基于pmoA基因的污泥干化芦苇床中甲烷氧化菌多样性分析

为了探讨污泥干化芦苇床稳定化污泥中甲烷氧化菌的多样性,利用PCR-DGGE技术分析了不同时期、不同于化床污泥中甲烷氧化菌群落的变化.通过DGGE图谱聚类分析发现,同一时期不同干化床污泥中甲烷氧化菌群落相似度较高;而同一干化床、不同时期污泥中的甲烷氧化菌群落有一定的差异.结果表明,污泥干化芦苇床中优势种属主要随芦苇生长时期和污泥稳定化时间延长而改变.基于序列和系统发育树分析,干化床污泥样品中主要的优势菌属是未培养的Ⅰ型甲烷氧化菌,表明有通气结构的芦苇床更能有效氧化甲烷,有利于减少甲烷的排放.     

芦苇床中古细菌的群落多样性分析

为了描述剩余污泥稳定化芦苇床系统中有机质矿化、甲烷排放及相关微生物多样性之间的内在关系,采用PCR-DGGE技术分析了不同芦苇床、不同季节的稳定化污泥中古细菌群落结构及其多样性。序列分析发现,与DGGE条带序列亲缘关系最近的种属为未培养古细菌和未培养产甲烷古细菌。古细菌群落结构呈季节性变化,且同一季节不同芦苇床的群落结构存在一定差异。具有通气结构芦苇床的剩余污泥中产甲烷古细菌的丰度较低,同时甲烷排放量也较低,因此设置通气结构的芦苇床设计更合理。     

芦苇床与传统干化床污泥脱水和稳定性能比较

为探明污泥干化芦苇床中积存污泥的脱水性能和稳定化进程,进行了为期3 a的试验研究.试验分3个单元,Ⅰ单元为对照床,未种植植物;Ⅱ单元和Ⅲ单元种植芦苇.Ⅰ单元和Ⅱ单元底层通过穿孔PVC通风管与大气相连通.前2 a为负荷期,植物生长期进泥,冰封期闲置,期间每个单元进泥总厚度为8.4m;第3 a为污泥自然稳定期.结果表明:种植芦苇的Ⅱ单元和Ⅲ单元对污泥中有机质的去除效果优于传统干化床Ⅰ单元,对应的有机质降解率分别为54.5％、51.5％和43.3％,填料层设置通风结构利于污泥有机质的降解;具有通风结构的Ⅰ、Ⅱ单元比不设通风的Ⅲ单元污泥脱水率略高,平均脱水率分别为33.69％、34.15％和32.79％.经过3 a芦苇床处理,稳定化污泥最低有机质质量分数为28.7％,可以作为土地利用的营养源之一.     

污泥比表面积对蚯蚓堆肥系统中细菌群落组成及多样性的影响

城镇污泥蚯蚓堆肥属于好氧堆肥范畴,污泥复氧能力是制约其堆肥效率的一个重要因素.污泥团粒尺寸不同,其比表面积不同,与氧接触的面积不同,降解效率也会有所差异.将城镇污泥制成5 mm和14.5 mm的粒状,比表面积分别为 1.98×10-3m2/g、0.68×10-3 m2/g,进行历时60 d的蚯蚓堆肥试验,探讨污泥与氧接触面积差异对细菌群落组成及多样性的影响.结果表明:在城镇污泥蚯蚓堆肥系统中,增大污泥比表面积能加速氨化和提前硝化进程,使污泥有机质降解程度更高,矿化速度更快;污泥比表面积大,微生物物种多样性低,优势度和均匀度高;拟杆菌门(Bacte-roidetes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacte-ria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、绿菌门(Chlorobi)是受比表面积影响的主要细菌门类;污泥比表面积大,能分解纤维素的细菌菌门相对丰度占比高,与理化性质有显著相关性的细菌菌属种类多.     

乌梁素海湖滨湿地硫酸盐还原菌群落多样性及系统发育分析

以内蒙古高原湖滨湿地乌梁素海小河口为研究对象,在湖中芦苇沉积物、湖滨沼泽水葱沉积物、湖滨碱蓬盐碱化草甸土壤、湖岸白刺荒漠化土壤的陆向分布梯度上采集样品,应用克隆文库构建技术对湿地环境中硫酸盐还原菌(SRB)群落多样性进行研究,分析了土壤基质条件对SRB群落的影响及该类功能菌群在湿地退化过程中的环境响应机制。结果表明:4个样地中的硫酸盐还原菌属于Proteobacteria中的5个目,即着色菌目(Chromatiales)、酸硫杆状菌目(Acidithiobacillales)、脱硫弧菌目(Desulfovibrionales)、脱硫杆菌目(Desulfobacterales)和硫还原菌目(Desulfurellales),且着色菌目(Chromatiales)、脱硫弧菌目(Desulfovibrionales)和脱硫杆菌目(Desulfobacterales)为优势菌群;沉积物与土壤环境中SRB群落结构差异性较大,沉积物基质中SRB群落结构较为相似,而盐碱化与荒漠化环境中SRB群落较为相似,沉积物环境中SRB群落多样性较高;铵态氮、含水率对沉积物SRB群落影响显著,水溶盐总量对土壤基质SRB群落影响显著。     

剩余污泥生态稳定化过程中细菌群落的多样性分析

为了描述污泥生态稳定化过程中微生物多样性的变化趋势,应用变形梯度凝胶电泳技术(PCR-DGGE)分析了不同时期、不同取样位置的细菌群落变化.通过对图谱的聚类分析了不同样品的相似度.计算得出香农-威纳(Shannon-Wiener)指数分别为1.93、1.89、1.80、1.98、1.91、1.83、2.41、2.38、2.32,均度指数(Pielou)分别为0.62、0.58、0.65、0.62、0.67、0.68、0.74、0.78、0.72,其从3月到9月均在上升,即稳定化过程中生物多样性及均匀度都在提高.利用测序后得到的序列进行亲缘性比对,并结合优势种属的变化分析污泥样品细菌群落的演替.结果表明,污泥不同位置的微生物群落相似度较高,不同时期的生物群落有一定的差异,推测污泥中生物种群与优势种属主要随生态稳定化不同时期而改变.序列分析以及亲缘性分析表明,优势菌株主要为放线菌门和变形菌门,有5种放线菌、5种变形菌和2种古细菌共12种属.其中拜叶林克氏菌和红球菌上升有利于对有机质的降解转化,假诺卡氏菌等致病菌的减少说明生态稳定化具有良好的作用.生态稳定化可能对致病菌的降低以及有机质的转化等具有一定的作用.     

苏州太湖湿地公园浮游植物群落结构特征分析

于2010年4月(平水期)、8月(丰水期)、11月(枯水期)对苏州太湖湿地公园浮游植物群落结构进行了调查,以探索湿地净化措施对浮游植物群落结构的影响。结果表明,共检出浮游植物80种,隶属于7门46属。其中,绿藻门种类最多,共23属43种,占种类总数的53.8%;其次为硅藻门,共13属19种,占种类总数的23.8%;蓝藻门5属10种,占种类总数的12.5%;其余门类共计5属8种。浮游植物生物量(湿重)在4月最高,8月最低,3个采样时期的平均值为9.45 mg/L,以硅藻门为主,占浮游植物生物量的71.05%。优势度分析显示,优势种主要包括颗粒直链藻(Melosira granulata)和细小平裂藻(Merismopedia minima)等,但是园内蓝藻生物量低于外围河道。经聚类分析得出,浮游植物群落结构有时间上的变化,但由于生态环境不同,又有一定的空间差异。苏州太湖湿地公园水体状况较好,在全年采样中未发现"水华"现象,这表明整个湿地系统对蓝藻具有较好的抑制作用。     

芦苇种植对加拿大一枝黄花防控的效应研究

加拿大一枝黄花在自然环境中竞争力极强,使本土多种杂草灭绝,逐渐形成单一优势群落,影响生物多样性,破坏生态平衡,是一种恶性杂草。在绍兴镜湖新区道路边的荒地设立试验样地,建立20m×4 m连续观测点,分别在2014年5月、6月、7月、8月通过对芦苇和加拿大一枝黄花的混种实地观测,对它们的叶龄、叶色、株高、分株率、节间距及先期出芽率等生长指数按期测量记录,并记录水层深度和出穗期,在混生群落中收割4 m×4 m样地加拿大一枝黄花和芦苇植株各20株,用于生物量统计和生长指数测量,并对这两种植物生长因素进行分析。结果表明,芦苇和加拿大一枝黄花混生群落中芦苇发展近似于单优群落,芦苇以较高的平均株高和密度抑制了加拿大一枝黄花生长,混生群落逐渐趋向于芦苇单优群落。混生群落芦苇平均每株生物量近似于单优群落,加拿大一枝黄花平均每株生物量显著低于其单优群落,光合作用受到显著抑制,植株生长缓慢。加拿大一枝黄花和芦苇都具有较强的种间竞争和拮抗作用,在混生试验地中芦苇比加拿大一枝黄花更具有竞争优势,具有将加拿大一枝黄花排除出去的趋势。在芦苇和加拿大一枝黄花的混生环境生态区域,本土植物芦苇具有在本区域内生态压制和排挤加拿大一枝黄花生长的作用。     

不同运行策略对反硝化颗粒污泥培养的影响

反应器运行环境对反硝化颗粒污泥培养具有重要影响，在上流厌氧污泥床反应器内研究了不同运行策略培养颗粒污泥的脱氮效率、污泥性能和菌群结构，同时对比分析了快速和慢速提升氮负荷策略培养反硝化颗粒污泥的性能。结果表明：耦合提升策略培养反硝化颗粒污泥的脱氮效率达到93.29%以上，悬浮挥发性固体质量浓度为46.29 g/L,粒径主要分布在2.36～3.35 mm,胞外聚合物为119.03 mg/g VSS,反硝化优势菌Proteobacteria在颗粒污泥菌群中所占比例为61.92%;相较于慢速提升氮负荷策略，快速提升氮负荷策略促使污泥脱氮效率增加了5.48%,挥发性悬浮固体质量浓度增加了20.11 g/L,粒径为2.36～3.35 mm的污泥占比增加了10%左右，胞外聚合物增加了7.27 mg/g VSS,Proteobacteria所占比例增加了5.11%。研究表明，耦合提升策略能够培养出脱氮效率高且性能良好的反硝化颗粒污泥，快速提升氮负荷能够促进颗粒污泥脱氮效率增加、性能更好。     

贮存污泥生物干化过程中微生物群落结构及功能性分析

以啤酒糟作为调理剂，与贮存污泥混合进行生物干化，考察生物干化系统的表现以及微生物群落结构的演替规律，并分别利用PICRUSt软件和FUNGuild数据库对细菌和真菌群落的功能性进行分析。其中，贮存污泥与调理剂质量比为5∶1,通风方式为10 min开、20 min关，通风量为1.4 L/(min·kg)干物质，试验周期为18 d。结果显示：在生物干化过程中，堆体的温度先升高后降低，最终降至室温，最高温度可达62.5℃;随着时间的延长，含水率逐渐下降，由71.22%降至54.12%;随着时间的延长，挥发性固体(Volatile Solids, VS)质量比逐渐降低，由465.33 g/kg降至335.80 g/kg;微生物群落结构在动态变化，在整个生物干化过程中属水平的优势细菌为脲杆菌属(Ureibacillus)和芽孢杆菌属(Bacillus);真菌群落属水平高温期的优势真菌为毕赤酵母属(Pichia)。对细菌的功能性分析显示，生物干化过程中的主要代谢路径(1级)为代谢、基因信息处理过程、环境信息处理过程、细胞过程；基于2级KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes...     

外置植物碳源型人工湿地系统反硝化脱氮效果及N2O释放

人工湿地系统在处理低碳氮比污水时,通过外加碳源来提高系统的脱氮效率。碳源是反硝化过程中重要的影响因素,对N_2O释放必然也产生影响。采用芦苇(Phragmites australis)和二球悬铃木(Platanus acerifolia)树叶为碳源的外置碳源型的人工湿地系统,以葡萄糖作为对比碳源,研究有机碳源对脱氮效果及N_2O释放量的影响。结果表明,芦苇和悬铃木树叶作为碳源,在植物分解稳定后,脱氮效果稳定,TN平均去除率分别为90.3%和92.5%,比空白组高出15%左右;单批次试验中,芦苇组和树叶组N_2O平均释放量分别为40.91μg/(m~2·h)和34.16μg/(m~2·h),略高于葡萄糖组的6.20μg/(m~2·h),但显著小于空白组的127.45μg/(m~2·h),累积释放量与TN去除量的比值小于0.1%且显著小于空白组;芦苇和树叶组基质微生物的反硝化作用强度及PLFAs总量均显著高于空白组,细菌PLFAs占PLFAs总量的比例均接近50%,而真菌PLFAs仅大于7%,细菌为优势种群。因此,向处理低C/N污水的人工湿地系统补充适宜的植物碳源材料,可以有效提高脱氮效率并降低N_2O释放。     

硫化物对城市污泥中重金属的形态分布与生物有效性影响

以合肥市某污水处理厂污泥为研究对象,研究了Na_2S、(NH_4)_2S改良剂对污泥重金属形态、生物有效性的影响。结果表明:硫化物改良剂可以提高污泥pH值,添加Na_2S和(NH_4)_2S改良剂后的污泥pH值比对照pH值最大升高分别为3.1和1.0;改良剂对污泥中重金属Cu、Zn、Cd、As均有显著钝化作用,利用Tessier连续提取法分析污泥重金属化学形态,2种改良剂均有效降低了污泥中重金属可交换态的质量比,使其向碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态等稳定态转化,可交换态Zn、Cd比对照最大降低程度分别达98.8%和98.6%;硫化物处理显著降低了污泥中重金属有效态质量比,硫化物添加量越多,重金属有效态降低幅度越大,其中对有效态Cu、Cd的作用效果更为明显,Cu、Cd有效态最大降低幅度分别为87.3%、52.6%;T3型发光菌发光量试验表明,添加硫化物改良剂后污泥中重金属毒性降低;盆栽试验结果显示,硫化物钝化污泥后青菜地上部和根部重金属积累量大大降低,地上部As、Cd、Cu、Zn最大降低量分别为51.6%、31.2%、17.5%、20.7%,根部As、Cd最大降低程度分别为19.5%、58.1%。     

反硝化细菌强化潜流湿地的污水处理厂尾水脱氮试验

为了揭示反硝化菌强化潜流湿地的污水处理厂尾水脱氮效果及机理,以砾石、红砖碎块、钢渣、陶粒、土壤为湿地填料,茭白、梭鱼草、黑麦草、红叶石楠为湿地植物,构建了两套湿地系统,其中一套投加菌剂,另一套作为对照组,使用双总体t检验方法分析了投加反硝化细菌B8(Pseudomonas putida)菌液于水平潜流湿地系统的操作与生物强化湿地脱氮程度之间的相互关系。结果表明,将反硝化菌(B8)菌液连续14 d投加于水平潜流湿地后,在强化潜流湿地运行的58 d内,其NH_4~+-N、NO_2~--N和TN平均去除率分别为65.3%、94.2%和71.5%;而未投菌的潜流湿地的NH_4~+-N、NO_2~--N和TN平均去除率分别为28.2%、74.7%和43.1%,加入菌剂使潜流湿地氮素去除能力大幅提高。双总体t检验方法分析表明,在停止投菌运行的41 d内,接种B8细菌的湿地系统的总氮去除率显著高于未投菌的湿地系统(p0.05);但在停止投菌运行的58 d内,投菌湿地和未投菌湿地脱氮效果的差异不显著(p0.05),因此确定B8强化水平潜流湿地系统的投菌周期为58 d。     

能源物质和接种物的投量对生物沥浸改善城市污泥脱水性能的影响

选用硫粉(S0)和黄铁矿粉(Fe S2)作为复合能源物质,以生物沥浸处理城市污泥脱水。通过正交试验分析了不同能源物质和接种物配比下的污泥脱水、沉降性能。结果表明:能源物质和接种物的合理配比为S0投量2 g/L、Fe S2投量6 g/L、接种物投量20%,在该投量下进行生物沥浸试验,污泥比阻由初始的3.35×1012m/kg降至3.90×1011m/kg,降幅达88.36%,污泥沉降率由68%升至78%;沥浸过程中污泥比阻、沉降率与p H值、ORP、Fe2+、Fe3+、总Fe和SO2-4质量浓度的变化同步,表明污泥脱水和沉降性能的改善是酸化、氧化和絮凝的协同作用所致;同时,细菌总数、总大肠菌群和粪大肠菌群的灭活率均在99%以上,表明生物沥浸还可高效杀灭病原微生物。     

高吸附性能芦苇活性炭的制备方法研究

为实现白洋淀芦苇的有效利用,以白洋淀淀区芦苇(白苇)为原料,以KOH、K2CO3为活化剂,综合考虑制备过程中的剂料比、浸渍时间、活化温度、活化时间等因素的影响,通过正交试验,以碘吸附值和亚甲蓝吸附值综合作为吸附性能高低的评价标准,进行活性炭制备方法研究。结果表明:在以KOH为活化剂、剂料比为4∶1、浸渍时间36 h、850℃下活化1 h的条件下,制备的芦苇基生物质活性炭碘吸附值最高,亚甲基蓝吸附值较高;以K2CO3为活化剂、剂料比为3∶1、浸渍时间12 h、900℃下活化2 h的条件下,制备的芦苇基生物质活性炭有最高的碘吸附值和对亚甲蓝具有良好的吸附性。制备的生物质活性炭碘吸附值均高于国家活性炭一级品标准(1 000 mg/g),具备一定的实用性。     

污泥转移对SBR工艺微生物群落结构及其除磷效能影响分析

采用污泥转移SBR工艺处理以生活污水为基础的合成废水。污泥转移能够强化厌氧生物选择器中聚磷菌的筛选,从而显著提升传统SBR工艺的除磷性能。对比传统SBR,应用荧光原位杂交(FISH)和聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)考察了污泥转移SBR中微生物种群结构的变化及除磷特性。结果表明,污泥转移SBR中磷的去除率总体呈上升趋势,稳定在93%左右;而传统SBR中磷的平均去除率为50%。DGGE试验表明,污泥转移SBR首尾样品的相似性系数为36.8%,传统SBR的则为54.7%;污泥转移SBR的香农指数下降率为5.6%,而传统SBR的香农指数下降率为4%。微生物种群在驯化过程中发生了变化,即微生物种群的优势菌在反应器启动阶段被筛选和富集。对比传统SBR,污泥转移SBR中微生物种群的这一驯化现象表现得更为明显。FISH试验表明,污泥转移SBR的聚磷菌占全菌比例在反应器稳定后可达到46%,聚糖菌则稳定在22%;传统SBR稳定后的聚磷菌比例为35%,聚糖菌比例为30%。传统SBR和污泥转移SBR的聚磷菌比例都先沿程增加最后稳定,且聚磷菌是优势菌。污泥转移SBR的聚糖菌沿程减少,聚磷菌抑制了聚糖菌的生长。因此,污泥转移SBR工艺具有筛选大量聚磷菌且抑制聚糖菌的除磷优势。     

曝气及搅拌强化超声预处理污泥试验研究

超声是一种具有很大研究价值的污泥预处理技术,但超声波能耗较大,限制了其大规模应用。曝气和搅拌作为辅助技术可以使超声技术在较低的能耗下达到较高的破解效率。以污泥破解后上清液中SCOD增加值为主要评价指标,探究在曝气及搅拌辅助下超声预处理污泥的最佳条件,进一步考察在最佳条件下曝气及搅拌对超声破解污泥效率的提高和能耗的降低作用。结果表明,曝气最有效的超声声能密度为0.9 W/mL,最佳曝气量为20 mL/min,最有效的曝气时间为10 min,在超声10 min的后5 min曝气、前5 min不曝气比在整个超声过程中曝气破解溶出的SCOD更高。在最有效的条件下对污泥进行超声加曝气处理后的SCOD为388.45 mg/L,而相同条件下仅超声溶出的SCOD为196.5 mg/L,溶出的SCOD增加了97.7%,污泥经超声加曝气处理后SCOD溶出率为3.85%,比达到近似SCOD的仅超声处理方式的能量消耗降低了25%。搅拌作为另一个辅助技术,转速为600 r/min时对提高超声破解污泥的SCOD最有效,超声加搅拌比相同条件下仅超声破解污泥溶出的SCOD增加了83.8%,超声加搅拌破解污泥的SCOD溶出率为1.98%。在超声加曝气和搅拌的条件下,污泥SCOD溶出率为4.38%,污泥破解产生的SCOD比相同条件下仅超声破解的污泥SCOD增加了120.8%,比达到近似SCOD的仅超声处理方式的能量消耗降低了12.5%。     

低强度超声对短程硝化污泥活性的影响

为提高短程硝化反硝化脱氮效率,采用低强度超声对短程硝化反应进行强化,通过对比氨氧化率和亚硝酸盐生产量,考察低强度超声对短程硝化污泥活性影响。首先,通过对超声能量的优化试验,发现低强度超声能够提升短程硝化污泥反应速率,且超声能量为43.20 kJ时氨氧化率和亚硝酸盐生成量最大;然后考察超声能量与污泥浓度的关系。结果表明:1)在相同超声能量(43.20 kJ)条件下,随着污泥质量浓度(0.34~1.03 g VSS/L)增加,能量密度降低,反应速率不断提高;2)保持污泥浓度恒定,增加超声能量,发现在43.20 kJ时短程硝化污泥活性最好,氨氧化速率比对照组提高25.42%,继续增加能量后去除速率开始下降,原因是适宜的能量会增加微生物细胞壁和细胞膜的通透性,加快基质传递和反应速率,提高微生物活性,但当所施加能量超出其所能承受范围,则会对微生物内部产生损害,降低其活性;3)考察超声能量对胞外聚合物浓度和酶活性影响,在43.20 kJ条件下,多糖、蛋白质和胞外聚合物(EPS)浓度分别提高了18.32%、26.54%和22.05%,氨单加氧酶活性增加19.82%。研究表明,由于低强度超声作用加快胞外聚合物分泌,增加生物酶活性,进而促进了短程硝化污泥反应速率。     

污泥掺烧对焚烧后固体废物污染物排放的影响

在佛山某生活垃圾焚烧发电厂开展生活垃圾掺烧市政污泥工业试验,分析5%、10%、15%的市政污泥掺烧对电厂焚烧后固体废物中重金属和二噁英排放的影响。结果表明,掺烧污泥使Cd在飞灰中的分布提高了40%以上,但其他重金属的分布特征仍主要受各自沸点的影响。焚烧固废中重金属含量受污泥的引入影响普遍不显著,飞灰中Cu浸出质量浓度上升20%,Ni、Pb、Hg、Cr的浸出质量浓度波动下降;炉渣中重金属浸出质量浓度波动较大。焚烧飞灰中总二噁英含量与污泥掺烧比例成负相关,且与投料中的Cl质量分数成正相关,与S质量分数成负相关。因此,低于15%的污泥掺烧比例不会显著提升焚烧固废中污染物排放浓度。