荧光定量PCR检测生物强化SBR系统中苯胺降解菌的数量变化

生物强化SBR系统中苯胺降解菌Pseudomonas otitidis strain JY9在降解苯胺废水过程中发挥重要作用.本研究根据该菌株的邻苯二酚1,2双加氧酶(C12O)的基因序列,设计特异引物,扩增特异片段并克隆到PGM-T载体中,以此重组质粒为参照,系统活性污泥中提取的总DNA为模板,应用实时荧光定量PCR方法定量检测该菌在苯胺废水生物强化SBR系统中的丰度变化.同时应用高效液相色谱法检测系统中苯胺的残留.结果表明,苯胺初始浓度在200~500 mg·L-1范围内,苯胺降解率均达到96%以上.并且SBR反应系统活性污泥中每单位(mg)MLVSS的C12O基因拷贝数随苯胺浓度的升高而显著上升,最高拷贝数达到2.7×109个,表明该菌的数量随苯胺浓度的升高而显著上升.结果显示,在苯胺去除过程中Pseudomonas otitidis strain JY9的投加能够稳定活性污泥中的MLVSS,当含有高浓度苯胺废水系统运行稳定时,该降解菌逐渐成为活性污泥当中的优势菌.     

固定化氯酚降解菌强化SBR系统治理氯酚废水

将降解2,4-二氯酚(简2,4-DCP)的高效菌群固定化后,投加到序批间歇式生物反应器中(即SBR系统),研究了强化投菌对系统去除2,4-DCP的影响,并比较了强化系统中投加的高效菌和固有菌在不同运行阶段对2,4-DCP的降解作用.结果表明,投加高效菌种能够缩短SBR系统处理2,4-DCP的启动时间,增强其耐负荷冲击的能力,不加固定化菌的对照系统可耐受66mg/L2,4-DCP负荷冲击,而以1.85%, 3.71%,5.56%和9.28%高效菌的强化SBR系统则可分别耐受166,250,250,250mg/L的2,4-DCP负荷冲击.SBR强化系统运行初期对2,4-DCP的去除主要靠固定化高效菌的作用,运行一个月后,固有菌和投加菌对2,4-DCP都具有很强的降解作用.     

生物强化技术在废气净化中的应用

生物强化技术是通过向生物处理系统中添加高效菌和优势菌来提高系统对特定污染物的降解能力,从而有效去除难降解污染物的有效方法。该文介绍了生物强化技术的研究进展及其在含硫废气,VOCs废气和氨氮类废气方面的应用。     

采用高效菌提高普通活性污泥系统抗2,4-DCP负荷冲击能力

研究了用于处理生活污水的普通活性污泥反应器(CAS)受到2,4-二氯酚(2,4-DCP)间歇性负荷冲击时,投加高效菌的生物强化系统和对照系统对污染物的响应及系统稳定性,并考察了长期运行过程中强化系统对目标污染物去除能力的变化.结果表明,投加5%和15% 2,4-DCP复合高效菌的强化CAS系统,其对目标污染物的降解能力及抗负荷冲击能力得到显著提高.当系统受到间歇性2,4-DCP负荷冲击[110.37～171.60 mg/(L·d)]时,对于单次投菌后前30日内发生的间歇性负荷冲击,强化系统有效保持了对目标污染物的强化效果;在无2,4-DCP存在的情况下连续运行70d,当系统再次受到2,4-DCP负荷冲击时,强化系统的强化效果与前几次相比已明显下降,不能够快速有效去除污染物并维持系统稳定,因此有必要再次投加高效菌.     

功能菌生物强化处理地表水中红霉素药物的研究

从城市污水处理系统活性污泥中驯化筛选出红霉素高效降解菌,经鉴定为假单胞菌属,在温度为30℃,pH为7.0~7.5,红霉素初始投加浓度为30 mg/L时,该降解菌对红霉素的5日降解率可达76.6%。在曝气生物滤池(BAF)中,以生物陶粒和火山岩作为滤料,考察功能降解菌生物强化处理地表水中红霉素药物的去除效果。结果表明,红霉素降解菌的投加对BAF的挂膜启动时间影响不大。曝气量和水力停留时间对BAF去除红霉素均具有一定的影响,随着曝气量的增大,红霉素的去除率呈现先增大后下降的趋势;随着水力停留时间的降低,红霉素去除率逐渐降低。通过稳定运行效果分析可知,投加降解菌的生物陶粒BAF和火山岩滤料BAF对红霉素的去除率比未投加降解菌的BAF分别提高33.9%和40.1%,表明采用生物强化技术提高BAF对红霉素的生物去除效果是可行的。     

复合菌同时去除苯胺与氨氮及其影响因素研究

为了实现同时去除苯胺和苯胺降解过程中释放的氨氮,选用苯胺降解菌,假单胞菌Z1(Pseudomonas sp.Z1)和异养硝化菌,不动杆菌Y1(Acinetobacter sp.Y1)进行复合研究,并以单株菌Z1作为对照考察复合菌的降解效果。结果表明,复合菌(Z1+Y1)可以有效地同时去除苯胺和苯胺在降解过程中积累的氨氮。培养48 h后,Z1的苯胺、总氮和COD去除率为99.9%、25.7%和57.2%,氨氮积累量为60 mg/L左右;而复合菌的苯胺、总氮和COD去除率则分别可以达到99.9%、80.1%和88.4%,氨氮积累量仅为5 mg/L左右,有效地同时去除了苯胺和苯胺在降解过程中积累的氨氮。对复合菌进行降解条件优化,最佳复合比例为1∶1,最适碳氮比(C/N)为16,在400~800 mg/L初始苯胺浓度条件下,复合菌都可以有效地同时去除苯胺和苯胺在降解过程中积累的氨氮。     

防渗型生物滞留中试系统降雨径流水质与三维荧光特征

构建了两套防渗型生物滞留中试系统,在2017年3~4月期间,跟踪监测了系统在低温小强度降雨条件下的径流水质特点,并同步分析了降雨径流的三维荧光光谱特征.系统降雨径流水质监测结果表明,经系统净化后,出水污染物浓度波动较小,对NH_4~+-N和TP均有相对稳定的去除效率,可分别达到78.38%~95.03%和72.04%~76.04%.荧光光谱特征分析表明,生物滞留系统出水中的主要溶解性有机物(dissolved organic matters,DOMs)为蛋白类物质和类腐殖质物质,主要来自生物或水生细菌代谢物;系统对于Ⅰ区、Ⅱ区蛋白类荧光有机物和类富里酸具有较好的去除效果,去除率可分别达到57.33%~61.30%、29.82%~31.28%和35.55%~43.16%.径流水质与DOMs相关性分析表明,系统径流出水中的TN、TP和TOC均与芳香类蛋白质含量呈显著正相关关系,而NO_3~--N和NH_4~+-N与芳香类蛋白质含量呈显著负相关关系;TN浓度均与Ⅳ区DOMs(微生物代谢产物)和V区DOMs(类胡敏酸)呈显著负相关关系.     

低温污水前置强化混凝

研究低温对强化混凝过程的影响,合成新型复合混凝剂(Synth A),利用膜分离分级、三维荧光光谱(3DEEM)和紫外差异分析等技术研究常温、低温(2~5℃)条件下强化混凝对溶解性有机物、溶解性有机氮等的去除特征及其对后续生物处理的影响.结果表明,常温下氯化铝(AlCl_3)、聚合氯化铝(PACl)和Synth A混凝后浊度去除率和颗粒态COD、N去除率,胶态COD、N去除率高度相关;与相应溶解态指标关系不明确.混凝对溶解性有机物荧光响应值的去除率远高于溶解态COD的去除率.溶解性有机氮(DON)是除颗粒氮(PN)和胶态氮(CN)外,前置混凝分离去除总氮(TN)的主要部分.低温对强化混凝的影响主要体现在,低温抑制上述3种混凝对浊度和COD去除,且抑制程度依次为AlCl_3PAClSynth A;低温对颗粒态、胶态和溶解态COD、N的混凝去除效果产生不同程度的影响,且对颗粒态和胶态COD、N的负面影响较大.低温原水溶解性有机物荧光响应值较常温原水大幅度升高.低温混凝对荧光响应值及紫外差异吸收的影响较常温更为显著.低温条件下,Synth A对TN、DN及DON的去除率较常温略有提高,保持了对PN和CN的去除能力,投量为30 mg·L-1以上时,DON去除率约为28.5%~41.7%,而常温仅为17%~31.4%.采用前置混凝分离去除大量COD和一定量的TN,能大幅减少曝气池停留时间,稳定TN控制效果.因而冬季采用Synth A等低温适应性强的混凝剂强化前置混凝可以在一定程度上弥补生化效率降低,缓解脱氮压力,稳定处理效果.     

生物炭对MSL污水处理及微生物群落结构的影响

为进一步提高多级土壤渗滤(MSL)系统对污染物的去除性能,通过对比不同形状土壤模块(方形结构和U形结构)的MSL系统,典型污染物去除率及微生物群落结构,探究生物炭对MSL系统污染物去除机理的影响.实验结果表明,在不同水力负荷下,生物炭可显著提高MSL系统对污染物的平均去除率(P<0.05),并表现出快速启动与抗冲击负荷能力,对COD_Cr、TP、NH₃-N、TN的平均去除率为87.74%、96.23%、97.65%、89.38%;U形结构可提高MSL系统对COD_Cr、TP、NH₃-N、TN的平均去除率,但与方形结构无显著性差异(P>0.05)(TP除外);生物炭提高了MSL系统中氨氧化细菌以及反硝化菌属的相对丰度,强化了系统对氨氮的去除;U形结构提高了亚硝酸盐氧化细菌的相对丰度,使脱氮过程更加顺利.因此,生物炭通过调节MSL系统的微生物群落结构特征、改善系统水分运动状态,增强了系统对典型污染物的去除能力与抗冲击负荷的能力.     

生物强化膜生物反应器(MBR)处理邻苯二甲酸二乙酯(DEP)效果及微生物群落结构分析

为强化邻苯二甲酸二乙酯(DEP)降解,将从活性污泥中分离的高效DEP降解菌Arthrobacter sp.LMS13运用到MBR反应器,考察强化系统对DEP去除效果,并通过实时荧光定量(q-PCR)和Illumina Mi Seq技术分别对系统运行期间邻苯二甲酸双加氧酶降解基因(phtA)数量以及微生物群落结构特征进行了分析.结果表明,强化系统能加快反应器启动,对进水浓度为800 mg·L-1的DEP,强化系统和未经强化系统在运行后期(61 d)对DEP平均去除率分别为81%和19%.q-PCR结果显示,在驯化阶段,phtA基因拷贝数上升,但当DEP浓度大于400 mg·L-1时,phtA基因数量下降;phtA基因拷贝数与DEP降解率呈正相关.Mi Seq测序结果进一步表明,高浓度DEP导致系统中群落多样性指数下降,但对强化系统多样性影响相对较小.反应器运行过程中,原活性污泥中占有较高比例的拟杆菌门(Bateroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)丰度降低,ε-变形纲(ε-Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)在反应系统中逐渐被淘汰,而β-变形纲(β-Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)成为系统中的优势菌门,其中红环菌属(Rhodocyclus)、博得氏杆菌属(Bordetella)、节杆菌属(Arthrobacter)为优势菌属,在DEP降解系统中起着主要作用,是保证DEP生物处理效果和维持反应器稳定运行的重要菌属.     

一体式厌氧氨氧化反应器常温运行与微生物群落研究

为明确温度对一体式厌氧氨氧化工艺的影响,本研究通过降温实现了一体式厌氧氨氧化工艺22℃下的常温运行,探究了微生物活性和群落结构随温度的变化.反应器采用自配进水、间歇曝气方式运行,进水NH₄⁺-N浓度约254mgN/L,试验过程出水NO₂^--N浓度稳定在在10mg/L以下,但NO₃^--N随着降温有升高的趋势;总氮容积负荷在1.0~1.2g/（L·d）之间,总氮去除负荷在0.7~0.9g/（L·d）;总氮去除率在62%~88%.反应器颗粒污泥中AOB活性始终最高,NOB活性远低于AOB和AnAOB;温度降低NOB活性增加;AnAOB到22℃时活性明显下降,因此需特别关注该温度下反应器的运行工况.Ca.Brocadia是反应器内丰度最高的AnAOB,相对丰度为2.7%~15.1%;Nitrosomonas是反应器内丰度最高的AOB,相对丰度为2.8%~11.5%.研究发现降温使AnAOB的优势属从Ca.Jettenia变为Ca.Brocadia;即后者较前者在低温条件下更具优势.     

竹丝填充床对高有机负荷及低C/N水质的脱氮特性

利用竹丝填料作为生物载体而组建的接触氧化工艺对高浓度难降解水质和低C/N水质的脱氮特性进行了研究.结果表明,当进水COD为804～5100mg/L,BOD为45.0～1100mg/L,BOD/COD为0.01～0.46的情况下,TN去除率为26.6%～96.95%,出水BOD/COD为0.07～0.75;当COD为98～251mg/L,TN为28.0～105.1mg/L,COD/TN为1.6～4.6时,TN去除率为4.94%～48.8%,说明竹丝填料接触氧化工艺在高浓度难降解水质和低C/N比水质条件下具有很好的脱氮效果,但竹子囊腔内的竹汁会使系统脱氮效果波动;对反应器内的主要菌群的分布特征研究发现,在处理高浓度难降解水质过程中,进、出口处细菌浓度相当;而在处理低C/N水质过程中,细菌、硝化细菌主要分布在反应器的进口处,反硝化细菌沿程均匀分布.     

强化混凝消除微污染水中有机氯的研究

以聚合氯化铝和聚合硫酸铁为絮凝剂,采用强化混凝的处理方法,对微污染水中有机氯(OCPS)的消除进行了研究,考察了混凝剂投加量、pH值、原水浊度、温度和凹凸棒土助凝剂等因素对OCPS消除效果的影响.结果表明,pH值在5~6,PAC投加量为14mg/L时,OCPS及浊度的去除率分别达到57.03%~74.83%和98.18%;OCPS和浊度的去除率随原水浊度的增加而增加;低温有利于OCPS去除;活性炭和改性凹凸棒土作为助凝剂对OCPs的去处率有不同程度地提高,分别投加5mg/L改性凹凸棒土和活性炭,OCPS去除率分别达到47.4%~78.2%和22.8%~79.5%,低投加量下改性凹凸棒优于活性炭;混凝对DDT去除好于HCHs;PFS去除OCPS的效果好于PAC.     

低温季节生物栅对富营养化河水净化试验研究

文章介绍和分析了低温季节不同工况条件下生物栅净化池对富营养化河水的处理效果。结果表明,11月中旬到12月底期间,江南地区的气温和河道水温都较低,生物栅池中水生植物(水花生)处于休眠和枯死阶段,生物膜上微生物活性也较低,因此河水在池中的净化主要由过滤、沉淀和吸附等物化作用完成的,停留时间为10h时生物栅池对河水中COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率为16.7%～38.8%、30.0%～41.7%、14.1%～35.0%和15.4%～44.4%。随着气温和水温的进一步降低(A阶段到B阶段),河水中污染物的去除率也逐渐下降(下降幅度为2%～10%),低温导致污染物沉淀和吸附速度及生物膜活性降低可能是其中的主要原因。低温季节富营养化河水的DO含量较高,温度越低,填料类型、曝气与否、植物有无对污染物去除率的影响也越小。     

苯酚、苯胺对吸附胶束絮凝过程的影响

吸附胶束絮凝(AMF)法可用于去除水体中的各种污染物,为了对其处理过程中的行为加以控制,以阴离子表面活性剂SDS和铝盐为模型,通过Zeta电位、表面张力和平均粒度等分析方法,研究了吸附胶束絮凝法对苯酚、苯胺的分离去除及苯酚、苯胺对其吸附胶束絮凝过程的影响。结果表明:苯酚的存在没有对表面活性剂胶束的絮凝产生明显的影响,由于Al3+的存在,推测苯酚以络合物的形式吸附在胶束的斯特恩层,并可通过铝盐对胶束的絮凝而与水相分离去除,其去除率在40%~50%左右。而极少量的极性有机物苯胺可使表面活性剂胶束的絮凝发生较大改变,推测苯胺的存在抑制了絮凝胶团的形成。当苯胺浓度低于100 mg/L时,苯胺的去除率可达90%左右。该研究为胶束絮凝分离溶解性有机物提供了实验参考。     

胞外聚合物在生物除磷中作用的研究

以进水COD与TP之比分别为100∶1和50∶1的两组SBR反应器为研究对象,探讨了胞外聚合物(EPS)在生物除磷中的作用.研究结果表明,EPS中不仅含有以高价阳离子沉淀物或络合物形式存在的无机磷(IP),而且含有以细菌细胞分泌物或代谢产物形式存在的有机磷(OP).两组SBR反应器活性污泥的厌氧释磷过程主要由EPS产生,好氧吸磷过程主要由EPS完成;EPS的除磷量占系统除磷量的60%～62%,细菌细胞的除磷量占系统除磷量的30%～38%.EPS对主体液相中磷的去除主要通过EPS与主体液相之间磷的间接传输途径来完成,说明EPS在生物除磷过程中充当磷储存库的作用.     

高盐度环境下某污水处理厂AAO生化系统微生物群落变化分析

为研究高盐度环境下AAO生化系统的活性污泥优势微生物,利用高通量测序技术对不同时期污泥进行微生物结构进行分析。结果表明:ρ（Cl-）从1000 mg/L上升到5000 mg/L的过程中,微生物群落结构发生明显变化。持久型OTUs占总序列90.59%,其中Proteobacteria（变形菌门）相对丰度始终在40%以上,Chiorobi（绿菌门）相对丰度从6.11%上升至16.13%。微生物属水平分析发现,Methyloceanibacter（16.94%~27.44%）是高盐条件下主要的有机物去除菌属,Ignavibacterium（18.43%~26.78%）是主要除硫菌属,Dechloromonas（1.52%~3.05%）、Nitrospirae（1.9%~8.84%）、Nitrosomonas（1%左右）是主要的脱氮菌属。     

不同发酵方式对鸡粪重金属及有机质影响

以鸡粪和稻草秸秆为原料,研究了一次堆肥发酵（包括液体菌剂发酵,L;固体菌剂发酵,S;高温酵素发酵,E）,以及连续二次堆肥发酵（高温酵素发酵+液体菌剂发酵,EL;高温酵素发酵+固体菌剂发酵,ES）下有机肥中重金属含量和形态分布规律、理化性质以及有机质变化特征.结果表明,与堆肥前相比,堆肥后鸡粪有机肥pH值显著增加（P < 0.05）,而EC值和含水率均显著减少（P < 0.05）.小白菜种子发芽率由堆肥前的高达58.1%下降到堆肥后小于20%.堆肥后重金属由可溶态向难降解残渣态转化,有机肥中Cu、Zn、Cr、Cd、Pb和As钝化率分别达到27.2%~69.3%、17.1%~50.7%、24.0%~68.7%、16.9%~46.3%、33.1%~54.3%和0.4%~29.5%.腐殖物质和胡敏酸含量显著增加（P < 0.05）,胡敏酸/富里酸（HA/FA）比值均上升.堆肥中多糖类和脂肪族化合物含量均有所增加,但香族类化合物有所降低.从重金属钝化率、有机肥腐熟度等有机肥无害化指标来看,连续二次发酵效果优于一次发酵,其中EL效果最佳.     

生物炭载体的表面特征和挂膜性能研究

以花生壳为原料,于300~700℃下热解制备生物炭以作为生物膜载体,对其进行了理化性质表征和挂膜试验.结果表明:较高的热解温度(700℃)能促进生物炭载体孔隙结构发展,生物炭表面ζ电位上升,亲水性增加,从而有利于污水微生物的附着和生长. 挂膜期间,生物炭载体单位挂膜量分别高出陶粒44%~84%,高温(700℃)生物炭载体生物膜对NH4+-N的去除率高出陶粒1%~3%,而中低温(300、500℃)生物炭载体生物膜对NH4+-N的去除率较陶粒低5%~10%,显示生物炭表面理化性质可能对附着的生物膜微生物种类和活性产生影响.     

低温投加短程硝化污泥下城市污水SPN/A工艺运行特性

以城市污水为研究对象,考察低温条件下通过生物添加强化氨氧化菌（AOB）活性,并进一步提高短程硝化-厌氧氨氧化一体化（SPN/A）工艺脱氮效果的可行性.平行运行2个序批式反应器（SBR） SBR1与SBR²,在间歇曝气条件下运行,控制温度由30℃梯度下降至15℃（30,27,24,21,18,15℃）,随后逐步回升至30℃.在降温与升温过程中,向SBR²中定期投加短程硝化污泥强化AOB活性,SBR1作为空白试验不进行投加.结果表明,30℃时SBR1与SBR²在不外加短程硝化污泥的条件下均可成功启动并稳定运行,脱氮效果均良好;温度降至15℃时,SBR1与SBR²出水NH₄⁺-N分别为36.38,33.10mg/L,总氮去除率分别为30.72%与35.76%,2个反应器脱氮效果均变差,SBR²较SBR1抗低温能力较强;梯度升温至30℃时,SBR1与SBR²总氮去除率分别升至52.43%与63.60%.通过考察SBR1与SBR²菌群活性可知,2个反应器的菌群活性均随着温度降低而降低,但SBR²的AOB丰度活性均高于SBR1;温度回升阶段,2个反应器的菌群活性有所升高,其中SBR²亚硝酸盐氧化细菌（NOB）活性受到抑制持续降低,推测这是因为SBR²中的AOB活性得到强化后,产生更多的亚硝酸盐,厌氧氨氧化菌（Anammox）可获得基质增多,造成Anammox活性丰度较高,所以SBR²脱氮效果相对较好.因此,在低温条件下通过生物添加强化SPN/A系统中AOB活性,可提高系统抗温度冲击能力,利于系统脱氮效果的恢复.