一体化地埋式生活污水处理设施0_【#工作服】瓦房店

一体化地埋式生活污水处理设施

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测定方法　　采用数显式酸度计(pHS-3C, 上海)测定体系pH值, 酸度计精度为0.01.利用邻菲罗啉比色法测定溶液中Fe2+浓度, 并结合体系初始Fe2+浓度, 计算不同时刻Fe2+氧化率(刘奋武等, 2013a).利用热场发射扫描电子显微镜(SEM, JSM-7001F), 在加速电压10.0 kV、工作距离10.0 mm条件下观察次生铁矿物形貌.通过X射线衍射仪(D8 Advance A25, Bruker, Germany), 在测试条件为Cu靶, 步长0.02o条件下获得次生矿物特征衍射峰, 分析矿物矿相.矿物重量采用分析天平(BS124-S型, 精度0.0001)称量.采用平板菌落计数法对氧化亚铁硫杆菌进行计数.固体培养基配制过程如下：培养基的配方分A、B、C液.其中, A液：(NH4)2SO4 3.0 g、KCl 0.1 g、K2HPO4 0.5 g、Ca(NO3)2·4H2O 0.01 g、MgSO4·7H2O 0.5 g, 溶于装有300 mL去离子水的玻璃锥形瓶中, 用H2SO4调节pH到2.79;B液：4 g琼脂糖溶于装有500 mL去离子水的锥形三角瓶中;C液：22.1 g FeSO4·7H2O溶于装有200 mL去离子水的玻璃三角瓶中.其中, A液与B液在高压蒸汽灭菌锅中于121 ℃下灭菌30 min, C液过0.22 μm滤膜过滤灭菌.待A、B灭菌完成, 冷却到60 ℃后, 将A、B、C液混合摇匀, zui后将混合培养基倒入培养皿中, 冷却备用.　　2.6 数据处理与绘图

使用Microsoft Excel(2010版本)软件对pH、Fe2+氧化率、矿物产生量进行数据分析, 分析结果采用平均值及标准偏差形式表示.使用Origin7.5软件对实验所得数据进行制图.　　3 结果与讨论(Results and discussion)3.1 生物成因次生铁矿物合成　　前人在对酸性矿山废水体系施氏矿物的研究中发现, 施氏矿物是外观为球型, 且球表面长满针刺的非晶型矿物(Liao et al., 2011;Liu et al., 2015b).本研究生物合成施氏矿物的形貌如图 1a所示.　　本研究所得施氏矿物颗粒相互团聚生长, 其形貌与前人报道结果(Liu et al., 2015b)基本一致.X射线衍射(XRD)技术不但可以鉴定矿物种类, 而且能够区别晶型矿物与非晶型矿物.JCPDS(2002)PDF47-1775卡片数据及前人对施氏矿物X射线衍射(XRD)结果证实(Wang et al., 2013;Zhang et al., 2017), 施氏矿物XRD图谱存在8条衍射宽峰, 其中, 典型宽峰位于2θ=26.26°、35.16°、55.30°与61.34°, 尤其是与2θ=35.16°处的特征宽峰常被用来作为鉴别施氏矿物的特征衍射峰.本研究所得次生铁矿物XRD典型衍射宽峰位置与前人结果完全一致.结合本研究所得矿物SEM与XRD数据, 可以证实体系获得的次生铁矿物为纯施氏矿物.生物合成施氏矿物体系在0~60 h培养过程中, pH变化趋势与氧化亚铁硫杆菌生长趋势见图 2.从图 2可以看出, 施氏矿物生物合成体系pH从初始的2.50逐渐降低至60 h时的2.10, 液相中微生物浓度从初始的1×107 cells·mL-1逐渐以指数增长趋势增加至3×108 cells·mL-1.文献报道氧化亚铁硫杆菌氧化Fe2+的世代周期为6.5~15.0 h(周立祥, 2012).本研究在制备施氏矿物过程中, 氧化亚铁硫杆菌利用Fe2+作为能源物质共繁殖5代, 平均世代周期为12 h.材料与方法(Materials and methods)2.1 供试药品　　本研究所涉及的硫酸铵、硝酸钙、硫酸镁、邻菲罗啉、盐酸羟胺、氯化钾、磷酸氢二钾、七水硫酸亚铁、无水乙酸钠等均为分析纯.　　2.2 供试氧化亚铁硫杆菌的活化及休止细胞液的制备　　将1 mL嗜酸性氧化亚铁硫杆菌菌株Acidithiobacillus ferrooxidans LX5(A. ferrooxidans LX5, CGMCC No.0727)休止细胞液加入到150 mL改进型9K培养基中(Liu et al., 2015a), 在28 ℃、180 r·min-1条件下进行活化, 待体系Fe2+完全氧化时用定性中速滤纸过滤培养液, 再次取15 mL富含硫杆菌的滤液重复上述活化过程.待体系Fe2+再次氧化完全时结束活化, 将所得微生物菌液用滤纸抽滤, 获得活化后的氧化亚铁硫杆菌菌液, 菌液中Acidithiobacillus ferrooxidans LX5浓度为1×108 cells·mL-1.　　2.3 生物成因次生铁矿物——施氏矿物合成　　将15 mL活化后的氧化亚铁硫杆菌液接入250 mL三角瓶中, 补充加入135 mL FeSO4溶液, 维持体系Fe2+浓度为160 mmol·L-1, 用1:1硫酸溶液调节体系pH至2.50, 设置12个重复, 编号1~12.将各体系在28 ℃、180 r·min-1条件下培养60 h至Fe2+完全氧化, 结束培养.编号1~3的3个体系在反应过程中, 每隔12 h测定体系pH值, 取1 mL上清液用于微生物计数, 培养结束后, 将体系进行过滤, 滤纸截留的矿物在50 ℃环境中烘干, 进行矿物矿相与形貌鉴别;培养结束后, 将编号4~6的3个体系用定性滤纸过滤, 将截留的矿物(0.2 g)溶解, 对溶解体系氧化亚铁硫杆菌数量进行计数, 获得脱水施氏矿物对氧化亚铁硫杆菌的吸附包裹量;将编号7~12的6个体系过滤, 所得矿物抽滤、混合在同一滤纸上, 利用滤纸上截留的矿物立即开展施氏矿物表面附着硫杆菌的Fe2+氧化活性实验.　　2.4 生物成因施氏矿物表面附着硫杆菌的Fe2+氧化活性实验　　2.3节实验中, 所获次生铁矿物被证明为施氏矿物.称取0.1、0.2、0.3及0.4 g抽滤后的施氏矿物(含水率为51.3%)分别加入到250 mL三角瓶中, 补充150 mL改进型9K液体培养基, 调节体系pH至2.50, 分别记作处理1(0.1 g施氏矿物体系)、处理2(0.2 g施氏矿物体系)、处理3(0.3 g施氏矿物体系)、处理4(0.4 g施氏矿物体系).将0.1、0.2、0.3及0.4 g抽滤后的施氏矿物分别置于100 mL pH=1.70的硫酸溶液, 在28 ℃、180 r·min-1下溶解施氏矿物, 待施氏矿物完全溶解后, 再在体系中补充50 mL浓缩3倍的改进型9K培养基, 同样调节体系pH至2.50, 分别记作处理5(0.1 g施氏矿物溶解体系)、处理6(0.2 g施氏矿物溶解体系)、处理7(0.3 g施氏矿物溶解体系)、处理8(0.4 g施氏矿物溶解体系).对改进型9K液体培养基(pH=2.50)培养作为对照实验, 记作处理9(对照处理).每个处理设置3个重复.将9个处理体系放入恒温振荡器中, 在28 ℃、180 r·min-1条件下培养.培养过程中, 定期测定各体系pH值, 并取1 mL培养液过0.22 μm滤膜, 测定体系Fe2+浓度.培养至108 h后, 将不同体系培养液抽滤, 计算不同体系次生铁矿物的产生量.需要指出的是, 施氏矿物化学式为Fe8O8(OH)8-2x(SO4)x(1.00≤x≤1.75)中Fe3+与SO42-质量分数分别为54.6%~57.9%与12.4%~20.5%.本研究中施氏矿物(含水率51.3%)溶解为体系引入的Fe3+与SO42-相较于改进型9K液体培养基本身含有的Fe3+(~8900 mg·L-1)与SO42-(~18000 mg·L-1), 比例很低.医院废水处理流程医疗机构污水处理方案

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