生物膜中水平基因转移及其促成的生物强化作用

阐述了生物膜系统中与降解基因有关的水平基因转移的研究进展,表明生物膜中致密的群落结构增加了细菌间水平基因转移的效率.近年发展起来的研究策略和新的分子生物学方法使人们能对自然和人工模拟状态下的水平基因转移进行更精细的分析,降解基因在环境中的水平传播促进了难降解有机物的生物降解,尤其是携带降解基因的接合质粒向原位细菌种群中的转移在生物强化中具有巨大的潜力.参23     

给水生物预处理反应器的细菌种群多样性和群落结构

提取一生产性规模的给水生物预处理反应器中生物膜样品的总DNA,构建细菌16S rDNA克隆文库,并通过16S rDNA序列的系统发育分析,对生物膜中的细菌种群多样性和群落结构进行了研究.实验结果表明,给水生物膜反应器中的细菌种群多样性十分丰富;生物膜中的细菌分别属于10个主要类群,其中α-Proteobacteria是克隆文库中的最大细菌类群,占克隆子总数的32.28%,其次是β-Proteobacteria;与Rhodobacter系统关系密切的细菌是克隆文库中所占比例最大的一个菌属,占克隆子总数的12.6%;反应器中与硝化作用有关的是Nitrosomonas和Nitrospira属的细菌.研究结果表明,给水生物预处理反应器中的细菌群落结构和废水生物处理反应器中的细菌群落结构是有所差异的.图1表1参13     

移动床生物膜反应器的研究及应用现状

移动床生物膜反应器是一种高效的污水处理系统 ,目前在国内外已有较多应用。本文就其特点及研究应用状况作简要介绍。     

厌氧-好氧工艺处理制药废水的中试研究

将由厌氧折流板反应器(ABR)、移动床生物膜反应器(MBBR)和膜生物反应器(MBR)组合而成的厌氧-好氧工艺用于处理制药废水的中试研究.试验结果表明,当原水SS平均值为1000 mg/L,COD为10 000 mg/L,NH3-N为500 mg/L时,出水浊度、COD和NH3-N分别为3 NTU、500 mg/L以及10 mg/L以下,去除率分别为98%、95%和98%以上.     

冬季溅水充氧滴滤池处理农村生活污水的启动研究

研究与开发了一种适合于农村生活污水处理的溅水充氧滴滤池污水处理装置,在冬季低温条件下,通过自然挂膜,人工挂膜和强制挂膜3种不同的方式启动了以陶粒和球形塑料为滤料的溅水充氧滴滤池.自然挂膜的COD去除率为18.5%,人工挂膜的COD去除率为43%.2种方法的NH4 -N去除率在10%左右,TN和TP都低于10%.而在利用污泥强制回流的强制挂膜期间,COD去除率高于其他2种方法,平均达到65%,且出水比较稳定.硝化效果明显较好,NH4 -N平均去除率达到60%.TN和TP去除率达到20%以上.试验结果证明了3种挂膜方式中强制挂膜在溅水充氧滴滤池挂膜成功,能够完成系统的启动.分析了冬季溅水滴滤池工艺不易挂膜的原因,提出了一种以陶粒为滤料的滤池启动成功的方法,通过强制污泥回流实现了低温条件下难以挂膜填料滤池的快速启动.     

MBBR与A/O法对污水中有机物及氮处理效果的研究

实验在不同水力停留时间（HRT）、进水COD浓度和不同COD容积负荷条件下考察了移动床生物膜反应器（MBBR）和活性污泥A/O工艺对污水中有机物及氮的处理效果。结果表明,MBBR工艺去除有机物和脱氮效果均优于A/O工艺。在进水COD和NH₃－N浓度分别为1000和25 mg/L，HRT为8 h时，MBBR的COD和TN去除率分别为92％和94％，而A/O工艺分别为78％和82％。造成这种结果的原因是MBBR的生物活性高，并且在生物膜内发生了同时硝化反硝化。MBBR脱氮能力受COD冲击明显小于A/O，但在较低进水COD浓度下，两者TN去除率均较低。     

多级AO耦合流离生化工艺流量分配比优化及脱氮机制

为探究进水流量分配比对低温城市污水脱氮效率的影响,并解析多级AO耦合流离生化工艺脱氮规律,实验采用三级AO耦合流离生化工艺,在温度为(10±1)℃、水力停留时间8 h、气水比恒定的条件下处理模拟低C/N值城市污水.系统依次在进水比5∶4∶4(等容积负荷)、3∶2∶1(等停留时间)和25∶15∶6(等污泥负荷)这3种工况下运行.结果表明,该工艺对低温低C/N值污水的处理效果较好,其中在进水比为3∶2∶1的工况下脱氮效率最高,COD、NH+4-N和TN平均去除率分别为87. 44%、96. 63%和76. 81%.进一步对氮的迁移转化规律进行研究发现,制约工艺低温脱氮的主要因素为各级硝化效率,3∶2∶1的进水比合理地分配了进水负荷,各级硝化率均超过85%,为反硝化创造了有利条件,最终获得了较高的脱氮效率,此时系统也具有最高的总生物量.研究结果丰富了多级AO耦合工艺低温脱氮理论,同时为工程设计应用提供参考.     

缺氧MBBR耦合部分厌氧氨氧化强化城市生活污水深度脱氮

缺氧MBBR是强化传统城市污水处理系统脱氮的一种方法,本研究通过向城市污水后置反硝化SBR中投加填料构建了缺氧双污泥系统,实现了城市生活污水部分厌氧氨氧化深度脱氮.在250d的运行中脱氮性能逐渐提高并实现稳定,出水总氮在5 mg·L~(-1)左右. 211～250 d的平均硝氮、氨氮和总氮去除率分别为(97. 7±2. 9)%、(93. 3±2. 9)%和(94. 3±2. 7)%.长期运行中观测到氨氮和硝氮的同步去除.针对氨氮去除途径进行分析,系统同化、硝化作用微弱.缺氧MBBR中存在厌氧氨氧化活性且对脱氮有不可忽视的作用.实时定量PCR结果进一步说明缺氧MBBR中厌氧氨氧化菌富集,特别是缺氧填料生物膜中厌氧氨氧化菌丰度由初始的4. 37×10~7copies·g~(-1)增长到了2. 28×10~(10)copies·g~(-1).本研究表明缺氧填料生物膜在厌氧氨氧化的富集强化城市污水深度脱氮中或许具有可应用的潜能.     

电活性生物膜阳极构建及其对2，4，6-三氯酚同步降解和产电

为实现氯酚（CPs）的高效降解和资源化利用,探究微生物燃料电池（MFC）体系优势功能菌,揭示生物降解路径.接种、驯化长春市南郊污水处理厂的厌氧活性污泥,获得生物膜阳极以构筑MFC-2,4,6-TCP体系,基于扫描电子电镜（SEM）、16S rRNA分析测序方法,考察生物膜阳极微生物的附着情况和优势菌种,基于电化学阻抗（EIS）、循环伏安（CV）和线性扫描伏安（LSV）等电化学分析手段,表征生物阳极的电化学性能和氧化还原能力.结果表明,生物膜阳极微生物种类丰富,其中Geobacter和Acinetobacter分别为MFC-2,4,6-TCP体系产电和降解驯化期的优势功能菌,体系最大输出电压可达0.55 V,最大功率密度为428.65 mW·m-2,对2,4,6-TCP的降解和矿化率可达97.5%和85.4%.随着MFC循环次数的增加,微生物代谢途径多样化,产电菌逐渐演替为协同菌,且优势功能菌对2,4,6-TCP降解的中间产物（环己醇）,其毒性远低于氯酚或苯酚,更利于被微生物利用.该结果可为氯酚废水的实际处理提供新策略和技术参考.     

不同填料负载微生物去除地表水氨氮的研究

氨氮浓度过高是黑臭水体难以治理的重要原因之一.本研究比较了经活性污泥驯化的菌株与市售硝化菌液两种不同菌剂分别在有机填料聚丙烯纤维和无机填料沸石上的挂膜特性,考察了不同挂膜填料性质、填料粒径、源水pH值等因素对氨氮去除效果的影响,并通过高通量测序解构不同填料生物膜的微生物群落差异,探究填料负载微生物的生物膜法去除氨氮的综合机理.结果表明:以活性污泥作为微生物来源时,填料挂膜后的生物量达0.36 g·g-1(以干重计,下同),微生物的呼吸活性达8 mg·g-1·h-1,均显著高于市售硝化菌液;当以聚丙烯纤维为载体,使用量为12 g·L-1、pH值为8时,108 h后模拟废水中氨氮去除效率最高可达84.23%,且Paenarthrobacter菌属的显著丰度差异是造成载菌聚丙烯纤维氨氮去除效果优于粒径1 mm载菌沸石的主要原因.氨氮去除过程中,生物降解过程的贡献高达90.75%,而以物理吸附方式去除只占9.25%,生物降解是氨氮的主要降解方式.