污泥絮体特征与微型动物运动速度相关性研究——以自由运动型微型动物为例

为了克服利用微型动物群落物种变化指示活性污泥运行状态存在的微型动物鉴别误判、分类和统计分析工作量大等问题,通过PCA法的相关性分析判断絮体微观形态参数降维成综合指标的可能性,采用“微型动物运动视频采集+定量图像分析”法表征微型动物的运动速度（平均线速度V和平均角速度W）,分析SBR系统中锐利楯纤虫（A.lynceus）等7种自由运动型微型动物的运动速度与污泥絮体微观特性之间的相关性.结果表明：多个污泥絮体微观形态参数之间存在较好的相关性,可降维成2大综合指标（絮体大小密实度（SC）和絮体形状规则度（SR））.絮体SC和SR指标与须足轮虫属（Euchlanis sp.）、凹扁前口虫（F.depressa）和锐利楯纤虫（A.lynceus）的运动速度之间具有较显著相关性（|r|>0.50,P<0.05）,因此利用典型的自由运动型微型动物运动速度变化能够快速指示污泥絮体的微观形态变化.     

SBR工艺活性污泥驯化过程中微型动物群落物种多样性及其稳定性研究

以SBR反应器培养驯化阶段的活性污泥微型动物群落为研究对象,系统考察了活性污泥驯化过程中微型动物群落结构与优势种群变化规律,同时探讨了微型动物群落物种多样性及其稳定性.结果表明,1活性污泥培养驯化是微型动物群落类群和种属增多后趋于稳定的过程:污泥培养驯化过程中微型动物群落,由驯化初期以鞭毛虫为单一优势类群向鞭毛虫、匍匐型纤毛虫、固着型纤毛虫、肉食性纤毛虫等4个共优势类群演变,优势种属也由单一的波豆虫属(Bodo sp.)逐步向波豆虫属(Bodo sp.)、钟虫属(Vorticella sp.)、累枝虫属(Epistylis sp.)、楯纤虫属(Aspidisca sp.)、斜管虫属(Chilodonella sp.)、半眉虫属(Hemiophrys sp.)等6个共优势种属演变;2活性污泥培养驯化是微型动物群落物种多样性水平增高后趋于稳定的过程:Shannon-Wiener多样性指数H'在培养驯化过程中先急剧增大后小幅降低直至相对稳定,较培养驯化前增大约75%;3活性污泥培养驯化是微型动物群落趋于稳定的过程:驯化初期到中期微型动物群落稳定性略有减小,驯化中期到后期有较大的增加并趋于稳定,这是微型动物群落总多度、物种数均先增大后逐渐趋于稳定的结果;4微型动物群落稳定滞后于其污泥成熟与污水处理效能稳定.     

典型优化目标函数下源参数反演性能对比研究

基于外场实验数据,从反演高估率、准确性、稳定性角度系统评估了8种典型目标函数在不同未知源参数反演情形下的反演性能差异.研究发现,不同目标函数反演性能差异显著.仅反演单参数源强时（Q）,对数变换目标函数高估率最大（79.4%）,偏差平方和目标函数准确性最高（P_ARD<50%=82.3%,ARD=（35.3±9.1）%）,目标函数稳定性无明显差异（CV<0.01）.三参数反演（Q,x,y）时,标准化均方根误差目标函数源强高估率最大（98.5%）,对数变换目标函数准确性、稳定性最高（P_ARD<50%=91.1%,ARD=（48.4±9.8）%;CV=0.01）;位置方面,偏差平方和目标函数准确性最高（AD=（36.12±11.39） m）,对数变换目标函数稳定性最强（CV=0.0018）.四参数反演（Q,x,y,z）时,标准化均方根误差目标函数源强高估率最大（98.5%）,对数变换目标函数准确性、稳定性最优（P_ARD<50%=61.7%,ARD=（55.2±16.5）%;CV=0.03）;位置方面,相关系数总体表现最优（AD=（34.37±10.72） m;CV=0.011）.整体上,随反演参数变化,对数变换目标函数源强反演性能最稳定.     

渭河杨凌段水系中头孢曲松耐药菌和耐药基因

调研了杨凌抗生素使用和过期抗生素处理情况,研究了渭河杨凌段及其在杨凌境内主要支流中耐药菌（主要为耐头孢曲松细菌）及常见耐药基因的分布特征.杨凌区β-内酰胺类药物占抗生素总用量的55.0%,64.0%的过期抗生素被合理处理;水样中耐头孢曲松细菌平均浓度均大于500CFU/mL,分离到5种气单胞菌（n=44）和1株大肠杆菌;45株（100.0%）菌全部耐受氨苄西林,阿莫西林/克拉维酸和头孢曲松,多重耐药率为95.6%;水样总DNA中ampC,sul1,sul2,sul3,tetB,tetC,tetM,aadA,cmlA,catA,bla_TEM,bla_NDM,aph（2’）-Id和aac（6’）-Ib检出率均为100.0%,15株耐头孢曲松代表菌中ampC与bla_TEM检出率均为100.0%.渭河杨凌段及其主要支流中多重耐药细菌检出率较高,耐药基因多样化.研究可为杨凌区水体中耐药菌污染治理提供参考.     

不同负荷下生物膜脱落与载体生物膜生物特性的相互影响

为探究不同负荷下生物膜的脱落特性,对试验过程中生物膜脱落量及载体上生物膜生物特性进行了研究.结果表明:生物膜脱落量随运行时间延长而增大;有机负荷对生物膜脱落量的影响不同,负荷高脱落量大.紧密结合胞外聚合物(TB-EPS)是生物膜胞外聚合物(EPS)的主要组成部分,生物膜EPS量随负荷的增大而增大;EPS中多糖含量越高,生物膜脱落量越小.系统中pH值逐渐下降并抑制生物膜活性,生物膜脱落量随着脱氢酶活性的下降而增加,载体上生物膜脱氢酶活性也会随着生物膜脱落量的增加而下降.生物膜脱落过程中,生物膜微型动物多度、物种数减少,物种多样性水平随着运行时间延长而降低;有机负荷较高,生物膜微型动物多样性较高,物种稳定性指数WS较高而多样性稳定性指数WH较低,但其生物膜脱落量大.因子分析揭示了不同负荷下生物膜脱落与生物膜特性的相互关系,与生物膜脱落紧密相关的因子依次为生物膜组成与活性因子、生物因子、负荷因子等.生物膜脱落与载体上附着生物膜相互作用、相互影响.     

挂膜方法对生物膜特性及生化尾水深度处理的影响

为探索低浓度生化尾水生物深度处理的快速挂膜方法,采用4种方法（投加壳聚糖法、投加铁离子法、接种排泥法和自然挂膜法）进行挂膜,考察其对生物膜主要特性（生物膜量MLSS、胞外聚合物（EPS））和废水处理效果的影响.结果表明：在挂膜期间,投加壳聚糖法有利于生物膜量、EPS迅速增加,两者平均含量达到4种方法中的最大值,分别为（9.26 ±3.30） mg/cm³和（42.51 ±33.49） mg/（gSS）,但其生物膜活性f值最低,污染物的去除效果不是最佳;投加铁离子成膜时,生物膜特性稳定,活性高,污染物去除效果最佳,COD_Cr、NH₄⁺-N、TP去除率分别较快稳定在（66.13 ±2.30）%、（92.03 ±7.72）%和（62.75 ±4.41）%;接种排泥法的生物膜量、EPS均含量、污染物去除效果比投加壳聚糖、铁离子法稍低;自然挂膜法前期对污染物去除率低,稳定时间较长,除TP外,COD_Cr、NH₄⁺-N去除率在挂膜后期与投加壳聚糖法、接种排泥法相差不大.综合地看,投加铁离子法,虽然生物膜量、EPS含量略低于投加壳聚糖法,但生物膜活性高、污染去除效果好,是低浓度尾水挂膜的最佳方法.     

焦化废水活性污泥法处理中微型动物群落及其与处理性能之间的关系

为了分析难降解焦化废水活性污泥法处理中的微型动物群落特征,本研究考察了活性污泥法焦化废水处理厂中的微型动物群落,分析了其与处理性能之间的相互关系.结果发现,本研究共采集的64个水样中,鉴别出28个种属微型动物,其中,原生动物27种(22种纤毛虫、4种鞭毛虫、1种有壳变形虫),1个类群微型后生动物.固着型和匍匐型纤毛虫为共优势群,固着型小口钟虫(Vorticella microstoma)为绝对优势种.除小口钟虫(V.microstoma)(出现频率100%)外,出现频率较高的种类还有轮虫(rotifers)(97%)、沟钟虫(Vorticella convallaria)(69%)等.与常规废水活性污泥法处理系统相比,焦化废水处理系统中的微型动物种类和数量相对偏低.相关性分析结果表明,生物学参数与出水水质、运行参数间存在着不同的相关性.其中,累枝虫属(Epistylis spp.)与出水氨氮(r=-0.740,p0.01)、氰化物(r=0.509,p0.05)和DO(r=0.514,p0.05)存在着显著的相关性;吸管虫属(Podophrya spp.)与硝化效率呈显著负相关(p0.05),它们可作为系统处理性能参数的指示微生物;其他种属与出水水质和运行参数间的相关性不显著(p0.05).因子分析揭示了与系统相关联的潜在的重要影响因素,以及某些微型动物种属间存在的相互关系.     

间歇性河流中生物膜对干湿胁迫的动态响应

针对近年来关于河流生态系统中生物膜在干湿胁迫下的响应研究进展,综述了生物膜结构和功能的适应性变化,主要分析了生物膜中不同功能类群（自养和异养）以及群落结构（α多样性以及β多样性）的动态变化;结构性变化主要表现为随着干旱进行α多样性的降低以及β多样性的升高,另外系统总结了干湿胁迫下生物膜生产力和代谢功能的动态响应;重点分析了生物膜微生物群体对干湿胁迫的抗性机制,并展望了分子生态网络分析在生物膜动态响应研究中的应用前景.     

SMBBR处理焦化废水性能及菌群结构响应关系

采用特异性移动床生物膜反应器（SMBBR）处理焦化废水,连续监测生物反应器处理性能.通过HS-GC/MS和Illumina高通量测序探究污染物降解与生物膜菌群结构的响应关系;利用CCA分析废水变量对微生物菌群结构的影响关系.结果表明,系统稳定运行50d时总酚去除率达96.62%,100d时硫氰化物和氰化物完全降解,其中酚、硫氰化物和氰化物对NH₄⁺-N的降解具有毒性抑制作用.HS-GC/MS结果显示,经过好氧处理后,80%以上的有机物被完全去除,其中包括全部酚、部分含N、O杂环化合物和长链烷烃等.测序结果表明,反应时间的不同,生物膜菌群丰度和多样性存在差异.反应期间Proteobacteria（变形菌门）相对丰度最高（20.57%~34.55%）,促进了苯酚的降解;优势菌属为norank_f_ODP1230B8.23、unclassified_o_Micrococcales、norank_f_Anaerolineaceae;此外,Thauera（陶厄氏菌属）、Ottowia、unclassified_o_Rhizobiales（根瘤菌属）和Thiobacillus（硫杆菌属）为系统中苯酚、SCN^-和CN^-的降解优势菌.CCA分析表明,pH值与Nitrospira（硝化菌属）正相关性最大,有效控制pH值可有助于硝化反应的稳定运行.本文研究结论可为生物膜法处理焦化废水提供理论依据.     

蚯蚓对城镇污泥堆肥过程中微型动物群落演替的影响

采用实验对比和除趋势对应分析（DCA）等方法,以城镇污泥中的微型动物为对象,研究蚯蚓对堆肥过程微型动物群落演替的影响.结果表明,蚯蚓仅影响微型动物群落数量,对演替进程无明显影响.堆肥过程微型动物群落演替可分为3个阶段：第1阶段（0~10 d）,固着类纤毛虫为优势类群阶段,该阶段微型动物变化多受限于环境的改变,蚯蚓影响较小;第2阶段（10~30 d）,固着类纤毛虫和轮虫向肉足虫和线虫为优势类群的过渡阶段,该阶段蚯蚓对线虫数量有一定的限制;第3阶段（30 d后）,肉足虫和线虫为优势类群阶段,该阶段蚯蚓对有壳肉足虫的增长产生了明显的抑制作用.群落多样性指数结果显示,蚯蚓在第1和第2阶段作用不明显,在第3阶段增加了微型动物的多样性和均匀度,减小了优势物种的优势程度.对固着类纤毛虫的同化作用是蚯蚓稳定堆肥环境、促进有机质降解的重要因素.     

介质粒径对复三维电极-生物膜脱硝反应器的影响

研究了无烟煤作填充介质时其粒径对复三维电极 生物膜反应器脱硝效果的影响 .选择了两种具有代表性的无烟煤粒径 :平均粒径D分别为 1 9mm和 4 0mm .研究了两种粒径介质的反应器出水中的NO-3 N、NO-2 N、pH变化 ,并对电流效率及处理负荷进行了对比 .结果表明在一定电流下 ,两反应器的NO-3 N去除率均能达到 98%;在同样操作条件下 ,D为 1 9mm反应器的脱硝能力优于D为 4 0mm反应器 ,前者比后者对水中NO-3 N的去除率高 10 %左右 .D为 1 9mm反应器的NO-3 N最高容积负荷、NO-3 N最高电极负荷、电流效率分别为 0 0 15kg (m3 ·h)、0 0 37mg (cm2 ·h)、36 0 %,均高于D为 4 0mm反应器约 10 %.以小粒径无烟煤为介质的反应器的生物量明显高于大粒径介质反应器 .     

基于响应面法SCR脱硝反应器喷氨格栅的优化研究

利用计算流体动力学（CFD）方法,采用k-e湍流模型和组分运输模型对SCR脱硝反应器的氨浓度场进行了数值模拟,并通过实验验证了反应器内氨浓度场数值模拟的准确性,同时,基于响应面法研究了喷氨格栅各结构参数和系统运行参数对SCR脱硝反应器内氨浓度场的影响.结果表明,喷口密度N,开孔率ψ,喷口角度α及入口风速v对氨浓度分布均匀性都存在着一定影响,其中影响的显著性为N>α>v>ψ.而且存在着一组最优的喷氨格栅结构参数和最佳的系统运行参数能够使SCR脱硝反应器内的氨浓度分布不均匀系数达到最优值.在本文研究的参数范围内,喷氨格栅最优的结构参数分别是：r=8个、d=57mm、α=90°,系统最佳的运行参数为v=8.17m/s,此时氨浓度分布不均匀系数为0.0151.     

强污泥流失对anammox工艺脱氮性能及菌群的影响

为探究强污泥流失对厌氧氨氧化(anammox)反应器系统脱氮性能、颗粒污泥特性及功能菌群的影响,试验以模拟废水为处理对象构建了上流式厌氧污泥床(UASB)反应器.试验结果表明,损失近一半反应器有效体积的污泥未明显破坏anammox工艺脱氮性能.反应器在4d后总氮(TN)的去除率(RE)达到89.18%污泥EPS含量较高且其PN/PS值(0.12)较低有利于anammox颗粒污泥的形成和集聚.Anammox颗粒污泥粒径>2mm的污泥占到系统总污泥的44.9%,粒径大于0.5mm的污泥占总污泥的84.3%,能够有效持留污泥.厌氧氨氧化菌的优势门为变形菌门(28.03%)、浮霉菌门(15.57%)和绿弯菌门(8.63%),优势属为anammox菌属Candidatus Jettenia(9.63%)和Candidatus Brocadia(3.54%),参与anammox反应的功能基因包括nirS (1.27%)、hzs(1.28%)、hzo(1.29%)、hao(7.04%)和hdh(0.81%),但反硝化菌及其功能基因的存在使得化学计量比Rs (ΔNO₂^--N/ΔNH₄⁺-N)和Rp (ΔNO₃^--N/ΔNH₄⁺-N)低于理论值.     

植被演替下植物组成多样性和群落稳定性与土壤团聚体的关系

为揭示植被自然恢复过程中植物组成多样性和群落稳定性与土壤团聚体的关系,防治水土流失,提高土壤质量.通过野外调查采样,确定并分析黄土高原近150年植被演替不同阶段的植被特征与土壤团聚体数据.结果表明：该过程共有种子植物39科99属128种,优势科是菊科、蔷薇科、禾本科和豆科,优势属是蒿属,单种属是该过程植物属的主体,出现频率较高的植物有大披针薹草、胡枝子、白刺花、水栒子、青蒿、虎榛子、辽东栎、茶条枫、油松、绣线菊、狗娃花等.植物地理成分在属级水平上有11个分布区类型8个变型,温带性质明显,热带性质（R值）与温带性质（T值）的比值（R/T）随恢复年限的增加而降低,R值与R/T值显著正相关,热带成分扩散分布受到限制.植物丰富度呈单峰曲线,在恢复年限为40~70年时最高.依照不同恢复年限对群落稳定性进行排序：70>120>135>150>40>10>20>0年.R值与植物种系分化度（SD值）极显著正相关,T值与稳定性极显著正相关.>5mm粒径团聚体与受热带性质物种驱动的植物丰富度有关.>0.25mm粒径团聚体总体上与群落稳定性保持一致,均受温带性质物种维持.大披针薹草、胡枝子、白刺花是该区植被演替过程中维持群落稳定性的关键种和具有潜在提高土壤大粒径团聚体比例的功能植物,植被近自然恢复、土壤质量提升和土壤侵蚀防治,可以考虑增加这3个物种.     

出水回流对Anammox颗粒特性及其微生物群落的影响

基于有无回流的EGSB反应器中厌氧氨氧化颗粒污泥的内外部结构和微生物群落差异,从传质、活性和稳定性等角度分析了出水回流对颗粒污泥结构和功能的影响.研究表明,增加回流提供更好的水流条件使得底物能更好的与颗粒污泥接触,反应器在氮负荷率为(3.48±0.32)kg N/(m3·d)的条件下亚硝氮和氨氮的去除率从60％和65％...     

SFBR中好氧颗粒污泥的培养及特性研究

接种自行培养的活性污泥,以模拟废水为基质,采用连续进水、间歇出水及厌氧/好氧交替的运行模式,尝试了在SFBR中进行好氧颗粒污泥的培养,并研究了好氧颗粒污泥的特性及反应器对污染物的去除效果.结果表明,通过逐步缩短沉降时间,28 d时成功培养出好氧颗粒污泥,所形成的好氧颗粒污泥呈黄色、形状不规则,且粒径较小(平均粒径0.56 mm),正常情况下的SVI保持在70 mL·g-1以下,EPS在59 d时达到最大值(以MLVSS计)373.24 mg·g-1,较培养初期增加了约2.5倍,运行后期由于颗粒出现解体,导致EPS急剧下降;反应器在运行过程中未能保持较高的污泥量,中后期MLSS始终在3 000mg·L-1以下;在63 d的运行时间里,除异常波动外,反应器对COD的去除率基本维持在90%左右,正常情况下出水COD小于100 mg·L-1,反应器对NH+4-N、TIN的去除效果波动较大,去除率分别为44.45%~94.72%及43.87%~93.13%,反应器对TP的去除率在44.50%~97.40%之间,正常情况下TP去除率可维持在60%以上;限于自动控制水平,夜间长时间的好氧饥饿期容易造成丝状菌过度生长,使得AGS在生长竞争中处于劣势,最终导致了AGS的解体.     

白腐真菌降解染料反应器微生物群落结构研究

利用DGGE分子标记技术分析了两种白腐真菌生物反应器处理染料废水过程中生物膜微生物群落结构的动态变化及其差异性,结果表明:运行方式和染料废水浓度对敞开式白腐真菌生物反应器处理染料废水过程中生物膜微生物群落结构及其变化趋势有一定影响。序批式反应器运行的起始阶段其生物膜上黄孢原毛平革菌在数量上占绝对优势,但约1个月后逐渐侵染了热带假丝酵母、白地霉和哈茨木霉等杂菌;连续运行的白腐真菌生物反应器虽然在起始阶段存在哈茨木霉等杂菌的侵染,但约3个月后杂菌被逐渐淘汰,黄孢原毛平革菌在数量上重新占据优势,使其有利于发挥高效的降解功能。     

生物载体强化的连续流生物制氢反应器的运行特性

在连续流搅拌槽式反应器(CSTR)中填加比重为1.54 g/cm³,粒径小于2mm的多孔物质,以糖蜜废水为底物利用活性污泥制取氢气.考察了填加生物载体后生物制氢反应器连续流稳定运行的系统特性.研究表明,投加生物载体能够扩大产氢细菌的活性范围,提高系统的抗冲击负荷能力和耐低pH值的能力,增加系统稳定性,并且可使系统在低HRT下保持较高的生物量.此连续流生物制氢反应系统的最佳发酵类型为乙醇型发酵,适宜的pH值范围为3.8～4.4,气相中的氢气含量约为40%～57%,最大产氢速率为0.37L/(g·d).降低pH值可抑制厌氧发酵过程中出现的产甲烷菌群,加速产氢反应器的启动.