空气微生物群落样品采集、解析方法及研究进展

综述了空气微生物的采样方法和群落解析方法,并着重从时空变化规律、特殊事件的影响、来源和环境因子的关系这4个方面对空气细菌的研究进展进行了详细的介绍,展望了空气微生物研究的方向,以期为空气微生物领域相关的研究提供理论依据。     

两个CANON污水处理系统中氨氧化古菌的丰度和多样性研究

近期,氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)在各类环境中的发现,打破了人们原来认为氨氧化主要是由氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)完成的观点.但是在全程自养脱氮(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,CANON)污水处理系统中关于AOA的研究却鲜有提及.利用PCR、克隆、实时荧光定量PCR(quantitative real time PCR,q PCR)等分子生物学技术,对1个小试(lab-scale,L)和1个中试(pilot-scale,P)CANON系统中的生物膜和活性污泥絮体两种形态的污泥进行AOA数量和种属特征的研究.结果表明:1系统L和P中,AOA的amo A基因数量平均值(以dry sludge计)分别为2.42×106copies·g-1和6.51×106copies·g-1;2 AOA的amo A基因丰度随污泥形态不同数量相差很大:L系统中,生物膜AOA amo A丰度约为活性污泥絮体的11.1~15.1倍;P系统中,污泥絮体AOA amo A数量是生物膜中的2.8倍;3多样性方面:P系统的AOA多样性较低,仅出现一个OTU,该OTU属于Nitrosopumilus subcluster 5.2类群;L系统AOA多样性较高,共有8个OTU出现,分别属于Nitrososphaera subcluster 9、subcluster 8.1、subcluster 4.1、subcluster 1.1和Nitrosopumilus subcluster 5.2这5个类群.总之,在同一个CANON系统中,污泥形态不同,AOA的丰度和群落结构相差较大;AOA可能发挥着氨氧化的作用.     

同步脱氮除磷系统中两种颜色好氧颗粒污泥的微生物群落特征

为研究同步脱氮除磷系统中出现的WG（白色好氧颗粒污泥）外形特点及微生物群落特征,探究其成因,利用SEM（扫描电子显微镜）表征了系统中的WG与YG（黄色好氧颗粒污泥）的微观形态,并采用Illumina HiSeq 2500高通量测序平台对两种好氧颗粒污泥中细菌与真菌的群落组成进行研究.结果表明:WG结构疏松外形不规则,颗粒表面分布大量杆菌;而YG饱满紧实轮廓清晰,颗粒表面分布大量球菌.WG与YG的细菌群落组成相似,但真菌组成差异较大.与YG相比,WG具有更高的细菌和真菌多样性.变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为WG和YG中的细菌优势门,其在WG中的相对丰度分别为68.85%和26.61%,在YG中的相对丰度分别为82.52%和12.30%.Candidatus competibacter、Candidatus accumulibacter和Chiayiivirga为WG中的优势属,相对丰度分别为22.13%、8.95%和7.37%;Candidatus competibacter、Chiayiivirga和Xanthomonas为YG中的优势属,相对丰度分别为47.94%、6.95%和7.06%.子囊菌门（Ascomycota）和Rozellomycota分别为WG与YG中真菌优势门,其在两个样品中的相对丰度分别为50.10%和81.77%.在属水平,WG中存在大量青霉属（Penicillium）和假丝酵母属（Candida）等丝状真菌,为WG的形成提供了框架.研究显示,当YG破碎成为小菌胶团后,附着在真菌框架上,造成了WG的快速形成,同时WG中Candidatus competibacter的相对丰度较低,使其外形疏松、透光性较好,呈现出白色.      

好氧颗粒污泥对酸性红B的生物吸附模型研究

考察了灭活好氧颗粒污泥吸附酸性红B的吸附等温线、吸附动力学和热力学.结果表明,Langmuir和Redlich-Peterson比Freudlich吸附等温线更符合试验数据,20 ℃时Langmuir最大单分子层吸附量为123.46 mg/g.吸附动力学符合准2级动力学模型.灭活AGS内部扩散过程用Webber-Morris模型拟合,结果表明颗粒内部扩散过程是限速步骤,但边界层扩散和动力学阻力亦不能忽略.热力学分析表明,吸附过程是吸热且自发的过程.     

模糊控制在污水生物处理系统中的应用

对 2 0世纪 80年代以来 ,国内外污水生物处理系统中模糊控制的应用及开发进行了简单的回顾 .简要分析了废水生物处理工艺难于控制的原因 ,以及模糊控制系统的结构和特点 .分析表明 ,国外模糊控制在污水生物处理中的应用广泛且深入 ,国内在这方面尚处在起步阶段 .简要探讨了废水生物处理模糊控制今后应深入研究的问题及方向     

人工神经网络和专家系统在污水生物处理系统中的应用

对近年来国内外污水生物处理系统中人工神经网络和专家系统的应用进行了简要的回顾。分析了废水生物处理工艺难于控制的原因及人工神经网络和专家系统的结构和特点。结果表明．国外智能控制发展迅速，并且应用领域遍及污水生物处理的各个方面，国内尚处于起步阶段。简要探讨了废水生物处理智能控制今后应深入研究的问题及方向。     

间歇式除磷好氧颗粒污泥反应器的快速启动

以厌氧/好氧方式运行SBR反应器处理实际生活污水,考察沉淀时间对培养具有除磷功能的好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)的影响。在沉淀时间降低为6min时,出现了AGS;在沉淀时间降低为4min的第6天,AGS培养成熟,肉眼可见。从降低沉淀时间到AGS培养成熟共耗时28d。AGS培养及稳定运行阶段,出水磷含量平均在0.92mg/L左右,最低为0mg/L,最高为3.34mg/L。具有除磷功能的AGS成熟时,其周围有大量的浮游累枝虫。AGS粒径范围为0.0~0.3mm、0.3~0.6mm及>0.6mm的质量分数分别为44.88%,51.61%及3.51%,AGS与絮状污泥共存。与具有短程硝化功能的AGS相比,周期性的厌氧/好氧更有利于AGS的稳定维持,具有除磷功能的AGS远比具有短程硝化功能的AGS密实。试验结果表明在沉淀时间选择压的作用下,具有除磷功能的AGS形成的过程可分为3阶段:筛选-聚集-成熟。     

有机碳源对低碳氮比生活污水好氧脱氮的影响

利用间歇式生物膜反应器研究了有机碳源对低碳氮比(COD/TN在3左右)实际生活污水好氧脱氮的影响.处理实际生活污水的实验结果表明,在好氧条件下总氮平均去除率为80%.投加葡萄糖进行5个碳氮比的对比实验,随着COD/TN的升高,好氧总氮去除率由67%(COD/TN=1.63)逐渐上升至93.6%(COD/TN=8.43);但是当COD/TN超过8.43后,总氮去除率提高的并不明显(当COD/TN为8.89时,总氮去除率为96.8%).最后进行了不含有机碳源的实验,其好氧总氮平均去除率为24%.综合分析表明,同时硝化反硝化和好氧脱氨共同导致了SBBR处理低碳氮比生活污水的好氧脱氮.此外,在所有实验过程中,好氧脱氮终点在DO和pH的变化曲线上有相应的跃升点.利用该特征点可以实时控制好氧脱氮的反应时间,并有利于实现短程好氧脱氮.     

SBR法去除有机物、硝化和反硝化过程中pH变化规律

为实现SBR法脱氮在线模糊控制 ,以啤酒废水为研究对象 ,通过不同进水氨氮浓度和不同进水有机物浓度的试验 ,研究了SBR法去除有机物、硝化和反硝化过程中pH的变化规律。试验结果表明在有机物去除过程中pH呈现大幅上升的现象 ;有机物去除结束时pH停止上升 ,随着硝化反应的进行pH不断下降直至反应结束 ,然后pH突然快速上升或维持不变。在反硝化过程中 ,pH不断上升直至反硝化结束出现转折点 ,然后持续下降 ,指示反硝化已经结束。不同进水氨氮浓度和进水有机物浓度的试验进一步验证了pH特征点的重现性 ,可以作为SBR法去除有机物、硝化和反硝化的模糊控制参数     

以pH作为SBR法硝化过程模糊控制参数的基础研究

为实现SBR法处理啤酒废水硝化时间的在线模糊控制，系统地研究了不同碱度类型和浓度对SBR法硝化过程中pH变化规律的影响，同时考察了DO和ORP的变化规律。结果表明，硝化过程中pH的变化可以分为下降型和上升型，下降型有ρ(HCO3^-)适量和不足两种情况，ρ(HCO3^-)适量时，pH在硝化结束时由下降转为上升；ρ(HCO3^-)不足时，pH在硝化结束时下降速率变小；根据pH这些变化特征控制硝化终点；下降型是最普遍的情形,上升型是ρ(HCO3^-)过分充足的情况，在硝化过程和硝化结束之间，pH一直呈现上升趋势，不能根据pH的变化来控制硝化时间，若ψ(曝气量)适宜，可以通过DO来判断硝化终点；上升型在实际中很少出现，pH以上变化规律不仅可以判断硝化时间，还可以判断硝化反应过程中ρ(HCO3^-)充足与否,在此基础上，建立了SBR法硝化时间的模糊控制规则。图7表1参16。