SCSC-S/Fe复合系统脱氮除磷途径及微生物群落特性

为提升再生水品质,以玉米芯耦合硫铁填料构造出固相纤维素碳源+硫铁填料复合脱氮除磷系统(简称SCSC-S/Fe复合系统),基于填料生物膜Miseq高通量测序构建了16S rRNA基因克隆文库,结合系统沉积物的X射线衍射(XRD)分析,探讨了该系统对模拟城市污水处理厂低C/N比尾水深度脱氮同步除磷特性及作用途径.结果表明,随温度升高,TN去除率逐渐增大,TP去除率增加不明显,在温度为30℃和水力停留时间HRT=9h时,NO_3~--N、TN、TP平均去除率分别为99.86%、92.70%和89.15%.固相纤维素碳源反硝化脱氮单元内具有降解纤维素类和反硝化作用类细菌分别占细菌总数的41.37%和54.02%,硫铁复合填料脱氮除磷单元内异养反硝化、硫自养反硝化和氬自养反硝化的细菌占细菌总数的91.53%;XRD结果表明,水中的PO_4~(3-)主要以FeP0_4、Fe_3(P0_4)_2·χH_20和Fe_3(P0_4)_3(0H)_2等物质形式去除.因此,复合系统脱氮以异养反硝化作用为主,协同硫自养反硝化和氢自养反硝化作用;复合系统具有"化学+生物"双重除磷作用,以化学除磷作用为主.SCSC-S/Fe复合系统实现了低C/N比城市污水处理厂尾水深度脱氮同步除磷的目的.     

复合碳源填料反硝化脱氮及微生物群落特性

为探讨低碳氮比污水厂尾水的深度脱氮技术,以碱处理玉米芯、零价铁和活性炭组成的复合碳源作为填料,考察反硝化生物脱氮滤柱的运行效果,并借助Miseq高通量测序技术对滤柱生物膜的微生物群落组成和结构进行解析.结果表明,复合碳源填料进行反硝化脱氮时,能有效的被微生物利用并获得较高的TN去除率.在温度为28℃左右,反硝化滤柱进水NO3--N浓度为20~30mg/L、HRT=7.7h时,TN去除率可达到95%以上,出水TOC在15mg/L左右;微生物在属水平进行聚类分析结果表明,生物膜中与反硝化作用有关的菌属和与纤维素降解有关的菌属分别占已知菌属的40.35%和29.04%.因此,污泥中反硝化作用菌属和纤维素降解有关的菌属的大量存在,为复合碳源填料高效反硝化作用提供了可能.     

序批式膜生物反应器中反硝化聚磷菌的富集

采用序批式膜生物反应器（SBMBR）对以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌的富集进行了研究.结果表明,经过厌氧-好氧和厌氧-缺氧-好氧2个阶段的富集,反硝化聚磷菌占全部聚磷菌的比例从19.4%上升到69.6%,每周期缺氧段投加硝酸盐氮120 mg时,SBMBR系统运行最为稳定.稳定运行的SBMBR反硝化强化除磷体系具有良好的强化除磷和反硝化脱氮性能,缺氧段脱氮和除磷效率分别达到100%和84%,膜出水总磷浓度平均低于0.5mg/L,系统除磷率达到96.1%.此外,氨氮去除率保持在92.2%,氨氮被去除的同时并没有发现亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的明显积累.     

MUCT-MBR工艺反硝化除磷脱氮研究

自行设计的双反应器MUCT-MBR简化了MUCT工艺,将反应池由5个简化到2个,减小了工艺占地面积,并且采用膜过滤取代二沉池出水,操作简单,出水安全可靠.针对MUCT-MBR工艺脱氮除磷性能,尤其是反硝化除磷功能进行研究.结果表明,当进水C/N/P比在33.3/5/1～25/5.5/1范围内,整个实验过程中COD、 TN和TP平均去除率分别达到89.3%、 75.4%、 79.2%;且膜出水不受污泥沉降性的影响.缺氧段的反硝化吸磷是MUCT-MBR工艺除磷的关键,系统运行至第58 d,系统中反硝化除磷菌（DPAOs）所占比例达84.2%,反硝化除磷占系统总磷去除的67.07%.     

2株好氧反硝化菌株的分离鉴定与脱氮特性研究

好氧反硝化细菌是微生物脱氮技术的重要支撑,具有处理周期短、脱氮效率高等优势。该文从SBR系统中分离出2株好氧反硝化细菌,经过生理生化测定、16S rDNA鉴定以及同源性对比,确定SBR3-3是肺炎克雷伯氏菌,SBR3-4是植生拉乌尔菌,并对其生长特征、16S rDNA鉴定以及不同投加量、不同温度条件下脱氮性能进行了试验研究。试验结果表明,在25～30℃条件下2株菌对总氮去除率最高分别为70%和69%,NO_3~--N平均去除率为95%;在5～10℃条件下对总氮去除率最高分别为41%和43%,NO_3~--N最高去除率分别为57%和55%。在运行过程中,受C/N比和温度的影响,NO_2~--N有一定程度的积累。当SBR3-3和SBR3-4菌液的添加量为2 mL∶2mL时,对NO_3~--N和总氮的去除效果最好,总氮的去除率达到75%。相关研究成果对比来看,所筛选的2株菌在25～30℃条件下脱氮效果较好,具有良好的好氧反硝化效能。     

硫铁比对再生水深度脱氮除磷的影响

为了考察硫铁比对反硝化脱氮同步除磷效果的影响,进行了不同硫铁比的反硝化脱氮除磷静态实验,并对复合填料系统反硝化脱氮同步除磷作用进行了分析.结果表明,硫铁复合填料的脱氮除磷效果均显著高于单一填料;硫铁比是影响复合填料反硝化脱氮除磷效果的一个关键因素,当硫铁比(体积比)大于等于1∶1时,TN、TP去除率分别达到了85%和97%以上.复合填料脱氮除磷过程均满足二级动力学方程,系统脱氮作用主要依赖于异养反硝化和硫自养反硝化过程,而除磷主要由于海绵铁腐蚀产生的化学除磷作用.     

改良UCT-A/MBR工艺启动特性研究

文章以模拟城市污水为对象,研究了UCT-A/MBR启动过程中不同阶段的运行效能、反硝化除磷性能和菌群结构。结果表明,以A~2/O-MBR、UCT-MBR和UCT-A/MBR 3个不同阶段运行的COD、TN、TP去除率分别达到89.45%、60.00%、85.00%,91.46%、68.76%、90.00%和92.45%、72.00%、89.89%。改良的运行方式强化了反硝化除磷能力和缺氧除磷性能以提高系统的脱氮除磷性能,系统反硝化除磷菌比例从31.37%±2.89%升高至51.71%±3.47%,缺氧区除磷比例从27.47%±2.12%升高至83.32%±9.32%。微生物菌群结构分析知,UCT-A/MBR阶段中与反硝化除磷相关的主导菌群Saprospiraceae含量从种泥的2.85%提高到16.31%,是系统高效脱氮除磷的内因。     

温度对生物强化除磷工艺反硝化除磷效果的影响

以处理城市污水的中试规模生物强化除磷A2/O活性污泥工艺系统为研究对象,考察了温度对系统COD去除和脱氮除磷效果的影响,特别是温度对活性污泥反硝化除磷性能的影响.结果表明,当温度从(30.9±0.8)℃降低到(9.1±0.6)℃时,A2/O系统的脱氮除磷效果显著下降,系统对TN和TP的污泥去除负荷明显下降.通过污泥反硝化除磷活性实验发现,随着温度的降低,系统中活性污泥的最大厌氧释磷速率、最大好氧吸磷速率和最大缺氧吸磷速率都降低.活性污泥中反硝化除磷菌(DPB)占聚磷菌(PAOs)总量的比例随温度降低稍有下降,但平均值仍维持在47.5％左右.用阿伦尼乌斯公式对实验结果进行拟合,得到系统中活性污泥聚磷菌厌氧释磷反应活化能Ea1为148.0 kJ· mol-1,聚磷菌好氧吸磷反应活化能Ea2为228.8 kJ·mol-1,发生在缺氧条件下反硝化除磷菌的吸磷反应活化能Ea3为315.8 kJ·mol-1.对不同温度下污泥絮体粒径分析结果表明,随温度降低,粒径分布更加集中,系统中活性污泥絮体颗粒平均粒径减小,不利于污泥絮体内部反硝化除磷缺氧微环境的形成.     

3DBER系统功能强化与协同作用机制研究

针对污水厂二级生物处理出水C/N低且可生化性差、深度脱氮需外加碳源等问题,结合污水资源化对二级处理出水深度去除TN、TP和微污染物的技术需求,通过改变传统三维电极生物膜工艺（3DBER）的填料组成,构建了强化反硝化脱氮、并具备同步除磷、除微污染物（以邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸（2-乙基已基）酯（DEHP）为例,用PAEs表示）功能的3DBER多功能复合反硝化系统,探讨了3DBER工艺强化脱氮同步实现除磷、除微污染物复合功能的技术途径,并从工艺性能、微生物种群分布等角度,深入解析了实现复合功能的技术方法与微观作用机制.结果表明,硫/铁复合功能填料是实现低C/N二级生物处理出水深度脱氮、除磷、除微污染物的关键因素,多功能复合反硝化系统脱氮效率比传统3DBER工艺平均提高20%左右,TP去除率可达80%,PAEs去除率在90%以上.化学计量学和分子生物学技术的分析表明,复合系统脱氮、除磷过程中在微生物生态、电子供体补偿和酸碱度平衡等方面存在协同促进作用.其中,脱氮功能来自异养与多种自养反硝化共同作用,除磷的关键是海绵铁的持续腐蚀,PAEs的去除过程则是吸附、电化学氧化与生物降解协同作用的结果.     

A~3/O-MBR工艺反硝化除磷性能研究

为探究自行设计的A~3/O-MBR工艺脱氮除磷性能,以模拟生活污水为处理对象,重点研究了在内循环回流比(γ)为100%,硝化液回流比(α)分别为100%、200%、300%条件下系统反硝化除磷特性。结果表明:缺氧II区是工艺反硝化除磷的关键,系统具有优良的同步脱氮除磷效果,ρ(COD)出水均低于50 mg/L。当回流比为200%时,系统对TN、TP去除效果最好,平均去除率分别为75.46%和88.94%,出水平均ρ(TN)、ρ(TP)分别为14.97 mg/L和0.48 mg/L。通过静态释/吸磷试验测定不同硝化液回流比条件下反硝化聚磷菌占总聚磷菌的比例及污泥含磷量,当回流比为200%时,反硝化聚磷菌所占比例最高达95.47%,该回流比条件下缺氧II区污泥含磷量最高为23.07 mg/L,最大吸磷量为0.2136 g/d。     

染料脱色菌的筛选及固定化脱色试验

从印染厂污水中筛选到７株高效脱色菌,其中Ｐｓｅ４、Ｐｓｅ２９两菌在非固定化条件下,分别对１０ｍｇ／Ｌ阳离子桃红ＦＧ、活性艳红Ｋ－２ＢＰ溶液３在染料为唯一碳源、能源时、１２ｄ脱以８０％以上,这２菌都属于公章民菌属,将各菌等量混合进行脱色,没有协同作用,采用凹凸棒粘土颗粒或塑料环为载体固定化脱色菌,能大大缩短反应时间,提高脱色率,凹凸棒颗粒固定化柱在６ｈ即对６０ｍｇ／Ｌ混合染料脱色９１％,是一种具有较     

非均匀电场对土壤中基因工程菌的迁移与机理

以克隆有绿色荧光蛋白基因的Rm1021-GFP细菌作为标记细菌,研究了该细菌在非均匀电场作用下在土壤中的运移特征和存活性,分析了其运移机理和影响因素.结果表明,非均匀电场能有效地促进土壤中Rm1021-GFP细菌的运移,电泳、介电泳和随电渗析流迁移是其主要机理,土壤介质、电压梯度和电极反应是其主要影响因素,电极反应对电极附近细菌的存活性有不利影响.     

高价离子还原菌还原机理及研究进展

高价离子还原菌普遍存在于自然环境中,它们在环境的原位修复中起着非常重要的作用。本文主要介绍了三种典型的高价离子还原菌：异化Fe（III）还原菌（IRB）、硝酸盐还原菌及硫酸盐还原菌（SRB）,分别以Fe3＋、N03-和SO4^2-为电子受体,以有机物作为电子供体,在将高价离子还原的同时,达到对污染环境的修复作用。文章综述了此类细菌的特性、作用机理、影响因素以及在国内外实际中的应用,分析了异化Fe（III）还原菌、硝酸盐还原菌及硫酸盐还原菌的异同点,并对该类细菌在环境污染治理中的发展趋势进行了评述。     

潜流式人工湿地微生物群落结构及脱氮效果的研究

人工湿地是一种经济有效的处理污水方法,对氮有一定的去除效果。实验主要测定了泗洪潜流式人工湿地芦苇根面及填料表面上氨化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌的数量分布情况,并初步探讨了人工湿地脱氮效果。结果显示湿地中细菌数量丰富,氮去除效果较好,其中氨氮、凯氏氮、总氮的去除率分别为55.5%,60.1%,53.6%。     

厌氧氨氧化菌与其他细菌之间的协同竞争关系

随着污水脱氮行业的蓬勃发展,各种新工艺、新理论层出不穷.厌氧氨氧化(Anammox)工艺以其独特的优点脱颖而出,成为最具应用前景的新工艺.厌氧氨氧化菌作为该过程的执行者目前已发现5属17种,本文主要对5属17种的厌氧氨氧化菌进行总结,并对厌氧氨氧化菌种内关系中的群体感应系统进行详细介绍,此外还介绍了厌氧氨氧化菌与硝化菌、反硝化菌以及厌氧甲烷氧化菌之间的协同与竞争关系.最后给出常见竞争因素对厌氧氨氧化种群结构的影响,通过控制竞争因素来实现对厌氧氨氧化种群结构的调节.本文将厌氧氨氧化菌微生物生态学与厌氧氨氧化污水处理工艺相结合,为厌氧氨氧化工艺在污水生物处理中的应用提供理论依据.     

杭州湾北岸奉贤水域大肠菌群和异养细菌的生态分布

通过2004年夏季对杭州湾奉贤水域有关微生物及其环境因子的检测,分析研究该水域大肠菌群、异养细菌的生态分布特征、污染程度及其与环境因子的相互关系。结果表明,该水域均不同程度地受大肠菌群和异养细菌的污染,其中大肠菌群在50~1700/L,属于国家二级海水,呈现近陆断面高于远陆断面的分布特征;异养细菌丰度在2.3×103~1.6×105/mL,应属于中度污染,呈现远陆断面高于近陆断面的分布特征。该水域浮游植物总数量平均值为1043.70×104/m3。通过对环境因子相关性分析发现,大肠菌群和异养细菌总数与叶绿素a有明显的正相关性,其相关系数分别为0.73和0.6179。     

生物脱硫机理及其研究进展

生物脱硫是８０年代发展起来的常规脱硫替代新工艺，通过微生物菌群的作用，可将硫化物转化成单质硫并回收，在生物脱硫过程中，氧化态的含硫污染物必须先经生物还原作用生成硫化物或Ｈ２Ｓ。然后再经生物氧化过程生成单质硫，才能去除。该文着重介绍了光合细菌和无色硫细菌的脱硫机理及其影响因素，光合细菌脱硫，由于条件苛刻，研究进展不大，仍处于分批试验或实验室小试阶段；无色硫细菌脱硫，近年来很活跃，并取得一些进展，已进     

东湖氮循环细菌分布及其作用

用最大可能数法测定东湖不同水期水体及底泥中亚硝化、硝化、反硝化和氨化细菌的分布,并分析其作用.结果表明,水体中亚硝化菌的最大可能数丰水期最高,平水期居中,枯水期最小;硝化菌丰水期小于其他2期,而反硝化、氮化细菌均是平水期最高、丰水期次之,枯水期最小.底泥中亚硝化菌n(MPN)丰水期高于另2期,硝化菌枯水期最高,而反硝化菌枯水期低于其它2水期,氮化细菌无差别.对比水相、泥相发现,亚硝化菌丰水期、枯水期泥相均大于水相(p<0.01),平水期无差别.硝化菌在平水、丰水2期的水相中占优势,枯水期差别不大反硝化菌n(MPN)仅在平水期泥相占优势,氨化细菌2相中无差别.氮循环细菌的分布及微环境的差异,促进了有机氮的分解、氮态氮的硝化和挥发及硝酸盐的反硝化作用.研究还发现,水体、底泥中反硝化细菌和氨化细菌1g[n(MPN)]与其气体截流量之间有显著相关(p<0.001),且不同水期产气量不同(p<0.05),表明氨化作用和反硝化作用随水期变化较大.氨化作用可将有机氮转化为铵和氨,促进水体及底泥中的氮以气态氨的形式挥发;反硝化作用将硝酸盐转化为N₂O、N₂,促进氮素释放.     

乙醇对硫酸盐还原-甲烷发酵效率影响的研究

针对硫酸盐还原菌（SRB）、产酸菌（AB）和产甲烷菌（MPB）的生态位特征,采用两级厌氧与循环气提吹脱工艺,以蔗糖和乙醇为有机底物（COD为6　000 mg·L^-1）,在不同COD/SO^2-₄时分别研究了底物中乙醇浓度对硫酸盐还原、有机物去除和甲烷发酵效率的影响,以及系统的硫化物吹脱效果和最佳回流率.结果表明,乙醇的添加可以促进SO^2-₄还原,并使COD/SO^2-₄降低产生的竞争性抑制作用减弱,SRB、AB和MPB菌群处于良好的协同代谢状态.乙醇/SO^2-₄从0提升至2后系统的处理效率明显改善,COD/SO^2-₄为12、 6和4时的SO^2-₄还原率分别由7.7%、 8.1%、 14.1%提高为84.7%、 87.6%、 82.5%,COD去除率由83.3%、 76.5%、 69.6%提高为92.8%、 93.5%、 89.7%,CH₄/COD由225.7、 204.6、 178.6 mL·g^-1提高至278.5、 253.7、 236.1 mL·g^-1.系统经10倍回流水稀释及气提吹脱30%～55%的硫化物后,硫化物浓度分别低于27.8、 38.4、 52.4 mg·L^-1,有效地抑制了H₂S的毒性作用.但回流率偏大（20倍）使底物浓度梯度过低,SO^2-₄还原率下降;回流率偏低（5倍）使污泥床无法充分膨胀,COD去除率降低.     

布吉河丰水期总细菌和氨氧化细菌的定性和定量研究

河流中微生物的数量和群落结构能在一定程度上反映水环境状况.氨氧化细菌驱动的硝化作用是氮素转化的主要机制,为了解氮素污染河流中氨氧化细菌的群落组成及数量,采用变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)和Real-time PCR技术分析了布吉河丰水期不同断面水样中总细菌和氨氧化细菌的群落结构以及数量变化.结果表明,水样中总细菌(16S rRNA)和氨氧化细菌(16S rRNA)数量变化范围分别为4.73×1010～3.90×1011copies.L-1和5.44×106～5.96×108copies.L-1.冗余度分析表明影响微生物数量和群落结构的水环境因子不同:对于总细菌,与其数量显著相关的环境因子是硝氮(P<0.05),与其群落结构显著相关的环境因子是氮素(三氮)和金属(Mn和Zn)(P<0.05);对于氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB),与其数量显著相关的是氨氮和Zn(P<0.05),与其群落组成显著相关的是氨氮、Mn和Zn(P<0.05).测序结果表明在布吉河水样中微生物属于变形菌门(Proteobacterium)的Epsilon-Proteobacteria、Gamma-Proteobacteria、Beta-Proteobacteria和Delta-Proteobacteria这4个纲,氨氧化细菌与Nitrosomonas sp.和Nitrosospira sp.属的细菌相似度较高,且Nitrosospira sp.为优势菌属.由于污染影响,布吉河上游和下游微生物群落结构明显不同.