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.     

好氧高效菌群处理番茄酱加工废水的评价

研究了好氧高效菌群加入天业番茄制品有限公司的废水处理系统后的效果。结果表明:加入好氧高效菌群能够有效的缩短污泥培养时间;加装填料后,入水ρ(COD)小于2 000 mg/L时,出水符合GB8978—1996《污水综合排放标准》二级排放标准;有机负荷过高时,系统也能维持较高的处理效率。好氧高效菌群能够适应工厂复杂的开放环境,不仅保证处理出水水质达到排放标准,同时解决了非生产期的污泥保存和驯化污泥的难题。     

螺旋霉素废水处理过程中菌群结构、水质特征及抗性基因之间关系分析

抗生素制药废水常含有大量抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARG）,传播抗性污染的风险高于城市污水,但目前人们对抗生素制药废水处理过程中ARG转归影响机制研究尚有不足.本研究采用高通量测序考察某螺旋霉素制药废水厂A²O工艺过程中菌群结构变化,并通过多种统计学分析方法考察菌群结构、水质特征及ARG之间的相互关系.结果表明,生物处理单元中污泥的菌群结构受进水水质影响较小,其中厌氧和缺氧池中均以产甲烷菌与硫酸盐还原菌为优势菌,好氧池和二沉池中优势菌群的功能较为复杂;A²O系统对常规污染物去除效果较好,但不能稳定削减潜在致病菌丰度.水质特征、菌群结构和ARG之间存在显著相互影响关系,其中废水处理过程中生物量、NH₄⁺-N和化学需氧量（chemical oxygen demand,COD）与ARG和可移动遗传元件（mobile genetic elements,MGE）的分布密切相关.在水相和泥相中对ARG和MGE产生显著影响的菌属不同,而且泥相中有更多的潜在致病菌与ARG显著相关性,即污泥中微生物同时获得耐药性和致病性的可能性比水相中高.本研究可为今后抗生素制药废水处理过程的抗性污染控制提供科学参考.     

厌氧出水培养好氧颗粒污泥及其微生物多样性分析

以处理黄连素废水的厌氧折流板反应器(ABR)出水为进水基质,在序批式反应器(SBR)中培养好氧颗粒污泥,反应器运行80 d后形成粒径在2~10 mm间的成熟稳定的颗粒污泥。采用扫描电镜(SEM)和聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术对好氧污泥颗粒化进行分析,考察微生物形态、群落演替和多样性,并对优势菌种进行了分析。DGGE图谱表明,好氧污泥颗粒化进程中,微生物种群呈明显演替变化,好氧颗粒污泥菌群多样性较强。克隆测序结果表明,好氧颗粒污泥反应器优势菌群主要为未分类bacteria、CFB group bacteria和Bacteroidetes。     

c-di-GMP在低温好氧颗粒污泥形成过程中的作用

在低温条件下运行好氧颗粒污泥反应器,絮状污泥颗粒化过程中信号分子可通过传导作用引起各层物质之间的组分变化,通过研究胞外聚合物及污泥相关疏水性的变化规律,并观察此过程中微生物菌群的群落演替特点,揭示环二鸟苷酸（c-di-GMP）在低温好氧颗粒污泥形成过程中的变化规律与影响作用.结果表明：接种污泥在颗粒化过程中,胞外聚合物含量从48mg/gMLVSS增长至139mg/gMLVSS,其中以TB层蛋白质增长为主,在颗粒化过程中,c-di-GMP含量由62μg/gMLVSS增至600μg/gMLVSS,始终影响微生物运动及生物膜形成,促使具备胞外聚合物分泌功能的菌群加快分泌胞外聚合物,促进好氧颗粒污泥的形成.各个阶段污泥中微生物种群存在较大差异,在反应器运行初始阶段与c-di-GMP合成相关的菌群占据优势,同时在后期表现出较好的脱氮除磷能力,在低温条件下好氧颗粒污泥微生物菌群发生演替并最终形成稳定的菌群结构.     

基于mcrA基因的厌氧颗粒污泥产甲烷菌群分析

基于mcrA基因对阿维菌素废水处理工业化UASB厌氧颗粒污泥中产甲烷菌群进行分析,并与基于16S rRNA基因的产甲烷菌群分析结果进行比较.结果表明,基于2种目标基因PCR产物的DGGE图谱存在差异,但根据图谱计算所得产甲烷菌群Shannon多样性指数、Margalef丰富度指数和Berger-Parker优势度指数没有差异,表明基于2种目标基因的产甲烷菌群多样性分析基本一致.基于不同目标基因的优势产甲烷菌群系统发育种属的分析结果大体相似,产甲烷杆菌目和产甲烷八叠球菌目是厌氧颗粒污泥样品中的优势产甲烷种群;同时,分析结果的差异表明2种目标基因的检测特异性不完全相同.基于2种目标基因的产甲烷菌群FISH杂交区域具有很高的一致性,但杂交区域面积有所差异.基于mcrA基因FISH检测的产甲烷菌群平均相对丰度为24.25%±6.47%,低于基于16S rRNA基因FISH检测结果(33.42%±2.34%).以上结果表明,基于mcrA基因与基于16S rRNA基因的的产甲污泥菌群分析结果具有较高的相似度,mcrA基因可以作为16S rRNA基因的替代目标基因.     

高效水解酸化UASB活性污泥的菌群结构分析

采用454高通量测序技术对低能耗、低污泥产量且具有脱氮效能的印染废水处理工艺中UASB污泥的微生物菌群结构进行了分析.结果表明,UASB内污泥的微生物菌种呈多样性分布且优势菌群突出,通过菌群鉴定发现,脱硫橄榄样菌属(Desulfobacula)、Levilinea、长绳菌属(Longilinea)、Candidatus Tammella、Paludibacter、索氏菌属(Thauera)、Tepidimicrobium、杆状脱硫菌属(Desulforhabdus)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、梭菌属(Clostridium)是主要的优势菌属.其中,梭菌属是起到产酸和污泥减量作用的主要菌种.另外,具有脱氮效能的原因可能是由于发生了硫酸盐型厌氧氨氧化作用.通过Shannon、Chao、Simpson、Shannon指数的计算,发现该UASB中微生物较其他废水处理系统,群落结构拥有较高的多样性和丰度,有利于稳定产酸.     

阿维菌素废水工业化UASB颗粒污泥产甲烷菌群分析

产甲烷菌群是厌氧颗粒污泥的重要功能菌群,采用荧光原位杂交(fluorescencein situhybridization,FISH)技术对阿维菌素废水处理工业化UASB颗粒污泥产甲烷菌群进行分析.结果表明,不同形成阶段(不同粒径)颗粒污泥表面和内部剖面,一般产甲烷菌(methanogens)、产甲烷杆菌(Methanobacteriales)和产甲烷八叠球菌(Methanosarcinales)的分布形态相同,但相对丰度存在差异.颗粒污泥内部剖面产甲烷菌群相对丰度大于表面;产甲烷杆菌相对丰度大于产甲烷八叠球菌;颗粒污泥表面和内部剖面产甲烷菌群相对丰度范围为(25.50±8.63)%~(48.67±8.87)%;1.0~2.0 mm粒径颗粒污泥产甲烷菌群相对丰度最大,内部剖面和表面一般产甲烷菌的相对丰度分别为(47.08±8.26)%和(48.67±8.87)%.废水阿维菌素残留可能对产甲烷菌群具有抑制作用.不同粒径颗粒污泥最大比产甲烷活性范围为1.311~1.562 g/(g.d),变化趋势与COD去除率变化趋势相同,而且与产甲烷菌群相对丰度变化趋势一致,表明颗粒污泥生物活性与产甲烷菌群密切相关.     

污泥前期处理对测定其总糖的影响研究

对污泥总糖的提取条件进行优化,通过采用单因素研究法研究讨论消解盐酸不同浓度、不同用量以及不同水浴消解温度和不同消解时间对污泥中总糖溶出效率的影响,并比较消解后污泥过滤去除滤渣与不过滤保留滤渣的区别,以及试验样品保存方法的差异对污泥总糖测定的影响,最终确定出污泥进行硫酸苯酚测定总糖前的最佳前期处理方案。实验结果显示,最佳测定条件为选用新鲜的湿污泥,提取条件为添加浓度为6 mol/L的盐酸50 mL,沸水浴消解15 min后不过滤。     

SBR反应器厌氧氨氧化系统启动过程中细菌群落结构的变化

以白洋淀岸边带沉积物为接种污泥,启动了SBR厌氧氨氧化反应器.对反应器启动过程中的进出水水质进行了连续监测,并采用PCRDGGE、定量PCR和基因测序等分子生物学技术研究了系统内总细菌和厌氧氨氧化(ANAMMOX)细菌群落结构随培养时间的变化规律.结果表明:在启动过程中,总微生物菌群动态变化水平为26.6%~50.5%;微生物多样性先变小后增大,优势菌种得到重新分布;ANAMMOX细菌的群落结构变得单一化,最后系统的优势ANAMMOX细菌是Brocadia属.富集培养阶段SBR系统中ANAMMOX细菌的最大生物量达到了1.73×109copies·g~(-1)干污泥,而且总氮的去除率最高达到约82%.     

电动技术去除城市污泥重金属的试验研究

采用直流电解污泥反应器,在20V稳定电压作用下进行试验,通过采用蒸馏水和添加电解质的蒸馏水为电极液的两套反应器进行对比试验,测定电动过程中污泥工作区pH值、电压降分布和重金属浓度变化情况,研究电动去除城市污泥中重金属过程中不同污泥工作区的污泥性质的变化及重金属去除效果,并确定了能有效去除污泥中高浓度重金属的有效电动工作区。     

多壁碳纳米管长期作用对活性污泥系统的影响

为研究MWCNTs(multi-walled carbon nanotubes,多壁碳纳米管)对活性污泥长期作用的影响,建立3组(每组包括3个平行反应器)序批式活性污泥反应器,研究了2种质量浓度(1、20 mg/L)的MWCNTs长期(120 d)作用对活性污泥系统废水处理效果的影响,并采用Illumina MiSeq高通量测序技术研究MWCNTs长期作用后活性污泥中细菌群落结构的变化. 结果表明:20 mg/L的MWCNTs对生物脱氮效果存在明显的抑制作用,TN平均去除率由83.4%降至71.7%;1 mg/L的MWCNTs长期作用后TN平均去除率由83.7%降至79.7%. 1和20 mg/L的MWCNTs对磷的去除均有抑制作用,TP平均去除率分别由98.0%和98.2%降至52.0%和34.0%. Illumina MiSeq高通量测序结果表明,不同质量浓度的MWCNTs长期作用后降低了活性污泥中细菌群落的多样性. 同时,活性污泥中细菌群落结构也发生了变化,其中α-Proteobacteria和γ-Proteobacteria的丰度升高,Bacteroidetes的丰度降低. 1 mg/L的MWCNTs长期作用可致以Defluviicoccus和Micropruina为代表的一类聚糖菌(glycogen-accumulating organisms, GAOs)丰度显著升高,20 mg/L的MWCNTs长期作用可致16个核心属的丰度明显降低.      

辅料配比对污泥生物-物理联合干燥的影响

利用自主研制的污泥生物-物理联合干燥反应系统研究了脱水污泥∶树皮∶回流污泥分别为7∶3∶0.5、9∶3∶0.5和12∶3∶0.5时,污泥生物-物理联合干燥过程中温度、含水率等参数的变化规律.结果表明,污泥温度随干燥时间延长先增大后减小,含水率在0～96 h逐渐降低,继续延长反应时间,则变化不明显.当脱水污泥∶树皮∶回流...     

污泥微膨胀技术在印染废水处理中的应用

常州某印染小区废水处理厂,污泥指数（SVI）常年在150mL／g以上,经分析,污泥负荷低、原水中硫化物质量浓度高及水温适宜丝状菌生长是处理厂污泥易发生膨胀的主要原因。在此通过将SVI控制在160～260mL／g之间的有效方法,不但不会引起污泥流失,反而出水清澈,悬浮物极少,称之为“污泥丝状菌微膨胀”。     

化学污泥中铝盐混凝剂的回用

在自来水厂和污水处理厂中 ,铝盐作为混凝剂已得到了广泛的应用。在絮凝过程中所产生的化学污泥不仅体积大 ,而且还含有大量的铝盐 ,若不加以回用处理 ,会对环境产生不良影响。对几种铝盐污泥的回用方法进行了阐述 ,以便进一步探索综合利用含铝盐化学污泥的有效途径。     

采用移动电极法提高机械脱水污泥电动脱水能效的试验研究

采用一种能移动阳极的电动脱水模型试验装置,对机械脱水污泥开展了固定间距电极和移动电极的电动脱水试验,比较分析了这2种方法的脱水效果及对应的能耗.试验结果表明:固定间距电极法脱水处理过程中,阳极附近已脱水污泥的阻抗增加,消耗的电压和电能上升;而后面未脱水污泥分得的电压下降,导致其脱水效果从阳极至阴极衰减.移动电极法通过移动阳极逐步越过已脱水污泥部分,将电压作用在未脱水的污泥,避免了电能消耗在高阻抗的脱水污泥,显著提高了能效,脱水过程中电渗流量稳定,脱水效果均匀.采用移动电极法进行脱水处理时能耗随加载电压梯度的增加而上升,随试样长度的缩短而降低.当采用8 V·cm-1电压梯度的移动电极处理5 cm长度的污泥时,污泥含水率可由初始的82.1％降至62.2％,所需要的能耗约为89.8 kW·h·m-3.     

优良菌对焦化废水的降解性能研究

以CODCr为控制指标 ,利用分离筛选出的八株优良菌及其与活性污泥的混合体对焦化废水的降解特性进行了研究。结果表明 ,单一优良菌对焦化废水CODCr的去除效果不如活性污泥好 ;混合优良菌株的降解效果比单一菌株好 ,不同优良菌株混合时 ,CODCr的去除率各不相同。相同条件下 ,活性污泥对照组CODCr去除率仅为 5 2 2 % ;优良菌与活性污泥混合使用时 ,CODCr去除效果比单独使用优良菌或活性污泥均有明显提高     

树皮配比对污泥生物-物理联合干燥中试的影响

污泥生物-物理联合干燥技术具有停留时间短、能耗低、减量显著等优势。研究利用自主研制的污泥生物-物理联合干燥反应系统考察了脱水污泥:树皮分别为5:3,7:3和9:3时,污泥生物-物理联合干燥过程中温度、含水率等参数的变化规律。结果表明,污泥温度随干燥时间的延长先增大后减小,含水率随反应时间延长逐渐降低。当脱水污泥:树皮的比例为7:3时,污泥温度迅速升高,在48 h达到3组辅料配比最大值59℃,而后迅速降低,经过168 h处理后含水率从78.6%降低到60.9%,获得水分去除率的最大值57.6%。向脱水污泥中添加适量树皮,能提高其生物-物理联合干燥过程中污泥温度,增强水分去除效果。     

污泥生物炭去除水中重金属的研究进展

重金属带来的环境风险日益严峻,利用污泥生物炭去除水中重金属污染方面的研究得到了广泛关注。结合当前国内外研究现状,归纳了不同条件下制备的污泥生物炭对水中重金属,如Cd、Pb、Cr、As等的吸附机理,污泥生物炭对大多数重金属的吸附满足物理吸附和化学吸附的多重作用,可通过增加生物炭表面有效基团及有效吸附位点提升吸附性能。同时,总结了影响吸附效率的各种因素,探究了污泥生物炭的再生问题,并对今后污泥生物炭去除水中重金属的研究方向做出了展望。     

Analysis of bacterial community structures in two sewage treatment plants with different sludge properties and treatment performance by nested PCR-DGGE method

The bacterial community structures in two sewage treatment plants with different processes and performance were investigated by denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE） of nested polymerase chain reaction （nested PCR） amplified 16S rRNA gene fragments with group-specific primers. Samples of raw sewage and treated effluents were amplified using the whole-cell PCR method, and the activated sludge samples were amplified using the extracted genomic DNA before the PCR products were loaded on the same DGGE gel for bacterial community analysis. Ammonia-oxidizing bacterial and actinomycetic community analysis were also carried out to investigate the relationship between specific population structures and system or sludge performance. The two plants demonstrated a similarity in bacterial community structures of raw sewage and activated sludge, but they had different effluent populations. Many dominant bacterial populations of raw sewage did not appear in the activated sludge samples, suggesting that the dominant bacterial populations in raw sewage might not play an important role during wastewater treatment. Although the two plants had different sludge properties in terms of settleability and foam forming ability, they demonstrated similar actinomycetic community structures. For activated sludge with bad settling performance, the treated water presented a similar DGGE pattern with that of activated sludge, indicating the nonselective washout of bacteria from the system. The plant with better ammonium removal efficiency showed higher ammonia-oxidizing bacteria species richness. Analysis of sequencing results showed that the major populations in raw sewage were uncultured bacterium, while in activated sludge the predominant populations were beta proteobacteria.