苯酚对活性污泥活性及微型动物群落结构的影响

为了探究苯酚对污泥活性及微型动物群落结构的影响,以SBR工艺的活性污泥为研究对象,分析苯酚对污泥TTC-ETS活性、INT-ETS活性和微型动物群落结构及其动态变化的影响.结果表明,污泥TTC-ETS活性较之INT-ETS活性能够更有效表征有机毒害物质苯酚对污泥活性的影响,且随着进水苯酚浓度的增大,苯酚对污泥活性的抑制越明显:进水浓度在50mg·L-1时,苯酚对污泥活性的抑制率为(20.75±10.43)%.进水苯酚浓度为100 mg·L-1时,抑制率为(39.73±26.92)%,且波动较大.在300 mg·L-1进水运行后期,苯酚对污泥活性的抑制率稳定在40%左右;苯酚对活性污泥微型动物群落结构的影响随浓度的增大而增大,且对不同微型动物类群影响不同:在低浓度苯酚进水条件下,只有单个微型动物类群(有壳变形虫)受到明显的抑制,而当浓度增大至100 mg·L-1和300 mg·L-1时,对多个微型动物类群(固着型纤毛虫、有壳变形虫、匍匐型纤毛虫、肉食性纤毛虫等)产生抑制,对少数类群(鞭毛虫、线虫等)产生促进作用;苯酚影响下的污泥活性与微型动物之间存在一定的关联性,针棘匣壳虫(Centropyxis aculeata)、多变斜板虫(Plagiocampa mutabilis)等可作为含酚废水处理过程中污泥活性低的指示生物,湖累枝虫(Epistylis lacustris)、软波豆虫(Bodo lens)、跳侧滴虫(Pleuromonas jaculans)等可作为污泥活性高的指示生物.     

焦化废水活性污泥法处理中微型动物群落及其与处理性能之间的关系

为了分析难降解焦化废水活性污泥法处理中的微型动物群落特征,本研究考察了活性污泥法焦化废水处理厂中的微型动物群落,分析了其与处理性能之间的相互关系.结果发现,本研究共采集的64个水样中,鉴别出28个种属微型动物,其中,原生动物27种(22种纤毛虫、4种鞭毛虫、1种有壳变形虫),1个类群微型后生动物.固着型和匍匐型纤毛虫为共优势群,固着型小口钟虫(Vorticella microstoma)为绝对优势种.除小口钟虫(V.microstoma)(出现频率100%)外,出现频率较高的种类还有轮虫(rotifers)(97%)、沟钟虫(Vorticella convallaria)(69%)等.与常规废水活性污泥法处理系统相比,焦化废水处理系统中的微型动物种类和数量相对偏低.相关性分析结果表明,生物学参数与出水水质、运行参数间存在着不同的相关性.其中,累枝虫属(Epistylis spp.)与出水氨氮(r=-0.740,p0.01)、氰化物(r=0.509,p0.05)和DO(r=0.514,p0.05)存在着显著的相关性;吸管虫属(Podophrya spp.)与硝化效率呈显著负相关(p0.05),它们可作为系统处理性能参数的指示微生物;其他种属与出水水质和运行参数间的相关性不显著(p0.05).因子分析揭示了与系统相关联的潜在的重要影响因素,以及某些微型动物种属间存在的相互关系.     

蚯蚓对城镇污泥堆肥过程中微型动物群落演替的影响

采用实验对比和除趋势对应分析（DCA）等方法,以城镇污泥中的微型动物为对象,研究蚯蚓对堆肥过程微型动物群落演替的影响.结果表明,蚯蚓仅影响微型动物群落数量,对演替进程无明显影响.堆肥过程微型动物群落演替可分为3个阶段：第1阶段（0~10 d）,固着类纤毛虫为优势类群阶段,该阶段微型动物变化多受限于环境的改变,蚯蚓影响较小;第2阶段（10~30 d）,固着类纤毛虫和轮虫向肉足虫和线虫为优势类群的过渡阶段,该阶段蚯蚓对线虫数量有一定的限制;第3阶段（30 d后）,肉足虫和线虫为优势类群阶段,该阶段蚯蚓对有壳肉足虫的增长产生了明显的抑制作用.群落多样性指数结果显示,蚯蚓在第1和第2阶段作用不明显,在第3阶段增加了微型动物的多样性和均匀度,减小了优势物种的优势程度.对固着类纤毛虫的同化作用是蚯蚓稳定堆肥环境、促进有机质降解的重要因素.     

生物载体内孔径对生物膜微型动物多样性与稳定性影响

为了给废水处理生产中最佳孔径的生物载体选型提供依据,本研究系统考察聚氨酯海绵生物载体5种孔径（0.6~4mm）大小对生物膜微型动物群落多样性以及稳定性的影响.结果表明：鞭毛虫、肉足虫等是运行前期与中期的优势种属,游泳型与固着型纤毛虫、轮虫是后期的优势种属.不同孔径载体在不同时期,微型动物多样性、稳定性等参数变化具有明显差异.小孔径（0.6mm）载体微型动物仅在运行中期内表现出较高多样性,中小孔径（1mm）载体多样性总体偏低,中大孔径（3mm）和大孔径（4mm）载体微型动物多样性波动剧烈.小孔径、中小孔径载体内微型动物稳定性好,中大孔径载体稳定性波动大,而大孔径载体最不稳定.中等孔径（2mm）载体内微型动物群落物种丰富度、均匀度高,多样性高且稳定（后期H=2.12、R=1.19、λ=0.16）,其微型动物群落最为稳定（后期W_H=0.13）,且表现出较好的废水处理效果,中等孔径是理想的生物载体内部孔径大小.在生物膜系统中,微型动物多样性稳定指数W_H可作为废水中CODc_r去除效果的指标参数.     

渗滤液生化处理中原生动物群落变化的研究

采用厌氧好氧相结合的方式处理渗滤液,观察活性污泥驯化阶段原生动物种群的变化情况。结果表明,活性污泥中微生物的演化是从低等向高等方向进行的,出现的顺序依次是细菌、鞭毛虫、游动型纤毛虫、固着型纤毛虫、微型后生动物。从处理效果来看,驯化完成时,CODcr去除率为94%,氨氮去除率为83%,总磷去除率为67%。     

硫酸盐还原反应器污泥驯化过程中微生物群落变化分析

采用PCR-DGGE技术,对硫酸盐还原反应器UASB污泥驯化过程中微生物群落的变化进行了分析.结果表明,污泥驯化过程中,微生物群落生物多样性与反应器硫酸盐及COD去除率呈明显的正相关,微生物群落Shannon指数大于3.45时,反应器硫酸盐去除率稳定在95%左右;对DGGE图谱中优势条带进行回收克隆并测序表明,污泥中微生物群落主要包含Firmicutes、Proteobacteria、Deinococcus-Thermus和Chloroflexi这4大类群,分别占总数的50.0%、28.6%、14.3%和7.1%;其中厌氧发酵细菌Clostridium sp.在驯化全过程中均占优势,但优势菌群的种类发生变化;厌氧细菌Chloroflexi sp.、Geopsychrobacter sp.等在污泥驯化过程中曾成为优势菌群但之后消亡;厌氧细菌Geobacter sp.则在污泥驯化过程中逐渐成为优势菌群;Desulfovibrio sp.在污泥驯化的最后2个阶段成为优势菌.     

膜-生物反应器中微型动物变化与活性污泥状态相关性研究

近年来出现的膜-生物反应器(MBR)技术,是一种污水处理和回用的新型工艺。由于该工艺污泥停留时间长、污泥浓度高等特点,与常规活性污泥工艺差距较大,所以对反应器内的生物相监测是研究其处理机理的重要内容。笔者采用处理生活污水的MBR工艺连续流小试运行方式,结合生物学分析方法,对系统活性污泥混合液中的微型动物进行了连续跟踪监测。结果发现,微型动物优势种群及其数量随环境变化而波动,呈现一定的规律性。按照运行时间的顺序,游动型纤毛虫、红斑瓢体虫、轮虫及累枝钟虫、表壳虫,交替成为优势种群。系统内发生丝状菌污泥膨胀后,微型动物种类减少,主要优势种群为轮虫、累枝钟虫、表壳虫。微型动物在活性污泥中发挥吞食作用以控制系统内活性污泥总量的增长,而活性污泥的状态特性又会反作用于微型动物的生活过程及数量的变化过程。MBR系统中,微型动物与活性污泥整体之间是一种相互影响、相互作用的动态变化过程。      

污泥絮体特征与微型动物运动速度相关性研究——以自由运动型微型动物为例

为了克服利用微型动物群落物种变化指示活性污泥运行状态存在的微型动物鉴别误判、分类和统计分析工作量大等问题,通过PCA法的相关性分析判断絮体微观形态参数降维成综合指标的可能性,采用“微型动物运动视频采集+定量图像分析”法表征微型动物的运动速度（平均线速度V和平均角速度W）,分析SBR系统中锐利楯纤虫（A.lynceus）等7种自由运动型微型动物的运动速度与污泥絮体微观特性之间的相关性.结果表明：多个污泥絮体微观形态参数之间存在较好的相关性,可降维成2大综合指标（絮体大小密实度（SC）和絮体形状规则度（SR））.絮体SC和SR指标与须足轮虫属（Euchlanis sp.）、凹扁前口虫（F.depressa）和锐利楯纤虫（A.lynceus）的运动速度之间具有较显著相关性（|r|>0.50,P<0.05）,因此利用典型的自由运动型微型动物运动速度变化能够快速指示污泥絮体的微观形态变化.     

MBR活性污泥培养驯化过程中生物多样性研究

以MBR反应器启动调试阶段的活性污泥为主要研究对象,系统考察了传统活性污泥法(Conventional activated sludge,CAS)污泥接种至MBR反应器内污泥培养驯化过程中生物多样性情况及微生物群落结构的演变规律.同时,在传统污水污泥检测指标的基础上,对各阶段污泥中总细菌基因组DNA进行提取,应用PCR-DGGE分子生物学技术获得了相应的凝胶电泳图谱并进一步分析了菌群间的相似性.结果表明,以CAS污泥为接种污泥在MBR反应器内培养驯化过程中微生物的多样性变化突出,细菌群落结构演替明显,不同阶段菌群间的相似性说明了各阶段菌群的演变关系:污泥培养驯化是一个逐步有序的过程,微生物随反应器内不同时期及环境的变化而调整,逐渐演变成适应MBR工艺的群落结构.     

纯氧曝气活性污泥培养过程中絮体结构变化

采用纯氧曝气序批式反应器(SBR)直接培养、驯化培养活性污泥,运用显微技术分析絮体当量直径(Deq)、规则度(Rd)、孔隙率(Po)和单位悬浮固体内总细丝长度(Ftl)在培养不同时期的变化规律,采用Pearson相关性分析法分析絮体结构参数的相关性.结果表明:污泥直接培养过程中絮体Deq不断增大,驯化培养初期絮体Deq减小,中后期不断增大,驯化培养污泥絮体颗粒较大;污泥直接培养过程中絮体Rd不断减小,驯化污泥絮体Rd变化不大,在0.400~0.520内波动,两种方式培养的絮体规则度值相当;直接培养初期、中期絮体Po随絮体粒径增大而增大,驯化污泥絮体Po初期、后期呈减小趋势,中期呈增大趋势,直接培养法的絮体Po较小;污泥直接培养中、后期出现大量丝状菌,但很快又减少,污泥驯化整个过程中系统内均无大量丝状菌出现.污泥直接培养初期絮体Deq与Po显著正相关,Rd与Deq、Po显著负相关;中期丝状菌作用较大,Ftl与Po、Rd都显著负相关.污泥驯化初期,絮体Deq与Rd、Po均显著正相关,驯化后期Rd起较大作用,与其他参数均显著相关.     

Characteristics of microfauna and their relationships with the performance of an activated sludge plant in China

The occurrence and abundance of the microfauna groups were compared with the physico-chemical and operational parameters of the Baoding Lugang Sewage Treatment Plant in China. Attached and crawling ciliates were the dominant groups of ciliates. Crawling ciliates and testate amoebae showed a strong association with effluent BOD5 (biochemical oxygen demand). Therefore, these two groups are likely to be useful bioindicators since their number decreased as the process produced poor quality effluent. Testate amoebae also had significant negative correlations with effluent TN (total nitrogen), NH4 -N, SS (suspended solids) and SVI (sludge volumetric index), which means that this group of ciliates may be indicators of good performance of the activated sludge system. Carnivorous ciliates and flagellates had significant positive correlations with SVI, suggesting that these two groups may be indicators of bad settlement conditions of sludge. As identification of the microfauna species is difficult and time-consuming, we recommend using microfauna functional groups to evaluate the performance of the activated sludge system.     

旋轮虫在污水生物处理中的作用机制初探

蛭形轮虫常被用作生物处理性能良好的指示生物.本文以一种常见的蛭形轮虫—旋轮虫(Philodina sp.)为研究对象,着重探讨了旋轮虫及其分泌物对活性污泥处理性能和细菌的作用方式,以明确旋轮虫在污水生物处理中的作用机制.结果表明,旋轮虫及其分泌物均在一定程度上提高了活性污泥对COD、氨氮、总磷的去除率,且两者的提高效果相近,表明旋轮虫分泌物是旋轮虫对活性污泥的主要作用形式,即非直接捕食性的间接作用是其主要作用形式.旋轮虫分泌物对絮凝性细菌的絮凝性、异养硝化-好氧反硝化菌的同步硝化和脱氮效能均有促进作用,进一步表明旋轮虫提高活性污泥活性的作用是通过其分泌物提高细菌活性的结果.此外,通过使用根癌农杆菌KYC55从旋轮虫分泌物中检测出AHLs信号分子的类似物,表明旋轮虫对细菌的作用机制可能是其分泌物误导或触发细菌的群体感应所致.本文结果为研究微型动物在污水生物处理中的作用机制提供了新的研究思路.     

浑河底泥产甲烷古菌多样性空间分布特征

为了深入探究影响河流甲烷排放的关键因素,采用PCR-RFLP(限制性片段长度多态性聚合酶链反应)技术及测序分析对浑河底泥产甲烷古菌的多样性及空间分布进行了研究.结果表明,浑河底泥产甲烷古菌划分为4大类群:甲烷杆菌目(Methanobacteriales)、甲烷微菌目(Methanomirobiales)、甲烷胞菌目(Methanocellales)和甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales).从河流上游到下游,产甲烷古菌的群落结构呈现出空间变异的特征.河流上游占优势的产甲烷古菌菌属为Methanosarcina和Methanospirillum,分别约占46.2%和20.8%;中游主要菌属为Methanosarcina、Methanobacterium和Methanomethylovorans,分别约占40.9%、20.7%和15.2%;下游主要菌属为Methanosarcina和Methanobacterium,分别约占46.7%和22.1%.浑河底泥中Methanosarcina为优势菌属.Shannon指数(H')和Simpson多样性指数(D)计算结果表明,河流上游(H'=1.56,D=0.33)和中游(H'=1.79,D=0.26)产甲烷古菌的多样性与下游(H'=1.65,D=0.32)均较为接近.     

Systematic analysis of microfauna indicator values for treatment performance in a full-scale municipal wastewater treatment plant

The indicator values of microfauna functional groups and species for treatment performancewere systematically evaluated based on the continuous monitoring of the entire microfauna communities including both protozoa and metazoa over a period of 14 months, in two parallel full-scale municipalwastewater treatment systems in a plant in Beijing, China. A total of 57 species of ciliates, 14 species (units) of amoebae, 14 species (units) of flagellates and4 classes of small metazoawere identified,with Arcella hemisphaerica, Vorticella striata, Vorticella convallaria, Epistylis plicatilis and small flagellates (e.g. Bodo spp.) as thedominant protozoa, and rotifers as thedominant metazoa. The abundance of the sessile ciliateswas correlatedwith the removals of BOD 5 (Pearson’s r = 0.410, p < 0.05) and COD Cr (r = 0.397, p < 0.05)while the testate amoebaewas significantly positively related to nitrification (r = 0.523, p < 0.01). At the same time, some other associationswere also identified: the abundances of the large flagellates (r = 0.447, p < 0.01), the metazoa (r = 0.718, p < 0.01) and species Aspidisca sulcata (r = 0.337, p < 0.05)were positively related to nitrification; the abundance of Aspidisca costatawas correlated to the TN (total nitrogen) removal (r = -0.374, p < 0.05 ); the abundances of the sessile species Carchesium polypinum (r = 0.458, p < 0.01) and E. plicatilis (r = 0.377, p < 0.05)were correlatedwith the removal of suspended solids.     

解偶联剂邻氯苯酚作用下活性污泥微生物群落结构的演替规律研究

投加解偶联剂邻氯苯酚可以实现活性污泥系统的污泥减量,但邻氯苯酚长时间作用下系统中微生物群落结构及多样性的变化尚不清楚.因此,本研究利用2个序批式反应器（SBR）进行了63 d的实验,考察了未投加邻氯苯酚（R_A）和投加10 mg·L^-1邻氯苯酚（R_B）条件下,活性污泥系统中基质去除特性及微生物群落结构的变化规律.研究结果表明,投加10 mg·L^-1的邻氯苯酚使得污泥减量达41.3%,COD平均去除率下降10.4%.氨氮去除率在实验前期持续下降,在第28 d时下降至82.3%,而后逐渐恢复到93.2%.高通量测序结果表明,投加邻氯苯酚后系统中微生物丰度及多样性逐渐降低.R_B系统中主导菌门Proteobacteria的相对丰度一直保持在50%以上.硝化菌属中Nitrosomonas和Nitrospira的相对丰度最高降低了约88.3%和100%（第28 d）,但在实验后期有所恢复.在第63 d,R_B系统中絮凝菌Zoogloea的相对丰度下降了98.2%,而丝状菌Meganema丰度增加至33.8%,这导致系统污泥沉降性能略有下降.此外,Dokdonella的相对丰度由0.68%增加至1.33%,而Paracoccus的相对丰度增加了近36倍,这些参与难降解有机物的功能菌增加说明其可能参与了邻氯苯酚的降解.本研究结果对于解析解偶联剂长时间作用下活性污泥微生物的响应机制具有重要的指导意义.     

城市污水处理厂进水氨氧化菌对活性污泥系统的季节性影响

为考察进水氨氧化菌（AOB）对活性污泥系统的季节性影响,对未设置初沉池的西安市第二污水处理厂中进水及活性污泥的氨氧化活性及群落结构进行长期调查分析.结果表明,进水及活性污泥的比氨氧化速率（SAUR）分别为0.48~3.02 mg·（g·h）^-1和0.68~2.25 mg·（g·h）^-1,相关性分析结果显示进水SAUR与次月活性污泥SAUR高度相关（r=0.862,P<0.05）,表明进水硝化菌对活性污泥硝化性能有显著影响.根据硝化活性计算的进水AOB对活性污泥的接种强度为0.21~0.92 g·（g·d）^-1,因此,在优化活性污泥模型及污水厂设计时,有必要考虑到进水硝化菌的迁移作用.qPCR结果显示,进水及活性污泥中AOB丰度分别为1.32×10⁸~2.36×10⁹cells·g^-1和1.12×10¹⁰~1.19×10¹⁰ cells·g^-1,而冬季活性污泥中AOB丰度虽有降低,但仍保持在10¹⁰ cells·g^-1,这说明进水硝化菌的迁移能缓解因温度降低而导致的活性污泥硝化菌丰度下降.Illumina MiSeq测序结果表明,进水和活性污泥中具有共同的优势AOB,分为Nitrosomonas sp.Nm58、Nitrosomonas sp.JL21和bacterium CYCU-0253.