荧光原位杂交法检测反应器中聚磷菌实验条件优化及应用

文章简要介绍了荧光原位杂交（FISH）技术的基本原理和操作步骤。通过正交试验筛检荧光原位杂交（FISH）技术在检测反应器中聚磷菌时的最佳及适合的实验条件。结果显示,样品预处理较优的条件为：样品在固定前应先经过1×PBS清洗两次,37℃热固定3h,乙醇脱水3min;FISH技术检测反应器中聚磷菌的最佳实验条件为：杂交温度46℃,杂交时间2h,清洗缓冲液中NaCl浓度70 mmol/L。FISH技术检测反应器样品中聚磷菌与传统检测方法相比具有快捷、简便、淮确的优点,在研究环境微生物方面有较好的应用前景。     

FISH技术定量解析亚硝酸盐氧化菌的条件优化

利用基于亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizing bacteria,NOB)16S rRNA序列的荧光探针,优化了针对亚硝酸盐氧化菌的FISH技术实验条件.确定了FISH技术定量检测亚硝酸盐氧化菌的具体方法,并优化了样品预处理的实验条件为热固定2h,4%多聚甲醛固定15min,乙醇脱水5min;杂交过程的实验条件为杂交温度46℃,杂交时间3h,洗脱液中NaCl浓度为60mmol·L-1.运用建立的FISH技术检测了7d内亚硝酸盐氧化菌菌群的丰度变化,充分显示了荧光原位杂交技术(Fluorescence in Situ Hybridization,FISH)的快速定性定量检测优势.     

炭管膜曝气生物膜反应器亚硝化的启动试验研究

利用包裹无纺布的多微孔炭管为膜组件的膜曝气生物膜反应器,对不含有机碳的氨氮废水进行了亚硝化启动试验的研究.结果表明,在进水NH₄⁺-N 浓度为200mg/L,温度为(34±1)℃, pH 值为7.5~8.3,HRT 为8h 的条件下,通过逐步降低炭管内腔气压进而降低供氧量的方法,反应器连续运行83d,实现了稳定的亚硝化.荧光原位杂交(FISH)分析表明,硝化细菌主要集中在靠近曝气膜/生物膜界面区域,其中亚硝酸菌占优势地位,而靠近生物膜/液体界面区域硝化细菌数量较少.     

温度和DO对MBBR系统硝化和反硝化的影响

在缺氧/好氧/好氧串联运行的移动床生物膜反应器（MBBR）系统中考察了温度和好氧反应器中溶解氧（DO）水平对生物膜硝化和反硝化过程氮素去除的影响,并通过高通量测序技术探究温度和DO的变化造成的MBBR系统中脱氮功能菌群结构的差异,从而在微观水平解释硝化和反硝化受温度和DO影响的生物学机理.结果表明,系统温度的升高可以同时强化生物膜硝化和反硝化过程,且好氧反应器中DO水平的提高对硝化过程有利,从而提高系统的脱氮效果.本研究中,在系统连续运行阶段,当系统温度和好氧O₁反应器的DO浓度为本研究范围内的最高水平时（即温度=20~22℃、DO=5~8mg O₂/L）,比硝化负荷可达1.60g NH₄⁺-N/（m²·d）以上,而相同温度范围内比反硝化负荷可高达2.84g NO₃^--N/（m²·d）,从而使MBBR系统在该工况条件下获得了最佳的NH₄⁺-N和TN去除率（分别达到了98.7%和85.7%）.温度和DO影响硝化和反硝化的根本原因是温度和DO变化引起了脱氮功能菌群数量和群落结构的改变：当好氧反应器的DO水平下降时,硝化功能细菌的OTUs比例显著降低,尤其是异养硝化细菌的生长受到了严重的抑制;而温度的变化对反硝化细菌的影响主要体现在群落结构的变化.     

NaCl对餐厨垃圾厌氧发酵产VFA浓度及组分的影响

通过间歇实验研究了最适反应条件(pH值为6.0、温度为35℃)下NaCl含量对餐厨垃圾厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFA)的影响.考察了NaCl含量为0.0,3.0,6.0,9.0,12.0g/L下的有机酸浓度及组成情况.结果表明,NaCl对厌氧发酵液中VFA浓度影响显著,随NaCl含量提高VFA浓度呈下降趋势,当NaCl含量达到12.0g/L时,VFA浓度在第114h达到最大值4.14g/L,仅为未添加NaCl条件下的10.1%.发酵液中各组分变化经历丁酸积累、乙酸积累与乙酸消耗3个阶段,NaCl对厌氧发酵类型影响不显著,各批次发酵均为丁酸型发酵,仅当NaCl含量超过6.0g/L时丁酸积累阶段时间延长.     

2种不同生物接触氧化工艺性能差异的微生态研究

研究了单级好氧生物接触氧化和缺氧/好氧两级生物接触氧化工艺对高氨氮河流模拟废水的处理效果,并针对二者工艺性能差异,采用PCR-DGGE、FISH/CLSM及FISH/FCM等分子生物学手段对生物膜进行了微生态分析,以考察不同工艺菌群结构的演替以及主要功能菌的空间分布和丰度变化规律,并探讨不同生物接触氧化工艺性能差异的微观影响因素和机制.两级生物接触氧化获得了优于单级生物接触氧化的污染物去除效果,COD平均去除率高约10%,氨氮平均去除率高32%～59%.单级接触氧化工艺的生物膜厚度大于两级工艺好氧区生物膜,硝化细菌分布在距生物膜表层180～200μm的深度,而两级接触氧化工艺硝化细菌分布在距好氧生物膜表层105～125μm的深度.PCR-DGGE结果表明单级接触氧化工艺微生物丰富度指数显著高于两级工艺,FISH/FCM实验结果表明两级系统中氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)的相对丰度随运行时间显著增加,而单级系统则逐渐下降.结果证明两级生物接触氧化工艺的分区结构有利于硝化细菌等功能菌群的富集,能够有效提高工艺对有机物和氨氮的去除效率.     

低温条件下好氧颗粒污泥培养及其脱氮性能研究

为研究在低温条件下好氧颗粒污泥（AGS）的形成及其脱氮性能,在序批式反应器（SBR）中15℃条件下60d内培养出了成熟的具有良好短程硝化功能的AGS,稳定运行阶段亚硝酸盐氮积累率（NAR）可以达到90%以上,扫描电镜显示AGS主要由短杆菌和球菌构成.通过批次实验研究了温度在15℃时,粒径为R1（1.0~2.0mm）、R²（2.0~3.0mm）和R3（>3.0mm）的短程硝化AGS的脱氮特性.其中R1亚硝酸盐氮积累效果最差,R²、R3相差不大,其NAR均可达到90%左右,效果较好.AGS粒径的增大会对基质的传质产生影响,这为氨化细菌（AOB）、硝化细菌（NOB）和反硝化细菌的生长提供了适宜的场所,有利于短程硝化的实现.通过微电极测定,在温度为15℃、水中溶解氧（DO）浓度为6~7mg/L时,AGS中氧气的传质深度为600~700μm.     

食品企业污水中细菌的基因芯片快速检测技术

食品企业污水中含有各种无机污物和有机污物．其中夹带的致病菌将导致多种疾病的爆发和流行．严重威胁着人类的健康。传统的细菌分离、培养和鉴定技术操作繁琐且耗时长（一般需4～7d）。为了快速．准确地检测食品企业污水中存在的细菌，建立了一种采用基因芯片技术对食品企业污水中常见细菌检测和鉴定的实验方法（需时4h）。实验中设计了8对特异引物并成功分成2组混合引物进行多重PCR反应：BI物Ⅰ为Kp＋HlyA＋InvA＋ipaH，引物Ⅱ为Cadc＋Oprl＋Ent＋23SrRNA。效果良好。实验确定了适宜的PCR反应循环数为35个循环，适宜的杂交温度为48℃。用实验制备的基因芯片对模拟水样检测结果的准确率达100％，说明该基因芯片对目的细菌特征基因的检测结果是可靠的。用该方法对食品企业污水水样进行检测具有高准确率，为今后更大规模的检测研究奠定了基础。     

强化启动对内循环生物流化床硝化效果的影响

通过改变内循环生物流化床的启动水质,提高N/C组成以强化流化床后期的硝化作用.结果表明,高N/C和低进水COD强化启动后处理生活污水,在HRT为2h时,可以同时高效去除COD和氨氮,氨氮的平均去除率为74%.耗氧速率试验表明,强化启动后,流化床中生物膜的异养菌活性大幅度降低,氨氧化细菌活性明显提高,硝化细菌活性变化不大.对反应系统微生物醌进行的跟踪分析表明,强化启动后,生物膜中的硝化细菌数量明显增加,微生物种群的分布均匀性变化较小,以革兰氏阴性菌为主.扫描电镜观察显示,低N/C启动条件下,生物膜厚且致密,异养菌所占比例高;高N/C启动条件有利于硝化细菌的生长,生物膜相对稀薄.     

河流底泥潜在硝化速率模型研究

为深入认识河流NH₄+-N的转化降解过程,以生物量、温度和c（NH₄+-N）这3项因子为对象,开展河流底泥潜在硝化速率模型研究.采集典型污染河流底泥样品,设置3个生物量梯度（高、中、低）、5个c（NH₄+-N）梯度（0.13、0.63、1.13、2.13、4.13 mmol/L）、4个温度梯度（15、20、30、40℃）,测定不同条件下河流底泥潜在硝化速率,并进一步构建了潜在硝化速率模型,定量分析了生物量、温度和c（NH₄+-N）对潜在硝化速率的影响.结果表明:①生物量对底泥的潜在硝化速率有显著影响,高、中、低生物量条件下,河流底泥潜在硝化速率范围分别为0.10~0.26、0.03~0.16和0.02~0.07 μmol/h.②底泥潜在硝化速率随温度呈现指数增长,但高温具有抑制作用,各温度梯度下k（硝化速率常数）分别为5.9、9.3、18.1、10.6 μmol/（g·h）,15~30℃范围内θ（温度校正系数）为1.074.③c（NH₄+-N）对潜在硝化速率的限制作用符合Monod方程,高、中、低生物量条件下K_s（半饱和浓度）的平均值分别为0.02、0.05、0.13 mmol/L.研究显示,潜在硝化速率模型较好反映了生物量、温度和c（NH₄+-N）对河流底泥潜在硝化速率的影响,为定量认识底泥硝化能力提供了有效手段.      

生活污水常温处理系统中AOB与NOB竞争优势的调控

常温（19℃±1℃）条件下,采用SBR工艺处理低碳氮比（C/N）实际生活污水,研究氨氧化菌（AOB）与亚硝酸盐氧化菌（NOB）竞争优势的调控,在接种全程硝化污泥的系统中使AOB成为优势菌群,启动并维持常温短程硝化.通过控制曝气量为40 L/h使系统溶解氧处于较低水平（DO_average<1.0 mg/L）,同时结合好氧硝化时间的优化控制,即在pH值“氨谷"点前及时停止曝气的短周期定时控制,强化AOB的竞争优势.待AOB的竞争优势初步形成后（亚硝酸盐积累率NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N达到50％）,每周期曝气时间随着NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N的提高由3 h逐步延长至4 h、 5 h,从而提高NH⁺₄-N去除率,进一步增强AOB在系统中的竞争优势,短程硝化成功启动,NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N稳定在95%以上.FISH检测结果表明AOB大约占总菌群的9.97％.在线控制好氧硝化时间可以很好地维持短程硝化效果,NH⁺₄-N去除率达到97%以上.研究还表明,对于全程硝化污泥常温下如果不限制溶解氧,单纯依靠短周期定时控制无法使AOB成为优势硝化菌群.     

木质素磺酸盐接枝改性的条件优化

以粘度和产率为表征,研究不同引发剂、温度、单体丙烯酰胺用量、反应时间对木质素磺酸钠与丙烯酰胺接枝共聚反应的影响,并对木质素磺酸钠接枝共聚条件进行优化。结论:K2S2O8引发的接枝反应产物具有较大粘度和产率,而(NH4)2S2O8、Na2S2O3·5H2O引发体系得到共聚物粘度和产率相对较小,所以该研究采用K2S2O8作为引发剂;通过三因素三水平的正交试验得出对共聚物的产率与粘度的影响顺序为单体丙烯酰胺用量大于反应温度大于反应时间;接枝共聚反应的优化条件是K2S2O8引发剂浓度6×10-3mol/L,反应温度为45℃,反应时间为4 h,单体丙烯酰胺与木钠比为4:1,蒸馏水与木钠比5:1。     

SBR反应器内短程硝化系统快速启动及影响因素研究

探讨了采用序批式反应器(SBR)快速启动自养短程硝化系统的方法,研究了溶解氧(DO)、pH、温度、外加有机碳源对自养短程消化系统的影响。以硝化污泥接种反应器(SBR),在纯自养条件下利用高浓度溶解氧1.0～1.6mg/L和中温(35±1)℃达到亚硝酸氮的快速积累。结果表明,在进水氨氮浓度为280～300mg/L,HRT为12h,控制pH值为7.5～8.5、温度在(28±1)℃、溶解氧浓度为0.8～1.2mg/L条件下,氨氮去除率达到90%以上,亚硝酸氮积累率高达95%。试验证明投加有机碳源(COD)50mg/L左右时,不会对短程硝化系统产生影响,且能实现较高氨氮去除率和稳定的亚硝酸氮积累率。     

Nitrification performance of nitrifying bacteria immobilized in waterborne polyurethane at low ammonia nitrogen concentrations

Suspended and waterborne polyurethane immobilized nitrifying bacteria have been adopted for evaluating the e ects of environmental changes, such as temperature, dissolved oxygen (DO) concentration and pH, on nitrification characteristics under conditions of low ammonia concentrations. The results showed that nitrification was prone to complete with increasing pH, DO and temperature. Sensitivity analysis demonstrated the e ects of temperature and pH on nitrification feature of suspended bacteria were slightly greater than those of immobilized nitrifying bacteria. Immobilized cells could achieve complete nitrification at low ammonia concentrations when DO was su cient. Continuous experiments were carried out to discuss the removal of ammonia nitrogen from synthetic micropollute source water with the ammonia concentration of about 1 mg/L using immobilized nitrifying bacteria pellets in an up-flow inner circulation reactor under di erent hydraulic retention times (HRT). The continuous removal rate remains above 80% even under HRT 30 min. The results verified that the waterborne polyurethane immobilized nitrifying bacteria pellets had great potential applications for micro-pollution source water treatment.     

硫化氢降解菌包埋条件及降解特性研究

筛选获得2株硫化氢(H2S)高效降解菌株(T3和B3),分别鉴定为根瘤杆菌属和人苍白杆菌属。采用改进的海藻酸钠(SA)-聚乙烯醇(PVA)对2株菌的混合液进行包埋,并对最佳包埋条件及包埋后的降解效果进行研究,结果表明:SA-PVA包埋的最佳条件:复合载体的配比为2%SA和7%PVA混合溶液;在1%氯化钙和4%硼酸混合溶液中交联24 h;制得粒径为2 mm左右的固定化凝胶小球;包菌量为0.3 g/L;在pH 5.0¹0.0、温度为2510.0、温度为25⁴0℃时,固定化细胞对H2S具有较高的降解能力和抵抗性,当H2S浓度提高到700 mg/m3以上时,48 h后固定化细胞能达到93%以上的降解率,并且其重复脱硫能力明显优于游离态细胞,为工业应用提供了可能性。     

苯胺对间歇及连续运行硝化过程的毒性抑制试验

以经过驯化的苯胺降解菌和硝化菌作为菌源,在悬浮污泥间歇反应器中及三相流化床反应器中分别考察了间歇及连续进水2种工艺条件下苯胺对硝化过程的毒性抑制作用.结果表明,苯胺对悬浮污泥间歇反应器中的硝化菌有较强的抑制作用,仅当苯胺浓度低于3 mg/L时,硝化菌的活性才能逐渐恢复,且恢复的时间随着苯胺的初始浓度的增高而延长.实验结果还显示,适宜的水力停留时间(HRT)是保证三相流化床中苯胺成功降解及硝化脱氮的关键工艺条件.当进水苯胺浓度为200 mg/L,HRT为10 h时,反应液中苯胺浓度为6.58 mg/L,硝化率可达84.95%,由此表明膜硝化反应器抵抗苯胺毒性抑制的能力强于悬浮污泥硝化反应器,在工业上采用三相流化床膜硝化反应器对含毒性有机物的废水进行硝化脱氮处理是有实际应用价值的.     

菌株qy37的异养硝化/好氧反硝化机制比较及氨氮加速降解特性研究

筛选出1株耐盐异养硝化-好氧反硝化菌qy37,通过形态观察、生理生化试验和16S rDNA序列分析,确定其为假单胞菌属(Pseudomonas).研究了异养硝化-好氧反硝化菌qy37的脱氮特性.在以NH4Cl为氮源的异养硝化系统内,该菌32 h内使NH 4+-N由138.52 mg/L降至7.88 mg/L,COD由2 408.39 mg/L降至1 177.49 mg/L,NH2 OH最大积累量为9.42 mg/L,NO 2--N最大积累量仅为0.02 mg/L,推测该菌将NH2OH直接转化为N2O和N2从系统中脱除.在以NaNO2为氮源的好氧反硝化系统内,该菌24 h内使NO 2--N由109.25 mg/L降至2.59 mg/L,NH2OH最大积累量为3.28 mg/L.好氧反硝化系统与异养硝化系统相比菌体生长量高,TN去除率低,COD消耗量低,NH2OH积累量低,并且检测到NO 3--N的积累.认为好氧反硝化在菌体生长和能量利用方面比异养硝化更有效率.在异养硝化-好氧反硝化混合系统内,16 h NH 4+-N去除速率比异养硝化系统提高了37.31%.混合系统的NH2 OH积累量低于异养硝化系统和好氧反硝化系统,但N2 O产出量高于二者.     

顶空毛细柱气相色谱法测定水中七种苯系物研究

选用Elite-FFAP色谱柱,利用顶空-毛细柱气相色谱技术对水中的苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、苯乙烯七种挥发性苯系物进行同时测定,并对样品的平衡温度、保温时间、程序升温的条件控制、水中含盐量等影响因素进行了探讨,优化了检测条件,使七种挥发性苯系物得到不错的分离。样品平衡温度控制在70℃,样品平衡时间19 min,进样口温度180℃,检测器温度230℃,10 mL水样中加入4 g NaCl的条件下,分离效果最佳。     

焦化废水中降解酚优势菌漆酶活性研究

本实验选取哈依煤气反应器内的活性污泥沉降物作为菌源,以邻甲基酚做为唯一碳源,分离纯化得菌株Enterobacter sp.j11,测定酚浓度、温度、pH值及同酚浓度下的时间变化对于菌株产漆酶活性的影响。结果表明：温度35℃～40℃、pH6.5～7.5、酚800 mg/L条件下菌株生长状态佳,酶活性高;酚浓度一定800 mg/L时,测定了24 h内漆酶随时间的变化,得知菌株8 h后即适应高酚条件。说明该菌株适应能力强、产漆酶稳定。