 赵越, 姚瑞华, 徐敏, 等.我国城市黑臭水体治理实践及思路探讨[J]. 环境保护, 2015, 43(13): 27-29.
    [3] LIAO W L, HUANG J S, DING J G, et al. Pollution status and remediation technologies of malodorous black water body in China[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2017, 34(11): 153-158.
    [4] 刘建福, 陈敬雄, 辜时有. 城市黑臭水体空气微生物污染及健康风险[J]. 环境科学, 2016, 37(4): 1264-1271.
    [5] SONG C, LIU X L, SONG Y H, et al. Key blackening and stinking pollutants in Dongsha River of Beijing: spatial distribution and source identification[J]. Journal of Environmental Management, 2017, 200: 335-346.
    [6] TANG W, SHAN B, ZHANG H, et al. Heavy metal contamination in the surface sediments of representative limnetic ecosystems in eastern China[J]. Scientific Reports, 2014, 4: 7152-7158.
    [7] 王玉琳, 汪靓, 华祖林. 黑臭水体中不同浓度Fe2+、S2-与DO和水动力关系[J]. 中国环境科学, 2018, 38(2): 627-633.
    [8] ARCO-LZARO E, AGUDO I, CLEMENTE R, et al. Arsenic(V) adsorption-desorption in agricultural and mine soils: Effects of organic matter addition and phosphate competition[J]. Environmental Pollution, 2016, 216: 71-79.
    [9] GAUR V K , GUPTA S K , PANDEY S D, et al. Distribution of heavy metals in sediment and water of river Gomti[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2005, 102(1/2/3): 419-433.
    [10] 刘树娟, 陈磊, 钟润生, 等. 硝酸钙对河流底泥中含硫化合物嗅味原位控制[J]. 环境科学研究, 2012, 25(6): 691-698.
    [11] TAO L L, LI P, DING J M, et al. The chemical coagulation-advanced oxidation composite process for treating sulfur-contained tannery wastewater[J]. Leather & Chemicals, 2011, 28(6): 8-10.
    [12] 陈正勇, 王国祥, 杨飞, 等. Fenton试剂对富营养化湖水黑臭的氧化降解作用[J]. 环境工程学报,2012, 6(5):1591-1594.
    [13] 杨华, 席劲瑛, 胡洪营, 等. 投加化学药剂改善城市黑臭河流水质的研究[J]. 环境科学与技术, 2012, 35(6I): 295-298.
    [14] SHENG Y Q, QU Y X, Ding C F, et al. A combined application of different engineering and biological techniques to remediate a heavily polluted river[J]. Ecological Engineering, 2013, 57: 1-7.
    [15] 吴霞, 谢悦波. 直接投菌法在城市重污染河流治理中的应用研究[J]. 环境工程学报, 2014, 8(8): 3331-3336.
    [16] 涂玮灵, 胡湛波, 梁益聪, 等. 反硝化细菌修复城市黑臭河道底泥实验研究[J]. 环境工程, 2015, 33(10): 5-9.
    [17] 宋晓兰, 张洁, 陈渊, 等. 微生物修复技术在苏南某黑臭河道的应用[J]. 环境科学与技术, 2014, 37(6N): 166-168.
    [18] PAN M, ZHAO J, ZHEN S, et al. Effects of the combination of aeration and biofilm technology on transformation of nitrogen in black-odor river[J]. Water Science and Technology, 2016, 74(3): 655-662.
    [19] CHEN J N, ZHANP, KOOPMAN B, et al. Bioaugmentation with Gordonia strain JW8 in treatment of pulp and paper wastewater[J]. Clean Technologies & Environmental Policy, 2012, 14(5): 899-904.
    [20] 高丹英. 黑臭水净化菌株的筛选及净水效果的研究[D]. 武汉: 华中师范大学, 2009.
    [21] DURAN M, TEPE N, YURTSEVER D, et al. Bioaugmenting anaerobic digestion of biosolids with selected strains of Bacillus, Pseudomonas, and Actinomycetes species for increased methanogenesis and odor control[J]. Applied Microbiology & Biotechnology, 2006, 73(4): 960-966.
    [22] 何杰财. 固定化生物催化剂在河涌黑臭治理中的效能研究[D]. 广州: 华南理工大学, 2013.
    [23] 黄菲菲. 组合微生物对黑臭水的净化研究[D]. 武汉: 华中师范大学, 2012.
    [24] 赵志萍. 河流黑臭水体的微生物修复研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2007.
    [25] 徐熊鲤, 谢翼飞, 陈政阳, 等. 曝气强化微生物功能菌修复黑臭水体[J]. 环境工程学报, 2017, 11(8): 4559-4565.
    [26] YU G W, QIU L, LEI H Y, et al. In situ biochemical technology to control black-odor of polluted sediments in tidal river[J]. Journal of Biotechnology, 2008, 136: 665.
    [27] 叶姜瑜, 程士兵, 窦建军, 等. 高效降解黑臭废水细菌的筛选及鉴定[J]. 环境工程, 2012, 30(s2): 13-16.
    [28] ZHUANG R Y, LOU Y J, QIU X T, et al. Identification of a yeast strain able to oxidize and remove sulfide high efficiently[J]. Applied Microbiology & Biotechnology, 2017, 101(1): 391-400.
    [29] WANG G F, LI X N, FANG Y, et al. Analysis on the formation condition of the algae-induced odorous black water agglomerate[J]. Saudi Journal of Biological Sciences, 2014, 21(6): 597-604.
    [30] 国家环境保护总局. 水和废水监测分析方法[M]. 4版. 北京: 中国环境科学出版社, 2002.
    [31] HE D F, CHEN R R, ZHU E H, et al. Toxicity bioassays for water from black-odor rivers in Wenzhou, China[J]. Environmental Science & Pollution Research International, 2015, 22(3): 1731-1741.
    [32] LI Z J, SONG L L, MA J Z, et al. The characteristics changes of pH and EC of atmospheric precipitation and analysis on the source of acid rain in the source area of the Yangtze River from 2010 to 2015[J]. Atmospheric Environment, 2017, 156: 61-69.
    [33] 陈燕飞. pH对微生物的影响[J]. 太原师范学院学报(自然科学版), 2009, 8(3): 121-124.
    [34] LIU C, HUANG X, WANG H. Start-up of a membrane bioreactor bioaugmented with genetically engineered microorganism for enhanced treatment of atrazine containing wastewater[J]. Desalination, 2008, 231(1): 12-19.
    [35] PRADHAN S, RAI LC. Optimization of flow rate, initial metal ion concentration and biomass density for maximum removal of Cu2+ by immobilized Microcystis [J]. World Journal of Microbiology & Biotechnology, 2000, 16(6): 579-584.
    [36] 聂麦茜, 吴蔓莉, 王晓昌, 等. 一株黄杆菌及其粗酶液对芘降解的动力学特征研究[J]. 环境科学学报, 2006, 26(2):181-185.
    [37] 李燕. 废水生物处理中溶解性微生物产物的产生及性质研究[D]. 南京: 南京大学, 2013.
    [38] ADAMS C E, ECKENFEFELDER W W, HOVIOUS J C. A kinetic model for design of completely-mixed activated sludge treating variable-strength industrial wastewaters[J]. Water Research, 1975, 9(1): 37-42.
    [39] MATHUR A K, MAJUMDER C B, CHATTERJEE S, et al. Biodegradation of pyridine by the new bacterial isolates S. putrefaciens and B. sphaericus[J]. Journal of Hazardous Materials, 2008, 157(2/3): 335-343.
    [40] SHEN J Y, ZHANG X, CHEN D, et al. Kinetics study of pyridine biodegradation by a novel bacterial strain, Rhizobium sp. NJUST18[J]. Bioprocess and Biosystems Engineering, 2014, 37(6): 1185-1192.
    [41] HAZRATI H, SHAYEGAN J, SEYEDI S M. Biodegradation kinetics and interactions of styrene and ethylbenzene as single and dual substrates for a mixed bacterial culture[J]. Journal of Environmental Health Science and Engineering, 2015, 13(1):1-12.
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出版历程
  • 刊出日期:  2019-03-14

复合菌对黑臭水体中S2-的氧化条件优化及动力学特性

  • 1. 合肥工业大学资源与环境工程学院,合肥 230009
  • 2. 中国环境科学研究院,流域水环境污染综合治理研究中心,北京 100012
  • 3. 南京瑞迪建设科技有限公司,南京 210029
基金项目:

北京市自然科学基金面上项目8182058

中央级公益性科研院所基本科研业务费专项JY-201209012北京市自然科学基金面上项目(8182058)

中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(JY-201209012)

摘要: 以S2-的氧化率为主要考察指标,对从北京黑臭水体东沙河筛选获得的3株高效S2-氧化土著微生物sp1(Citrobacter sp.)、sp2(Ochrobactrum sp.)和sp3(Stenotrophomonas sp.)进行复配,获得硫氧化复合菌(sulphur oxidizing composite microorganisms, SOCM),比较单株菌sp1、sp2和sp3和SOCM对S2-的氧化效果。结果表明,SOCM对S2-的氧化能力明显优于单菌株。SOCM在复配比例为1∶1∶1,温度为25 ℃,初始pH为7时对北京市东沙河黑臭水样中S2-的氧化效果最好,氧化率最高达到76.7%;同时,色度、COD、NH3-N和TP的去除率可分别达到83.3%、69.2%、77.9%和68.2%。此外,建立了SOCM氧化S2-的动力学方程。当SOCM初始菌浓度从0.01 g·L-1逐渐提高到10 g·L-1时,底物比氧化速率常数Km随之减小,S2-平均氧化速率提高。但是,当SOCM初始菌浓度从10 g·L-1逐渐提高到50 g·L-1时,S2-平均氧化速率不再随着初始菌浓度的升高而加快。最后,将SOCM接种于北京清河和景观沟渠黑臭水样中,其对S2-氧化率分别达到67.0%和64.1%;同时,色度亦分别下降了83.3%和79.2%。研究为黑臭水体的微生物法治理提供了参考。

English Abstract

参考文献 (41)

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