ABR处理综合印染废水中细菌群落结构研究

印染废水是公认的难降解工业废水之一,以细菌菌群为主的厌氧生物污泥决定印染废水的脱色和解毒效果,但是基于厌氧折流板反应器(ABR)处理综合印染废水工程污泥细菌群落结构的研究鲜见报道。该文基于Miseq高通量测序分析技术,对长期稳定运行的ABR处理单元6个隔室的微生物菌群分布进行研究。结果表明,ABR处理单元中微生物菌群多样性较为丰富,且各隔室间存在较大差异。前5个隔室中优势细菌门类为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、螺旋体门(Spirochaetae)和厚壁菌门(Firmicutes),而第6隔室为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和互养菌门(Synergistetes);主要属为螺旋体属(Spirochaetes_norank)、陶厄氏菌属(Thauera)、未命名菌属(vadinBC27_wastewater-sludge_group和Sh765B-TzT-29_norank)、长绳菌属(Longilinea)、副球菌属(Paracoccus)、利恩氏热杆菌属(Thermovirga)、丛毛单胞菌属(Comamonas)和假单胞菌属(Pseudomonas),大多数属与印染废水的脱色和降解过程有关。该结果为综合印染废水污染物的去除机制和运营提供了理论基础。     

ABR反应器处理苯胺黑药废水及其微生物种群结构

苯胺黑药广泛用作铅锌硫化矿浮选捕收剂，是一种难生化降解浮选药剂.为考察苯胺黑药的厌氧降解行为，采用ABR(厌氧序批式折流板反应器)对苯胺黑药进行处理，利用扫描电镜研究不同隔室中颗粒污泥的性状，并采用Miseq高通量测序的方法分析起主要作用的隔室中的微生物群落组成.结果表明，在进水ρ(苯胺黑药)和ρ(COD_Cr)有一定波动情况下，苯胺黑药和COD_Cr去除率在各阶段均呈增加趋势. 100 d成功启动后运行稳定；HRT(水力停留时间)为24 h时，苯胺黑药和COD_Cr去除率分别为67%~71%和68%~73%.反应器内出现大量颗粒污泥，沿水流方向颗粒污泥粒径分布逐渐减小，颗粒污泥规则、密实，不会流失. Miseq高通量测序结果表明，反应器第1格和第2格中绿弯菌门菌群所占比例(分别为24.73%和33.60%)最大，其次是厚壁菌门(分别为24.17%和20.92%)和变形菌门(分别为18.93%和20.88%)；在属的水平检测到Caldisericum、Leptolinea、Leuconostoc和Bacillus等，使得反应器具有较好的耐冲击负荷和良好的降解作用.研究表明，ABR对苯胺黑药有良好的去除作用.      

基于高通量测序的ABR厌氧氨氧化反应器各隔室细菌群落特征分析

为明确厌氧折流板反应器(ABR)稳定运行厌氧氨氧化反应后各隔室微生物群落结构特征,本文采用Miseq高通量测序分析技术,对ABR厌氧氨氧化反应器5个隔室的微生物分布规律进行了研究,结果表明,ABR反应器中脱氮微生物多样性较为丰富,变形菌门(Proteobacteria)占11.66%~20.28%,浮霉菌门(Planctomycetes)占2.18%~7.94%,硝化螺旋菌门(Nitrospirae)占0.19%~6.30%.其中,在ABR反应器中变形菌门占据主导地位,主要包含Rhodoplanes、Dok59、Rubrivivax和Bdellovibrio等菌属,浮酶菌门次之,主要包含Candidatus brocadia和Candidatus kuenenia菌属.从第1~5隔室,污泥表观红色逐渐减退,趋向于灰黑色,Chao、ACE、Shannon、Simpson指数均表明微生物群落丰富度逐渐增加,且变形菌门微生物逐渐增加,而浮霉菌门微生物逐渐降低,这与基质的降解和功能微生物的富集规律相一致.     

曝气生态滤池中微生物群落组成及物种多样性

为研究曝气生态滤池滤料表面物种多样性及其净水机理,通过高通量测序和生物信息分析对曝气生态滤池（EAF）中2种填料的不同DO区域微生物丰度和多样性进行研究和分析.结果表明,在EAF运行过程中,变形菌门所占比例均在71%以上,具有绝对优势,优势菌群的大量增殖使装置具有较高的TN去除率（67%）,其中好氧区海绵铁表面样本优势菌群比例最高,达到77.49%,表明海绵铁在曝气条件下更适合优势菌群变形菌门的繁殖;Alpha多样性分析发现EAF内填料表面生物膜中微生物菌落丰度均高于空白样,表明EAF较自然环境更适合微生物生长;Beta多样性分析发现装置由于曝气使优势菌群变形菌门在填料表面大量繁殖,限制了其他菌种繁殖,虽然生物多样性略有降低,但随着优势菌群大量增殖从而提升了对TN的去除能力.     

纤维素降解复合菌系的微生物多样性及关键功能菌解析

为分析纤维素降解复合菌系中微生物多样性及关键功能菌,本研究通过梯度稀释法观察不同梯度下滤纸降解及酶活变化情况,确定复合菌系实现滤纸有效降解的临界点为10-5;在此基础上结合高通量测序技术对不同稀释度下的稀释液进行测序.研究结果表明,具有降解能力的稀释液(稀释度≤10-5)与无降解能力的稀释液(稀释度10-5)微生物组成差异显著.从门水平热图看,Firmicutes和Proteobacteria为复合菌系的优势菌门;在属水平上,复合菌系中协同降解纤维素的菌株主要属于Clostridium、Petrobacter、Defluviitalea等属,Clostridium属在有降解能力(稀释度≤10-5)的稀释液中丰度较高,而随着稀释度的增大,在无降解能力(稀释度10-5)的稀释液中几乎消失.经分析判断梭菌属Clostridium是纤维素降解复合菌系的关键功能属,它们与Petrobacter、Defluviitalea等菌属协同作用从而实现纤维素的高效降解.     

偶氮染料活性黑5脱色菌的分离鉴定及特性研究

通过对西安市某污水处理厂活性泥的分离得到偶氮染料活性黑5的脱色菌株EWA2,经过生化试验和16S r DNA同源性比对分析,鉴定为奇异变形杆菌(Proteus mirabilis)。该菌在LB液体培养基中48 h内对300 mg/L以下的活性黑5脱色率高达94.7%~99.9%。在活性黑5模拟废水中,菌株EWA2可利用羧甲基纤维素钠和葡萄糖作为碳源显著提高对活性黑5的脱色率,在8%Na Cl条件下48 h内对活性黑5的脱色率达83.6%。该菌主要通过生物降解途径实现对活性黑5的脱色,降解产物的吸收峰位于近紫外光区。     

厌氧反硝化产甲烷体系中喹啉与吲哚共基质的降解特性

研究了厌氧反硝化产甲烷体系中,典型含氮杂环化合物喹啉、吲哚作为共基质碳源,厌氧生物对二者的降解特性,及群落分析.结果表明：在共基质条件下,喹啉的存在对吲哚的生物降解有抑制作用,且抑制随喹啉浓度的升高而升高;吲哚的存在对喹啉的生物降解有促进作用,但吲哚浓度过高（150mg/L）抑制了喹啉的降解;喹啉、吲哚共基质时,二者的降解都遵循零级反应动力学;通过GC-MS分析,喹啉的主要中间代谢产物分别为2（1H）喹诺酮与8-羟基-2（1H）喹诺酮;吲哚的主要代谢产物为2-吲哚酮与靛红;通过高通量测序对共基质体系的微生物群落进行分析,发现厌氧功能菌群得到富集,细菌菌门以变形菌门Proteobacteria为主,菌纲以Gammaproteobacteria和Betaproteobacteria为主,菌属以Acinetobacter,Candidimonas,Azospira,和Desulfomicrobium为主.     

四环素降解对厌氧反硝化产甲烷性能的影响

为有效去除污水中的四环素(TC),以乙酸钠为共代谢基质,研究厌氧反硝化同时产甲烷(SDM)体系中TC的降解特性及体系性能变化.结果表明,5d内SDM体系中TC(1mg/L)的降解率可达82.6%,同时TC降解过程中TOC的降解率可达95%以上;但一定浓度的TC压力对TC的降解、NO₃^--N去除以及CH₄的产生有抑制作用,影响SDM处理废水的性能.此外,根据中间产物推测出该反应体系中微生物对TC的降解途径主要包括羟基化、碳键的断裂和脱氨基等;通过高通量测序对微生物群落进行分析,发现厌氧功能菌群得到富集,细菌菌门以Proteobacteria为主,菌属以Candidatus＿Promineofilum和Candidatus＿Microthrix为主;古菌菌门主要以Euryarchaeota和Halobacterota为主,菌属以Methanosaeta和Methanothrix为主.出水生物毒性检测结果显示,周期末出水生物毒性降低且接近空白组.     

生物阴极型微生物燃料电池同步降解偶氮染料与产电性能研究

构建了生物阴极型微生物燃料电池(BCMFC),研究了以葡萄糖-偶氮染料(活性艳红X-3B)为共基质条件下,BCMFC产电性能及偶氮染料的降解特性.结果表明,电能的产生源于BCMFC对葡萄糖的降解,共代谢下活性艳红X-3B的(ABRX3B)的生物降解是主要的脱色机理.当葡萄糖初始浓度为500mg·L-1(以COD计),ABRX3B浓度低于300 mg·L-1时,功率密度维持50.7 mW·m-2,最终脱色率在94.4%以上,而ABRX3B浓度的进一步提高对BCMFC产电会产生抑制作用.阳极液的COD去除率和UV-Vis光谱表明,ABRX3B的降解过程中,有中间产物的积累.共基质条件下,BCMFC可成功实现同步电能输出和高效脱色.     

氯氰菊酯降解菌的筛选及其降解特性的初步研究

以氯氰菊酯为唯一碳源从土壤中分离筛选得到22株氯氰菊酯降解菌,其中G201和G203降解活性较高且稳定性较好,选择这2株菌进一步研究了培养条件对降解率及降解速率的影响。结果表明,2株菌在中性培养液中降解率达到最大;菌株G201当氯氰菊酯的质量浓度不超过200mg·L-1时降解速率与浓度成正比;外加少量碳、氮源如淀粉、葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨淀粉等,可以显著提高菌株的降解能力。     

膜生物反应器降解对氨基苯磺酸的性能及微生物群落特征

为研究MBR(膜生物反应器)降解SA(对氨基苯磺酸)的性能,构建一套连续流MBR,针对ρ(SA)为25 mg/L的模拟废水进行处理,并通过高通量测序对MBR运行过程中微生物群落特征变化进行生物学层面的分析.结果表明:经过31 d的启动驯化后,SA基本可以完全降解,COD_Cr、NH₄+-N、TN和TP的去除率分别为87.63%±5.95%、91.94%±8.80%、32.38%±11.6%和85.69%±13.82%.对驯化及稳定运行阶段的污泥进行微生物菌群分析结果表明,在“门”水平上主要的微生物菌群为拟杆菌门、变形菌门和绿弯菌门,其中拟杆菌门是处理含SA废水的优势菌群.在“科”水平上,噬几丁质菌科、腐螺旋菌科、红环菌科、丛毛单胞菌科和拜叶林克氏菌科为主要的微生物菌群,随着反应器的长期驯化和运行,噬几丁质菌科逐渐成为反应器中优势菌群.研究显示,MBR对SA、COD_Cr、NH₄+-N和TP都有很好的去除效果,拟杆菌门和噬几丁质菌科分别为处理SA的优势“门”和“科”.      

复合填料强化SBR脱氮效能及微生物群落结构研究

添加腐殖土复合填料有利于提高SBR工艺的脱氮除磷能力,但复合填料的作用机理及其对微生物群落结构的影响尚不明晰。文章通过向SBR系统中投加复合填料,考察其对SBR工艺污染物去除效能的影响,并利用Miseq高通量测序技术分析微生物群落结构,旨在从微生物学角度揭示复合填料强化SBR工艺污染物去除效能的作用原理。结果表明,投加100 g复合填料时,SBR工艺出水NH₄⁺-N和TN的去除率分别提高3.3个百分点和9.8个百分点,达到97.4%和94.9%;复合填料降低微生物群落多样性,改变优势菌落,使专一性功能菌数量增加,其中Patescibacteria(52.81%)代替变形菌门(Proteobacteria)(32.76%)成为优势菌门,放线菌门(Actinobaceria)丰度降低,这与投加复合填料后活性污泥脱氮性能得到提升,污泥沉降性能得以改善的研究结论一致。     

功能菌群DDMZ1固定化及其对RB5的处理效果研究

实验用聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钠(SA)-沸石作为固定化复合载体,使用包埋交联法固定功能菌群DDMZ1,用正交实验对微生物固定化载体物理特性及偶氮染料活性黑5(RB5)降解脱色性能进行了分析和优化。实验结果发现：SA的浓度为1%、PVA的浓度为8%、沸石浓度为2%、菌液OD₆₀₀=0.7和交联时间12 h,包埋交联固定化条件最佳。扫描电镜结果显示：固定化PVA-SA-沸石载体小球内部结构孔隙众多,利于微生物细胞的附着和增殖。固定化功能菌群 DDMZ1 小球机械强度高、储存稳定性好,特别是它循环利用 30批次后,脱色率仍旧保持在90%以上。同时与游离菌相比,固定化功能菌群DDMZ1小球具有更宽的pH适应范围、更高的热稳定性以及更高盐度和染料浓度的耐受性,且具有循环使用次数越多耐受性越强的趋势。首次将天然功能菌群DDMZ1进行固定化并将其应用于偶氮染料活性黑5的处理,研究结果拓展了功能菌群DDMZ1的应用范围,同时对于利用固定化功能微生物处理含染料废水具有重要指导意义。     

厌氧氨氧化菌富集培养过程微生物群落结构及多样性

为深入理解厌氧氨氧化菌富集培养过程微生物群落变化特征,采用ASBR反应器进行厌氧氨氧化菌富集培养,考察了不同培养时间微生物群落组成、多样性及物种网络关系.结果表明,通过逐步提高基质浓度,实现了厌氧氨氧化菌富集,NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率分别为97.6%和95.4%,总氮去除率为84.9%.高通量测序发现,整个培养过程优势菌门(相对丰度> 5%)为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、浮霉菌门(Planctomycetes)、装甲菌门(Armatimonadetes)和放线菌门(Actinobacteria);富集培养获得的主要厌氧氨氧化菌为Candidatus Brocadia,相对丰度从1.42%增长到24.66%;培养过程,微生物群落优势菌群组成未发生变化,但相对丰度呈现显著差异(P <0.05).富集培养过程不同时间,微生物群落α多样性呈现先升高后降低的趋势,且存在显著差异(P <0.05)...     

基于Miseq的好氧反硝化菌源水脱氮的种群演变

为了研究好氧反硝化菌源水脱氮过程中水体微生物群落的演变,利用Miseq高通量测序法对投菌和对照两系统水体样本的微生物信息进行统计,并对两组样品进行了优化序列统计,OTU分布统计和分类学分析的基础分析;以及细菌群落结构,PCA,Rank-Abundance,Hcluster,Specaccum和OTU分布的高级分析.结果显示,投加贫营养好氧反硝化菌的源水系统的氮素得到有效去除,脱氮效果明显;层次聚类和主成分分析显示两系统内的群落结构发生变化,投菌系统与对照系统主要表现为变形菌和拟杆菌门;细菌主要门类和水质参数的相关性分析得出,水质指标对两系统群落变化作用明显;与此同时,投菌系统中有关氮循环的细菌有上升的变化过程. Miseq高通量测序研究源水脱氮过程的微生物种群演变可行,为研究原位生物脱氮过程的水体微生物群落演变提供技术支撑.     

Fe3O4负载填料强化生物滴滤器净化氯苯性能研究

文章采用共沉淀法制备负载Fe₃O₄的聚氨酯海绵填料,考察生物滴滤器(BTF)不同条件下净化氯苯废气的性能和微生物群落变化。结果表明,负载Fe₃O₄后,BTF系统第18天启动完成,比未负载的缩短7 d;停留时间90、60、30 s时,BTF系统最大去除负荷分别为28.39、38.20和57.87 g/(m³·h),比未负载的相应提高了25.68%、50.63%、73.63%;BTF停运7 d后系统性能在第5天完全恢复。负载Fe₃O₄后填料表面变得粗糙,微生物生长均匀;高通量测序表明,运行80 d后BTF中优势菌种占比上升明显,系统内优势菌门为变形菌门、拟杆菌门、放线菌门,优势菌属为罗河杆菌属、假单胞菌属;负载Fe₃O₄后,微生物群落中菌种组成向具有强降解能力的优势菌种转化,提高BTF净化性能。     

蒽醌染料中间体的微生物降解脱色研究

从污泥中筛选出5株对溴氨酸有较强脱色能力的菌株(JR－1～5),并取JR-1和混合菌群进行脱色条件的优化及脱色机理的初探。结果表明:混合菌群的脱色能力并不强于单株菌,混合菌群和单株菌都可以以溴氨酸为唯一碳源和唯一氮源,混合菌群的耐受极限为5 g/L,菌株最适pH为5～7,溴氨酸经微生物降解脱色后产生一新产物,此产物的最大吸收波长为410 nm。      

深层灰岩裂隙含水层的微生物种群特征及多样性分析

淄博深层灰岩裂隙含水层遭受石油污染已有30年,含水层中微生物降解对污染物的去除起到重要的作用,目前有关深层灰岩裂隙含水层中微生物群落结构和多样性的相关研究较少。本文采用高通量测序技术对研究区灰岩岩溶裂隙介质表面及地下水中的微生物种群结构进行了研究,对石油降解菌的种群特征及多样性进行了探讨,并利用RDA对典型石油降解菌与理化因子的相关性进行了分析。结果表明,含水层中的菌群主要属于变形菌门(Proteobacteria)和子囊菌门(Ascomycota),且地下水比灰岩岩溶裂隙介质表面呈现出更高的生物多样性;含水层中石油降解细菌主要属于脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、类诺卡氏菌属(Nocardioides)、假黄色单胞菌属(Pseudoxanthomonas)等,石油降解真菌主要来自煤炱目(Capnodiales)、座囊菌目(Dothideales)、银耳目(Tremellales)中的菌种;地下水中的石油降解细菌、真菌与总石油烃(TPH)、全磷(TP)和全氮(TN)的相关性比灰岩岩溶裂隙介质更高。     

A/O工艺中污泥浓度对微生物群落结构的影响

采用A/O工艺处理淀粉厂区废水,结合Miseq高通量测序技术研究了不同污泥浓度（MLSS）对A/O工艺脱氮效果及微生物群落结构的影响.结果显示,当污泥浓度为4066mg/L时（1号池）,氨氮（NH₄⁺-N）平均去除率高达90.2%;而污泥浓度为2985mg/L时（2号池）,去除率仅为67.2%.两池体中优势菌门均为变形菌门、拟杆菌门、绿弯菌门和厚壁菌门,其中变形菌门和拟杆菌门平均丰度分别为40.65%、30.28%和25.25%、33.27%,其相对丰度比例差异较大.在功能基因层面,两池体中所有8个功能基因类别（KEGG,京都基因与基因组百科全书）排序相同,氮代谢相关基因中,硝化酶、反硝化酶、氨化酶的相关功能基因均在1号池中含量高.该工艺中污泥浓度对菌群结构影响显著,高污泥浓度有利于形成高效脱氮菌群结构.     

石油污染土壤富集前后细菌群落组成和共现网络分析

为了探究石油污染土壤中细菌群落在富集过程中的演替规律,试验采用平板划线法、菌落PCR和高通量测序技术,分析了富集前后细菌群落结构、共现网络和核心菌属组成,并对富集后体系中的微生物进行分离鉴定,筛选石油降解菌.研究表明富集体系中可培养微生物隶属于34个属53个种,其中3个为潜在新种微生物,Dietzia maris OS33和Rhodococcus qingshengii OS62-1具有降解石油的能力.高通量测序结果显示,在门分类水平上,富集前后丰度较高的菌门均为Proteobacteria和Actinobacteria,富集后两菌门的丰度可达到97.98%,占据绝对优势;丰度较高菌属由Pseudomonas、Rhodococcus、Bacillus和Xanthomonas转变为Dietzia、Unspecified_Idiomarianceae和Halomonas,标志微生物转变为与石油降解有关的Dietzia.细菌群落共现网络在富集后,网络结构进一步简化且更加稳定,核心微生物转变为与石油降解有关的Pseudomonas、Lysinibacillus、Pseudochrobactrum、Agrobacterium、Lactobacillus,且非石油降解菌P.songnenensis P35可协同石油降解菌D.maris OS33降解石油.