以游泳馆污水为处理对象的SBR中不同污泥负荷下氨氧化菌群落的演变

为了研究污泥负荷对SBR系统内活性污泥微生物中氨氧化菌群落结构的影响,应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,对不同污泥负荷条件下SBR处理经投加葡萄糖调节的游泳馆污水的活性污泥中氨氧化菌进行了分析。研究结果表明,氨氧化菌的群落结构在不同污泥负荷条件下变化明显,在有机碳源较低的情况下生长旺盛,随着污泥负荷的提高其DGGE图谱条带数量逐渐减少,亮度逐渐减弱;在高污泥负荷环境下,氨氧化菌受到严重抑制,多样性指数大幅下降,并从系统中消失。SBR系统内氨氧化菌大部分为不可培养的变形菌,最常见的氨氧化菌是β变形菌中的亚硝化螺菌和亚硝化单细胞菌。     

不同供氧策略和氨氮浓度下SBR中微生物群落的演变

以供氧策略和进水氨氮浓度为控制因素,应用PCR-DGGE技术并结合系统处理效果研究SBR内活性污泥微生物群落结构的演替情况。结果表明,在一定范围内,进水氨氮浓度越小越有利于COD和氨氮的去除,同时污泥性状主要受供氧时间的影响,运行前40 d,MLSS值均在4 000 mg·L~(-1)以上波动。微生物群落结构受供氧的影响演替剧烈,多样性指数在时间上呈先增后减的变化趋势,曝停比为4 h∶2 h的间歇曝气B方案下菌种最丰富,多样性指数达1.092、1.079。切胶测序结果显示,SBR系统内微生物菌种大部分为未培养菌种,其中酸杆菌属和绿弯菌属占据优势地位,这些菌种在污水生物处理中对污泥性能和系统的运行有重要的影响。     

溶解氧对晚期垃圾渗滤液短程硝化及微生物群落结构变化的影响

以上海老港垃圾填埋场配套污水处理设施中的污泥为菌种源,在序批式活性污泥反应器(SBR)中对晚期垃圾渗滤液进行短程硝化处理,调节SBR中溶解氧浓度,考察溶解氧对渗滤液短程硝化的影响,分析不同溶解氧条件下污泥微生物群落结构的变化.结果表明,低溶解氧(0.2～0.5 mg/L)条件下,SBR可以获得较高的短程硝化效率,反应17h后,SBR内亚硝态氮/氨氮(质量比)为1.05,氨氮负荷可达到1.5 kg/(kg·d)(以每千克污泥悬浮固体每天承担的氨氮计),出水可以满足后续厌氧氨氧化处理的要求.从污泥变形梯度凝胶电泳(DGGE)图谱中可以看出,SBR微生物群落结构中主要优势种有uncultured Bacteroidetes bacterium、uncultured bacterium、uncultured Candidatus Amoebophilus sp.等.随着溶解氧含量的升高,SBR内微生物群落结构的多样性有所升高,但溶解氧对微生物群落结构影响有限.     

铬离子对SBR工艺活性污泥毒性作用研究

针对重金属铬离子对SBR工艺系统中活性污泥的毒性作用,通过检测不同初始污泥容积指数(SVI)下SBR工艺活性污泥在不同铬负荷下的COD值、挥发性污泥浓度以及受铬离子影响的污泥容积指数(SVI),研究重金属铬离子对活性污泥的毒性作用以及对SBR工艺系统处理污水的影响。研究表明,重金属铬离子会导致SBR工艺系统出水COD升高;将铬离子对活性污泥的毒性作用按照挥发性污泥(MLVSS)铬负荷可划分为耐受范围、非耐受范围、细胞失活范围以及细胞分解范围。耐受范围铬负荷低于约30 mg Cr3+/gMLVSS,此范围内铬离子对于活性污泥的毒性作用不大,不致于导致系统出水水质变差;非耐受范围铬负荷在约30~65 mg Cr3+/g MLVSS,在铬离子作用下系统出水COD值明显高于对照系统;细胞失活范围铬负荷在约70~100 mg Cr3+/gMLVSS范围内,SVI大幅下降,微生物部份死亡和失活,出水COD尽管有一些下降,但与进水COD相比差不了多少;细胞分解范围铬负荷在约100 mg Cr3+/gMLVSS以上,微生物大量死亡,部分死亡细胞分解,系统出水COD值因微生物的死亡分解而超出进水COD值,受铬离子影响的系统SVI值大幅度降低。     

基于高通量测序的OMS-2对序批式反应器系统微生物群落的影响

随着纳米材料的广泛应用,越来越多的纳米材料随着废水进入污水处理厂,纳米材料对污水生物处理系统的潜在影响越来越受到重视。探讨了氧化锰八面体分子筛(manganese oxide octahedral molecular sieve, OMS-2)纳米颗粒对序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)中活性污泥微生物群落结构的影响;以活性艳红X-3B溶液模拟印染废水,将不同浓度的OMS-2混入稳定运行的SBR中,采用Illumina MiSeq高通量测序分析技术,对不同SBR中微生物分布规律进行了研究。结果表明:SBR添加0.25 g·L~(-1)的OMS-2后,其COD去除率和脱色率分别提升了6%和13.6%;Illumina MiSeq高通量测序显示,在混入0.25 g·L~(-1)的OMS-2后,SBR内污泥菌群中拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)的微生物DNA序列操作分类单元(operational taxonomic units,OTU)分别增加了16.8%和96.4%,这2类菌种可能提升了SBR降解有机污染物的能力;不同浓度的OMS-2改变了菌群的多样性和结构,低浓度的OMS-2可以提升微生物菌群的多样性和改变菌群的结构。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,OMS-2在SBR中存在锰(Ⅳ)/锰(Ⅲ)转变为锰(Ⅱ)的氧化还原反应,该过程可能影响了菌群的组成。研究为纳米材料的实际应用和环境风险提供了参考。     

PCR-DGGE技术在水解酸化-缺氧法处理采油废水的微生物研究中的应用

采用PCR-DGGE技术直接从水解酸化和缺氧反应器中的污泥样品提取DNA,测定部分菌种的16S rDNA V3区片段序列,通过NCBI基因库比对,初步确定不同生物反应器内优势菌种,并进行了多样性指数分析.结果表明,水解酸化反应器中的生物膜与缺氧反应器中悬浮污泥微生物种群结构存在较大的差异,显示了在不同环境条件下,微生物群落结构的连续动态变化过程.     

复合生物活性填料对活性污泥生物特性的影响

为了考察生物活性填料对活性污泥生物特性的影响,采用电子扫描显微镜、激光粒度仪和Miseq高通量测序技术,分别对SBR中污泥的形态、粒径和微生物群落分布进行了研究。结果表明,投加生物填料可以降低污泥的产率,促进污泥沉降,增强脱氮除磷效能;投加生物活性填料的SBR相比对照组SBR的污泥结构紧密,污泥颗粒分布均匀,且颗粒粒径大;内置填料和外置填料的活性污泥粒径在28.988~124.573μm的颗粒占据了大部分的比例,而对照组的活性污泥粒径在0.554~23.538μm的颗粒占据了大部分的比例;3个微生物群落主要分布在Sphingobacteriales、Xanthomonadales、Burkholderiales、Rhodocyclales、Flavobacteriales和Spirochaetales等6个目内;内置填料活性污泥微生物群落(17.12%)和外置填料活性污泥微生物群落(23.17%)中的黄色单胞菌目,要比对照组活性污泥微生物群落(5.51%)的比例高,说明通过复合生物活性填料的作用,能够改善活性污泥微生物群落的除磷能力,这与反应器实际运行效果和污泥粒径分析研究内容一致。     

颗粒化序列间歇式活性污泥反应器工艺处理化粪池污水

在序列间歇式活性污泥反应器(SBR)中成功培养出适应化粪池污水水质的好氧颗粒污泥.并将其应用于化粪池污水的处理.在好氧颗粒污泥培养的第15天左右,SBR中开始出现细小的颗粒,然后微生物在其上繁殖生长使颗粒逐渐增大而成熟;在第24天时,SBR中絮状活性污泥已基本实现了颗粒化.培养出的好氧颗粒污泥对化粪池污水有稳定的处理效果,在进水完全为化粪池污水时,COD、NH_4~+-N、TN的平均去除率分别为77%、61%、47%.但是,由于化粪池污水COD较低,因此无法维持较高的生物量,在后期的稳定运行过程中MLSS始终维持在2 500 mg/L左右.好氧颗粒污泥的同步硝化反硝化作用是其稳定脱氮的保证.     

膜生物反应器中不同阶段微生物群落结构演变的研究

为了研究膜生物反应器（membrane bioreactor, 简称MBR）中微生物群落结构的演变情况,对不同阶段运行状况下(包括培养驯化阶段、初期增长阶段、污泥流失阶段和恢复成熟阶段4个阶段)污泥中的微生物进行了考察。从MBR污泥中提取细菌总基因组DNA,进行聚合酶链式反应变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)图谱的直观分析,以及总细菌的Shannon多样性指数、各污泥样品的相似性分析和聚类分析。研究表明,反应器中的微生物群落比较丰富。不同的阶段状况下,微生物的群落结构变化比较明显,能够比较好地反映MBR的运行状况和系统处理效能的关系,并且发现微生物的群落结构能够随着反应器的运行状况的变化做出调整恢复。     

水解溶菌酶污泥减量过程中的微生物群落变化

利用水解溶菌酶对SBR系统中的剩余污泥进行减量。通过与未加水解溶菌酶的相同系统对比,研究了水解溶菌酶作用下的SBR系统中剩余污泥的减量效果与微生物群落结构的变化。结果表明,在50 d的运行期内,水解溶菌酶作用下的SBR系统中剩余污泥减量总计达到76.3%,同时该系统对COD与TN的平均去除率分别为88.2%与53.8%。通过PCR-DGGE分析可知,随着运行时间的增加两系统微生物群落结构的差异逐步明显,SBR系统中原有的部分优势微生物在水解溶菌酶的作用下逐渐减弱。另外,对微生物群落的部分优势细菌进行克隆测序和系统发育树分析,通过鉴定获得的7条细菌的16S rDNA序列,它们分别与放线菌和杆菌同源性在97%以上。     

微生物制剂强化SBR处理系统

应用固定化生物催化剂(IBC)进行SBR处理系统强化实验,考察了IBC的投加对SBR的处理效果和活性污泥的影响。结果表明,投加IBC能够提高SBR的污染物处理效率,相对于对照组,实验组的COD、NH3-N、BOD5和TP去除率分别提高了9.75%、19.36%、6.28%和28.09%。实验组和对照组SVI变化不大,投加微生物制剂IBC并没有显著提高活性污泥的沉降性能。但实验组活性污泥的OUR、SOUR和SBI均高于对照组,这表明IBC的投加提高了SBR中污泥活性,且优化了活性污泥中微生物群落结构。     

污泥转移SBR工艺污泥膨胀及恢复过程中EPS的动态变化

采用新型脱氮除磷工艺-污泥转移SBR处理生活污水,主反应器因长时间处于低污泥负荷0.09~0.15 kg·(kg·d)~(-1),引起了丝状菌污泥膨胀;通过采取提高进水负荷及静态进水等方式,提高主反应器内的污泥负荷0.21~0.39kg·(kg·d)~(-1)使其污泥膨胀得以控制及恢复。考察在此过程中,EPS的变化对活性污泥沉降性能的影响。结果表明在污泥膨胀及恢复过程中PS/PN与SVI值呈明显正相关性,R~2分别为0.886 7、0.867 3;在污泥膨胀时EPS总量与SVI值呈正相关性;在恢复过程中,EPS总量与SVI值之间线性相关性不强。影响活性污泥沉降性能的关键因素是EPS中多糖与蛋白质的相对含量。     

Ni~(2+)对活性污泥活性及群落多样性的影响

通过检测活性污泥的电子传递体系活性以及生物多样性,研究Ni2+对活性污泥微生物活性及群落多样性的影响。结果表明:与对照系统相比,5 mg/L的Ni2+对2,3,5-triphenylteltrazolium chloride(TTC-ETS)活性未产生显著的影响;但当Ni2+的浓度进一步增大到10、20和40 mg/L后,其对序批式反应器内活性污泥TTC-ETS活性的抑制率分别达到(36.79±11.14)%、(55.88±13.90)%和(70.97±6.78)%。低浓度Ni2+能增强活性污泥微生物对碳源的利用,但高于10mg/L的Ni2+则显著抑制了活性污泥微生物对碳源的利用。各个SBR系统中微生物群落最常见的物种相近,物种丰富度和均一性则均有所不同,其中群落物种丰富度随着Ni2+浓度的增加而逐渐减小。TTC-ETS活性、平均每孔颜色变化率、Shannon指数和Simpson指数,与Ni2+的胁迫浓度之间的显著相关性表明,它们均可有效地表征Ni2+胁迫对活性污泥微生物活性及群落多样性的影响程度。     

Ni2＋对活性污泥活性及群落多样性的影响

通过检测活性污泥的电子传递体系活性以及生物多样性，研究Ni2＋对活性污泥微生物活性及群落多样性的影响。结果表明：与对照系统相比，5mg／L的Ni2＋对2，3，5-lriphenylteItrazoliumchloride（TTC．ETS）活性未产生显著的影响；但当Ni2＋的浓度进一步增大到10、20和40mg／L后，其对序批式反应器内活性污泥TTC—ETS活性的抑制率分别达到（36．794-11．14）％、（55．88±13．90）％和（70．97±6．78）％。低浓度Ni2＋．能增强活性污泥微生物对碳源的利用，但高于10mg／L的Ni2＋则显著抑制了活性污泥微生物对碳源的利用。各个SBR系统中微生物群落最常见的物种相近，物种丰富度和均一性则均有所不同，其中群落物种丰富度随着Ni2＋浓度的增加而逐渐减小。TTC—ETS活性、平均每孔颜色变化率、Shan—liOn指数和Simpson指数，与Ni2＋的胁迫浓度之间的显著相关性表明，它们均可有效地表征Ni2＋胁迫对活性污泥微生物活性及群落多样性的影响程度。     

低曝气下PAC强化SBR工艺同步脱氮除磷

采用序批式反应器(SBR)处理模拟生活污水,研究不同曝气量(30、24、18和12 L/h)下活性污泥同步脱氮除磷规律,并在最佳曝气量下,比较了粉末活性炭-序批式反应器(PAC-SBR)和SBR的脱氮除磷效率,分析了低曝气下PAC-SBR的运行特性和优越性。实验结果表明,当曝气量为24 L/h时,SBR内出水效果较好,其COD、TN和TP的平均去除率分别可以达到90.02%、81.13%和88.12%。在这个最佳曝气量下,PAC-SBR具有明显的优势,其COD、TN和TP的平均去除率均高于SBR,并且PAC-SBR具有较好的污泥沉降性能和较高的活性污泥浓度。在PAC-SBR中,活性污泥以PAC作为微生物载体强化了生物降解效果,并改善了低曝气下污泥絮体的结构,促使反应器内先后形成缺氧-厌氧-微氧/缺氧-缺氧的环境,利于同步硝化反硝化和反硝化聚磷,提高了PAC-SBR的同步脱氮除磷效率。     

SBR中SRT对总细菌群落结构的影响研究

为了揭示序批式反应器不同污泥停留时间(SRT)下总细菌群落结构的异同及SRT变化对总细菌群落结构的影响,应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)进行研究。通过克隆测序发现,不同的SRT条件下生物多样性和种群结构会有所差异,既存在各SRT条件下相同的优势菌群(Escherichia coli和Aeromonas sp.),也存在某些SRT下特有的优势菌群(Uncultured Peptostreptococcaceae),SRT为40 d时检测到以降解硫酸盐获得能源的优势微生物。研究还表明,SRT为40 d时多样性指数取得最大值,各SRT条件下微生物的种群相似性差别较大。     

进水碳负荷浓度对垂直潜流式人工湿地中植物根系微生物动态的影响

植物的不同生长发育阶段是影响根系微生物功能多样性的原因之一。植物的生长改变了微生物的群落结构。在低有机负荷或高有机负荷下,植物幼苗与成苗根系的微生物整体活性均差异明显,一般成苗期具有较高AWCD值。有植物湿地中微生物Simpson和Mcintosh多样性指数在植物成苗期均明显高于幼苗期(P0.05),但Shannon指数变化不明显(P0.05)。无植物湿地中微生物Simpson和Mcintosh指数受季节影响差异显著(P0.05)。主成分和聚类分析结果表明,不同生长发育阶段其微生物种类存在差异,而且不同进水条件下有植物湿地和无植物湿地各自有相似的微生物群体结构。     

厌氧氨氧化工艺快速启动策略及其微生物特性

为探讨种泥投加及氮负荷提升方式对厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation,anammox)工艺启动中微生物丰度及群落结构的影响,采取先普通活性污泥驯化后再接种anammox种泥的方式启动anammox工艺。结果表明在活性迟滞阶段投加anammox菌种可以快速启动anammox工艺。通过缩短水力停留时间并增加氮负荷的方式可以避免直接提高进水氮浓度导致的基质毒性抑制,有利于达到更高的总氮去除负荷。稳定运行时反应器的氮去除负荷达0.51 kg·(m3·d)-1,anammox菌基因丰度为4.92×109copies·g-1(以VSS计),占细菌总数的2.70%。启动阶段,反应器内微生物多样性逐渐下降,检测到浮霉菌门中4个anammox菌属,以Candidatus Jettenia和Candidatus Kuenenia为主要anammox菌属。在接种污泥处于活性迟滞阶段时,结合提高进水氮浓度、缩短水力停留时间和投加anammox菌种的方式可以快速启动anammox工艺。     

硫自养高氯酸盐还原菌培养与驯化

考察了以污水处理厂的好氧污泥作为接种污泥,以S0作为电子供体培养驯化硫自养高氯酸盐还原菌的过程,并利用PCR-DGGE技术对不同阶段的污泥样品进行群落分析。结果表明,接种污泥在经过短暂的适应期后能具有较高的还原ClO-4的性能,随着驯化时间的延长,降解速率显著提高。培养驯化过程中微生物种群结构发生了演替变化,菌种Dechloromonas sp.CL、Quadrisphaera granulorum、Comamonadaceae bacterium 32-4、Acidovorax caeni、filamentous bacterium Plant1Iso8、Candidatus Nitrospira defluvii存在整个驯化培养阶段。随着培养驯化时间的延长,菌种Bacteroidetes bacterium S22-33、Herbaspirillum huttiense逐渐消失,出现新菌种Methyloversatilis universalis、beta proteobacterium HTCC379、beta proteobacterium CDB21和Clostridium bifermentans,并逐渐成为优势菌种。     

微氧折流反应器中产甲烷菌的分布与群落结构分析

为了研究微氧条件下折流反应器处理生活污水的微生物学机理,针对产甲烷菌的MCR基因采用实时荧光定量PCR和构建克隆文库的方法,对反应器中的关键功能微生物产甲烷菌的分布特点与群落结构变化进行了分析。结果表明,微氧条件下折流反应器的环境条件可以保证产甲烷菌的增长,不同格室的产甲烷菌丰度均要高于接种污泥(1 720 copies/ng),其中经过微氧曝气处理的1#(2 864 copies/ng)和2#(2 282 copies/ng)格室产甲烷菌丰度低于厌氧状态的3#(3 508copies/ng)格室;微氧处理后折流反应器产甲烷菌的群落结构发生了明显的变化,接种污泥的产甲烷菌多属于Methanomicrobiales目的 Methanoregulaceae属(6/9),而保持微氧状态的1#格室中产甲烷菌多隶属于Methanomicrobiales目(6/10)的其他类群,2#格室的产甲烷菌则多隶属于Methanobacteriales目(5/10),保持厌氧状态的3#格室的产甲烷菌主要属于Methanomicrobiales目(3/10)和Methanosarcinales目(3/10);产甲烷菌MCR基因的多样性指数表明微氧曝气的引入降低了活性污泥中产甲烷菌的生物多样性。