不同生物反应器中基因工程菌生物强化处理阿特拉津研究

在膜-生物反应器(MBR)和复合生物反应器中,考察基因工程菌生物强化处理阿特拉津去除效果,并对基因工程菌浓度和降解基因atzA基因丰度变化进行检测.结果表明,阿特拉津对COD和氨氮的生物去除活性具有一定的抑制作用;基因工程菌生物强化后,COD及氨氮的去除效率得到恢复.MBR对COD和氨氮的去除效果优于复合生物反应器.基...     

基因工程菌生物强化MBR工艺处理阿特拉津试验研究

以生活污水为共基质,考察了基因工程菌在MBR和活性污泥反应器中对阿特拉津的生物强化处理效果,以及生物强化处理对污泥性状的影响.结果表明,基因工程菌在MBR中对阿特拉津具有很好的生物强化处理效果,阿特拉津平均出水浓度为0.84 mg/L,平均去除率为95%,最大去除负荷可以达到70 mg/(L·d).生物强化的MBR对生活污水中COD的平均去除率为71%,COD平均出水浓度65 mg/L,COD容积负荷增加对COD去除效果有一定影响;对生活污水中的氨氮具有很好的去除效果,氨氮平均出水浓度为1.1 mg/L,平均去除率为97%,最大氨氮去除负荷为143 mg/(L·d).与普通MBR污泥相比,生物强化MBR污泥的硝化活性和亚硝化活性略高,碳氧化活性略低,因此表现出氨氮处理效果很好,COD处理效果略差.阿特拉津的存在会对污泥性状产生影响,可能是造成污泥碳氧化活性低的原因.     

基因工程菌生物强化处理系统微生物群落分析

在膜-生物反应器(MBR)和传统活性污泥反应器(CAS)中,考察了基因程菌生物强化对阿特拉津的去除效果,并通过PCRDGGE分析了反应器不同运行阶段污泥微生物群落的变化.结果表明,基因工程菌生物强化实现了阿特拉津的高效生物去除,MBR和CAS阿特拉津平均去除率分别达到88.6％和85.3％.阿特拉津生物强化去除有助于反...     

废水生物强化中基因工程菌的流失和环境生存状况研究

在废水生物强化处理中,基因工程菌从生物反应器向环境的流失会造成潜在生态风险.在传统活性污泥法反应器(CAS)和膜一生物反应器(MBR)中,考察了1株降解阿特拉津基因工程菌的流失和流失后在模拟自然环境中的生存状况.结果表明,基因工程菌在接种初期从反应器中流失的密度最大.在接种密度为1010CFU/mL时,CAS的最大流失密度接近接种密度,MBR的最大流失密度仅有102CFU/mL.在模拟自然环境中,流失密度是决定基因工程菌生存状况的主要因素.在CAS出水1010CFU/mL流失密度下,高种群密度基因工程菌在水体和土壤中生存时间较长(30 d以上),潜在生态风险较高;在MBR出水102CFU/mL流失密度下.基因工程菌在水体和土壤中很快衰亡,潜在生态风险较小.环境条件对基因工程菌生存状况具有影响,提高土壤的含水率、有机质含量以及环境选择压力的存在有利于基因工程菌生存.     

固定化GEM/CAS串联工艺强化处理阿特拉津废水

考察了固定化基因工程菌强化处理(GEM)/传统活性污泥处理(CAS)串联工艺对阿特拉津废水的处理效果,水力停留时间(HRT)对处理效果的影响,基因工程菌的生长和流失情况.结果表明,当HRT为4～24h,阿特拉津初始浓度为20mg/L,以实际生活污水为碳源时,串联工艺均可以实现对高浓度高负荷的阿特拉津生物强化处理.水力停留时间为24h时,固定化细胞反应器(串联工艺A段)的处理效果最好,阿特拉津平均去除率为96.64%,出水浓度为0.56ms/L.水力停留时间为12、8和4h时,平均去除率分别为88.59%、89.79%、88.61%.反应器在以上4个HRT时, COD平均去除率分别为72.76%、64.59%、66.16%和65.84%. 在整个反应过程中,没有出现大量工程菌流失的现象,同时在固定化颗粒的表面以及浅层均观察到了大量工程菌菌体,固定化颗粒的表面还出现了生物膜和菌胶团,反应结束时,颗粒形态完好,强度满足本工艺条件下长期使用的需求.     

基因工程菌生物强化膜-生物反应器工艺启动期影响因素研究

基因工程菌生物强化膜-生物反应器工艺经过启动期之后,可以实现对阿特拉津的高效稳定去除,去除率在90%以上.不同条件下,启动期最短2 d,最长可达12 d.阿特拉津初始进水负荷、运行温度和工程菌接种密度,对启动期具有显著影响.增加阿特拉津初始进水负荷、提高运行温度和增加基因工程菌接种密度,可以实现快速启动.进水水质对启动期影响不大,在人工配水和实际污水2种进水条件下,启动期基本相同,而且稳定期2种进水的阿特拉津去除情况也没有差异,说明进水水质对启动期和稳定期阿特拉津的去除影响都不大.     

生物强化MBR-AF工艺短程硝化反硝化研究

本试验将短程硝化功能菌和反硝化功能菌分别接种至膜生物反应器(MBR)和上流式厌氧生物滤池(AF)中,构建了生物强化的MBR-AF短程硝化反硝化工艺,并以活性污泥作空白对照,考察该工艺对高氨氮废水的短程脱氮性能.结果表明,强化体系MBR的启动期短,仅需30d,而活性污泥体系MBR的启动期长达100d;强化体系MBR亚硝酸氮积累率始终维持在95%以上;在30℃下,随着运行时间的延长,强化体系MBR-AF工艺总氮去除率不断升高,最高达90%以上,比活性污泥体系高20%;强化体系MBR膜污染程度轻,膜的使用寿命长.说明功能菌强化在高效亚硝酸氮积累和氨氮转化方面起关键作用,可作为实现短程硝化反硝化的有效手段.     

Bioaugmentation with a pyridine-degrading bacterium in a membrane bioreactor treating pharmaceutical wastewater

The bacterial strain Paracoccus denitrificans W12, which could utilize pyridine as its sole source of carbon and nitrogen, was added into a membrane bioreactor （MBR） to enhance the treatment of a pharmaceutical wastewater. The treatment efliciencies investigated showed that the removal of chemical oxygen demand, total nitrogen, and total phosphorus were similar between bioaugmented and non-bioaugmented MBRs, however, significant removal of pyridine was obtained in the bioaugmented reactor. When the hydraulic retention time was 60 hr and the influent concentration of pyridine was 250-500 mg/L, the mean effluent concentration of pyridine without adding W12 was 57.2 mg/L, while the pyridine was degraded to an average of 10.2 mg/L with addition of W12. The bacterial community structure of activated sludge during the bioaugmented treatment was analyzed using polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis （PCR-DGGE）. The results showed that the W12 inoculum reversed the decline of microbial community diversity, however, the similarity between bacterial community structure of the original sludge and that of the sludge after bioaugmentation decreased steadily during the wastewater treatment. Sequencing of the DNA recovered from DGGE gel indicated that sp., Sphingobium sp., Comamonas sp., and Hyphomicrobium sp. were the dominant organisms in time sequence in the bacterial community in the bioaugmented MBR. This implied that the bioaugmentation was affected by the adjustment of whole bacterial community structure in the inhospitable environment, rather than being due solely to the degradation performance of the bacterium added.     

SPG膜曝气-基因工程菌生物膜反应器处理阿特拉津废水研究

膜曝气-生物膜反应器(MABR)是一种新型的膜-生物废水处理工艺,在MABR中采用基因工程菌生物膜可以强化难降解污染物的生物去除.本研究在SPG膜表面形成基因工程菌生物膜,运行SPG膜曝气-生物膜反应器(SPG-MABR)处理阿特拉津废水,考察了气压、挂膜生物量和液体流速对SPG-MABR运行性能的影响,以及基因工程菌生物膜的变化.结果表明,提高气压可以增大透氧系数,从而提高阿特拉津和COD的去除速率以及复氧速率.提高挂膜生物量能够加快阿特拉津和COD的生物去除,但生物膜厚度增加使得氧传质阻力增大,复氧速率降低.层流状态下减小SPG-MABR中的液体流速,有利于污染物向生物膜扩散传质,从而提高污染物去除速率.气压为300 kPa、生物量为25 g·m-2、液体流速为0.05 m·s-1时,SPGMABR反应器对阿特拉津5 d的去除率可以达到98.6%.在SPG-MABR运行过程中,基因工程菌生物膜呈现微生物多态化趋势.生物膜表面逐渐被其他微生物细胞覆盖,基因工程菌分布减少,生物膜内部仍以基因工程菌细胞为主.     

降解-示踪质粒的构建及性能评价研究

在生物强化中采用报告基因技术对降解质粒进行标记,可实现对基因工程菌和降解基因的原位监测。通过基因克隆技术,将绿色荧光蛋白基因(gfp)和阿特拉津脱氯水解酶基因(atzA)重组,构建降解-示踪功能质粒,实现对阿特拉津降解质粒的示踪标记,并对转化获得的基因工程菌绿色荧光蛋白表达及阿特拉津降解能力进行评价。结果表明将gfp和atzA基因克隆至质粒载体pUC18所获得的重组质粒,经检测含有atzA基因,具有氨苄青霉素抗性,并可表达绿色荧光蛋白。携带重组质粒的基因工程菌具有阿特拉津降解活性;且在活性污泥中产生绿色荧光现象,可通过原位观察进行监测。     

膜生物反应器与传统活性污泥法污泥混合液过滤特性的比较

针对污泥混合液的过滤性能,在运行条件相同的情况下对膜生物反应器(MBR)与传统活性污泥法(CAS)进行比较.实验结果表明:MBR工艺污泥混合液的过滤阻力是CAS工艺过滤阻力的2～3倍;2种工艺悬浮液过滤阻力占总阻力的90%左右.过滤阻力分布实验表明,沉积层阻力占CAS工艺总阻力的87.30%,占MBR工艺总阻力的94.18%.     

蠕虫在膜生物反应器和活性污泥法中的污泥减量研究

通过长达345d的中试规模试验,研究比较了蠕虫在膜生物反应器(MBR)和活性污泥法(CAS)的生长状况及其导致的污泥减量效果.CAS中的蠕虫生长状况明显优于MBR的蠕虫生长状况.MBR曝气池中平均蠕虫密度(10条·mg-1)远低于CAS曝气池中平均蠕虫密度(71条·mg-1),并且CAS中蠕虫连续保持高密度(>30条·mg-1)生长达172d.CAS中红斑瓢体虫和仙女虫交替成为优势蠕虫.蠕虫生长对MBR的污泥产率(0 40kg·kg-1)和污泥沉降性能(污泥沉降指数133mL·g-1)影响很小,但却能显著减少CAS的污泥产率(0 17kg·kg-1)和改善污泥沉降性能(污泥沉降指数为60mL·g-1).仙女虫比红斑瓢体虫能更大地减少污泥产量和更好地改善污泥沉降性能.蠕虫生长不影响MBR的COD去除率和出水水质,但却显著影响CAS的COD去除率和出水水质.     

环丙沙星对膜生物反应器运行效能的影响及其去除特性

采用膜生物反应器(membrane bioreactor,MBR)处理含环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)的模拟废水,考察了不同CIP投加浓度(0、5、10 mg·L~(-1))下的污染物去除效果和微生物群落的变化.结果表明,随着CIP投加浓度从0 mg·L~(-1)增加至5 mg·L~(-1)再增加至10 mg·L~(-1),反应器中污泥浓度呈现先减少后波动平衡的趋势;COD和TOC平均去除率分别从98.40%和97.80%下降至84.20%和94.10%,表明CIP对有机物去除有所影响但影响程度不大;氨氮去除效率受CIP投加浓度的影响较大,随着CIP投加浓度从0 mg·L~(-1)增加至5 mg·L~(-1)再增加至10 mg·L~(-1),氨氮去除效率从96.91%降低至84.14%再降低至77.80%,亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、产碱菌属(Alcaligenes)、硝化螺旋菌属(Nitrospira)和硝化杆菌属(Nitrobacter)的活性明显下降;而CIP去除率总体呈现先增后减的趋势.物料衡算分析表明,MBR中CIP的去除主要是通过生物降解和污泥吸附,在CIP投加浓度为5 mg·L~(-1)时分别去除了30.13%和0.25%的CIP,在CIP投加浓度为10 mg·L~(-1)时分别去除了7.55%和1.81%的CIP.     

快速启动厌氧氨氧化工艺

为研究如何获得厌氧氨氧化的快速启动工艺,采用两种不同水力流态反应器:完全混合式膜生物反应器(MBR)和推流式厌氧折流板反应器(ABR),分别接种絮状硝化污泥,考察其厌氧氨氧化快速启动性能.结果表明:两种反应器均能成功启动厌氧氨氧化,MBR启动周期(90 d)比ABR(111 d)缩短20%;稳定运行期内,MBR总氮(NH_4~+-N+NO_2~--N)平均去除负荷[0.098 kg·(m3·d)-1]也明显高于ABR[0.089 kg·(m3·d)-1];此外,两个反应器中污泥形态差异明显,MBR中污泥呈絮状,而ABR第1隔室中以厌氧氨氧化颗粒污泥为主;NH_4~+-N、NO_2~--N和NO_3~--N之间的定量关系分析表明:相较于ABR,MBR能实现完全的生物截留,使得系统内含有更多种类的脱氮功能菌,有利于氮素的去除.MBR在厌氧氨氧化的快速启动方面表现出更明显的优势.     

固定化工程菌对偶氮染料脱色及强化作用

利用聚亚胺酯大孔泡沫吸附固定基因工程菌Escherichia coli JM109 (pGEX-AZR),研究其对偶氮染料的脱色动力学及生物强化作用.实验表明,固定的E.coli JM109(pGEX-AZR) 对酸性大红GR的脱色动力学符合Andrews方程,动力学常数为μ_max,c、K_c、K_ic分别为49 .2 mg·(g·h)^-1、710 .43 mg·L^-1和681 .62　mg·L^-1,R²为0 .995.将固定的E.coli JM109(pGEX-AZR)按10%的比例投加到厌氧序批式活性污泥反应器中连续运行32 d,含有固定化工程菌的强化体系耐浓度冲击的能力和脱色率均高于对照体系,脱色率可以稳定在90%以上.利用RISA对其微生物群落结构进行分析,E.coli JM109(pGEX-AZR)及降解酸性大红GR的优势菌群可以在污泥体系中稳定存在.     

膜生物反应器与传统活性污泥工艺除污特性比较

比较了膜生物反应器（MBR）和传统活性污泥工艺（CAS）在相同运行条件下对生活污水的除污特性.结果表明,MBR系统对COD、NH3-N和TN的平均去除率比CAS分别高14.4%、51.2%和37.3%.但MBR中膜的截留使系统相对比较封闭,制约了通过排放高磷污泥的生物法除磷,除磷效率仅为32.9%,低于CAS工艺（43.0%）;将MBR与化学除磷工艺相结合,MBR系统除磷效率可达93.3%.     

利用T-RFLP解析生物强化去除吡啶过程中微生物种群动态变化

在接种活性污泥处理含吡啶废水的序批式反应器中,引入吡啶降解菌Paracoccus sp.KT-5构成生物强化反应器,研究了对吡啶的生物强化去除特性及效果,利用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)手段解析了微生物种群结构的动态变化.结果表明,投加高效降解菌株KT-5可以加速反应器的启动,但随着反应器的运行,当吡啶初始浓度增加至195.6 mg·L^-1以后,生物强化反应器对吡啶降解的促进作用已不再明显;当吡啶初始浓度在293.4~586.8 mg·L^-1变化时,起初强化反应器对吡啶的去除速率出现了波动,尽管随后逐渐恢复,但仍然没有表现出明显的强化作用.T-RFLP的分析结果表明,当吡啶初始浓度达到978 mg·L^-1以后,生物强化反应器中已检测不到KT-5,表明生物强化作用的消失可能是因为引入的高效降解菌株KT-5的流失造成的.     

MBR在废水处理中的应用及生物强化研究进展

针对日益严苛的废水排放标准,必须提高废水处理工艺脱氮除磷和对难降解有机物的去除性能。膜生物反应器(MBR)作为膜分离与生物技术有机结合的污水处理技术,具有系统处理效果好、容积负荷高、占地面积小,节省空间等优点。文章梳理了MBR在废水脱氮除磷及难降解有机物处理等方面的应用情况,介绍了MBR各种生物强化技术研究现状,为新型MBR技术的开发提供了支持。     

Simultaneous nitrogen and phosphor removal in an aerobic submerged membrane bioreactor

Simultaneous nitrification and denitrification （SND） effect and phosphor removal were investigated in a one-staged aerobic submerged membrane bioreactor on pilot-scale with mixed liquor suspended solids （MLSS） 19--20 g/L. The effects of DO concentration, sludge floc size distribution on SND were studied. Test results suggested that SND was successfully performed in the membrane bioreactor （MBR） and about 70% total nitrogen removal efficiency was achieved when DO concentration was set to 0.2-- 0.3 mg/L. The main mechanisms governing SND were the suitable sludge floc size and the low DO concentration which was caused by low oxygen transfer rate with such a high MLSS concentration in the MBR. In the meantime, phosphor removal was also studied with polymer ferric sulfate （PFS） addition and 14 mg/L dosage of PFS was proper for the MBR to remove phosphor. PFS addition also benefited the MBR operation owing to its reduction of extracellular polymer substances （EPS） of mixed liquor.     

反硝化聚磷菌快速富集、培养及其荧光原位杂交技术鉴别

以污水处理厂A2/O厌氧段污泥为种泥,采用膜生物反应器(membrane bio-reactor,MBR)对反硝化聚磷菌(denitrifyingphosphate-removal bacteria,DPB)进行快速富集及培养,并提供一种鉴别方法.试验中以乙酸钠为碳源,并在缺氧段投加一定浓度的硝酸盐,结果表明,在膜组件的高效截留作用下,经过厌氧-好氧和厌氧-缺氧2个阶段的富集培养,35 d内反硝化聚磷菌占全部聚磷菌(phosphate-accumulating organisms)的比例从24%上升到93%.此时系统的脱氮、除磷效率均可保持在90%以上.通过荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization,FISH)并结合常规测定手段对活性污泥进行鉴别,确定Pseudomonas sp.和Rhodocyclus sp.为主要的优势菌.