钙镁离子对垃圾渗滤液处理中微生物降解有机物的作用

钙离子和镁离子是微生物生命活动中必须的元素,但适量的钙镁离子对微生物才能产生有利影响,垃圾渗滤液中存在不同浓度的钙镁离子,因此,研究钙镁离子对垃圾渗滤液处理中微生物降解有机物的影响具有重要意义。该研究采用直接均分射线法设计3种不同钙离子和镁离子配比(L1、L2、L3);采用BiPhasic函数拟合试验数据绘制浓度和效应之间的关系曲线,并利用等效线图模型分析钙镁离子对垃圾渗滤液厌氧生物处理中微生物降解有机物的作用关系。结果表明,不同浓度配比的钙镁离子对微生物降解有机物的作用效应均表现为低浓度促进而高浓度抑制的特点,且当钙镁离子混合物浓度低于858 mg/L时,促进效应随钙离子含量增加而增大,当钙镁离子混合物浓度高于858 mg/L时,抑制效应则随钙镁离子混合物浓度及作用时间的增加而增大。等效线图模型分析表明,当钙镁离子配比为L1时,钙镁离子对微生物降解有机物的作用关系为协同作用;当钙镁离子配比为L2、L3时,钙镁离子对微生物降解有机物的作用关系均随着作用时间和作用效应的增加由协同作用过渡到部分加和作用,最终转变为拮抗作用。不同浓度配比的钙镁离子混合物对厌氧微生物降解有机物作用效应均具有时间依赖性。     

膜组合工艺对地下水中铀的去除及其微生物群落特征

含铀地下水因具有放射性和化学毒性对人类健康构成严重威胁,常规工艺有时无法有效去除地下水铀故需增加处理工艺以满足饮用水水质要求.以我国某地膜组合工艺处理工程为研究对象,监测了6个月运行过程中铀去除效果及常规水质参数,并对各工艺阶段出水及生物膜进行样品采集.结合水质分析与高通量测序探讨了不同工艺段出水水质参数变化,微生物群落的组成与差异.结果显示,原水中铀浓度为300~500 ppb,膜组合工艺中混凝沉淀对铀的去除率为86%,超滤对铀的去除率为15%,最终反渗透铀去除率高于99%.各工艺段出水微生物群落结构存在较大差异,冗余分析表明,硝酸盐、电导率、温度和pH值是影响微生物群落组成的主要环境因素.进一步Pearson相关性分析结果显示铀浓度与铀耐受菌假单胞菌（Pseudomonas）和紫杆菌属（Janthinobacterium）,以及铀还原功能菌希瓦氏菌（Shewanella）的相对丰度呈显著正相关（p<0.01）.     

生物膜层DO浓度对MABR中异养硝化-好氧反硝化的影响

高浓度氨氮（NH₄+-N）废水的好氧生物处理是一个高氧需求过程.膜曝气生物膜反应器（membrane aerobic biofilm reactor,MABR）因其高氧利用率、低能耗优势在高氨氮废水处理中具有重要应用潜力.通过启动贯通式MABR接种异养硝化-好氧反硝化（heterotrophic nitrification and aerobic denitrification,HN-AD）脱氮混合菌液处理高氨氮模拟废水,调节进气量实现生物膜层不同溶解氧（DO）浓度,考察生物膜层DO浓度对MABR脱氮性能、HN-AD菌多样性及其脱氮功能基因的影响.结果表明:①MABR中仅生物膜内层DO浓度随进气量的增加而提升,生物膜外层DO浓度始终保持为0 mg/L;高DO浓度下反应器NH₄+-N、总氮（TN）去除率相比低DO浓度分别增加了28.15%和24.18%,提高生物膜内层DO浓度强化MABR脱氮性能.②高通量测序分析表明,HN-AD菌是MABR中的脱氮功能微生物,研究获得假黄褐藻属（Pseudofulvimonas）、脱氮副球菌属（Paracoccus）、鞘氨醇杆菌属（Sphingobacterium）和不动杆菌属（Acinetobacter）等共13种HN-AD菌属,其总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为12.97%、19.05%和22.01%,说明提高生物膜内层DO浓度促进了HN-AD菌属的富集.③PICRUSt1功能基因预测发现,MABR中HN-AD菌的好氧反硝化功能基因（napA、napB）总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为0.000 13‰、0.019‰和0.060‰,说明提高MABR生物膜内层DO浓度加快了HN-AD菌的好氧反硝化进程,促进了MABR中HN-AD过程的实现.研究显示,通过调节进气量实现生物膜内层不同DO浓度,可以强化MABR脱氮性能,提高HN-AD菌属富集程度,促进MABR中HN-AD过程的实现.      

潮汐-复合流人工湿地系统优化及对抗生素抗性基因的去除效果

抗生素抗性基因随废水排放传播扩散,对环境生物和民众健康构成严重威胁.针对废水中抗性基因的深度去除值得重点关注.在前期研究中发现潮汐流人工湿地能有效去除废水中多种氮素.本研究通过增加隔板和种植植物等方式进一步优化潮汐流人工湿地系统,并考察了工艺优化对抗性基因去除和脱氮功能微生物的影响机制.结果表明,同时增加隔板和种植植物后的潮汐-复合流人工湿地系统能有效提高抗性基因的去除效率,在增加隔板和种植植物组对7类21种抗性基因去除率最高达到83.82%~100.0%,显著高于单一增加隔板或种植植物组.从湿地基质和植物中的抗性基因绝对丰度对比可以看出,增加隔板能促进湿地基质中抗性基因量积累,而植物对抗性基因吸附也是其去除途径之一.同时,结合氮循环功能基因测序结果显示,湿地系统优化能提高基质中硝化和反硝化功能微生物物种多样性和丰富度,这与优化系统对废水中硝化量、反硝化量和总氮的去除率相对更高结果一致.     

溶解氧对低碳源城市污水处理系统脱氮性能与微生物群落的影响

为了阐明溶解氧对低碳源城市污水处理系统脱氮除磷性能的影响,研究了供氧区溶解氧浓度分别为2~3、1~2和低于1mg·L^-1的运行条件下微生物应对低碳源环境生长与代谢特性的差异.随着供氧区溶解氧浓度的降低利用外碳源和内碳源脱氮量分别升高了20.23%和80.54%,内碳源的除磷利用效率升高了13.89%,进而使低碳源城市污水的脱氮除磷效果得到强化.高通量测序和RDA分析结果表明,降低供氧区溶解氧浓度驱动微生物群落结构的调整,促使脱氮除磷功能微生物（如：Dechloromonas菌属）的丰度显著增加.基于PICRUSt预测分析可知,在低溶解氧浓度的运行环境中微生物与基质利用、能量合成和代谢调控功能相关的基因活性更高,保证了功能微生物在低碳源条件下稳定生长并维持较高的脱氮除磷效率.本研究为提升低碳源城市污水处理系统中脱氮除磷功能微生物的生长提供理论依据.     

六价铬胁迫对李氏禾根系分泌物和微生物组成的影响

为探讨Cr(Ⅵ)与李氏禾根系分泌物组分的相互作用关系,并找出与Cr(Ⅵ)还原相关的关键微生物,研究了6个Cr(Ⅵ)处理浓度(0,40,60,80,100,120 mg/L)对人工湿地微生物燃料电池耦合系统(CW-MFC)中李氏禾根系分泌的有机物种类及含量的影响,同时测定了对照和最优铬处理浓度下系统中的微生物群落。结果表明：1)铬胁迫对李氏禾根系分泌物的影响呈先增加后降低的趋势,当Cr(Ⅵ)处理浓度为80 mg/L时,根系分泌物的化合物最多。2)根系分泌物以脂类、烷类、酚类、烯类和醇类物质为主,其中烷类物质居多。3)六价铬胁迫显著增加了Geobacter在CW-MFC系统中的丰度,这可能是李氏禾中参与铬还原和富集相关的关键微生物。