Performance and microbial community analysis of an algal-activated sludge symbiotic system: Effect of activated sludge concentration

It was focused on the effect of different sludge concentrations on the performances of an algal-activated sludge symbiotic system in terms of wastewater treatment, algal-activated sludge characteristics and community structure. The results showed that the highest nutrient removal efficiencies were obtained in the reactor R~2 with soluble chemical oxygen demand(sC OD), ammonia nitrogen(NH_4~+-N) and phosphate(PO_4~(3-)-P) removal efficiencies of(90.6 ± 2.3)%,(97.69 ± 2.6)% and(83.81 ± 2.3)%, respectively. Further investigation exhibited that sludge concentration has a great effect on the dissolved oxygen(DO) concentration, the pH, the growth of algae and the extracellular polymeric substance(EPS) production, which resulted in influencing the settleability and the performance of symbiotic system. The denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE) analysis demonstrated that the sludge concentration had a selective power for particular members of algae. Meantime, the stimulated algal population would selectively excite the members of bacteria benefited for the formation of algal-bacterial consortia.The variation of microbial compositions, which was influenced by the different sludge concentrations, might be ultimately responsible for the different treatment performances.     

汤旺河国家公园不同演替阶段森林土壤细菌多样性变化规律

为了解红松湿生演替系列过程中土壤生境及土壤细菌多样性的变化规律,以小兴安岭汤旺河国家公园的白桦次生林、人工针阔混交林和原始云冷杉红松林为研究对象,分别代表湿生演替系列的演替先锋群落、演替中期群落和演替顶级群落,采用高通量测序的方法分析森林土壤细菌的多样性变化规律.结果表明:汤旺河国家公园从先锋演替到顶级演替阶段,森林土壤中w（OC）、w（TN）、w（AN）、w（AP）和w（AK）升高,而pH降低.此次分析土壤细菌包括16门27纲52目60科75属,其中Acidobacteria、Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes为共有的优势菌门（相对丰度>1%）.演替先锋阶段（白桦次生林）Proteobacteria相对丰度最高,然而演替后期（云冷杉红松林）Acidobacteria相对丰度最高.通过冗余分析和相关性分析发现,不同演替阶段的森林土壤细菌多样性与土壤中w（OC）呈显著负相关,与土壤中w（TK）呈显著负相关,与土壤中w（AK）呈极显著负相关.研究显示,土壤细菌群落结构和多样性在不同湿生演替阶段有明显差异,主要可能受到土壤中w（OC）、w（TK）和w（AK）的影响.      

不同外电压下自养型生物阴极还原硫酸盐的性能及生物膜群落响应

微生物电解系统(microbial electrolysis system,MES)生物阴极还原去除环境污染物的过程中,外加电压的大小可显著影响其性能,阴极生物膜作为去除污染物的关键因子,其对外电压改变的响应尚属未知.本研究构建了双室MES,比较外电压为0.4、0.5、0.6、0.7和0.8 V情形下自养型生物阴极的硫酸盐还原特性及生物膜胞外聚合物和群落结构特征.结果表明,MES的输出电流、周期电荷量、COD去除量与外加电压(0.4~0.8 V)呈正相关关系;外加电压为0.4~0.8 V时,硫酸盐还原量随着电压的升高先升高后降低,在0.7 V时获得最大硫酸盐还原速率[78.9 g·(m3·d)-1]和最高S2-出水浓度(31.9 mg·L~(-1)±2.2 mg·L~(-1));MES的电子回收率最高值为41.8%,推测产氢可能是电子损失的一个途径.阴极生物膜的聚多糖和蛋白量随外电压的升高而增加,0.8 V电压下的生物量比0.4 V提高了70%.阴极生物膜群落结构分析发现,Proteobacteria在门水平分布中占主导,Desulfovibrio在属水平分布中占主导,Desulfovibrio的相对丰度并未随着外加电压的升高发生明显的波动,表明Desulfovibrio在利用阴极呼吸代谢方面具有独特的优势.种水平分析发现,Desulfovibrio magneticus RS-1和s_unclassified_g_Desulfovibrio随着外电压的改变呈现相反的变化趋势.     

养殖废水处理系统中微生物菌群结构及动态变化

采用高通量测序技术对养猪场废水处理系统的细菌群落组成进行分析,同时对细菌群落、污水水质和抗生素含量相关性进行分析.研究结果表明,污水各处理单元中的菌群结构存在显著差异,且细菌菌群结构随处理进程逐步改变,其中集污池与厌氧反应器的细菌菌群优势门类为Firmicutes、Bacteroidetes和Proteobacteria,曝气池的细菌菌群优势门类变为Firmicutes、Verrucomicrobia、Bacteroidetes、Proteobacteria和Candidatus Saccharibacteria,氧化塘的细菌菌群优势门类为Firmicutes、Proteobacteria、Chloroflexi、Euryarchaeota和Bacteroidetes.相关性分析结果表明,污水中的细菌群落与水质环境因子之间存在显著相关（P<0.05）.其中,种属Acinetobacter、Bacteroides、Prevotella、Lachnospiracea_incertae_sedis与COD、TN、NH₄⁺-N呈显著正相关,Clostridium sensu strict、Methanothrix与TN、NH₄⁺-N呈显著负相关,Petrimonas、Lachnospiracea_incertae_sedis、Clostridium XlVa、Tissierella与磺胺甲恶唑、磺胺间甲氧嘧啶、强力霉素、土霉素呈极显著正相关,Acinetobacter、Bacteroides、Prevotella与恩诺沙星、四环素呈显著正相关,Prevotella、Lachnospiracea_incertae_sedis与环丙沙星呈显著正相关,Clostridium sensu stricto、Petrimonas与氧氟沙星呈显著正相关.     

碳氮比对稻草和猪粪生物处理及厌氧消化的影响

以农业废弃物稻草和猪粪为发酵原料,首次采用纤维素降解复合菌系对稻草和猪粪混合物进行生物处理,通过考察不同碳氮比(25∶1、30∶1、35∶1和40∶1)条件下稻草和猪粪混合物生物预处理的发酵特征及后续的产甲烷能力,探讨了碳氮比对稻草和猪粪的协同生物预处理及厌氧消化效果的影响.结果表明,控制碳氮比为30∶1、料水比为11%时,稻草和猪粪混合物经纤维素降解复合菌系于55℃预处理30 h后其厌氧消化效果最佳.在此条件下,稻草和猪粪降解液中滤纸酶活和羧甲基纤维素酶酶活分别达到了2.18和2.31 IU,其失重率高达41.69%;随后经厌氧发酵后其甲烷产率和产甲烷速率分别可达318.14 m L·g-1(以VS计)和10.61 m L·d-1·g-1(以VS计),且总量为9.9 g的稻草和猪粪混合物的总甲烷产量可达1948 m L,上述结果相对于未经生物预处理的对照组均提高了38%.本研究结果可进一步为其它种类的农作物秸秆和畜禽粪便的高效资源化利用提供理论支撑,展现出了巨大的应用潜力.     

菲反硝化降解菌群的富集及其群落结构解析

从潜在多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)污染的油田区域采集土壤样品,以菲为唯一碳源且添加硝酸根的培养基来富集土壤中的菲反硝化降解菌群.随后,通过定量PCR(Polymerase Chain Reaction)测定了获取的富集菌群中反硝化相关功能基因(硝酸还原酶基因nar G、亚硝酸还原酶基因nir S)的丰度,并通过Illumina Mi Seq测序对其中的细菌群落结构进行解析.结果表明,获取到的3个菌群(PDN-1、PDN-2和PDN-3)12 d内对菲的降解率分别为45.18%、34.04%和25.92%.各富集培养菌群中nar G的丰度均高于nir S,且菲降解率最高的PDN-1中的反硝化相关基因丰度较低.Illumina Mi Seq测序结果表明,菲降解率最高的富集菌群PDN-1同时也具有较高的细菌多样性指数,变形菌门(Proteobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是各富集菌群中的优势菌门,且Proteobacteria在3个富集菌群PDN-1(97.78%)、PDN-2(96.57%)、PDN-3(93.90%)中的比例均最高.变形菌门的Pseudomonas(γ-Proteobacteria)和Methylophilus(β-Proteobacteria)则是各富集菌群中最大的优势菌属,前者为公认的PAHs降解菌,而后者则为能够利用还原型"一碳化合物"的特殊菌属.细菌多样性与菲的降解率呈正相关,表明菲的反硝化降解可能是多种细菌参与的共同结果.上述结果可为揭示典型PAHs反硝化降解的微生物机制提供理论依据,同时为深入研究反硝化与菲代谢的偶联机理打下基础.     

我国抗生素菌渣资源化研究新进展

抗生素菌渣是一种宝贵资源,在我国也属于危险废物。由于缺乏成熟高效的处理与资源化技术,以及科学完善的安全性评估方法,抗生素菌渣的处理问题严重地制约了制药企业的健康发展。结合最新相关文献和研究成果,从抗生素菌渣处理与资源化技术、安全性评估两方面综述了目前抗生素菌渣资源化取得的最新进展,总结了抗生素处理与资源化技术的最新发展,并对不同资源化技术的可行性进行了分析,提出了以抗生素及其代谢产物残留评估和抗性基因评估为基础的安全性评估方法,并总结了评估指标实现的技术困难。     

配水管网细菌活性影响因素

为研究配水管网水中细菌活性的变化规律,以北方某市试验室模拟配水管网为对象,应用荧光显微镜对经吖啶橙染色的细菌进行直接镜检并计数,以更准确地对细菌活性进行定量分析.以活菌数占细菌总数的比值来表征整体细菌活性,并研究多种因素对配水管网水中细菌活性的影响.结果表明,吖啶橙染色荧光显微镜直接镜检应用于管网水中细菌计数能够快速得到较稳定的结果,计数结果重现性好.试验水样中的活菌数10~3~10~4cells·m L~(-1),细菌总数10~4~10~5cells·m L~(-1).管网水中整体细菌活性与水温、浊度和流速都存在正相关关系;与运行稳定后的水中余氯存在负相关关系.模拟配水管网水中常见形态的细菌对次氯酸钠消毒剂的耐受能力依次为:短杆形菌球形菌长杆形菌弧形菌,并且杆形菌恢复活性和再繁殖的能力较强.夏季水样中短杆形菌多于冬季.     

矿区不同植被复垦模式对土壤细菌群落结构的影响

以安太堡露天煤矿复垦区为研究对象,用PCR-DGGE技术分析不同复垦植被(榆树、落叶松、杏树、云杉和刺槐)及复垦年限(15年和20年)对土壤细菌的影响.土壤细菌多样性分析结果表明:复垦20年组,榆树最高,杏树最低,其余3个植被无显著差异;复垦15年组,云杉显著高于刺槐;刺槐随复垦年限延长,其土壤细菌多样性显著增高,而云杉却反之.相似性系数分析、聚类分析和PCA均显示,相同复垦年限的土样细菌群落结构相似性高.相关性分析表明细菌多样性指数和土壤pH显著正相关.优势和差异条带测序鉴定出Nitrospira、Sphingomonas、Arthrobacter、Brachybacterium、Rhizobium以及Mesorhizobium等或参与氮循环、或降解多环芳烃及杂环有机物的细菌属.本研究说明榆树和云杉有利于土壤细菌多样性的恢复;复垦区土壤的优势菌群多为有利于污染土壤的生态修复和肥力恢复的功能细菌属.     

硫自养填充床反应器降解水中高浓度高氯酸盐的特性及菌群分析

采用硫自养填充床反应器处理模拟高浓度高氯酸盐(Cl O-4)污染水,考察不同进水Cl O-4浓度及水力停留时间(HRT)下的Cl O-4降解特性.结果表明,HRT为12 h时,进水Cl O-4浓度由50 mg·L~(-1)增加到194 mg·L~(-1)时,Cl O-4能被完全降解;进水Cl O-4浓度为194 mg·L~(-1)时,HRT由12 h减少至4 h时,Cl O-4去除率仅为74%;SO_2-4的产量随着进水Cl O-4浓度与HRT的增加而增加;进水pH和碱度(以Ca CO_3计)分别为8.0和500 mg·L~(-1),出水pH和碱度(以Ca CO_3计)分别为6.7和100mg·L~(-1);反应器底部氧化还原电位(ORP)稳定在-380~-330 m V,反应器上部氧化还原电位(ORP)稳定在-300~-250m V.分子生物学分析表明,反应器内的菌群结构随高度的变化而变化,硫氧化菌Sulfurovum随反应器高度的增加而减少,由底部57.78%减少到上部的32.19%,同时硫化氢氧化菌Hydrogenophilaceae随反应器高度的增加而增加,由底部4.35%增加到上部的22.24%.