低温下丝状菌膨胀污泥的微生物多样性

为探究低温下丝状菌污泥膨胀过程中微生物多样性的变化特征,实验采用低温-SBR反应器成功诱发污泥膨胀,并借助Illumina MiSeq高通量测序技术,考察了不同沉降性能下活性污泥微生物群落的整体变化特征、各特定菌群及特定菌属的变化特征.结果表明,在系统运行温度降至(14±1)℃后可成功诱发丝状菌污泥膨胀,SVI可恶化至663.99 mL·g~(-1),且膨胀后COD去除率和TN去除率仍能维持在90%和86%左右.低温下污泥膨胀的发生不仅会导致系统内微生物整体多样性和均一性的降低,使特定菌群中丝状菌群的丰度由0.49%增至26.04%,还会使脱氮菌群的丰度由21.04%减少至13.99%、除磷菌群的丰度由4.25%减少至1.93%.发现的5种丝状菌属中,以Thiothrix为代表的3种菌属的丰度递增,仅Haliscomenobacter的丰度递减;发现的19种脱氮菌属中,以Nitrosomonas为代表的5种菌属的丰度递增,以Nitrospira为代表的7种菌属的丰度递减;发现的8种除磷菌属中,Pseudomonas和Tetrasphaera的丰度递增,以Candidatus_Competibacter为代表的5种菌属的丰度递减.虽然污泥膨胀对微生物菌群结构产生较大影响,但不同泥样中始终存在的477个OTUs和227个菌属说明膨胀过程中反应器内主体微生物仍呈相对稳定状态.     

温度冲击引起的丝状菌污泥膨胀菌群特征

为探究温度冲击引起的污泥膨胀机理,以生活污水为处理对象,采用SBR工艺分别运行温度骤降系统和温度梯度降低系统,利用Illumina MiSeq高通量测序技术分析温度变化过程中微生物群落整体变化,并对膨胀阶段优势丝状菌类型进行解析.结果表明,温度骤降系统优势丝状菌为微丝菌(Microthrixparvicella),SVI值升高至291mL/g以上,温度梯度降低系统优势丝状菌为Eikelboom Type 0092型丝状菌,SVI值稳定维持在250mL/g,因此Eikelboom Type 0092型丝状菌适宜在温度冲击环境中生长繁殖.温度冲击方式不同导致菌群组成具有差异性,Proteobacteria相对丰度均值为39.3%,其占比在不同阶段变化较小.两个系统在污泥膨胀阶段Actinobacteria和Chloroflexi的相对丰度占比不同.各样本中与去除有机物相关微生物菌群丰度均值为13.6%,Nitrospira其相对丰度均值为2.48%,占NOB总含量80%以上.温度梯度降低系统发生的Eikelboom Type 0092型丝状菌型污泥微膨胀,其出水水质没有发生严重恶化,COD和NH₄⁺-N的去除效果均高于温度骤降系统.     

丝状菌污泥膨胀对脱氮除磷功能菌群的影响

丝状菌引起的污泥膨胀或生物泡沫是活性污泥法污水处理厂运行管理中经常碰到的异常问题,为确定丝状菌引起的污泥膨胀对脱氮除磷系统功能菌群的影响,采用形态学鉴定和Illumina MiSeq高通量测序对5座城市污水处理厂非膨胀期和膨胀期活性污泥、生物泡沫中关键微生物菌群分布特征进行分析研究.结果表明,污泥膨胀和生物泡沫主要由微丝菌(Microthrix parvicella)引起,膨胀期污泥和生物泡沫中微丝菌最高比例达6%和38%.主要脱氮除磷菌属为亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)、硝化螺菌(Nitrospira)、陶厄氏菌(Thauera)和Candidatus Accumulibacter phosphatis.膨胀期与非膨胀期相比AOB和聚磷菌相对丰度明显降低,最大变化比例为54%和47%,反硝化菌相对丰度显著升高,最大变化比例为73%;脱氮除磷菌群的波动变化受污泥膨胀的影响外,还与处理工艺及菌群的生理特性相关.     

智能化曝气控制A/O工艺活性污泥特性演化对内源反硝化脱氮的作用机制

将新型智能化曝气控制系统（automatic oxygen supply device,AOSD）应用于A/O工艺中,对比分析AOSD系统曝气模式控制下的A/O工艺（I-A/O）与常规曝气模式A/O工艺（C-A/O）对活性污泥驯化作用、微生物菌群的分布影响,深入探讨I-A/O活性污泥特性演化对内源反硝化脱氮的作用机制.结果表明I-A/O系统出水NH₄⁺-N、NO₂^--N出现一定积累效应,活性污泥在驯化过程中表现为更为显著的微膨胀,在外源碳素充盈状况下能更充分地将污泥混合液中的溶解性COD（SCOD）富集,将其转化为糖原（Gly）,并在外源碳素供应匮乏的状况下激发内源反硝化脱氮反应,内源反硝化速率（EDNR）平均可达0.83 mg·（L·h）^-1,超过C-A/O水平.通过Illumina HiSeq高通量测序技术对两系统污泥微生物群落结构解析：两系统污泥微生物群落多样性评估区别不明显,而I-A/O污泥中Candidate division TM7大量增殖是构成其丝状菌污泥微膨胀、Gly贮存能力提高的优势功能菌.AOSD的供氧模式使活性污泥特性与微生物群落在适应新环境上发生了特异性变化,好氧异养菌代谢活性下降,内源反硝化脱氮途径的强化使I-A/O实现了一种总体低氧需求的动态平衡状态.     

一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺污泥膨胀发生和恢复过程中微生物群落演替及PICRUSt2功能预测分析

以中试规模的一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化(CPNA)工艺为研究对象,通过对其污泥膨胀发生和恢复过程中活性污泥的16S rRNA高通量测序数据进行数据挖掘和分析,结合PISCRUSt2功能预测分析,旨在揭示一体式CPNA工艺污泥膨胀和恢复不同阶段的微生物群落变化及氮、碳代谢特征.结果表明,污泥膨胀和恢复过程中微生物α多样性呈先上升后下降趋势,污泥膨胀阶段氮素转化菌属Nitrosomonas、Candidatus＿Brocadia和Thauera相对丰度分别从12.36%、 11.86%和0.272%下降至5.97%、 8.30%和0.061%,而Candidatus Kuenenia相对丰度保持稳定,丝状菌Levilinea、Longilinea和Turicibacter相对丰度分别从0.031%、 0.018%和0.009%上升至0.055%、 0.025%和0.033%. PICRUSt2功能预测分析结果表明,总共有47个参与氮代谢的功能酶基因,其中硝化、反硝化、异化性硝酸盐还原(DNRA)、同化硝酸盐还原(ANRA)和固氮反应的功能酶基因相对丰度均发生了变化.污泥膨胀阶段,部分亚硝...     

淀粉废水处理系统中活性污泥的微生物群落结构及多样性分析

为探究淀粉废水处理活性污泥中微生物的群落结构及多样性,基于Illumina MiSeq高通量测序方法,分析了不同运行阶段的A/O处理系统中活性污泥的微生物群落与多样性组成.结果表明,A/O系统中处理淀粉生产废水的活性污泥在同一种废水下微生物群落结构总体比较稳定,优势细菌主要为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)等;最重要优势细菌类群为变形菌门(45. 66%～66. 30%),其中γ-亚纲细菌是其主要成员,占比36. 38%～66. 65%.优势拟杆菌门主要成员鞘脂杆菌纲在污泥沉降性能较好时其占比下降,但绿弯菌门主要成员厌氧绳菌纲在污泥沉降性能较好时其占比明显增加,变化趋势正好相反,或许它们二者之间的耦合变化与污泥沉降性能变化密切相关.活性污泥样品中存在大量特殊功能菌群,它们在活性污泥的污染物分解和氮磷去除中发挥重要作用.     

低氧污泥丝状菌膨胀的呼吸图谱特征分析

目前对污泥丝状菌膨胀的研究主要关注出水水质和沉降性等特征,而鲜有关于活性污泥微生物生理状态的报道.针对这一问题,采用降低SBR系统中溶解氧(DO)这一引发污泥丝状菌膨胀的典型条件,研究了污泥丝状菌膨胀过程中微生物受冲击过程中呼吸图谱与亲和系数的变化.结果表明,降低DO初期,微生物进入生理适应期,其特征为活性污泥内源比耗氧呼吸速率(SOURe)突然上升,自养菌比耗氧呼吸速率(SOURn)大幅下降,异养菌比耗氧呼吸速率(SOURc)小幅下降后迅速上升,同时氧亲和系数KO突增;维持低DO时期特征为出水水质和沉降性恶化,但SOURn和SOURc均恢复至较高水平,且COD亲和系数KS和氧亲和系数KO逐步减小,从理论上证明了低DO环境下足够的水力停留时间可以使出水水质更好,也就说明微生物通过适应性调整可以适应低DO环境,从呼吸代谢和动力学参数的角度验证了"低氧曝气理论"的可行性.研究成果对于污水处理厂节能提供新的理论支持.     

A2O工艺活性污泥中可培养丝状细菌的多样性

活性污泥法是应用最广泛的污水处理方法之一,但是由于丝状菌过度繁殖而引发的污泥膨胀是制约其发展的重大难题.本研究从A2O工艺城市污水处理系统的膨胀期活性污泥中分离培养出17株丝状细菌.对各菌株进行了16S rDNA测序和系统发育树分析,结果表明,这些分离的可培养丝状细菌均属于链霉菌属;利用rep-PCR指纹图谱技术进一步分析了所得菌种属内多样性,显示出活性污泥中链霉菌存在丰富的多样性.由于这些可培养丝状细菌与引起污泥膨胀的优势丝状菌(微丝菌)生理特征差别较大,不会在污水处理系统中过度繁殖,本研究向活性污泥中投加一定量的链霉菌分离菌株,发现部分菌株对污泥的沉降性能有明显改善作用,为污泥膨胀的防控提供了新的思路.     

MBR系统内丝状菌污泥膨胀的分子生态学解析

膜 生物反应器 (MembraneBioreactor ,MBR)工艺是目前污水处理技术的研究的热点之一 .以前大部分研究集中于宏观工程参数控制和活性污泥特性对系统运行的作用过程 ,针对系统内活性污泥的分子生态学研究尚少 .本文在长期试验运行基础上 ,发现丝状菌在MBR运行过程中容易大量增殖形成污泥膨胀 ,对系统的处理效率及膜污染造成一定影响 .为了对其膨胀发生过程及变化进行深入的机理解析 ,本研究利用荧光原位杂交 (FluorescentinSituHybridization ,FISH)分子生物学分析技术 ,对MBR系统内丝状菌污泥膨胀的发生过程进行了跟踪研究 .发现引起膨胀的丝状菌主要是 0 2 1NⅡ型丝状细菌 ,G2M探针杂交后的丝状菌相对量的变化逐渐升高 .     

基于高通量测序的微生物强化污泥减量工艺中微生物群落解析

利用高通量测序技术对微生物强化原位污泥减量工艺中微生物群落进行解析.结果表明,外源菌剂的投加改变了活性污泥中微生物群落结构,菌剂的有效成分乳杆菌属和醋酸杆属在强化组中含量显著增加.科水平上的群落多样性分析显示：强化组厌氧区Siompson指数、Shannon指数和Pielou指数均不同程度升高,群落多样性增加.聚类分析显示,微生物群落按时间顺序明显聚为3簇,强化组厌氧区微生物群落随时间发生较大演变.主坐标分析显示,强化组和对照组微生物群落明显聚为2类,其厌氧区群落分别按照不同的方向演变,微生物强化和DO降低的协同作用是强化组群落演变驱动力,DO降低是对照组群落演变驱动力.典范对应分析显示显著影响微生物群落结构的环境因子依次为pH值、水温和DO.     

高岭土控制污泥膨胀的研究

活性污泥膨胀一直是困扰人们的难题。本实验以人工合成污水为底物,利用间歇式反应器(SBR)通过投加高岭土来研究污泥膨胀的控制情况。同时分析活性污泥中的丝状菌形态。结果表明,投加高岭土来控制污泥膨胀效果非常显著,对出水水质影响甚微。     

A2O-BAF反硝化除磷工艺丝状菌膨胀的发生及控制

为了有效控制A2O-BAF反硝化除磷工艺处理实际生活污水时产生的丝状菌污泥膨胀,研究了有机负荷和冬季突然降温对丝状菌污泥膨胀的影响.结果表明:当有机负荷低于0.30kgCOD/(kgMLSS·d)时,系统中存在轻度的丝状菌污泥膨胀现象;当有机负荷高于0.55kgCOD/(kgMLSS·d)时,容易引发严重的丝状菌污泥膨胀,调节有机负荷可使丝状菌污泥膨胀得到有效控制.冬季突然降温也会导致污泥膨胀的发生,恢复温度后,污泥沉降性能恢复正常,丝状菌污泥膨胀亦得到有效控制.     

干旱寒冷地区氧化沟工艺活性污泥的菌群结构研究

为了探讨新疆干旱寒冷地区城市污水厂活性污泥的菌群结构特征,采用高通量测序技术对北疆5座城市污水厂活性污泥进行菌群分析。结果表明:5座污水厂基本可以达到各自的设计出水标准,其中3座污水厂运行中出现了污泥丝状膨胀。变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和绿弯菌门（Chloroflexi）是活性污泥的优势细菌门,相对丰度分别为30.65%~43.12%、21.15%~33.64%和5.02%~14.36%。放线菌门（Actinobacteria）在沉降性能良好的污泥中相对丰度为2.97%~6.17%,而在丝状膨胀污泥中相对丰度达到11.69%~15.64%。季节性膨胀污泥中微丝菌属（Microthrix）和黄杆菌属（Flavobacterium）相对丰度呈现出季节性变化,常年膨胀的污泥中腐螺旋菌属（Saprospiraceae_norank）为优势细菌属,相对丰度达到17.48%~18.30%。子囊菌门（Ascomycota）是丝状污泥膨胀中的优势真菌门,相对丰度达到56.60%~72.68%。研究结果可对干旱寒冷地区污水厂运行调控提供理论支撑。     

大蒜加工废水的活性污泥培养驯化研究

试验选用生活污水处理厂、化肥厂、友谊河的活性污泥作为菌种进行培养实验,培养过程中,考查温度、营养物质的添加等因素对污泥培养的影响,结果证明,大蒜废水本身有机物和其他无机物之间的比例还是比较协调的,营养物质米泔水的添加对大蒜加工废水COD的降解帮助不大.然而,温度对大蒜加工废水活性污泥的培育影响显著,从整体上看,随着温度的升高,COD去除率也增加.实验还显示经过培养,当水温为15℃时,系统的沉降性能变差,出水未沉降絮体增多,并出现污泥膨胀现象,综合考虑,确定25℃为最佳培养温度.     

丝状菌污泥膨胀的微生物学理论与控制对策

在活性污泥系统中，由丝状菌过度繁殖引起的污泥膨胀是最难解决的问题之一。文章对与丝状菌污泥膨胀相关的微生物学和丝状菌生理生态学进行了讨论；介绍了现有的解释污泥膨胀的基本理论，并对丝状菌膨胀的控制措施进行了探讨。     

SBR法处理工业废水中pH值对污泥膨胀的影响

主要研究了在SBR法处理啤酒废水和化工废水中pH值对污泥膨胀的影响。试验研究的结果表明,进水的pH值在 5 0～ 6 0,啤酒废水长期保持进水pH值为 5 0时,活性污泥的污泥指数SVI<10 0mL g,当pH值 5 0～ 2 5时,会引起活性污泥活性抑制和污泥上浮 (尤其是化工废水 )。进水pH值在 9 0～ 12 0时,2种废水的污泥指数略有上升,但SVI<110mL g,活性污泥皆表现出活性的抑制和污泥的解体。若进水的pH值在 3 5～ 7 0,且控制反应周期内pH值不变,则 2种废水的活性污泥上浮加剧,化工废水污泥较啤酒废水的污泥上浮程度更严重。在整个试验过程中,镜检未见过量真菌和其它丝状菌,可见用SBR法处理工业废水时,过低或过高的pH值不一定引起污泥膨胀     

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”。