有机碳源条件下厌氧氨氧化SBBR中的微生物多样性

研究有机碳源对SBBR厌氧氨氧化菌群等微生物的影响。采用16S rDNA序列与PCR-DGGE分析技术相结合的方法,对稳定运行的反应器内的活性污泥和生物膜样品,进行细菌多样性图谱分析,同时采用巢式PCR-DGGE技术对浮霉状菌属(Planctomycetes)细菌进行分析。结果表明,在有机碳源反应系统细菌条带数和多样性指数均高于无机系统,与活性污泥相比,生物膜表尤为明显。当进水不含有机碳源时,氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB),厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonia oxidizing bacteria,ANAMMOX)为优势功能菌;当进水含有机碳源时,系统中存在的AOB以亚硝化单胞菌(Nitrosomonas sp.)为优势菌群,同时存在反硝化菌,如索氏菌(Thauera sp.)以及厌氧氨氧化菌,它们共同作用完成N的去除。此外,与无机碳源系统相比,有机碳源的存在,有利于浮霉状菌的积累,但压缩了ANAMMOX的生存空间。本研究可为厌氧氨氧化工艺处理低C/N比有机废水提供了理论依据。     

城市垃圾厌氧干发酵非甲烷菌群分布变化研究

为研究非甲烷菌的菌群分布随时间、空间变化对厌氧干发酵的影响,以城市垃圾为原料进行分析,同时测定pH值。结果表明,启动阶段好氧及兼性厌氧细菌属优势菌,其中产酸菌增殖速率高于氨化细菌,7 d达最大值2.95×109MPN/mL,是启动阶段降解有机质的主要菌群,而氨化菌在15 d达最大值1.93×108MPN/mL。随后厌氧细菌快速增殖并保持稳定,且仍是产酸菌占优势,15 d达最大值1.55×1010MPN/mL。厌氧纤维素降解菌增殖较慢,发酵30 d不足105MPN/mL,说明原料中纤维素降解在厌氧发酵后期。空间方面,好氧及兼性厌氧产酸菌在顶部中心最活跃,最大值是底部中心的1.4倍;厌氧产酸菌集中在底部,最大值是顶部的1.2倍。好氧氨化菌在中部中心增殖最多,厌氧氨化菌在中部边缘达最大值1.95×108MPN/mL。纤维素降解菌在底部开始增殖。研究为提高干发酵反应效率和合理设计干发酵反应器提供有效参考数据。     

芦苇厌氧联产氢气-甲烷过程中古菌群落特征解析

采用厌氧联产氢气-甲烷工艺研究芦苇能源化利用潜力,解析联产过程中古菌群落特征和演替规律。产气情况表明,芦苇经纤维素酶预处理后累积产气量和氢气、甲烷产量显著提高。聚合酶链式反应—变性梯度凝胶电泳(PCR—DGGE)分析可知,厌氧联产过程中古菌群落结构发生了规律性变化,产甲烷阶段古菌微生物多样性显著高于产氢阶段,产氢阶段古菌群落结构相似性较高,随着产甲烷的进行古菌群落相似性降低,微生物多样性提高。甲烷囊菌属(Methanoculleus)、产甲烷古菌(Methanogenic archaeon)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)和uncultured Methanosarcinales archaeon是芦苇厌氧联产过程的优势微生物,其中产氢阶段的优势菌为uncultured Methanosarcinales archaeon,能够利用乙酸途径产甲烷;产甲烷高峰期,古菌群落丰富,Methanoculleus bourgensis是产甲烷阶段优势菌。研究结果为秸秆厌氧联产工艺的生物强化与稳定运行提供了重要的微生物学依据。     

厌氧动态膜生物反应器处理冷轧平整液废水

平整液废水作为碱性含油废水,一直是冶金行业较难处理的废水之一。搭建了一套厌氧动态膜生物反应器(An DMBR),通过梯级驯化的方式,处理COD为2 500 mg·L~(-1)左右的平整液废水。经过88 d的启动驯化,在膜通量为6 L·(m2·h)-1,HRT为2.5 d的条件下,出水稳定在500 mg·L~(-1)左右,甲烷产率约0.151 L·g-1,动态膜的一个运行周期可以分为成膜阶段、稳定阶段和堵塞阶段3个阶段。成膜阶段出水浊度随动态膜的逐渐形成而下降;而后动态膜形成,出水浊度稳定,为稳定阶段;最后为堵塞阶段,跨膜压差激增,出水浊度上升。同时对驯化及稳定运行阶段的污泥进行了微生物菌群分析,在细菌群落中主要的微生物菌群为Clostridia(梭状芽胞杆菌纲)、Bacteroidia(拟杆菌纲)、Anaerolineae(厌氧绳菌纲)、OP8_1和Spirochaetes(螺旋体纲),其中拟杆菌纲是处理平整液废水的优势细菌菌群。在古菌群落中,Methanolinea(甲烷绳菌属)和Methanosaeta(甲烷鬃毛菌属)为主要菌种,随着反应器的长期驯化和运行,甲烷鬃毛菌逐渐成为反应器中优势菌群。     

光合细菌在有机废水处理中的应用现状与前景

前言光合细菌(Photosynthetic Bacteria,简称PSB)是一大类在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称,包括红螺菌科、着色菌科、绿杆菌科、绿色丝状菌科,共23个属。其中红螺菌科的一些属(如红假单胞属)能在厌氧光照、好氧黑暗条件下,迅速利用低分子有机物,展示了应用PSB处理有机废水的潜力。自60年代中期以来,小林正泰等日本学者率先开发处理高浓度有机废水的PSB新技术之后,现已成功地应用于处理某些食品加工、化工、发酵等工业废水,得到了很高的评价。     

黑土微生物群落对副球菌属(Paracoccus sp.)QD15-1修复邻苯二甲酸二甲酯污染土壤的响应

采用Illumina MiSeq高通量测序法探究黑土微生物群落对副球菌属(Paracoccus sp.)QD15-1修复邻苯二甲酸二甲酯(DMP)污染土壤的响应。结果表明,副球菌属QD15-1在7d内可快速有效降解土壤中的DMP,平均降解率为94.7%,并能保持稳定;Shannon、Sobs指数显示,土壤中微生物多样性、丰富性受到DMP的影响;土壤中的优势门为放线菌门(Actinobacteria),占总菌门数的50%以上;鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)是第一优势菌属,第二优势菌属为类诺卡氏菌属(Nocardioides)。     

微氧条件下玉米秸秆的发酵产氢

以玉米秸秆为原料,通过小试实验研究了不同的预处理方式和通氧量对微氧条件下发酵产氢的影响,放大实验对比了微氧发酵和厌氧发酵过程中产气、产氢、pH、碱度、挥发性脂肪酸(VFA)以及微生物种群的变化。小试实验表明,经过稀酸预处理的玉米秸秆产氢效果最好,最佳通氧量确定为280mL/(kg·d)。放大实验表明,微氧发酵的最大产气量、最大产氢量、累计产气量和累计产氢量均高于厌氧发酵,并且产气和产氢时间延长了6h。引起pH和碱度变化的原因主要是VFA的积累,特别是乙酸和丁酸。能够鉴定到科及以下的微氧发酵产氢优势种有肠球菌属(Enterococcus sp.)、拟杆菌属(Bacteroides oleiciplenus)、柠檬酸杆菌属(Citrobacter sp.)、消化链球菌科(Peptoclostridium difficile)、肠杆菌属(Escherichia sp.)、乳杆菌属(Lactobacillus mucosae)、梭状芽孢杆菌科(Clostridia)、梭菌属(Clostridium baratii)、双歧杆菌属(Bifidobacterium animalis)。     

不同季节的沼液中细菌分离培养与含量分析

采用TPY琼脂分别对不同季节的好氧、厌氧沼液中的细菌进行需氧和厌氧培养，对培养出的细菌进行计数和形态观察。结果表明：（1）夏季厌氧沼液中厌氧菌及兼性细菌数量均极显著高于春季；夏季好氧沼液中好氧菌数量显著高于春季。（2）冬季厌氧沼液的厌氧培养和需氧培养的细菌数量，均极显著低于秋季；冬季好氧沼液中的需氧培养出的细菌数，显著低于秋季。（3）夏、秋季的厌氧招液，厌氧培养出的细菌数极显著高于好氧沼液厌氧培养出的细菌；冬季厌氧沼液厌氧培养出的细菌数，显著高于好氧沼液厌氧培养出的细菌。（4）沼液中的细菌种类繁多，表型特征复杂。（5）沼液中的杆菌最多，其夏季各种形状菌都较其它季节多。（6）四季沼液中，革兰氏阴性菌均占多数，革兰氏阳性菌均占少数。     

小麦秸秆预处理对厌氧消化性能的影响研究

针对小麦秸秆厌氧消化水解限速步骤,研究了酸、碱和污泥发酵消化液(以下简称消化液)预处理对小麦秸秆厌氧消化性能的影响。结果表明,酸和消化液预处理可以加速小麦秸秆水解酸化,在厌氧发酵第4天时产气中测得甲烷,早于对照和碱预处理。与对照相比,酸、消化液和碱预处理后小麦秸秆和污泥共消化体系的产气量可分别提高13.7%、12.0%和9.2%,产甲烷量可分别提高7.4%、9.5%和5.2%,但碱预处理会延滞厌氧消化产甲烷阶段。厚壁菌门(Firmicutes)是厌氧消化反应器中最主要的菌门,主要包括己酸菌属(Caproiciproducen s)、乙醇生孢产氢菌属(Hydrogenispora)、瘤胃梭菌属(Ruminiclostridium)、罗伊氏乳杆菌属(Lactobacillus)和Ruminiclostridium_1属等,其中己酸菌属和乙醇生孢产氢菌属可以作为小麦秸秆和污泥共消化的监测指标,在厌氧消化前期反应器中微生物主要为己酸菌属,而后期主要为乙醇生孢产氢菌属。     

红霉素生产废水中微生物群落结构分析

采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳技术（PCR—DGGE）研究了序批式活性污泥法（SBR）处理红霉素生产废水过程中从厌氧处理阶段到好氧处理阶段的微生物群落结构变化，并对微生物群落的部分优势细菌进行了克隆测序和系统发育树分析。结果表明，微生物群落丰富度随SBR处理进程呈递增趋势；微生物群落的相似性在相邻的处理阶段间相对较高，相隔越远的处理阶段间则越低；6种优势菌的同源性均在95％以上，其中有4种细菌均为厌氧和好氧处理阶段的优势菌，有1种细菌仅为好氧处理阶段的优势菌。     

PCR-DGGE研究亚硝化-电化学生物反硝化全自养脱氮工艺细菌多样性

采用分子生物学手段PCR-DGGE技术对亚硝化-电化学生物反硝化全自养脱氮工艺细菌的多样性进行了研究。结果表明,亚硝化段内主要的细菌种群为相似于Nitrosomonas sp.(AJ224410)和Nitrosomonas sp.NM41(AF272421)的种群,相似性分别为97%和94%;电化学生物反硝化段细菌类群主要有β-proteobacteria类群、γ-proteobacteria类群和Chlo-roflexi类群。填料上生物膜细菌种群较底部泥水混合物丰富,两者细菌种群相似性为75%;底部泥水混合物样中存在与厌氧氨氧化菌Brocadia anammoxidans(AF375994)相似性为93%的菌种,而填料上生物膜中存在与Thioalkalivibrio sp.K90mix(EU709865)和Thiobacillus thioparus(AJ243144)相似性分别为94%、97%的菌种,其中Thiobacillus thioparus(AJ243144)是典型的硫自养反硝化菌,表明填料上生物膜中有大量的硫自养反硝化菌。     

淡水生态系统中反硝化型厌氧甲烷氧化微生物的研究进展

反硝化型厌氧甲烷氧化(DAMO)是在淡水生态系统中发现的一种全新的厌氧甲烷氧化途径,偶联了全球碳循环和氮循环,与NC10门细菌、DAMO古菌及厌氧氨氧化菌密切相关。首先介绍DAMO途径在淡水生态系统中的发现及其功能微生物。其次,重点阐述DAMO功能微生物在湖泊、湿地和河流等淡水环境中的研究进展,并对聚合酶链式反应(PCR)、荧光原位杂交(FISH)及高通量测序技术在DAMO功能微生物检测中的应用及发展进行总结与分析。最后,展望DAMO在淡水生态系统中的研究前景。     

湿地稻-鸭复合生态种养对甲烷菌种群数量影响的研究

采用厌氧培养箱技术．用最大或然数计数(MPN)法测定稻一鸭复合种养对水稻不同生育期土壤中的产甲烷菌种群数量的影响。结果表明,稻田土壤中产甲烷菌数量的变化规律与稻田甲烷排放的季节变化规律基本一致,早稻田土壤中菌数高峰期出现在孕穗期．晚稻田土壤中菌数高峰期出现在分蘖盛期。实行稻-鸭复合种养,显著降低了稻田土壤中甲烷细菌种群的数量。特别是减少了甲烷排放高峰期的甲烷细菌憨量。早稻田和晚稻田产甲烷菌种群数量分别比对照田降低20%-96．9％和94．3％～95．8％,且两系统土壤中甲烷细菌数量的差异达1％的显著水平。     

硫酸盐对有机废水厌氧处理的影响

本文综述了硫酸盐对有机废水厌氧处理的影响及机理分析。硫酸盐对消化器的甲烷产率有很大影响,其中第一阶段消化器的甲烷产率下降13%,第二阶段下降43%。在没有硫酸盐存在时,硫酸盐还原菌可作为非产甲烷细菌参与有机物的厌氧降解,并为产甲烷细菌提供生长和产甲烷的基质。在有硫酸盐存在的情况下,硫酸盐还原菌可与产甲烷细菌竞争基质,而且竞争能力胜于产甲烷细菌。     

蔬菜与餐厨垃圾厌氧发酵启动阶段微生物分析简

为了研究厌氧发酵启动阶段微生物菌群结构、数量变化情况与沼气产量的关系，分别对蔬菜废弃物和餐厨垃圾单一物料发酵进行分析，并测定pH值、挥发性脂肪酸（VFA）、氧化还原电位。结果表明，餐厨垃圾比蔬菜废弃物的启动时间长，但产气持久。蔬菜废弃物中细菌达峰值的时间早于餐厨垃圾，说明蔬菜废弃物中的有机质更利于微生物降解利用。两种原料中的微生物群落结构变化一致，启动阶段初期好氧和兼性厌氧细菌属优势菌，其中产酸菌增殖速率高于氨化细菌，是启动阶段降解有机质的主要菌群。随后厌氧细菌快速增殖，日增殖速率由不足20%增长到近100%并保持稳定。厌氧纤维素降解菌在启动阶段增殖较慢，原料中纤维素降解在厌氧发酵后期。原料液VFA中丁酸含量最多，最高浓度4.7 mg/mL以上，占有机酸总量总量的46%以上，厌氧发酵类型为丁酸发酵型。     

蔬菜与餐厨垃圾厌氧发酵启动阶段微生物分析

为了研究厌氧发酵启动阶段微生物菌群结构、数量变化情况与沼气产量的关系，分别对蔬菜废弃物和餐厨垃圾单一物料发酵进行分析，并测定pH值、挥发性脂肪酸（VFA）、氧化还原电位。结果表明，餐厨垃圾比蔬菜废弃物的启动时间长，但产气持久。蔬菜废弃物中细菌达峰值的时间早于餐厨垃圾，说明蔬菜废弃物中的有机质更利于微生物降解利用。两种原料中的微生物群落结构变化一致，启动阶段初期好氧和兼性厌氧细菌属优势菌，其中产酸菌增殖速率高于氨化细菌，是启动阶段降解有机质的主要菌群。随后厌氧细菌快速增殖，13增殖速率由不足20％增长到近100％并保持稳定。厌氧纤维素降解菌在启动阶段增殖较慢，原料中纤维素降解在厌氧发酵后期。原料液VFA中丁酸含量最多，最高浓度4．7mg／mL以上，占有机酸总量总量的46％以上，厌氧发酵类型为丁酸发酵型。     

微酸性电解水喷雾消毒对垃圾房生活垃圾微生物群落的影响

为深入理解微酸性电解水喷雾消毒对垃圾房生活垃圾微生物群落结构的影响，采用微酸性电解水喷雾方式对上海市某小区垃圾房进行消毒处理，结合高通量测序方法确定细菌和真菌的群落丰度，评估该环境卫生风险防控技术的应用效果。结果表明：干、湿垃圾样品中，厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria)为优势细菌门，子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)为优势真菌门，乳酸杆菌属(Lactobacillus)和不动杆菌属(Acinetobacter)为优势细菌属。微酸性电解水喷雾后，生活垃圾样品中厚壁菌门的相对丰度降低了12.9～22.5百分点；而变形菌门的相对丰度上升了3.6～34.2百分点；子囊菌门的相对丰度降低了1.8～22.7百分点，而担子菌门的相对丰度上升了1.8～21.5百分点，表明微酸性电解水可使致病菌等有害菌的相对丰度减少，而使有益菌的相对丰度增加。     

3株贫营养好氧反硝化细菌的分离鉴定及反硝化特性

贫营养好氧反硝化细菌在水环境能量流动和物质循环过程中扮演着重要的角色。从山东某水源水库沉积物中共驯化分离出216株好氧反硝化细菌,复筛得到3株高效菌株ZN1、ZN2和ZN3。经形态学指标和16S rRNA序列分析,ZN1和ZN3属于铁还原细菌(iron-reducing bacterium),ZN2属于粘液菌属(Zoogloea sp.)。关键酶基因检测表明3株菌均含有周质硝酸盐还原酶基因(nap A)。在30℃、120 r/min条件下,培养47 h后3株菌对培养液中NO3-N的去除率均在80%以上,TN去除率均在40%以上,且无明显的亚硝氮积累。对3株菌分别进行原水适应,以20%的梯度增加原水的比例直至100%原水。原水培养72 h后,3株菌NO3-N去除率为30%~40%,TN去除率为20%~25%。     

3DBER-S阴极nirS型反硝化菌群的分析

为探究低碳氮比条件下3DBER-S(三维电极生物膜与硫自养耦合脱氮工艺)阴极反硝化菌群特征、强化脱氮机制,在TOC/TN=0.36的进水条件下稳定运行反应器,运用nir S基因克隆文库方法,分析了3DBER-S阴极生物膜反硝化菌群结构。结果表明,在3DBER-S阴极生物膜上反硝化菌中,β变形菌(β-proteobacteria)是优势菌种,占细菌总数的59.22%。其中,所占比例最大的是异养菌,包括与固氮弧菌属(Azoarcus tolulyticus)和趋磁螺菌(Magnetospirillum magneticum)类似的细菌,分别占44.74%和21.05%。能够分别利用硫单质或氢气作为电子供体进行反硝化脱氮的Sulfuricella denitrifican、高氯酸盐降解菌(Dechlorospirillum sp.)和陶厄氏菌属(Thauera)三者所占比例之和达到了17.11%。表明系统中氮的去除是由异养反硝化、氢自养反硝化和硫自养反硝化共同作用的结果,既有效减少了脱氮过程中有机碳源的消耗,又维持了系统酸碱度的平衡,从而能够在低碳氮比条件下维持稳定高效的脱氮效果。     

接种不同污泥源条件下厌氧氨氧化菌的特性

2组ASBR接种污泥源分别为好氧硝化污泥、好氧硝化污泥和厌氧氨氧化污泥按2：1比例}昆合的混合污泥。在相同条件下，经过驯化培养均实现了厌氧氨氧化的稳定运行。接种好氧硝化污泥的反应器的适应期为29d，经过105d的培养反应器成功启动；接种混合污泥的反应器的适应期为13d，经过49d反应器启动成功。从2组ASBR污泥中提取细菌总DNA，经过厌氧氨氧化菌特异引物Pla46rc／Amx820对污泥样品进行PCR扩增、克隆和测序等分析。实验结果表明，接种不同污泥源条件下的反应器中厌氧氨氧化菌的特性存在差异，接种污泥源为好氧硝化污泥的反应器中存在的厌氧氨氧化菌种为CandidatusKuenenia，而接种混合污泥的反应器中存在的厌氧氨氧化菌种为CandidatusAnammox—oglobus，与最初接种的混合污泥中的厌氧氨氧化菌相同。当接种污泥中存在厌氧氨氧化菌时，该菌株经过长时间的驯化可成为优势菌种，而当接种污泥中无厌氧氨氧化菌存在时，CandidatusKueneniasp．可以在反应器中占主导，具有更强的竞争优势。