应用T-RFLP技术研究五氯酚对好氧颗粒污泥中细菌组成的影响

研究了五氯酚(PCP)对好氧颗粒污泥处理生活污水的影响,借助末端限制性酶切片段长度多态性(T-RFLP)技术考察了PCP存在时好氧颗粒污泥细菌组成的变化.结果表明,PCP对氨氮去除率的影响大于对COD去除率的影响,好氧颗粒污泥中微生物的种群数量随着PCP浓度的增加而逐渐减少,氨氮和COD去除率的变化与微生物种群数量变化相吻合.根据对PCP的敏感程度,好氧颗粒污泥中的微生物可分以下几类:①对PCP高度敏感的微生物,可能是Microbacterium或Streptococcus等以及2种未被报道的菌种;②对PCP中度敏感的微生物,可能是Corynebacterium或Nevskia等以及1种未被报道的菌种;③对PCP低度敏感的微生物,可能是Mycoplasma或Exiguobacterium等以及1种未被报道的菌种;④对PCP耐受性强的微生物,这类微生物主要是13个末端限制性片段(69、71、82、175、198、241、229、232、233、240、245、269、449bp)所代表的微生物,PCP浓度为30mg/L时,长度为82bp和175bp的片段的相对面积分别22.7%和13%,所代表的微生物已经演替为优势菌群.     

新型单室无质子膜微生物燃料电池性能研究

采用不锈钢金属丝阳极构建了管状单室无质子交换膜空气阴极微生物燃料电池(MFC),并以葡萄糖为唯一电子供体,研究MFC的性能.在室温下,初始ρ(CODCr)为496 mg/L,外接电阻为1 000 Ω时,该MFC可以连续产电,最高电压达235.11 mV,开路电压为461.00 mV,内电阻约2 820 Ω.实验条件下测得该MFC的最大功率密度为137.1 mW/m2,库仑效率为32.4%.采用该MFC进行了啤酒酿造废水处理对比实验,在进水ρ(CODCr)为15 900 mg/L,停留时间为96 h下,MFC对废水CODCr的去除率达40%～55%,比厌氧生物处理效率高5%～10%.表明MFC技术可以在获得电能的同时,强化有机废水的生物处理过程.     

超声破解污泥上清液对A~2O工艺脱氮除磷和微生物群落结构的影响

为了提高传统污水处理工艺的脱氮除磷效率、实现污泥资源化,本实验通过超声破解污泥获取碳源,采用耗氧呼吸速率分析上清液作为碳源的可行性,并将上清液回用于生活污水,考察其对A2O工艺长期运行的脱氮除磷效果和微生物群落结构的影响。结果表明,上清液中可降解有机物达到76.2%,具有作为内碳源的潜能;上清液和生活污水按1∶15投入A2O反应器后,氮、磷的去除率分别从63.2%和53.4%提高到了82.1%和94.7%;上清液明显改变了微生物群落结构,使除磷菌Actinobacteia和反硝化聚磷菌Sphingobacterium富集。     

不同酶强化污泥为燃料微生物燃料电池特性对比分析

采用单室无膜悬浮阴极微生物燃料电池(MFC),对比分析了蛋白酶和淀粉酶强化剩余污泥为燃料的MFC(ESMFC)产电特性、酶特性和污泥减量化效果。研究表明,投加蛋白酶的ESMFC最大功率密度比对照组增加106.2%,投加淀粉酶时ESMFC最大功率密度比对照组增加48%。蛋白酶作用主要体现在投加后的前12小时,而淀粉酶作用时间则较长,为投加后的前144小时,但在运行前期,由于高温作用,导致系统内的酶活性较强,投加的淀粉酶作用则不明显。投加蛋白酶的系统内TCOD、TSS和VSS去除率分别为82%、65%和85%,而投加淀粉酶的系统内TCOD、TSS和VSS去除率分别达到86%、67%和88%。此研究对于ESMFC中外加酶的选择具有一定意义。     

生物阴极式碳纸隔膜微生物燃料电池的反硝化和产电性能

为了探讨生物阴极式廉价隔膜微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)的基本性能,首先以生物反硝化作用为基础构建了生物阴极MFC,并进一步以涂布聚四氟乙烯(PTFE)的廉价碳纸代替昂贵的质子交换膜(PEM)构建碳纸隔膜生物阴极式MFC。研究结果显示,对于生物阴极式MFC,阴极室中最适宜反硝化细菌生长的NO-3-N浓度为99.2 mg/L,此时输出电压最高可达0.11 V,1 h内NO-3-N的去除率达到80.0%,COD去除率为62.8%;以涂PTFE的碳纸代替PEM的生物阴极式MFC与有PEM的MFC最高输出电压基本一致(均达到0.22 V,外阻500Ω),但碳纸隔膜MFC的产电更稳定。结果验证了廉价隔膜生物阴极式MFC的可行性,并为其应用于污水脱氮奠定基础。     

密云水库上游河流底栖动物群落结构与水质评价

于2013年5月至10月对密云水库上游河流中大型底栖无脊椎动物(以下简称底栖动物)进行了采样调查。结果表明,采集到的底栖动物隶属于4门10纲16目45科,其中以节肢动物种类最多,占总数的80%,且水生昆虫占总数的67%,出现频率最高的是节肢动物门蜉蝣目蜉蝣科的昆虫,出现频率达87%;从分布来看,白河流域采集到的底栖动物种类最多、密度最高,而潮河流域采集到的底栖动物生物量最大;以底栖动物为指示生物的水质评价结果显示,密云水库上游河流中50%采样点的水质为Ⅰ级(清洁),其余50%为Ⅱ级(轻微污染),水质整体较好,与现场生境调查和水质监测的结果相吻合。     

直接投菌法在城市重污染河流治理中的应用研究

在无截污和清除内源的情况下,对深圳市甘坑河采用梅花式接种法将本源微生物菌剂分两次直接接入河流水体及底泥中。结果表明,第1次接种后的4 d内各项水质指标都不稳定,4 d后,悬浮物、COD、TP和NH3-N等浓度下降,水质明显改善;但从第8天开始,COD、NH3-N和TP的去除率同时下降,本源微生物的处理效率开始降低,需进行第2次接种;第2次接种后,DO浓度提升至2.0 mg/L以上,COD、TP和NH3-N的去除率分别保持在40%、30%和40%以上。结果表明,直接投菌法在城市重污染河道治理中可以初步消除河道的黑臭现象,修复水质。     

高效脱硫菌的筛选及其性能研究

从高硫污染的活性污泥中富集培养，分离纯化得到一株可以降解噻吩的菌株s_4，并对该菌株的形态特征进行观察。应用Design—Expert8．0．5b软件进行响应面优化实验，研究了反应时间、噻吩浓度、微生物浓度3个因素的组合对菌株s_4脱硫效果的影响，并拟合得到多元二次回归方程，得出最佳实验条件。拟合结果表明，当反应时间27．46h，噻吩浓度为1．04％，微生物浓度4．04％时，预测噻吩降解率为14．8％，通过验证得最佳条件下的降解率为14．3％，与预测值相符。     

基于高通量测序的工业园区地下水和土壤细菌群落结构比较研究

为探究工业园区地下水和土壤细菌群落结构、多样性变化特征,采用高通量测序技术对地下水和土壤细菌16S r RNA基因高变区域进行序列测定。通过对Alpha多样性、物种组成、丰度和群落结构的分析,比较地下水和土壤细菌群落结构的异同。Alpha多样性的比较结果表明,土壤细菌群落多样性和丰富度明显高于地下水,地下水细菌群落多样性指数反映出地下水已受到周边污染源的影响。物种注释结果表明,地下水样品共检出48个细菌门,土壤样品共检出50个细菌门。变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)是地下水细菌群落的优势类群,共占93.54%,且该工业园区地下水细菌群落呈现出典型的淡水种群特征;土壤中优势细菌门为Proteobacteria、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、Firmicutes和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),共占85.21%。由于地下水和土壤两者的生态系统和理化环境的差异,致使Actinobacteria、Acidobacteria、绿弯菌门(Chloroflexi)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)和Gemmatimonadetes占比在地下水和土壤细菌群落间差异显著,同时使地下水和土壤细菌群落各含有一些特有的优势细菌属(地下水2个,土壤4个)。基于高通量测序技术对工业园区样品的测序结果可以为地下水和土壤环境的生态评价提供方法依据。     

禾草灵对水稻生长和典型土壤酶活性的影响

禾草灵是一种广泛使用的除草剂，在土壤中大量残留，对非靶标生物产生危害。为探究除草剂对环境生物的毒性作用，本研究模拟水稻自然生长的环境，评估禾草灵对水稻及土壤微生物的影响。研究结果表明，低浓度禾草灵(200 μg L^-1)处理4 d对土壤微生物量没有显著影响(P>0.05)；8 d时，水稻生长没有明显变化，但土壤微生物量较对照组显著升高(P<0.05)。高浓度禾草灵(1 000 μg L^-1)处理4天后，土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的活性显著下降(P<0.05)，下降幅度分别为8.9%，16.6%和10.2%；处理8 d后，水稻幼苗鲜重显著降低(P>0.05)，叶绿素a和叶绿素b含量分别下降了13.5%和13.3%。本研究证实高浓度的禾草灵残留会对植物和土壤微生物产生不良的影响。