缺氧生物膜转型厌氧氨氧化生物膜培养与富集特性

接种西安市某污水处理厂缺氧池生物膜构建升流式厌氧固定床生物膜(UAFB)反应器从而富集培养厌氧氨氧化(Anammox)生物膜,通过测定生物膜Anammox活性和酶活性并进行高通量测序分析,探讨城市污水处理厂现有填料转型培养Anammox生物膜的可行性及生物膜内菌群演替规律.结果表明,经29d培养后的UAFB-Anammox反应器TN去除率高达76.22%,快速启动成功;负荷提升阶段,表面氮负荷(SNLR)由0.23g/(m²·d)提升至2.59g/(m²·d),最大Anammox活性维持2.15g/(m²·d),TN去除率高达83.68%.Illumina Mi Seq测序结果发现,富集后的生物膜中优势菌属为Ca.Brocadia,相对丰度为33.38%,富集效果明显.同时缺氧生物膜上反硝化菌Denitratisoma以Anammox的产物NO₃^--N为基质,逐渐与AnAOB形成共生存关系.这说明利用城市污水处理厂现有缺氧生物膜可以快速培养Anammox生物膜,对Anammox...     

3DBER-S反硝化脱氮性能及其菌群特征

针对污水处理厂尾水TN去除问题,采用16S rDNA克隆文库法,探究了3DBER-S(三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺)的强化脱氮机制及其菌群特征. 结果表明,I(电流)和HRT(水力停留时间)对3DEBR-S中氢自养和硫自养反硝化作用所占比例的影响较大,但对脱氮效率影响不显著. 当进水C/N〔ρ(COD_Cr)/ρ(TN)〕为1、ρ(NO₃--N)为35 mg/L、I为300 mA、HRT为4 h时,NO₃--N和TN去除率可分别稳定在80%和74%以上. 16S rDNA克隆文库结果显示,反应器中β变形菌纲为优势菌群,占47.89%〔以OUT(操作单元)计〕. 在β变形菌纲中,与具有反硝化功能的陶厄氏菌属(Thauera)相似的细菌所占比例最大,为52.94%;与可分别利用硫和氢为电子供体进行反硝化脱氮的硫杆菌属(Thiobacillus)和食酸菌属(Acidovorax)相似的细菌分别占17.65%和14.71%. 3DBER-S中存在异养联合氢自养和硫自养反硝化协同去除硝酸盐氮的作用,可为反硝化脱氮提供充足的电子供体,节约了有机碳源消耗,并保证了稳定高效的脱氮效果.      

3BER-S耦合脱氮系统运行特性研究

为了强化三维电极生物膜脱氮工艺(3BER)的脱氮效果,将3BER与硫自养反硝化技术耦合成3BER-S工艺,用于低碳氮比城市污水厂尾水的深度脱氮处理.与3BER对比研究结果表明,3BER-S工艺在TN去除率、系统pH平衡能力和NO2--N积累方面均优于3BER工艺;当进水C(NO3--N)= 35±2mg/L,TOC:N:P=10.7:10:1,pH=7.0~7.5时,3BER-S耦合工艺对TN和NO3--N的去除效率分别为85%和94%,分别比3BER高15%和10%;出水中NO2--N的浓度为3.04mg/L,比3BER低2mg/L.3BER-S中硫自养反硝化作用定量分析表明,硫自养脱氮作用在整个脱氮过程中所占比例为14.07%,单质硫的有效利用率达到79.5%,硫自养反硝化过程对稳定3BER-S系统出水pH值起重要作用.根据3BER-S中微生物基于反硝化细菌特异性基因nirS的克隆文库结果,系统中反硝化细菌都与β变形菌纲中的细菌有较高的同源性,其中61.41%的反硝化细菌属于陶厄氏菌属(Thauera);脱氮硫杆菌和嗜酸菌属(Acidovorax)分别占3.50%和19.30%.表明当碳源比较充足时,3BER-S工艺的脱氮作用主要以异养反硝化过程为主,以单质硫和氢为电子供体的自养反硝化脱氮作用也占有一定比例.     

原水水质对输水管道硝化作用形成的影响

采用配制水样模拟Ⅱ类、Ⅲ类和劣Ⅴ类地表水,利用管道模拟反应器研究不同原水水质条件下输水管道中硝化作用的形成及对输水水质的影响.结果表明:原水中氨氮(NH4+-N)及溶解氧(DO)含量对NH4+-N去除均有一定影响,DO充足时,去除率随原水中NH4+-N含量的增加而增加,DO浓度低时,DO成为影响NH4+-N去除的主要因素;原水NH4+-N含量对运行初期NO2--N积累有重要影响,NH4+-N含量越高,NO2--N积累量越大,随着生物膜的成熟,影响作用逐渐减弱;反应器中AOB数量主要受原水NH4+-N浓度的影响,随NH4+-N浓度升高而增加;NOB数量受NH4+-N和DO浓度的双重影响,DO含量低会抑制NOB活性,使NOB数量减少,导致NO2--N积累;输水管道中的硝化作用是水中及生物膜中硝化细菌共同作用的结果,但生物膜中硝化细菌存在水平高,其硝化作用占主导地位.     

不同EPS组成生物膜对Cu2+吸附的研究

采用自行设计的反应器,通过调节培养液的配比对载体进行挂膜,得到蛋白质和多糖含量比分别为7:1、5:1和10:1的3种生物膜作为吸附剂,用其对Cu2+进行吸附试验,同时对吸附机理进行探讨.结果表明,培养8d后,生物膜可挂膜成熟,在C/N=12时,生物膜上的菌落数较C/N=4和C/N=37条件下多.PN/PS值越小,生物膜对铜的吸附量越高,EPS3对Cu2+的吸附量分别高出EPS1 7.37 %, EPS2 7.62%.在生物膜吸附Cu2+后,溶液中Ca2+、Mg2+、K+含量明显升高,表明离子交换对生物膜吸附Cu2+起主要作用,且Cu2+更易与Ca2+和Mg2+产生离子交换作用.当KNO3浓度在0.1~0.6mol/L之间,随着离子强度的增加,生物膜吸附Cu2+的量迅速减少,当KNO3浓度大于0.6mol/L时,生物膜对Cu2+吸附量的变化趋于平缓,说明生物膜对Cu2+的吸附同时包括离子交换吸附和化学吸附.     

固定生物膜技术处理黑臭河水的研究

以生物陶粒作为载体,利用枯草芽孢杆菌固定生物膜技术开展黑臭河水净化研究。在预处理实验中首先论证了曝气条件对该技术的影响。实验结果显示:在曝气条件下固定生物膜参与处理10 d后,对黑臭河水中COD、浊度、NH3-N和TP的去除率分别达75.79%、93.97%、99.02%和79.20%;未曝气条件下,固定生物膜处理20 d对COD、浊度、NH3-N和TP去除率分别为42.36%、79.29%、96.44%和85.04%。仿照工程实际连续补充黑臭河水,进行曝气条件、无曝气条件、及无任何处理的对照条件下,连续处理30 d。实验结果表明:在曝气条件下,COD和浊度去除率远大于对照组,水质达GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水要求。由此说明:枯草芽孢杆菌固定生物膜技术处理黑臭河水效果显著。     

电极生物膜自养脱氮系统中的电化学作用

设计构建三维电极生物膜反应器,成功启动后稳定运行,在全自养条件下能较好地处理低碳氮比含氮废水.结果表明,在进水不含有机碳源,电流强度为30 mA,电流密度为0.012 mA·cm-2,运行周期24 h的实验条件下,反应器处理进水氨氮浓度为30 mg·L-1的废水时,氨氮转化率达到了90.3%,总氮去除率为70.0%;处理进水硝态氮浓度为30 mg·L-1的废水时,硝态氮去除率达到了82.7%.在考察电极生物膜反应器脱氮性能的同时,探讨系统中纯电化学作用的脱氮能力.结果显示电极生物膜处理氨氮废水的系统中,纯电化学脱氮作用为系统总脱氮能力的10%左右;而处理硝态氮废水的电极生物膜系统中,无电化学还原去除NO-3-N作用.     

Responses of bacterial strains isolated from drinking water environments to N-acyl-L-homoserine lactones and their analogs during biofilm formation

Often as a result ofbiofilm formation, drinking water distribution systems （DWDS） are regularly faced with the problem of microbial contamination. Quorum sensing （QS） systems play a marked role in the regulation of microbial biofilm formation; thus, inhibition of QS systems may provide a promising approach to biofilm formation control in DWDS. In the present study, 22 bacterial strains were isolated from drinking water-related environments. The following properties of the strains were investigated： bacterial biofilm formation capacity, QS signal molecule N-acyl-L-homoserine lactones （AHLs） production ability, and responses to AHLs and AHL analogs, 3-chloro-4-（dichloromethyl）-5-hydroxy-2（5H）- furanone （MX） and 2（5H）-furanone. Four AHLs were added to developed biofilms at dosages ranging from 0.1 nmol.L J to 100nmol.L1. As a result, the biofilm growth of more than 1/4 of the isolates, which included AHL producers and non-producers, were significantly promoted. Further, the biofilm biomasses were closely associated with respective AHLs concentrations. These results provided evidence to support the idea that AHLs play a definitive role in biofilm formation in many of the studied bacteria. Meanwhile, two AHLs analogs demon- strated unexpectedly minimal negative effects on biofilm formation. This suggested that, in order to find an applicable QS inhibition approach for biofilm control in DWDS, the testing and analysis of more analogs is needed.     

胶体态有机物对生物膜硝化过程的影响

利用曝气生物滤池研究了胶体态和溶解态有机物对生物膜中硝化过程的影响.实验结果表明,胶体态有机物的水解过程进行得较为迅速,不会成为生物降解的限制过程.70%有机物的氧化在滤池的进口40cm内完成,而随着进水有机物浓度的增加硝化过程向滤池的上部迁移.胶体态有机物对硝化过程的抑制作用比同样浓度溶解态有机物略大.