ABR反应器的启动及颗粒污泥特征的研究

在20-30℃条件下,对ABR反应器进行了169d 5个阶段的启动实验,进水COD容积负荷达到4.38kgCOD·m-3·d-1,出水COD,挥发性脂肪酸(VFA)和pH值达到要求;形成了大量的性能良好的颗粒污泥,其尺度介于2-3.8mm之间,沉降速度大于20m·h-1,MLVSS/MLSS值均大于65%;但各格室厌氧污泥的污泥指数(SVI)差异较大.显微分析表明,不同格室内呈现出种群配合良好的厌氧微生物分布,第一格室存在大量的优势发酵细菌,并有代谢乙酸的丝状甲烷细菌,然后颗粒污泥中的微生物逐渐向以产甲烷细菌优势菌群过渡,并存在许多浮游的原生和后生动物.另外,各格室中的颗粒污泥形状各异,表面凸凹不平,存在气孔,且颗粒污泥愈靠近核心,微生物数量愈少,细菌分泌物和无机质愈多.     

厌氧发酵过程pH对微生物多样性和产物分布的影响

采用PCR-DGGE技术,研究了不同pH条件下蔬菜类有机垃圾厌氧发酵过程中的微生物多样性,探讨了微生物群落结构与发酵产物分布的关系.Shannon指数分析表明,pH=7和pH=8时的微生物多样性较高,随时间变化规律相似,而pH=5时的微生物多样性较低.UPGMA聚类分析和PCA分析结果也表明,pH=7和pH=8时的微生物群落结构相似,pH=5与之显著不同.在不同pH条件下的优势菌属都是乳酸细菌和梭菌。微生物多样性的变化与发酵产物分布具有一定相关性,pH通过影响微生物群落结构的变化最终影响发酵产物的分布.图4表2参27     

活性污泥丝状菌膨胀生物群落及调控研究进展

活性污泥法是中国乃至世界上最常用的处理污水的方法之一,活性污泥中微生物群落结构是保障污水处理效率的一个重要因素.然而污泥膨胀是全球污水处理厂面临的严重问题,通过深入了解膨胀污泥中微生物群落结构有助于污泥恢复,提高污水处理效率.围绕处理不同污水的膨胀污泥,总结分离到引起污泥膨胀的微生物.其中细菌群落主要来自黄杆菌属、丝硫细属、微丝菌属、束缚杆菌属;真菌群落主要来自毛孢子菌属以及青霉菌属等等.而这些菌落大多数属于丝状菌,所以丝状菌过度繁殖是引起污泥膨胀的重要原因.在污泥膨胀的现象中,有90%是由于丝状菌导致的.基于相关文献分析总结发现,活性污泥会因底物浓度较低、营养物质缺乏、溶解氧浓度较低、硫化物浓度过高以及pH不平衡对其中丝状菌的生长繁殖产生有利影响.通过调控活性污泥运行状况抑制丝状菌繁殖,从而改善污泥膨胀,提高活性污泥的性能以及稳定性.最后结合现状提出未来污泥膨胀研究中应该关注的重点：充分利用生物信息技术深入了解膨胀污泥中微生物功能,并且挖掘抑制污泥膨胀的新菌株和基因新资源,以便于加强对活性污泥的调控,为活性污泥稳定运行和科学管理提供理论依据.（图2表3参87）     

土著细菌对江汉平原浅层含水层沉积物中砷迁移的影响

对江汉平原水文地质调查发现,该地区地下水砷含量已远超国家饮用水标准。以沉积物培养的土著细菌混合液为生物材料,以江汉平原高砷含水层沉积物为研究对象,在实验室内模拟地下水系统,研究厌氧环境条件下,不同生物量土著细菌和pH值对沉积物中砷迁移转化的影响,以及土著细菌活动下砷在不同沉积物中的迁移转化。结果表明,不同生物量菌悬液都能促进沉积物中As的释放,增加总As和As(III)的浓度,但150mL处理组,在研究后期,总As和As(III)的浓度呈现减缓趋势;在初始生物量一定的条件下,沉积物中As含量越高,细菌活动下总As相对释出量就越低,而且As(III)占所释出总As的比值就越高,但两个高砷含量沉积物组的差异较小;在初始pH值为5、7和9的培养条件下,细菌都能加速砷的迁移,但pH值为5的处理组(简称pH5处理组)最弱,在前8天,pH9处理组较pH7处理组的低,随后超过pH7处理组。研究表明,土著细菌悬液能加速As从沉积物中释出,并且释出的As以As(III)为主;在耐受的弱碱性环境条件下,细菌对砷的迁移和转化随环境的pH值增加而增强。     

浸提剂pH值对污泥中重金属浸出的影响

为了探讨浸提剂的pH对污泥中重金属释放的影响,采集了我国四个典型城市污水厂的剩余污泥,应用固体废物浸出毒性的浸出方法(GB5086.2-1997),以不同pH值的浸提剂对污泥中重金属的浸出特性进行了实验研究.实验结果表明,污泥中的Cr和Fe的最大浸出质量浓度分别出现在6.5～7.0和5.0左右的pH值范围;Mo和Ni的浸出质量浓度则随着浸提剂pH值的升高而升高;而Zn和Mn的浸出质量浓度则随着浸提剂pH的升高而降低.这表明,浸提剂的pH 值对污泥中重金属的浸出具有显著的影响,而且pH 值对污泥中重金属浸出的影响因重金属的不同而存在较大的差异.     

污泥堆肥过程中主要性质及氮素转变

目前堆肥过程中氮素损失比较严重,通常达到50%左右.针对这一问题,文章以污泥和秸秆为原料,进行了不同配比条件下高温好氧堆肥试验,研究了堆肥过程中各主要性质及各种形态氮素的转化规律.结果表明,堆肥有效实现了污泥无害化、减量化和资源化.在pH值和温度较高条件下的氨气大量挥发是堆肥过程氮素损失的重要途径,且不同的物料配比会对氮素损失造成影响,C/N比低的配比氮素损失较大.适当降低堆料温度、添加酸性物质以降低pH值等措施均可减少氮素损失.     

基于EEM与PCR-DGGE技术分析温度对蚯蚓堆肥处理城镇污泥的影响

将城镇脱水污泥制成5 mm粒径颗粒分别在15、20、25℃条件下进行蚯蚓堆肥,利用三维荧光(EEM)考察了温度对蚯蚓堆肥处理城镇污泥过程腐熟程度的影响,并采用PCR-DGGE技术探究了不同温度条件下蚯蚓堆肥微生物种群结构的变化,旨在分析蚯蚓堆肥中的微生物种群结构的变化,进而验证污泥中腐殖酸类有机物熟化降解机理,并为蚯蚓堆肥处理城镇污泥实现工业化生产提供理论依据。EEM分析结果表明:在堆肥30 d时,堆肥系统中腐殖酸类物质已基本降解完全,且随着堆肥时间的延长,芳香类蛋白质一直在被蚯蚓和微生物所利用;同一时期随温度升高,蚯蚓吞食和系统内的微生物的协同增效作用能加快系统中DOM的降解效率、提高系统的矿化程度。依据PCR-DGGE技术测序结果可知:蚯蚓堆肥系统中微生物种群对于温度变化存在缓冲区间,当温度在15—20℃范围内变化时,细菌和真核微生物的种群多样性差异均较小;温度为25℃时,系统中细菌种群多样性降低,真核微生物种群多样性升高;堆肥结束时,3个温度组系统中共有细菌种群类别占系统中总细菌种群类别79%以上,共有真核微生物种群类别占系统总真核微生物种群类别75%以上,表明随着温度升高系统中主要微生物种群类别并未发生变化,仅共有微生物种群的相对数量发生了改变,且3个温度组系统中均以拟杆菌门(Bacteroidetes)和子囊菌门(Ascomycota)为优势种群,温度越高,相对数量越多,系统中易利用有机质所占比重小,系统更加稳定。     

黄土高原土壤中细菌群落结构多样性的PCR-DGGE分析

利用细菌通用引物,对从黄土高原5个地区土壤样品以及西峰剖面26个土壤样品中提取的总DNA进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对PCR产物进行分析,以揭示黄土高原土壤中细菌群落结构的多样性.针对黄土高原土壤微生物特点进行DGGE试验条件优化,获得最佳变性梯度为40%～70%,最佳电泳时间为17 h(100 V).对不同深度土壤细菌DGGE图谱的聚类分析表明,不同深度土壤细菌呈现2种不同的群落结构,推测其成因可能与季风性气候引起的温湿环境变化及冰期有关.在夏季风加强而冬季风减弱的时期,气候温暖潮湿,风化成壤作用强烈,在DGGE图谱中表现为土壤样品条带多而密;反之,风化成壤作用较弱,在DGGE图谱中表现为条带少而疏.对洛川、西峰等5个地区土壤细菌Shannon-Weiner指数的测定结果表明,Shannon-Weiner指数受条带亮度及迁移率的影响.     

耕作方式与绿肥种植对土壤微生物组成和多样性的影响

通过田间定位试验研究了免耕与绿肥种植技术配合使用对土壤微生物组成和多样性的影响。结果表明,免耕对土壤微生物的影响明显小于绿肥种植,免耕和绿肥种植(ZG)处理细菌与真菌拷贝数比值为2.51×103,显著高于免耕+不种绿肥(ZT)和常规耕作+不种绿肥(CT)处理。不同处理细菌相对含量及组成发生了一定变化,但优势微生物均为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria),微生物多样性(Shannon指数和Simpson指数)和丰富度(ACE指数和Chao 1指数)差异不显著。相关性分析表明土壤结构、土壤营养物质含量和土壤pH值均在一定程度上决定了土壤微生物组成。     

污泥基生物炭重金属风险评价及对黑麦草生长的影响

为探究污泥基生物炭的重金属潜在生态风险,考察污泥基生物炭对植株生长及土壤微生物多样性变化的影响,以城市污泥为原料热解制备污泥基生物炭,采用风险评估指数、米勒地质累积指数以及潜在生态风险指数对污泥及污泥基生物炭的潜在生态风险进行评估;通过盆栽试验探讨污泥基生物炭的施用对黑麦草(Lolium perenne)生长的影响;通过16S rRNA测序技术和生物信息学研究,分析黑麦草根系土壤微生物多样性的变化。结果表明,与对照相比,污泥基生物炭处理的风险评估指数和潜在生态风险指数均明显减小,生物有效态重金属含量降低,但米勒地质累积指数有所增高;污泥基生物炭施加比例为5%时,黑麦草的发芽率、单株叶片均重和平均叶长分别达到94%、0.179 8 g、13.74 cm,相比于未施用时分别增加16百分点、62.12%和29.15%;添加污泥基生物炭对黑麦草根系土壤细菌群落丰度影响较小,群落多样性有所降低。研究表明,污泥基生物炭能够对重金属起到稳定化作用,其重金属含量低于GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》中的农田风险筛选值,潜在生态风险较低,在一定的施炭比例下可以促...     

丙酸钾污泥稳定化过程中硫化氢的释放规律

作为国家规定的8种恶臭气体之一,硫化氢是污泥中微生物作用于含硫物质的终点产物,在污泥的储存和安全运输过程中控制或抑制其释放至关重要.本研究以丙酸钾作为污泥稳定化添加剂,通过测定污泥pH值的变化及硫化氢的释放情况,分析不同添加量的丙酸钾、pH与硫化氢释放量的关系,从而说明污泥稳定化效果.研究结果表明,丙酸钾对污泥硫化氢释放有抑制作用,随pH升高、储存时间延长抑制效果有所减弱;丙酸钾的添加量越大,硫化氢的释放量越小,污泥稳定的时间越长;氮气环境更有利于丙酸钾对污泥的稳定化作用.     

pH调节对活性污泥混合液膜过滤性的影响

探讨了用NaOH调节pH值对膜-生物反应器混合液膜过滤性能的影响,并通过分析污泥混合液性质的变化研究其作用机理.试验表明,适当调节pH到碱性,可以使膜过滤性能得到改善.投加碱液使污泥胞外多聚物(EPS)减少,污泥容积指数(SVI)降低,但上清液中总有机碳(TOC)浓度增加.混合液膜过滤性能的改善与污泥SVI的降低密切相关.在碱性条件下,从细胞表面脱落下来的EPS对絮体颗粒的絮凝性有一定促进作用,但效果有限.推测碱液处理使细胞表面的LB-EPS脱落,从而使细胞表面疏水性增加,有利于絮体颗粒之间的絮凝,从而有利于混合液膜过滤性的改善.     

阴极pH控制对电动去除电镀污泥重金属的影响

采用电动修复装置,选用电镀污泥作为试验材料,试验设计了3个不同pH值的阴极缓冲液处理,施加直流电压32 V,运行7 d,研究了不同pH值阴极缓冲液对电镀污泥电动修复过程的影响.结果表明,阴极缓冲液pH值的变化,影响了电动过程中电流大小,pH较低时,电流较大;pH较高时,电流较小.电动修复后,各处理电镀污泥重金属的电动修复效果不同,其中,pH值控制为3时,Ni、Cu、Zn和Cr的去除率分别达到70%、59%、30%和29%,而Pb的去除率在pH值控制为5时去除率达46%.各处理截面重金属浓度较实验前都有不同程度的降低,其中Cu、Pb和Ni在不同污泥截面分布较均匀,而Cr和Zn在各截面分布波动较大.电动修复对各种形态的重金属都有不同程度的去除,对可交换态和铁锰氧化物态的去除效果较差,对碳酸盐结合态和残渣态有明显去除,有机硫化物态去除效果一般.     

扎龙湿地土壤微生物群落结构的季节变化特征

运用磷脂脂肪酸(PLFA)法研究扎龙湿地各季节土壤微生物群落结构和多样性.结果表明:不同季节土壤中共检测到29(春)、30(夏)、29(秋)和27(冬)种PLFA,其中含量最高的PLFA分别为16:0(16.49%)、18:1ω9c(17.41%)、18:1ω9c(20.48%)和18:2ω6,9(26.16%).季节变化对一般性细菌、G~+菌、G~-菌、真菌、放线菌和总PLFAs有显著影响(P0.05),除真菌外均表现为春季最高、冬季最低,而真菌则为冬季最高、春季最低.香农-威纳多样性指数和Mc Intosh指数在春季最高,Simpson指数则在冬季最高.主成分分析(PCA)表明,第1主成分和第2主成分共解释土壤微生物群落结构总变异的87.6%,不同季节间土壤微生物群落结构存在显著差异.冗余分析(RDA)表明,放线菌和G~+菌与土壤有机质、总氮、速效氮和速效钾呈显著正相关,G~-菌与速效磷呈显著正相关,真菌和一般性细菌与土壤pH呈显著正相关.扎龙湿地微生物群落结构的季节波动与土壤养分状况密切相关,研究结果可为扎龙湿地生态功能恢复提供科学依据.     

聚糖菌颗粒污泥的反硝化特性与微生物群落分布

为了解聚糖菌在污泥颗粒化中的脱氮能力及其微生物生态特性,采用反应器工艺、批式试验、显微技术和荧光原位杂交技术来评估其反硝化能力,揭示其微生物群落的微观结构,探索聚糖菌和聚磷菌在不同粒径污泥中的分布特征.结果表明,污泥对有机物的吸收率稳定在90%以上.颗粒污泥的沉降指数(SVI10)稳定在30-50 mL g-1,远低于接种污泥的108.2 mL g-1.聚醣菌颗粒污泥对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的反硝化去除率分别达到了65%和70%,氮气为主要气态产物.聚糖菌颗粒污泥被大量的四联球菌结构所充斥,丝状菌在其中起到了重要的构架和搭桥的作用.荧光原位杂交结果表明聚糖菌可生存于各尺寸颗粒化污泥内;而聚磷菌受到严重抑制只能较少地分布在颗粒污泥的外围空间.上述结果表明,在SBR反应器中采用厌氧搅拌—排水—好氧曝气的处理模式成功培育出具有聚糖特性的颗粒化微生物聚集体,培育成功的颗粒污泥对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮均具有良好的反硝化特性.在整体颗粒污泥微生物群落中聚糖菌为优势种群.图8表1参19     

降水处理对南亚热带季风林土壤微生物群落结构的影响

全球变暖导致降水格局的变化,进而影响到土壤碳排放与土壤环境特征,土壤微生物群落结构是反映这一变化的有效早期响应指示。以南亚热带鼎湖山季风常绿阔叶林(季风林)土壤为对象,探讨降水变化对不同土壤层土壤微生物群落的影响,试验设置3种降水变化处理(年降水量不变但降水次数增加、减少50%降水量、自然降水),采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术提取土壤微生物含量。结果表明:(1)不同降水处理对同一土层土壤微生物总PLFAs量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、放线菌PLFAs量、丛枝菌根真菌PLFAs量影响不显著(P0.05);(2)0~10 cm土层中,土壤微生物细菌(革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌)、真菌、放线菌和丛枝菌根真菌的相对丰度值差异不明显,说明不同降水处理条件下,该层土壤微生物群落结构较为相似;(3)10~20 cm土层中,不同降水处理对细菌(革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌)的相对丰度产生明显的影响(P0.05);(4)在所有试验处理中,土壤p H作为一个重要的影响因子,与土壤微生物总PLFAs量成极显著负相关关系(P0.01)。     

小试膜生物反应器(MBR)中活性污泥微生物种群结构的演变

以膜生物反应器中的活性污泥为研究对象,考察接种驯化至膜污染时期的微生物群落结构的特征和演变过程.在试验运行中,定期采集样品提取DNA,并应用PCR-DGGE技术探究微生物菌群的变化.结果表明,在反应器运行接种5 d后,微生物群落结构已发生较大改变,与接种污泥相似性指数下降到47.8%;在运行的整个过程中,微生物种群多样性都要低于接种污泥,随着处理工艺运行,种群间进行逐步有序的演替.在运行后期,跨膜压力增速提高,此时占优势地位的菌种是Enterococcus faecalis、Comamonas sp.、不可培养的Fusobacterium sp.,可能是导致膜污染的主要菌种.     

不同有机肥处理对紫色土油茶林土壤微生物群落结构的影响

为了解不同有机肥处理对紫色土的改良效应,以福建宁化县紫色土水土侵蚀区26年生油茶人工林土壤为对象,采用高通量测序技术对天然物料有机肥、有机无机复合肥、禽畜粪便有机肥共3种有机肥以及不施肥处理下的土壤微生物多样性和群落结构组成进行了研究,并进一步分析土壤理化性质与微生物群落多样性和微生物群落结构的相关性.结果表明:3种有机肥处理下的土壤细菌和真菌群落多样性总体高于不施肥处理;在3种有机肥处理中有机无机复合肥处理下的土壤多样性指数较高;在细菌门水平分类上,3种有机肥处理下,尤以有机无机复合肥处理下的土壤中变形菌门、浮霉菌门、放线菌门和硬壁菌门具有较高相对丰度,而不施肥处理下的土壤中酸杆菌门和绿弯菌门的相对丰度相对较高;在真菌门水平分类上,相较于不施肥处理,3种有机肥处理下的土壤中子囊菌门的相对丰度较高,担子菌门的相对丰度相对较低;变形菌门和酸杆菌门为土壤优势细菌类群,子囊菌门和担子菌门为土壤优势真菌类群;CCA分析所提取的两个主成分分别解释了土壤微生物群落结构门水平60.08%和19.74%的变异,其中土壤容重、自然含水率和全钾含量是影响土壤微生物群落结构变化的重要因子,细菌和真菌多样性指数与土壤自然含水率、容重、pH和全氮含量等土壤环境因子具有显著相关关系.本研究在微生物水平上阐明了不同有机肥处理下的紫色土区土壤生态质量差异,3种有机肥处理尤以有机无机复合肥对紫色土油茶林土壤具有较佳的改良效果.(图8表3参38)     

不同施肥模式和地下水位条件下红壤水稻土PLFA指纹特征

土壤微生物群落是评估土壤质量、衡量土壤肥力和指示土壤环境变化的重要指标。施肥和地下水位均会引起土壤养分和微环境发生变化,但地下水位对土壤微生物群落影响的研究尚鲜有报道,特别是施肥和地下水位管理双因素协同作用对土壤微生物群落的影响还不清楚。采用磷脂脂肪酸(PLFA)指纹图谱法研究长期施肥和不同地下水位条件下红壤水稻土微生物群落。结果表明,不同地下水位管理显著影响土壤pH值、E_(h,p)(排水状态下的氧化还原电位)和NO_3~--N含量,不同施肥模式显著改变土壤Eh,y(淹水状态下的氧化还原电位)、E_(h,p)、有机碳含量、全氮含量和速效钾含量。不同地下水位显著影响土壤总PLFA、细菌PLFA、G+PLFA含量及G+PLFA/GPLFA比值,如高地下水位土壤G+PLFA/G-PLFA比值(0.40~0.51)明显低于低地下水位土壤(0.40~1.94);不同施肥模式显著影响G-PLFA含量和G+PLFA/G-PLFA比值,如施有机肥土壤G+PLFA/G-PLFA比值(0.40~1.94)明显高于施化肥土壤(0.40~0.46)。逐步回归分析显示放线菌PLFA含量显著受土壤pH值及全氮含量的影响,G+、厌氧菌、好氧菌PLFA含量显著受土壤pH值的影响,真菌PLFA/细菌PLFA比值显著受土壤Eh,y的影响,G+PLFA/G-PLFA比值显著受NO3--N含量和全钾含量的影响。主成分分析显示环境因子影响了长期施肥和不同地下水位条件下红壤水稻土微生物群落结构,全钾含量、pH值和Eh,y是导致LNOM处理与其他处理间微生物群落结构不同的主要环境因子,而NO3--N含量、全氮含量、全磷含量是导致LHOM处理与HNOM、HHOM、LCF、HCF处理间微生物群落结构不同的主要环境因子。可见,长期施肥和地下水位管理显著影响红壤水稻土理化性质及微生物群落。     

A/O中试工艺中亚硝酸氮积累现象的消失与重现

应用A/O工艺处理低C/N比的生活污水,SRT维持在15d左右,水温控制在21-25℃,pH值在7.2-7.6之间,污泥浓度为2500-4500mg·l-1,通过控制溶解氧(DO)浓度实现了亚硝酸氮积累、消失和重现.维持较低的DO浓度(≤0.7mg·l-1)可使亚硝酸氮积累现象重现.在两次试验的比较中,亚硝酸氮积累破坏的愈彻底相应恢复的过程就愈漫长.在长期较低的DO浓度条件下,亚硝酸菌充分利用了有限的溶解氧,在与丝状菌竞争DO中占到优势,因此,污泥沉淀性能很好,没有产生严重污泥膨胀.同时分析了pH值、游离氨(FA)浓度、温度等对亚硝酸氮积累的影响,DO是影响亚硝酸氮积累的关键因素.