城市污水处理厂氧化沟工艺微生物种群分析

应用荧光原位杂交技术(fluorescent in situ hybridization,FISH)对我国北方某城市污水处理厂氧化沟工艺中的微生物进行种群分析,考察系统活性污泥中聚磷菌(phosphorus accumulating organisms,PAOs)和聚糖原菌(glycogen accumulatingorganisms,GAOs)的种群结构特点及其空间分布变化关系.结果表明,厌氧池、氧化沟缺氧区和好氧区中PAOs占全菌百分比分别为2.0%±0.6%、3.4%±0.6%和3.5%±1.2%;GAOs所占全菌百分比分别为25.3%±8.7%、30.3%±7.1%和24.4%±6.1%.该厂氧化沟工艺PAOs含量低于已报道其他脱氮除磷系统水平(7%～22%),其除磷性能较差.数据统计分析显示,氧化沟缺氧、好氧区中PAOs含量相对于厌氧池有显著上升,而GAOs含量沿程变化不大.     

间歇曝气氧化沟工艺处理城市污水实验

为了提高氧化沟工艺对城市污水的脱氮能力,对设置缺氧池和厌氧池的氧化沟工艺采用了鼓风曝气和水下搅拌的曝气方式和连续流间歇曝气的运行方式。研究结果表明:间歇鼓风曝气的运行方式能够提高氧化沟系统的脱氮率,可达43.29%~62.35%;同时提高了系统的脱磷效率,脱磷率达40.23%~76.67%;而曝气能耗比同等条件转刷曝气的能耗降低42.86%~57.14%。     

DGGE污泥堆肥工艺微生物种群结构分析

用DGGE指纹图谱技术对污泥堆肥工艺中的细菌种群动态变化及多样性进行了研究.结果表明,生物法污泥堆肥周期小于8d.对污泥堆肥各工艺环节样品进行DGGE指纹图谱和相似性系数Cs值分析,发现随着反应的持续进行,微生态结构的Cs值越来越高,说明微生物种群结构愈趋稳定.证实污泥微生态能迅速进行优胜劣汰的筛选,调整内部细菌种群结构,从而达到适应环境的目的.在发酵过程中形成的优势细菌种群能长时间保持稳定.     

应用PCR-DGGE技术研究处理含氨废气的生物滤塔中微生物多样性

变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)在微生物生态学领域有着广泛的应用.本文应用DGGE技术对处理含氨废气的生物滤塔中微生物多样性随时间的变化进行了研究.在生物滤塔运行的不同时间采集滤塔中的填料样品,进行了生物滤塔对氨处理效果的分析和DGGE分析.结果显示,污泥和混合填料生物滤塔氨的出气浓度在经过一段时间后,逐渐升高,而堆肥生物滤塔的运行情况较好,对氨的去除效率始终在98%以上.PCR-DGGE图谱显示,不同时间的相同填料中微生物DGGE图谱有着明显的差异性.Shannon指数分析表明,填料中微生物的多样性都随着反应器运行时间的延长而有所减少.运行一个月后,混合填料的微生物多样性指数最低为0.389;其次为污泥填料,其多样性指数为0.473;堆肥填料的微生物多样性程度最高为0.569.生物滤塔对氨的去除效果与填料中微生物多样性Shannon指数之间有一定的相关关系.主成分分析(PCA)显示对于堆肥和污泥来说,填料样品之间微生物群落结构相似性较高,而混合填料样品间的微生物群落结构相似性较低.     

生物转鼓过滤器反硝化去除NO过程中微生物群落结构多样性解析

采用PCR-DGGE技术分析了生物转鼓过滤器(RDB)反硝化去除NO过程中的微生物多样性.研究结果表明,RDB中存在16种优势菌,并且沿填料径向不同位置的DGGE图谱差异性不大,细菌群落结构具有较高相似性.通过DGGE图形比较和微生物群落生物多样性指数计算,发现在RDB内加入CuⅡ(EDTA)络合剂后,NO去除率上升,而微生物群落多样性先增加后又下降,但群落结构变化不显著.对DGGE图谱中8条主带进行回收、扩增、克隆和测序,结果显示RDB中微生物群落主要由Cytopahga-Flexibacteria-Bacteroides(CFB)group Bacteroides、β-Proteobacterium、γ-Proteobacterium和Clostridium sp.组成.反硝化功能与条带G-5(属于γ-Proteobacterium)和G-6、G-8(属于β-Proteobacterium)所代表的菌种相关,相似性≥98%.G-3序列与GenBank数据库中2个最相似序列的相似性只有93%和92%,表明这个条带所代表的微生物可能为新的未培养微生物.     

锌胁迫对土壤中微生物群落变化的影响

采用多聚酶链式反应结合变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)测试方法,对我国5种典型辞(Zn)污染土壤中的微生物进行了DGGE图谱分析,并通过戴斯矩阵方法和B-C矩阵2种方法对不同处理土壤中微生物群落相似性进行了测定,结合Vegan排序轴分析方法对Zn胁迫土壤中微生物结构及群落相似性与土壤性质间关系进行了研究.结果表明:Zn胁迫会引起土壤微生物数目和种类的降低,但并不是简单的负相关.土壤中微生物的多祥性指数最大值出现在低浓度(200mg/kg处理)污染程度土壤中,说明Zn在低污染胁迫下,一定程度上会促进微生物群落数量的増加,丰富了群落结构多祥性;高浓度(800mg/kg)Zn胁迫对微生物群落结构有明显抑制作用,不同处理土壤微生物Shannon指数下降范围为5.14%(公主岭黑土)~17.2%(杭州水稻土).通过戴斯矩阵分析土壤中微生物群落相似性结果表明,随着Zn浓度的增加,土壤中微生物群落相似性显著下降,最大降低23.3%,说明土壤中Zn胁迫在一定程度上改变了土壤微生物的群落结构.对土壤中影响Zn胁迫与微生物群落结构变化影响因子的相关性分析结果表明,影响微生物群落结构的主要因子为pH值OCCEC.     

Carrousel氧化沟处理工业和生活混合污水的应用

昌邑城西污水处理厂根据工业和生活混合污水的水质特点及进水量,选用Carrousel氧化沟处理工艺,并在氧化沟前增设厌氧池和缺氧池,提高脱氮除磷的效果。工程调试及运行的实践表明,该工艺运行稳定且处理效果好,出水水质达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的二级标准。     

超声波促进好氧/缺氧污泥消化过程中细菌群落结构分析

应用基于16S rDNA的PCR-DGGE对超声波-好氧/缺氧污泥消化过程中微生物种群的多样性进行研究.通过SDS细胞裂解法提取不同时期污泥中的基因组DNA,采用通用引物进行V3区域PCR扩增,长约190 bp的PCR产物经DGGE分离后,获得污泥微生物群落的DNA特征指纹图谱,对条带进行切胶测序,使用序列数据进行同源性分析并建立系统发育树.DGGE图谱表明,在反应器运行的不同时期,微生物群落结构发生动态演替.5、10、15、20、25 d微生物相似性与0 d相比分别为61.2%、48.2%、46.4%、42.6%、41.7%,总细菌Shannon指数经历了一个从逐渐减少到趋于稳定的过程,这表明超声波改变污泥内部性质,导致微生物多样性的降低.UPGMA聚类分析将DGGE图谱区分为三大族群并对应于不同运行时期.测序结果表明,超声波-好氧/缺氧污泥消化中微生物群落主要为Firmicute、Genuscitrobacter、Bacilli、α-Proteobacteria、β-Proteobacteria.     

A2/O工艺中溶解性有机氮的分子转化与生物有效性特征

本研究探究了厌氧/缺氧/好氧(A²/O)工艺沿程溶解性有机氮(DON)浓度分布及其分子转化规律,并运用多种方法表征了各单元污水DON的生物有效性特征.结果表明,DON浓度由进水(5.3±0.3)mg/L沿厌氧池、缺氧池分别下降至(2.0±0.1),(1.8±0.2)mg/L,而有意思的是好氧池中DON浓度反而升高至(1.9±0.1)mg/L,去除率竟为(-5.6±0.6)%.傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR-MS)分析DON分子组成特征显示,各单元活性DON分子(H/C≥1.5)占比为:厌氧池(38%)<缺氧池(41%)<好氧池(42%),表明好氧池出水DON最不稳定,易被受纳水体中藻类微生物摄取利用.同时在各单元产生的DON分子中,以蛋白/氨基糖类化合物为特征的微生物源DON占比沿程上升,由厌氧池24.77%分别上升至缺氧池29.12%、好氧池33.11%,表明微生物源DON分子是导致好氧池出水DON生物有效性升高的原因.进一步地,采用藻类生物测定厌氧池、缺氧池和好氧池沿程DON生物有效性,分别为(33.2±3.0)%、(34.9±7.0)%...     

不同16SrDNA靶序列对DGGE分析活性污泥群落的影响

为探讨不同通用引物扩增16S rDNA靶序列对活性污泥微生物群落分析的影响,更合理的利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术分析活性污泥样品.从连续流搅拌槽式反应器(CSTR)中获取活性污泥,以3对通用引物341f/534r、968f/1 401r和341f/926r扩增16S rDNA序列,用DGGE分离PCR扩增产物.研究表明采用不同引物对进行DGGE分析时,群落多样性和动态存在显著的差异.341f/534r和968f/1 401r的靶序列分离效果较好,341f/926r的靶序列分离效果较差.引物341f/534r和341f/926r DGGE图谱显示S2和S3相似性高,引物968f/1 401r DGGE图谱显示S1和S2相似性高.由此可见采用不同引物对进行DGGE分析时,群落结构之间的相似性和动态是不一致的.341f/534r的DGGE图谱中条带丰富,多样性最好,968f/1 401r的DGGE图谱次之,341f/926r DGGE图谱条带最少,多样性也较差.因此,在利用DGGE分析活性污泥样品时采用引物341f/534r和968f/1 401r是比较适宜的.     

PCR-DGGE技术解析生物制氢反应器微生物多样性

为了揭示发酵法生物制氢反应器厌氧活性污泥的微生物种群多样性 ,从运行不同时期取厌氧活性污泥 ,通过细胞裂解直接提取活性污泥的基因组DNA .以细菌 16SrRNA基因通用引物F338GC/R5 34进行V3高变异区域PCR扩增 ,长约 200bp的PCR产物经变性梯度凝胶电泳 (DGGE)分离后 ,获得微生物群落的特征DNA指纹图谱 .研究表明 ,不同时期的厌氧活性污泥中存在共同种属和各自的特异种属 ,群落结构和优势种群数量具有时序动态性 ,微生物多样性呈现出协同变化的特征 .微生物多样性由强化到减弱 ,群落结构之间的相似性逐渐升高 ,演替速度由快速到缓慢 .优势种群经历了动态演替过程 ,最终形成特定种群构成的顶级群落 .     

SCAR处理城市生活污水的效能及其微生物群落动态分析

利用强化循环厌氧反应器(SCAR)处理模拟城市生活污水,研究不同负荷条件下的反应器运行特征、污泥特性及微生物种群结构.结果表明,水力停留时间(HRT)为6 h可以作为反应器高效运行的关键控制参数,该条件下污水化学需氧量(COD)去除率达到75%以上.随着反应器容积负荷的逐渐提高,颗粒污泥中辅酶F420和产甲烷活性(SMA)逐渐增加,胞外聚合物(EPS)含量也不断提高,其中紧密黏附EPS(TB-EPS)含量的增加尤其明显.厌氧颗粒污泥性状和反应器对污染物的去除效率同时受到污泥负荷和HRT的影响,微生物的群落结构及其在反应器中的空间分布也受到污泥负荷的影响,不同代谢特征微生物在反应器不同空间位置的相对丰度随着污泥负荷的调整而改变.     

IC反应器处理啤酒废水的效能及其微生物群落动态分析

在35℃下连续运行内循环厌氧反应器(IC),通过不断提高进水容积负荷,研究不同运行负荷下反应器处理模拟啤酒废水的运行情况,并探讨微生物的种群结构与其活性变化之间的相互关系.IC反应器效能分析表明其最大进水容积负荷(以COD计)可达20 kg.(m3.d)-1,COD去除率为85%以上,最大比产甲烷活性(以VSS计)可达210 mL.(g.d)-1;污泥脱氢酶活性与细菌DGGE图谱表明反应器中脱氢酶活性的变化趋势与细菌DGGE条带总光强度的变化趋势一致,DGGE图谱中细菌条带的总光密度值可作为厌氧体系中生物量的一个参考指标;辅酶F420与古细菌DGGE分析表明,污泥中辅酶F420含量与甲烷鬃菌属(Methanosaeta sp.)的相对丰度有一定的相互联系,在低负荷条件下甲烷八叠球菌属(Methanosarcina mazei)优势地位比较显著,随着负荷的提高,甲烷鬃菌属(Methanosaeta sp.)优势地位逐渐显著,且辅酶F420含量随之升高,当最大负荷为20kg.(m3.d)-1时,辅酶F420的含量(以VSS计)达到0.16μmol.g-1,而此时甲烷鬃菌属(Methanosaeta sp.)占据尤为明显的优势地位;聚类分析(UPGAMA)和Shannon指数也表明在不同反应负荷下,微生物的群落结构变化明显.     

Sludge granulation and e ciency of phase separator in UASB reactor treating combined industrial e uent

Sludge granulation and the effect of gas-liquid-solid separator （GLSS） design on the efficiency of upflow anaerobic sludge blanket （UASB） and upflow anaerobic sludge filter （UASF） reactors, operating at HRTs ranging from 3 to 12 h was investigated. VSS/TS ratio gradually increased in both the reactors with increasing sludge age （from 0.5 to more than 0.7 for UASB reactor and 0.012 to 0.043 for UASF reactor）. X-Ray diffraction analysis of the UASF sludge showed the presence of expanding clays revealing its additional absorption capability. Fuoraphyllite and albite precipitation related to excellular polymers of the microbial shell structure, showed the extended growth of microorganisms during sludge granulation. A gradual decrease （82%-69%） in COD removal with decreasing HRT was apparent in UASF reactor. In case of UASB reactor, this decrease was marginal because addition of GLSS device significantly improved （14%-20%） the overall efficiency of the UASB reactor. GLSS enhanced the efficiency of the UASB reactor by increasing the settleability of suspended particles and accelerating the coagulation of colloidal particles due to the velocity gradient.     

不同接种污泥的厌氧氨氧化反应器启动特性及菌群结构演替规律分析

采用两套相同的膨胀颗粒污泥床(EGSB),分别接种城市污水处理厂活性污泥(A)和厌氧颗粒污泥(B)启动厌氧氨氧化反应器,考察了A、B反应器中污泥的形态、脱氮性能、容积氮负荷和氮去除负荷的差异,同时利用高通量测序技术从分子生物学水平分析启动过程中菌群结构演替规律.结果表明:反应器运行119 d后,A、B反应器均成功培养出成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥,其中相比于B反应器,A反应器缩短了厌氧氨氧化启动过程的菌体自溶和活性迟滞阶段.微生物群落结构分析结果进一步表明,在活性迟滞和活性提高阶段,A反应器中浮霉菌门(Planctomycetes)的丰度分别为1.18%、5.98%,而B颗粒污泥反应器中浮霉菌门(Planctomycetes)的丰度仅为0.92%、1.41%,说明A反应器Planctomycetes菌在菌体自溶和活性迟滞阶的增长速度大于B反应器.此外,经过119 d的启动,A反应器中Candidatus Brocadia丰度可以达到11.34%,而B反应器中Candidatus Brocadia丰度仅为7.28%.     

厌氧氨氧化反应器微生态的研究

运用显微技术、常规的分离纯化和分子生物技术的方法研究了厌氧氨氧化系统中微生物群落结构和多样性.在实验室条件下,上流式厌氧污泥床(UASB)反应器和UASB生物膜反应器在无机和黑暗的条件下成功富集了厌氧氨氧化菌,在适宜的温度30-34℃和pH7～8条件下,氨氮和亚硝酸盐氮在UASB反应器的去除率分别为99.99%和99.9%,在UASB生物膜反应器的去除率分别为99.3%和97.4%.通过传统的鉴定方法分析了该系统中的细菌、真菌和放线菌,表明2套反应器中微生物类群基本一致,都以厌氧或缺氧的细菌为主,大部分微生物在污泥中浓度很低.电镜观察发现优势菌是大小为(0.6～0.8)μm × (0.9～1.2)μm的椭圆形菌,占菌群的90%以上.变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)和16SrDNA片段的酶切表明该系统只有1种优势的微生物,微生物多样性不高.     

BTMT生物膜载体对厌氧氨氧化反应器启动的影响

采用两套厌氧氨氧化反应器R1和R2,研究了BMTM生物膜载体对厌氧氨氧化工艺启动特性的影响.结果表明,R1采用UASB反应器启动厌氧氨氧化反应器,经140d运行,对氨氮和亚硝酸盐氮的去除率仅达到54.6%和58.8%,氨氮与亚硝酸盐氮去除负荷之和仅为0.09kg/(m3×d),随后,向其上部投加0.6L BMTM载体,经过26d运行,氨氮及亚硝酸盐氮去除率分别迅速提升至92.5%和97.4%,R1的启动速度较之前有明显提高;R2采用BMTM载体启动上流式填料床生物膜反应器厌氧氨氧化工艺,经过83d的运行,氨氮及亚硝酸盐氮去除率分别达到83.6%和89.4%,氨氮与亚硝酸盐氮去除负荷之和达0.22kg/(m3×d),启动速度较R1大幅提高.     

Mechanism on minimization of excess sludge in oxic-settlinganaerobic (OSA) process

The oxic-settling-anaerobic (OSA) process is a promising wastewater treatment technique for efficiently reducing sludge production and improving the stability of process operation. In this paper, the possible factors of sludge reduction such as sludge decay, uncoupled metabolism, and anaerobic oxidation with low sludge production were discussed in the OSA process. It has been confirmed that sludge decay is the decisive cause in the OSA process, accounting for 66.7% of sludge production reduction. Sludge decay includes hydrolysis and acidogenesis of dead microorganisms and particle organic carbon adsorbed in sludge floc and endogenous metabolism. By batch experiments, it has been proven that there is energetic uncoupling in the OSA system since microorganisms were exposed to alternative anaerobic and aerobic environment. It accounts for about 7.5% of sludge production reduction. Soluble chemical oxygen demand (SCOD) released from the anaerobic sludge tank in the OSA process was used as the substrate for cryptic growth. The substrate was used for anoxic denitrifying, anaerobic phosphorus release, sulfate reduction, and methane production. These anaerobic reactions in the sludge anaerobic tank have lower sludge production than in the aerobic oxidation when equivalent SCOD is consumed, which may lead to approximately 23% of sludge reduction in the OSA process. It has been concluded that multiple causes resulted in the minimization of excess sludge in the OSA system. The microbial community structure and diversity of sludge samples from the CAS (conventional activated sludge) and OSA systems were investigated by 16 SrDNA PCR-DG-DGGE (polymerase chain reaction-double gradient-denaturing gradient gel electrophoresis). DGGE profile and cluster analysis showed more abundant species in the OSA system contrasting to microbial communities in the CAS system.     

厌氧-Carrousel氧化沟处理亚麻沤制废水的试验研究

亚麻沤制废水是一种高浓度有机废水,经厌氧处理后,出水仍不达标.采用厌氧-Carrousel氧化沟进行后续处理试验,并引进了ACF32微生物制剂进行污泥培养,出水CODCr值在200 mg/L左右,TN值维持在22 mg/L左右,TP值维持在3 mg/L以下,最后讨论了试验中影响处理效果的主要因素.     

污水处理厂中浮游生物群落DNA指纹及其与水质指标的关系

以武汉龙王嘴污水处理系统为研究对象,揭示了污水处理各阶段中浮游生物群落的DNA指纹拓扑结构,进而探索了其与浮游生物群落结构和环境理化因子的关系.首先建立了污水处理系统中浮游生物群落总DNA提取方法,然后用原核与真核特异性引物对流程(A2/O氧化沟工艺)中不同阶段的浮游生物群落总DNA进行PCR扩增,用变性梯度凝胶电泳(DGGE)检测,并对平行水样分别进行常规理化因子和浮游生物物种的检测与鉴定.结果显示,各采样点理化因子、物种组成与浮游生物DNA指纹的统计分析结果十分吻合.厌氧、缺氧和好氧阶段间差异较小,进水、出水分别与其它采样点间差异较大.研究结果表明,污水中浮游生物群落具有丰富的多样性,其DNA指纹在空间距离较短的污水处理过程中发生了改变,而且其改变的趋势与生物组成和理化指标的趋势相符,说明浮游生物群落DNA指纹与水质指标密切相关.