腐殖土活性污泥法的除臭效果及其微生物相分析

目前,一些常用的除臭法在小规模的污水处理工艺中应用受到了极大限制。而腐殖土活性污泥工艺得到快速发展和应用,为实现污水厂除臭提供了一个崭新的思路。文章在首先研究腐殖土活性污泥除臭的基础上,借助分子生物学检测技术,重点对腐殖土活性污泥中的微生物相进行了相关分析。结果发现,稳定后普通活性污泥对TON去除率基本维持在15%～30%,而腐殖土活性污泥的除臭效率可达60%～77%。对SM组污泥样品进行了PCR-DGGE分析之后发现,PCR-DGGE带谱呈现了较好的多样性,说明反应器内部环境因子对污泥种群起到了定向选择性作用,一些不适于生境条件的条带消失,而一些菌群数量却明显升高并占据优势地位。对两种活性污泥的FISH检测可以得出:虽然两组反应器污泥样品EUB338/DAPI染色比例相当,但是两组污泥菌群结构呈现明显差异,SM组β-Proteobacteria占据明显数量优势,约占DAPI染色总菌的44%;而AS组β-Proteobacteria虽然也占据数量优势,但是比例却照SM组低约18%。     

FISH法检测生物膜中硝化细菌流程的建立及优化

通过试验筛检荧光原位杂交（FISH）技术在检测反应器生物膜中硝化细菌时适合的实验条件。结果显示,FISH技术检测生物膜中硝化细菌时．较好的预处理条件和杂交条件为：样品在热固定前不需1xPBS清洗;检测生物膜中硝化细菌的实验条件：①硝酸细菌：杂交温度46℃,杂交时间5h,洗脱液中c（NaCl）为55mmol／L;（爹亚硝酸细菌：杂交温度46℃,杂交时间3h,洗脱液中c（NaCl）为30～40mmol/L。     

微丝菌(Microthrix parvicella)原位荧光杂交(FISH)定量过程的条件优化

微丝菌(Microthrix parvicella)是世界范围内诱发活性污泥膨胀现象的主要丝状菌之一,它在活性污泥中准确的原位定量解析对污泥膨胀现象及控制策略研究具有非常重要的意义.由于微丝菌自身的特殊生理生化性质(如表面高疏水性及较厚细胞壁)易导致常规荧光原位杂交(FISH)过程中定量结果偏低.本研究针对FISH过程中存在的探针渗透率低、荧光信号偏弱等现象,从活性污泥样品前处理、杂交过程条件等方面对Microthrix parvicella的FISH定量过程进行了优化.结果表明,在前处理使用溶菌酶(浓度为36 000 U·m L~(-1)),探针浓度为4.5 ng·μL~(-1),杂交时间延长至4 h的条件下,Microthrix parvicella的FISH定量结果可从1.12%提高至96.70%,并与定量PCR(q-PCR)结果和EikelboomJenkins法(镜检观察)定量结果更为趋近一致.     

应用FISH法对污水生物处理系统中细菌数量的计数

近年来,FISH(Fluorescence in Situ Hybridization,荧光原位杂交)法作为一种应用分子生物学技术对细胞及细菌等微生物进行定性以及定量分析的研究方法,在国际上得到广泛的应用。本文介绍了应用FISH法对污水处理工艺中细菌数量的计数方法。同时介绍了活性污泥试样制作、FISH法观测试样的制作以及各种试剂的配制、作用以及使用方法,基因探针的选择原则、杂交方法等实际操作方法与过程。     

FISH-NanoSIMS技术在环境微生物生态学上的应用研究

微生物分子生态学技术的不断发展,使得同时分析复杂生态系统中微生物的分布和功能特征成为可能.为了研究荧光原位杂交-纳米二次离子质谱技术(fluorescence in situ hybridization-Nano secondary ion mass spectroscopy,FISH-Nano SIMS)在环境微生物生态学上的应用,本研究采用稳定同位素标记的化合物13C-C6H12O6、15N-NH4Cl作为C源和N源,分别对纯培养锰氧化细菌假单胞菌Pseudomonas sp.QJX-1(培养基加锰及不加锰两种条件下),以及浅层土壤及厌氧污泥两种环境样品进行培养.利用FISH-NanoSIMS技术检测培养后样品中微生物体内12C-、13C-、12C14N-、12C15N-的分布特征及其丰度值,进而探讨纯菌及环境样品中微生物利用同位素碳氮源的情况.结果显示所有样品细菌分布区域对应的同位素碳氮(13C、15N)的含量均显著大于其自然丰度值,这表明Pseudomonas sp.QJX-1及环境样品中的微生物均能代谢13C-C6H12O6和15N-NH4Cl.研究进一步发现,Pseudomonas sp.QJX-1在碳氮源消耗至较低浓度时才进行锰氧化;浅层土壤和厌氧污泥中可能都存在同步硝化反硝化细菌群落.FISH和Nano SIMS技术联用能同时分析环境样品中特定微生物的分布特征及代谢功能,进而能更好地掌握环境样品中微生物群落的生理生态学特征.     

环境生物学

气(姚)。为确定强化稳定硝化细菌生物膜活性的处理工艺,重要的是固定生物膜内存在的硝化细菌的多样性及优势种,同时弄清处理工艺内的动态,以及硝化细菌分布与硝化活性分布的关系。为此进行了165 rRNA遗传因子的纯株培养分析及硝化细菌相的多样性评价和动态分析。结果表明,在人工基质培养的生物膜内,近缘增殖速度大的Nitrosom~elltropha的氨氧化细菌为优势菌种。基于此结果,采用FISH法可弄清人工基生物膜内从近缘N.~的菌种向Ne咖nha及N.eu-m钾ea的细菌相变化。图5参13(朱建国译)X171 .12(X) 302558土壤一植物系统中的微界面过程及其生…     

长江口邻近海域夏季沉积物硝化细菌与硝化作用

2006年6月在长江口邻近海域选择了8个站位,分别采用荧光原位杂交(FISH)法和乙炔抑制法进行现场模拟培养,研究了硝化细菌数量与硝化反应速率分布规律及其环境效应.结果表明,该海域表层沉积物中的硝化细菌数量(以湿重计)在1.87×105~3.53×105个/g之间,并表现出一定的耐盐性.硝化速率范围为101.3~514.3μmol/(m2.h),其分布有明显的自近岸向外海逐渐降低的趋势,在长江冲淡水和杭州湾口附近海域形成2个高值域.在高盐度海区硝化细菌数量对硝化速率的影响率高达87.7%,是影响硝化反应速率的主要因素.硝化作用每天在该海域转化的无机氮通量为4.68×105kg,消耗的DO通量为6.07×104mol,表明硝化作用是影响长江口邻近海域夏初DIN形态分布和底层DO分布的主要因素之一.     

荧光原位杂交法检测反应器中聚磷菌实验条件优化及应用

文章简要介绍了荧光原位杂交（FISH）技术的基本原理和操作步骤。通过正交试验筛检荧光原位杂交（FISH）技术在检测反应器中聚磷菌时的最佳及适合的实验条件。结果显示,样品预处理较优的条件为：样品在固定前应先经过1×PBS清洗两次,37℃热固定3h,乙醇脱水3min;FISH技术检测反应器中聚磷菌的最佳实验条件为：杂交温度46℃,杂交时间2h,清洗缓冲液中NaCl浓度70 mmol/L。FISH技术检测反应器样品中聚磷菌与传统检测方法相比具有快捷、简便、淮确的优点,在研究环境微生物方面有较好的应用前景。     

现代分子生物学技术在活性污泥微生物菌群研究中的应用

活性污泥是活性污泥法处理污水系统的功能主体。人类对活性污泥微生物菌群的认识随着其研究技术的发展而不断深入。本文主要介绍了现代分子生物学技术在活性污泥微生物菌群研究中的应用,这些现代分子生物学技术包括ERIC-PCR技术、SSCP技术、实时荧光定量PCR技术、DGGE/TGGE技术、16S r RNA序列比较、T-RFLP技术、FISH技术、宏基因组学技术等。最后强调今后活性污泥菌群的研究应以新方法的建立和多种现代分子生物学技术的综合运用为主。     

脱氮活性污泥总DNA提取研究

文章就提取SBR脱氮反应器中活性污泥总DNA的预处理、细胞破壁、去除蛋白质等方法进行了比较研究。将不同方法提取得到的DNA样品进行琼脂糖凝胶电泳、紫外吸光度和ERIC-PCR检测。结果表明,采取TENP、PBS溶液和玻璃珠震荡对活性污泥进行预处理,SDS和物理冻融结合破碎细胞,一次酚/氯仿和饱和NaCl溶液离心去除蛋白质的DNA提取操作,可以得到腐殖酸、蛋白质含量较少的活性污泥DNA样品。研究发现:从活性污泥提取的DNA样品中含有对PCR反应体系有明显抑制作用的杂质。通过稀释,控制DNA浓度40～13ng/μL,可以减小杂质的影响,实现将活性污泥DNA样品直接用于PCR扩增。ERIC-PCR得到的DNA产物凝胶电泳结果:条带清晰稳定有特异性,为进一步应用分子生态学方法研究活性污泥的性质奠定了基础。     

利用分子生物等技术确定活性污泥硝化细菌的衰减特征

通过常规耗氧速率（OUR）测定方法、荧光原位杂交技术（FISH）和LIVE/DEAD细胞活性实验,分别研究了序批式反应器（SBR）硝化系统和生物营养物去除（BNR）系统中硝化细菌的好氧衰减特征.实验结果表明,SBR硝化系统中硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减分别占细胞总衰减的33%（SRT=10 d）和50%（SRT=40 d）;相应地,由活性降低引起的衰减分别占细胞总衰减的67%（SRT=10 d）和50%（SRT=40 d）.长SRT可能会选择出能够更好地适应饥饿状态的硝化菌种,使细菌能够迅速地做出紧迫反应,从而降低其衰减速率.在BNR系统中（SRT=15 d）,硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减约占细胞总衰减的45%,由活性降低引起的衰减约占细胞总衰减的55%.两种系统中硝化细菌由细胞死亡引起的衰减比例不同是由于两种系统中不同微生物组成所致.     

Effect of substrate COD/N ratio on performance and microbial community structure of a membrane aerated biofilm reactor

Two parallel carbon-membrane aerated biofilm reactors were operated at well-defined conditions to investigate the e ect of substrate COD/N ratios on the performance and microbial community structure of the bioreactor. Results showed that at substrate COD/N of 5, organic and nitrogen could be eliminated simultaneously, and COD removal degree, nitrification and denitrification e ciency reached 85%, 93% and 92%, respectively. With increasing substrate COD/N ratios, the specific oxygen utilization rates of nitrifying bacteria in biofilm were found to decrease, indicating that nitrifying population became less dominant. At substrate COD/N ratio of 6, excessive heterotrophs inhibited the activity of nitrifying bacteria greatly and thus led to poor nitrification process. With the help of fluorescence in situ hybridization (FISH), Nitrosomonas and Nitrosospira were identified as dominant ammonia-oxidizing bacteria in the biofilm at substrate COD/N of 0, whereas only Nitrosospira were detected in the biofilm at COD/N ratio of 5. Nitrospira were present as dominant nitrite-oxidizing bacteria in our study. Confocal laser scanning microscopy images revealed that at substrate COD/N ratio of 0 nitrifying bacteria existed throughout the biofilm and that at COD/N ratio of 5 they were mainly distributed in the inner layer of biofilm.     

流动系统内生物膜的形成及控制

应用辐射流动室（Ｒａｄｉｃａｌ Ｆｌｏｗ Ｃｈａｍｂｅｒ,ＲＦＣ）技术宣地研究水力剪切力对硝化细菌在聚苯乙烯（ＰＳ）载体表面固定的。发现水力剪切力直接影响硝化细菌的固定。当作用于ＰＳ表面的水力剪切力大于８．０Ｎ／ｍ＾２时,硝化细菌基本不能在ＰＳ表面险境着;水力剪切力小于８．０Ｎ／ｍ＾２时,硝化细菌的固定程度随剪切力的减小而加强,直至达到最大,实验表明辐射液动室技术为定量研究生物膜形成及控制与水力剪     

膜曝气生物膜反应器运行单级自养脱氮工艺功能型菌群特性研究

基于16S rDNA基因的分子生物学方法,对运行单级自养脱氮工艺的膜曝气生物膜反应器（membrane-aerated biofilm bioreactor, MABR)内的2个主要效应菌群(氨氧化菌和厌氧氨氧化菌)之间的协同作用关系和在生物膜上可能的空间分布进行研究.荧光原位杂交结果显示,试验的曝气生物膜主要存在2个明显的功能层,一个是靠近曝气膜和生物膜交界的氨氧化菌聚集层,另一个是靠近生物膜与水体交界的厌氧氨氧化菌聚集层.氨氧化菌和厌氧氨氧化菌群为曝气生物膜上的2个主要功能菌群,它们之间的合作共生和协同作用是膜曝气生物膜实现单级自养脱氮的基础.     

固定化细胞单级生物脱氮研究

利用硝化菌和反硝化菌混合固定的方法,研究了好氧条件下同时进行硝化和反硝化作用的单级生物脱氮技术.结果表明,反硝化菌被固定后,在好氧条件下仍具有反硝化功能.硝化菌和反硝化菌被混合固定后,可以在好氧条件下同时进行硝化和反硝化作用,并且其氨氧化速率约为硝化菌单独固定时的1.4倍.硝化菌和反硝化菌混合固定构成的单级生物脱氮系统其脱氮速率是分别固定构成的单级生物脱氮系统的2.6倍.     

生活污水常温处理系统中AOB与NOB竞争优势的调控

常温（19℃±1℃）条件下,采用SBR工艺处理低碳氮比（C/N）实际生活污水,研究氨氧化菌（AOB）与亚硝酸盐氧化菌（NOB）竞争优势的调控,在接种全程硝化污泥的系统中使AOB成为优势菌群,启动并维持常温短程硝化.通过控制曝气量为40 L/h使系统溶解氧处于较低水平（DO_average<1.0 mg/L）,同时结合好氧硝化时间的优化控制,即在pH值“氨谷"点前及时停止曝气的短周期定时控制,强化AOB的竞争优势.待AOB的竞争优势初步形成后（亚硝酸盐积累率NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N达到50％）,每周期曝气时间随着NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N的提高由3 h逐步延长至4 h、 5 h,从而提高NH⁺₄-N去除率,进一步增强AOB在系统中的竞争优势,短程硝化成功启动,NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N稳定在95%以上.FISH检测结果表明AOB大约占总菌群的9.97％.在线控制好氧硝化时间可以很好地维持短程硝化效果,NH⁺₄-N去除率达到97%以上.研究还表明,对于全程硝化污泥常温下如果不限制溶解氧,单纯依靠短周期定时控制无法使AOB成为优势硝化菌群.     

Nitrification performance of nitrifying bacteria immobilized in waterborne polyurethane at low ammonia nitrogen concentrations

Suspended and waterborne polyurethane immobilized nitrifying bacteria have been adopted for evaluating the e ects of environmental changes, such as temperature, dissolved oxygen (DO) concentration and pH, on nitrification characteristics under conditions of low ammonia concentrations. The results showed that nitrification was prone to complete with increasing pH, DO and temperature. Sensitivity analysis demonstrated the e ects of temperature and pH on nitrification feature of suspended bacteria were slightly greater than those of immobilized nitrifying bacteria. Immobilized cells could achieve complete nitrification at low ammonia concentrations when DO was su cient. Continuous experiments were carried out to discuss the removal of ammonia nitrogen from synthetic micropollute source water with the ammonia concentration of about 1 mg/L using immobilized nitrifying bacteria pellets in an up-flow inner circulation reactor under di erent hydraulic retention times (HRT). The continuous removal rate remains above 80% even under HRT 30 min. The results verified that the waterborne polyurethane immobilized nitrifying bacteria pellets had great potential applications for micro-pollution source water treatment.     

低DO微孔曝气变速氧化沟脱氮能力恢复效果分析

活性污泥法低温运行中的污泥膨胀主要是由丝状菌引起,微丝菌(M.Parvicella)则是污泥膨胀中的优势丝状菌.针对微孔曝气变速氧化沟中试系统中因低温引起的污泥严重膨胀及其污泥硝化能力降低的问题,采取增大曝气量快速培养污泥硝化菌含量,再逐渐增加A:O比为0,0.1,0.5,1.1,1.8提高反硝化能力,从而恢复污泥脱氮能力.在恢复期间,污泥絮体中的疏水性M.Parvicella附着于反硝化产生气体上,在选择池和氧化沟表面形成浮泥,对其进行去除,以减少絮体中丝状菌含量,提高硝化菌含量及其硝化能力.同时对不同微丝菌含量的污泥絮体(沟内混合液和表面浮泥)的硝化和反硝化速率进行测定,结果表明微丝菌含量高的活性污泥其硝化能力较弱,而快速反硝化能力较强,则对慢速和内源反硝化影响不大.进一步证明M.Parvicella也是除了DO浓度,水温和负荷之外影响活性污泥硝化能力和污泥沉降性能的重要因素之一.     

强化启动对内循环生物流化床硝化效果的影响

通过改变内循环生物流化床的启动水质,提高N/C组成以强化流化床后期的硝化作用.结果表明,高N/C和低进水COD强化启动后处理生活污水,在HRT为2h时,可以同时高效去除COD和氨氮,氨氮的平均去除率为74%.耗氧速率试验表明,强化启动后,流化床中生物膜的异养菌活性大幅度降低,氨氧化细菌活性明显提高,硝化细菌活性变化不大.对反应系统微生物醌进行的跟踪分析表明,强化启动后,生物膜中的硝化细菌数量明显增加,微生物种群的分布均匀性变化较小,以革兰氏阴性菌为主.扫描电镜观察显示,低N/C启动条件下,生物膜厚且致密,异养菌所占比例高;高N/C启动条件有利于硝化细菌的生长,生物膜相对稀薄.