浑河底泥反硝化厌氧甲烷氧化菌群落结构时空特征

为了解在反硝化厌氧甲烷氧化反应过程中起主要作用的微生物——Candidatus Methylomirabilis oxyfera(M. oxyfera)在河流底泥环境中的时空变化特征,利用克隆文库及实时荧光定量PCR技术考察了浑河流域部分底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA和pmoA功能基因的多样性及丰度. 结果表明:从浑河上游至下游丰水期各采样点底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA的多样性无明显地域性差异,其OTU(operational taxonomic unit,独立操作单元)数变幅不大;pmoA功能基因的多样性则存在较为明显的地域性差异,上游采样点A(章党大桥)底泥中OTU数为5,下游采样点E(三岔河大桥)底泥中仅为1. 采样点A底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA和pmoA功能基因的多样性均存在一定的季节性差异,平水期16S rRNA和pmoA功能基因的Shannon-Wiener多样性指数分别为1.48和2.19,在各期中最高;而枯水期时二者均最低,分别为0.83和1.26. 丰度分析结果显示,所有采样点底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA丰度均表现为平水期(2.42×106~1.74×107 copies/g)(以干质量计)最高、枯水期(2.87×104~4.19×106 copies/g)居中、丰水期(1.29×103~2.04×104 copies/g)最低,说明浑河底泥中M. oxyfera-like的丰度亦存在一定的季节性差异.      

城市污水处理厂进水氨氧化菌对活性污泥系统的季节性影响

为考察进水氨氧化菌(AOB)对活性污泥系统的季节性影响,对未设置初沉池的西安市第二污水处理厂中进水及活性污泥的氨氧化活性及群落结构进行长期调查分析.结果 表明,进水及活性污泥的比氨氧化速率(SAUR)分别为0.48 ～ 3.02 mg· (g·h)-1和0.68～2.25 mg·(g·h)-1,相关性分析结果显示进水S...     

城市污水处理厂活性污泥中氨氧化菌群落结构研究

为了解析污水处理厂中氨氧化菌(AOB)的群落结构,以及处理工艺、规模等参数对AOB群落结构的影响,采用针对AOB功能基因氨单加氧酶(amoA)的末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP)、克隆测序等方法,研究了北京市6个污水处理厂的9个污水处理系统中AOB的群落结构.T-RFLP指纹图谱表明不同污水处理系统中AOB的群落结构有所不同,主要的末端限制性片段(T-RF)为354、491和291 bp.T-RFLP指纹图谱及聚类分析表明,污水处理工艺对系统中AOB的群落结构影响较小,而处理规模对AOB的群落结构有一定的影响.对功能基因amoA的系统发育分析表明,污水处理系统中优势AOB均为Nitrosomonasspp.,而非Nitrosospiraspp..这可能是Nitrosomonasspp.的最大比增长速率(μmax)较高,使其更容易成为活性污泥系统中的优势AOB.     

覆盖层甲烷氧化动力学和甲烷氧化菌群落结构

基于实际填埋场覆盖土建立了可实时在线监测生物气的模拟覆盖层系统,连续监测了不同垂直梯度生物气浓度变化.甲烷通量不变时,覆盖层内不同梯度生物气浓度基本保持不变,系统持续稳定运行,甲烷通量变化后2~3 h生物气可再次持续稳定.考察了覆盖层甲烷氧化特性与甲烷通量的关系,深度大于20 cm,氧气浓度随甲烷通量的增大呈减小趋势,表层氧气浓度与甲烷通量无相关性,不同梯度的甲烷氧化速率与甲烷通量呈正相关(R2变化范围0.851~0.999).为避免覆盖土脱离系统环境造成的误差,以动态连续监测结果为基础,利用双基质Michaelis-Menten方程拟合了覆盖层甲烷氧化动力学(R2范围为0.902~0.955),得到覆盖土半饱和常数Km为0.157~0.729,Km随深度的增加而增大.利用高通量测序技术分析了原始覆盖土和经模拟覆盖层运行后的甲烷氧化菌群落结构,运行后甲烷氧化菌OUT数量显著增多,优势菌群为Ⅰ型菌的Methylobacter和Methylophilaceae及Ⅱ型菌Methylocystis.     

不同MBR反应器中硝化菌群落结构的研究

采用PCR-DGGE技术研究了正常运行工况下6个不同MBR反应器中的硝酸菌和反硝化菌的群落结构.结果表明,不同的MBR反应器好氧段中硝酸菌之间的相似性较高,相似性数值为78.7%~92.1%,但环境条件、进水水质及运行参数等因素的不同导致了不同MBR反应器硝酸菌群落的差异.MBR反应器中有5种硝酸菌和3种反硝化菌,其中优势硝酸菌种以α-变形细菌(Alpha proteobacteria)、生根瘤菌(Bradyrhizobium)、维氏硝酸菌(Nitrobacter winogradskyi)为主,反硝化菌以好氧反硝化菌-产碱杆菌属(Alcaligenes)、脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)、红球菌属(Rhodococcus)为主,说明反应器内同时存在好氧反硝化菌,推断MBR反应器内可能同时存在多种硝化和脱氮途径.     

人类活动对河流沉积物中反硝化厌氧甲烷氧化菌群落特征的影响

河流生态系统是陆地生态系统输出营养盐和有机质的主要接收器,是水-气界面CO2和CH4全球碳循环的重要环节.人类活动导致大量未经处理的硝酸盐和有机物质汇入河流,影响了N-DAMO(N-DAMO,Nitrate/nitrite-dependent anaerobic methane oxidation,反硝化厌氧甲烷氧化菌)细菌的群落特征.本文选取北运河作为研究区域,通过对比分析北运河中游和下游沉积物理化参数和N-DAMO细菌群落特征的差异性,探究由于人类活动的影响,河流沉积物中N-DAMO细菌的群落组成结构特征,及其与沉积物中NH+4-N、NO-3-N的响应关系.结果表明,北运河沉积物中NH+4-N为中游和下游氮素的主要形态,且下游NH+4-N浓度显著高于中游;人类活动对N-DAMO细菌16S rRNA和pmo A功能基因群落分布有影响,16S rRNA和pmo A功能基因均分别聚为中游和下游两类;系统发育树分析显示,人类活动影响北运河N-DAMO细菌高同源性菌群的来源,其高同源性菌群来源与北运河主要污染物氨氮的来源一致;RDA分析显示,人类活动影响N-DAMO细菌相关环境因子,沉积物中高浓度的NH+4-N、NO-3-N与16S rRNA和pmo A功能基因有显著的响应关系.沉积物N-DAMO细菌16S rRNA和pmo A功能基因的共生关系分析显示,北运河下游沉积物中N-DAMO细菌彼此之间的共存关系更强,细菌群落形成的模块化程度较高,其对环境变化的敏感程度更高,受人类活动的影响更大.     

FNA对短程硝化污泥菌群结构的影响

在SBR反应器增加游离亚硝酸（FNA）预处理单元,投加浓度为1.2mgHNO₂-N/L的FNA进行缺氧搅拌4.5h,连续处理3d,考察短程硝化污泥中FNA对氨氧化菌（AOB）,丝状菌和微生物菌群结构的影响.研究表明,FNA对AOB有短时抑制作用,并能够抑制优势丝状菌Candidatus_Microthrix（微丝菌属）和Cytophagaceae（噬纤维菌）的增殖,分别由5.1%和1.1%下降到0.78%和几乎不可见.SVI从281mL/g降低到100mL/g左右.NAR能够维持在90%左右,短程硝化不受到破坏.高通量结果显示,FNA处理后微生物菌群结构多样性与丰度出现下降,但Thauera（陶厄氏菌属）和Ottowia出现了增殖,分别增加到5.58%和7.82%,同步硝化反硝化（SND）作用明显,这使得即便只有短程硝化,总氮去除率依然能达到60%以上.     

浑河底泥古菌群落结构季节性变化特征

为探究不同水期河流底泥古菌群落结构特征,选取浑河底泥为研究对象,并于2014年4月(枯水期),9月(丰水期),11月(平水期)对浑河流域进行样品采样,通过PCR-DGGE技术获得3个水期古菌的DGGE指纹图谱,并进行数据分析.结果表明,平水期的古菌多样性和种群丰度都要好于枯水期和丰水期,多样性指数均高于2.10,种群丰度均高于0.94,且上游到下游均匀度波动平缓,数值维持在0.90左右,说明平水期浑河底泥古菌群落结构变化相对稳定.聚类分析结果表明,不同水期浑河底泥古菌群落结构多样性并没有明显的地区特征,但3个水期位于城市段的采样点的古菌亲缘性较为接近.冗余梯度分析(RDA)结果表明,枯水期时水中BOD5、p H和DO是影响古菌群落的主要因素;丰水期时水中的p H和NO-3-N是影响古菌群落的主要因素;平水期时水中的TP和NO-2-N是影响古菌群落的主要因素.     

城市污水厂尾水受纳河段沉积物脲酶活性及硝化潜力分析

为探究城市污水厂尾水排放对河流沉积物氮素滞留的影响,在合肥市的南淝河、十五里河、塘西河、板桥河和廿埠河各选取一个河段,分3个季节采集尾水排放口上、下游一定范围的河道表层沉积物,解析沉积物脲酶活性、硝化潜力及其变化特征,并对沉积物脲酶活性对外源碳的响应开展定量化分析.结果表明,5个尾水受纳河段排放口下游河道沉积物TN、NH₄⁺-N含量都不同程度的低于上游对照点,多数受纳河段沉积物NO₃^--N和OM含量下降,TP则大都不同程度的升高.绝大多数受纳河段尾水排放口下游沉积物脲酶活性低于上游对照点,甚至离尾水排放口距离越近的采样点位脲酶活性越低.5个尾水受纳河段不同程度表现出沉积物脲酶活性随外源碳浓度梯度增大的特点,表明河段沉积物脲酶活性存在一定的碳限制性.南淝河、十五里河和塘西河河段尾水排放口下游所有采样点沉积物硝化速率均高于上游对照点,而板桥河、 廿埠河河段则相反.总体上,各尾水受纳河段排放口上游对照点与下游采样点的沉积物脲酶活性、硝化潜力和硝化活性差异性不显著.     

某石油污染场地地下水中降解菌群落结构研究

某废弃石化冶炼厂土壤及地下水污染十分严重。该研究通过钻孔取样的方法,采集了厂区内距地表约30 m深的石油污染地下水,分析了该样品的水质参数及主要石油污染物组成。同时提取水样中微生物总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,对样品中的降解菌群落结构进行了研究。结果表明,该地下水样品中的污染物主要为苯环类物质;水样中的降解菌则分属10个细菌类群。在这一生态系统中,α-变形杆菌纲(Alphaproteobacteria,44.2%)细菌占据主导地位,其中Altererythrobacter spp.在文库中的比例高达25.9%。据我们所知,这是首次发现Altererythrobacter属细菌存在于地下水环境中。β-变形杆菌纲(Betaproteobacteria,24.8%)和γ-变形杆菌纲(Gamaproteobacteria,20.9%)在系统中所占比例也均超过了20%,其中噬氢菌属(Hydrogenophaga)和溶杆菌属(Lysobacter)细菌所占比例分别达16.1%和15.3%。石油污染物的种类对降解菌群落结构组成有着重要的影响。     

污水生物处理工艺低温下微生物种群结构

构建有针对性的运行控制策略是我国城市污水生物处理工艺冬季低水温条件下高效稳定运行的重要保证.以我国北方低温期(8～15℃)稳定运行的4个典型污水生物处理工艺为对象,利用高通量测序方法系统解析了活性污泥中的微生物群落及碳、氮、磷去除等关键功能种群结构,阐明了重要功能种群在低温影响下的动态变化及与污染物去除性能间关系,为控制策略的有效建立提供了坚实的科学数据基础.尽管存在着不同工艺形式,但结果表明低温期活性污泥均具有较为良好的种群丰富度,其中放线菌门(Actinobacteria)在低温期优势地位提升;关键功能种群中硝化种属Nitrosomonas受温度影响较大,而作为核心种群的反硝化种属则因分布广泛及多样性高,整体丰度受温度变化影响较小,工艺的反硝化性能仅与回流比具有相关性;Tetrasphaera在4个工艺中广泛存在但仅在厌氧/好氧交替条件下承担主要除磷功能;低温下4个工艺中多种丝状菌优势生长并诱发污泥膨胀,但对出水水质影响较小.     

低温下城市生活污水处理厂的调试运行

以河北大城县污水处理厂为例,探讨了低温对城市生活污水生物处理效果的影响,结果表明:在温度为20～25℃的范围内,经过2个月的培养驯化,该生物处理系统运行稳定,出水中各项指标均达到国家一级A排放标准;低温对COD的去除率没有显著影响,但降温对硝化菌有较大的影响,当水温降至10℃时,硝化效率降至85%;采取维持较高的污泥浓度、降低污泥负荷、适当增大溶解氧、延长泥龄等措施,当水温进一步降低至6℃时,NH3-N去除率基本可维持在75%以上,但是当水温降至5℃以下时,硝化反应几乎停止。     

城市污水处理厂氧化沟工艺微生物种群分析

应用荧光原位杂交技术(fluorescent in situ hybridization,FISH)对我国北方某城市污水处理厂氧化沟工艺中的微生物进行种群分析,考察系统活性污泥中聚磷菌(phosphorus accumulating organisms,PAOs)和聚糖原菌(glycogen accumulatingorganisms,GAOs)的种群结构特点及其空间分布变化关系.结果表明,厌氧池、氧化沟缺氧区和好氧区中PAOs占全菌百分比分别为2.0%±0.6%、3.4%±0.6%和3.5%±1.2%;GAOs所占全菌百分比分别为25.3%±8.7%、30.3%±7.1%和24.4%±6.1%.该厂氧化沟工艺PAOs含量低于已报道其他脱氮除磷系统水平(7%～22%),其除磷性能较差.数据统计分析显示,氧化沟缺氧、好氧区中PAOs含量相对于厌氧池有显著上升,而GAOs含量沿程变化不大.     

地下渗滤处理村镇生活污水的中试

以红壤土作为填充土壤,在2cm/d的水力负荷下,进行了地下渗滤系统处理村镇生活污水的现场中试.结果表明,地下渗滤系统对COD、氨氮、总磷和总氮有着良好的去除效果,去除率分别达到84.7%、70.0%、98.0%和77.7%,出水COD、氨氮、总磷和总氮的平均浓度分别为11.7mg/L、4.0mg/L、0.04mg/L、4.7mg/L,达到建设部颁发的生活杂用水水质标准对总氮去除机理的分析表明,由硝化/反硝化实现生物脱氮是地下渗滤系统去除总氮的主要途径.在本中试系统中,反硝化效果良好但硝化效果不够理想,改善土壤环境以促进硝化作用是提高总氮去除率的关键.对土壤中氧化还原电位的测定结果表明,土壤内部的还原性质是阻碍硝化反应进行的主要原因.     

污泥水富集硝化菌的群落结构及动力学参数研究

采用序批式反应器处理富含高氨氮的污泥水并培养富含硝化菌的活性污泥,利用荧光原位杂交技术解析硝化菌的群落结构,并分别测定了氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌的基质半饱和常数、温度修正系数.结果表明,污泥中氨氧化菌的含量（AOB/DAPI）为15.7%±3.7%,优势菌属为Nitrosomonas europaea-Nitrosococcus mobilis;亚硝酸氧化菌的含量（NOB/DAPI）为12.9%±3.2%,优势菌属为Nitrobacter spp..氨氧化速率在10～40℃之间的温度修正系数τN为1.092,亚硝酸盐氧化速率在15～30℃之间的温度修正系数τN为1.061,氨氧化菌（以NH⁺₄-N计）和亚硝酸盐氧化菌（以NO^－₂-N计）在20℃的基质半饱和常数KN分别为(1.60±0.29) mg/L、(2.78±0.30) mg/L.     

废水处理系统中微型生物群落变化与水质净化

利用PFU法(聚氨酯泡沫塑料块)和直接采水法对哈药集团制药总厂的污水处理厂污水处理系统进行样品采集,研究该处理系统中微型生物群落动态,并应用荧光原位杂交技术监测影响系统处理效能的主要菌群,同时结合水质的理化指标对处理系统进行综合评价。结果表明:处理系统中共检出微型生物48种,其中鞭毛虫8种,肉足虫5种,纤毛虫25种,后生动物2种,藻类8种。各个采样点环境差异显著,随着处理池离排污口距离的增加原生动物的种类随之增加,多样性指数增大。经常大量出现的有肋盾纤虫(Aspidisca-costata)和小球藻(Chlorella)、广缘小环藻(Cyclotella stelligera)。FISH实验得到的细菌资料显示处理系统中,进水菌量大于出水菌量,这与原生动物变化规律相反,表明出水水质得到改善。     

城市污水处理厂污泥重金属污染状况及特征

研究了我国16家城市污水处理厂污泥中重金属(Cu,Cr,Pb,As和Cd)污染状况及特征,并探讨了可行的污泥处置方法. 结果显示:w(Cu),w(Cr),w(Pb),w(As)和w(Cd)(干基)分别为14.48～239.93,7.86～200.00,6.10～121.00,3.15～11.70和0.31～6.16 mg/kg;不同种类的重金属在污泥中的质量分数也不同,w(Cu)和w(Cr)高于w(Pb),w(As)和w(Cd);污泥中重金属质量分数还随污水处理厂的不同而变化,这与污水来源和污水处理工艺有关. 分析表明,除7号污水处理厂污泥中w(Cd)超出我国农用泥质(CJ/T309—2009)A级污泥、园林绿化用泥质(GB/T23486—2009)和土地改良用泥质(CJ/T291—2008)中酸性土壤(pH<6.5)施用标准外,其他污水处理厂的污泥重金属质量分数均低于我国农用泥质(CJ/T309—2009)A级污泥标准以及美国、德国和欧盟农用污泥标准的重金属控制限值. 达标的污泥可将混合填埋、农用、园林绿化、土地改良、制砖和水泥熟料生产作为污泥处置备选方案.      

不同季节城市污水处理厂微生物群落特性

不同季节污水处理厂由于水质和温度等的变化而导致处理效果不同.为了解不同季节污水处理系统活性污泥中细菌群落结构及其多样性的变化规律,本研究选取了5座不同处理工艺的污水处理厂,分别在夏季(气温28℃±2℃,水温24.9℃±1.1℃)和冬季(气温0℃±3℃,水温16.8℃±1.3℃)两个时间点采集了60份活性污泥样品,采用高...     

城镇污水处理厂污水资源化调查与分析研究

根据渭河流域关中段污染状况及《(渭河流域水污染防治三年行动方案(2012-2014年)》实际需求,采用资料搜集、实地调查、问卷发放、数理统计等方式对该流域城镇污水处理厂污水资源化企业(工程)进行了调查与分析。同时,提出了污水资源化企业(工程)存在的若干问题,并结合该流域实际情况提出了若干措施,期望能对该流域中水回用事业的健康发展提供帮助并对其隶属课题(2011KTZB 03-03-03)的基础性内容提供直接技术支持。