降解2-氯酚的厌氧污泥驯化及降解性能评价

以降解2-氯酚(2-CP)的厌氧污泥为研究对象,探讨驯化过程对污泥降解能力的影响,并采用多种指标全面评价驯化后污泥的降解特性.结果表明,经68d驯化,污泥对2000mg/LCOD和25mg/L2-CP的去除率均>95%,2-CP的降解速率达0.3mg/(L·h).对于浓度<140mg/L的2-CP,降解速率随浓度增加而升高;浓度为200～300mg/L的2-CP,污泥能较快恢复降解能力,但不耐受600mg/L的2-CP.2-CP厌氧降解产物包括苯酚、苯甲酸、正丁酸、乙酸、H₂、CO₂和CH₄.氯酚脱氯是整个降解环节中的限速步骤,速率仅为0.1mg/(gVSS·d).     

厌氧污泥降解氯酚的驯化及其在驯化过程中的降解动力学

以２种厌氧污泥经４种氯酚的实验室半连续投料驯化试验的结果表明，通过氯酚的驯化可以明显地提高厌氧污泥对氯酚的降解活性和降解速率，消除利用氯酚的滞后期；驯化污泥降解活性的高低与原污泥的活性、菌群类型及氯酚的种类等因素有关；添加微生物易利用有机物，有利于获得高效降解氯酚的驯化污泥；并提出了氯酚在厌氧污泥驯化过程中的降解动力学方程。     

pH对厌氧颗粒污泥吸附4-氯酚的影响

研究了pH值对4-氯酚在厌氧颗粒污泥上的生物吸附特性的影响.结果表明,pH值对4-氯酚的吸附影响很大,pH值与吸附量呈负相关.随着pH值的升高,颗粒污泥对4-氯酚的吸附能力降低.pH为2.25时,吸附量为6.675　mg/g,而当pH为10.27时,吸附量仅为0.260　mg/g.不同的pH值下,4-氯酚在厌氧颗粒污泥上的吸附行为可以很好地用Langmuir吸附等温方程来描述.本研究还给出了几种pH值下厌氧颗粒污泥吸附4-氯酚的Langmuir和Freundlich方程.     

降解五氯酚厌氧生物反应器微生物种群结构的分子特性研究

采用PCR—DGGE技术，对降解PCP厌氧生物反应器污泥颗粒化过程微生物种群结构的时空分布变化特性进行了初步研究．结果表明，随着PCP负荷增加与污泥的颗粒化，污泥真细菌、古细菌组成均发生明显变化．当反应器稳定运行时，反应器内上下层污泥微生物种群结构组成相似，真细菌相似性Cs在71．4～77．6之间，古细菌Cs在70．4～76．7之间．反应器一旦受污染物负荷冲击干扰，反应器上下层污泥真细菌组成相似性Cs降至43．3，古细菌降至35．2．测序表明，颗粒污泥中存在不可培养的脱氯细菌，优势产甲烷细菌为Methanosaeta concilii、Methanobacterium sp．、Methanobrevibacter sp．和Methanothfix soehngenii．     

重金属对2-氯酚厌氧降解及微生态结构的影响

研究了Cu²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺对2-氯酚(2-CP)厌氧降解及其微生态结构的影响.结果表明,重金属冲击对连续流厌氧系统具有明显的抑制作用,抑制程度为Cu²⁺>Ni²⁺>Cd²⁺;300mg/L重金属冲击使系统降解率低于30%,需驯化40d左右才能恢复,其中受Ni冲击的体系恢复较快;不同浓度金属离子对2-CP间歇降解系统的抑制作用同样为Cu²⁺>Niv²⁺>Cd²⁺;低浓度重金属离子的驯化能提高污泥对重金属的抗性,驯化后300mg/Lcu²⁺和Ni²⁺对降解速率的抑制均降低了45%左右.重金属对厌氧体系的抑制作用和对厌氧污泥微生态结构的影响之间具有很大相关性,厌氧微生态结构受Cu²⁺冲击后影响最大,受Ni²⁺影响后恢复最快.     

Ni2+对降解2-氯酚厌氧系统古细菌种群结构的影响

提取降解2-氯酚(2-chlorophenol,2-CP)的厌氧颗粒污泥在Ni2 冲击前后样品的总DNA,用古细菌特异性引物ARC21F/ARC958R进行16S rDNA的聚合酶链式反应(Polymerase Chin Reaction,PCR)、克隆、测序及序列分析等,研究了Ni2 冲击及恢复性驯化对2-CP驯化后厌氧颗粒污泥中古细菌种群多样性的影响.结果表明:Ni2 冲击对古细菌种群结构影响较大,冲击前后厌氧颗粒污泥中存在共有的古细菌菌种(Methanothrix soehngenii,Methanosaeta concilii及Uncultured archaeon等).冲击后厌氧污泥中新出现的古细菌有Toluene-degrading Methanogenic consortium archaeon M1及Candidatus Methanoregula boonei strain 6A8等.经过10 d的恢复性驯化后,厌氧污泥中又出现了新的古细菌Methanobacterium subterraneum及Methanobacterium palustre 等.2-CP厌氧降解系统经过Ni2 冲击后,古细菌种群多样性显著增加,系统能较快恢复对2-CP的降解能力.     

厌氧处理含氯酚废水的颗粒污泥形成过程研究

在选择适宜的接种污泥前提下，即使有毒物五氯酚 存在，也完全可以使氯酚驯化污泥在模拟上流式厌氧消化反应器的启动、运行过程中颗粒化，形成降解并矿化ＰＣＰ的颗粒污泥，反应器运行性能随污泥颗粒化进程而逐步得到改善；分析了反应器内不同高度的颗粒污泥中不同营养类群细菌的数量垂直变化规律，并通过光学，电子显微镜观察了颗粒污泥的表面结构和主要微生物形态，发现丝状菌和杆菌是该颗粒污泥的优势菌。     

以混合单氯酚驯化厌氧颗粒污泥降解2,4-DCP的研究

利用邻氯酚 (2-CP)和对氯酚 (4-MCP)的模拟废水驯化厌氧颗粒污泥并考察驯化的污泥对2,4-二氯酚 (2,4-DCP)的降解性.通过摇瓶试验和运行连续流反应器研究了将2种单氯酚驯化过的污泥混合后对混合单氯酚以及2,4-DCP的降解特性,并比较了驯化与未驯化的污泥降解2,4-DCP过程的差异.驯化与未驯化的污泥分别在50 h和180 h左右将2,4-DCP降解完全,表明混合单氯酚驯化的厌氧颗粒污泥降解2,4-DCP 比未驯化的厌氧颗粒污泥快.虽然2种污泥降解过程都出现了4-MCP积累现象,但驯化的污泥可以逐渐降解4-MCP,未驯化的污泥则无法降解.因此,混合单氯酚驯化的污泥可以强化邻、对位脱氯功能,并且提高污泥对2,4-DCP的降解性.连续流厌氧颗粒污泥-悬浮载体反应器的运行结果表明,接种混合单氯酚驯化的厌氧污泥能够同时降解2种单氯酚,可缩短启动时间,并提高了降解二氯酚效率.2-CP的去除率一直维持在80%左右,4-MCP随着进水浓度变化去除率在30%～80%波动.     

乙酸驯化对厌氧污泥微生物群落结构及发酵特性的影响

采用乙酸对厌氧污泥进行逐步驯化,以富集乙酸营养型产甲烷菌群,解决厌氧发酵过程中的酸抑制问题.对驯化前后污泥中的微生物群落结构及其在高酸浓度和低p H值条件下的发酵特性进行了研究.结果表明:驯化后污泥中乙酸营养型产甲烷菌中的甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)得到了明显富集,其相对丰度由原始的4.2%提高到58.1%,成为耐酸污泥中的主导优势古菌群;氢营养型产甲烷菌属的丰度则都有不同程度的下降.污泥中产甲烷菌群由氢营养型为主导转为乙酸营养型和氢营养型共同主导.驯化前后污泥中细菌的优势菌门均为主要降解纤维素和半纤维素的厚壁菌门(Firmicutes)和降解蛋白质的拟杆菌门(Bacteroidetes),其中驯化后Firmicutes的丰度由48.8%提高到61.7%,而Bacteroidetes的丰度则由30.1%降低至16.9%.驯化后的污泥对高VFA浓度和低pH值的耐受性均有较大程度的提高,其在VFA浓度为7500 mg·L~(-1)及pH 6.0条件下仍可以快速产气.     

上流式厌氧污泥床反应器处理3-硝基酚废水研究

利用实验室规模的UASB反应器,研究了颗粒污泥驯化前后的特性,3-硝基酚(3-NP)的降解效果和UASB处理3-NP废水的工艺参数.结果表明,驯化过程中颗粒污泥很快适应3-NP废水;扫描电镜观察显示,颗粒污泥表面丝状菌占优势.在3-NP废水厌氧降解性实验中,保持HRT和进水COD浓度不变,分别为26 h和2 500 mg/L左右,当3-NP浓度由20 mg/L逐渐提高到250 mg/L时,COD去除率由95.2%下降到85.1%;3-NP的去除率保持在99%以上;3-AP是3-NP降解过程中的主要中间产物,3-NP转化为3-AP的转化率由58.7%上升到111.9%;产气量变化较小,甲烷占总产气量百分数最小为65%,最大为74%.     

基于mcrA基因的厌氧颗粒污泥产甲烷菌群分析

基于mcrA基因对阿维菌素废水处理工业化UASB厌氧颗粒污泥中产甲烷菌群进行分析,并与基于16S rRNA基因的产甲烷菌群分析结果进行比较.结果表明,基于2种目标基因PCR产物的DGGE图谱存在差异,但根据图谱计算所得产甲烷菌群Shannon多样性指数、Margalef丰富度指数和Berger-Parker优势度指数没有差异,表明基于2种目标基因的产甲烷菌群多样性分析基本一致.基于不同目标基因的优势产甲烷菌群系统发育种属的分析结果大体相似,产甲烷杆菌目和产甲烷八叠球菌目是厌氧颗粒污泥样品中的优势产甲烷种群;同时,分析结果的差异表明2种目标基因的检测特异性不完全相同.基于2种目标基因的产甲烷菌群FISH杂交区域具有很高的一致性,但杂交区域面积有所差异.基于mcrA基因FISH检测的产甲烷菌群平均相对丰度为24.25%±6.47%,低于基于16S rRNA基因FISH检测结果(33.42%±2.34%).以上结果表明,基于mcrA基因与基于16S rRNA基因的的产甲污泥菌群分析结果具有较高的相似度,mcrA基因可以作为16S rRNA基因的替代目标基因.     

不同培养条件厌氧氨氧化颗粒污泥性质及微生物群落结构差异

采用膨胀颗粒污泥床(EGSB)和上升式厌氧污泥床(UASB)反应器在不同运行条件下培养厌氧氨氧化颗粒污泥,对比分析颗粒污泥性质和微生物群落的差异性.研究表明接种厌氧氨氧化絮状污泥经过EGSB和UASB反应器运行384 d后,均能实现颗粒化,颗粒污泥平均粒径分别达到1.17 mm和1.21 mm,各范围(<0.2、 0.2～1.5、 1.5～3和>3 mm)的粒径占比为6.06%、 60.05%、 25.25%和8.64%, 7.40%、 58.90%、 32.04%和1.66%.扫描电镜结果表明不同运行条件下的污泥菌群均以短杆菌、球型菌为主.高通量测序结果表明,Shannon指数EGSB反应器为7.52高于UASB反应器为7.18;变形菌门(Proteobacteria)是两个反应器各阶段污泥的主要菌门,浮霉菌门(Planctomycetes)从接种时的3.30%增到第384d的12.30%(EGSB)和13.30%(UASB).EGSB反应器中的主要厌氧氨氧化菌属为Candidatus Brocadia占7.53%,其次为Candidatus Kuenenia属占1.61...     

微塑料PES与2,4-DCP复合污染对厌氧污泥胞外聚合物与微生物群落的影响

考察了聚醚砜(PES)微塑料及2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)对厌氧颗粒污泥疏松胞外聚合物(LB-EPS)和紧密胞外聚合物(TB-EPS)组分的影响,并利用高通量测序技术对厌氧颗粒污泥的微生物群落及基因功能变化进行了分析.结果 表明,2,4-DCP以及PES +2,4-DCP实验组COD去除率分别为35％和37％,与...     

盐度条件下ANAMMOX-EGSB反应器颗粒污泥微生物群落

采用高通量测序技术探究了0、15和30 g·L^-1盐度条件下稳定运行ANAMMOX-EGSB反应器中颗粒污泥的微生物群落变化.结果发现,进水盐度提升至15 g·L^-1及30 g·L^-1后,反应器脱氮性能呈现小幅下降,随运行时间延长脱氮性能均可恢复.反应器性能稳定后,3种盐度条件下厌氧氨氧化菌的丰度依次为10.33%、20.90%和35.87%,其中Candidatus Kuenenia属为优势属.浮霉状菌门、变形菌门、绿弯菌门丰度占总体比例较高且累计丰度超过了80%,为反应器的优势菌门.盐度条件下,浮霉状菌门丰度增加,变形菌门丰度降低,绿弯菌门丰度相对稳定.电镜扫描显示盐度条件下颗粒污泥表面有大量丝状菌和胞外聚合物.盐度条件下反硝化菌丰度提高,增强了反硝化协同脱氮,绿弯菌门和拟杆菌门微生物丰度的提高有利于维持颗粒污泥结构稳定,好氧微生物及反硝化菌的存在也有利于维持反应器内部厌氧水平.这些结果表明,厌氧氨氧化菌经驯化可适应盐度,盐度条件下伴生菌对厌氧氨氧化菌功能的发挥提供了支撑.     

磁性纳米铁对厌氧颗粒污泥特性及其微生物群落的影响

考察了磁性纳米铁(Fe3O4NPs)对厌氧颗粒污泥溶解性微生物产物(SMP)、疏松胞外聚合物(LB-EPS)、紧密胞外聚合物(TB-EPS)的影响,同时利用高通量测序技术对厌氧颗粒污泥内微生物群落结构的变化进行了分析.结果表明,在长期接触实验过程中,投加Fe3O4NPs的反应器对COD去除率为83.6%,与对照组相比降低了5.7%.对照组与实验组中厌氧颗粒污泥TB-EPS含量(以VSS计)分别为178.20 mg·g-1和138.24 mg·g-1,而SMP含量分别为34.88 mg·L-1和27.44 mg·L-1;同时投加Fe3O4NPs后,在LB-EPS三维荧光(EEM)光谱中,紫外光区类腐殖酸荧光峰消失,辅酶F420荧光峰强度有所降低.在长期接触实验后,甲烷杆菌属(Methanobacterium)所占比例从76.15%增至86.76%,而甲烷丝菌属(Methanothrix)所占比例从17.1%降至7.51%,Methanothrix对于Fe3O4NPs更为敏感;总细菌群落变化明显,其中变形菌门(Proteobacteria)所占比例从66.44%降至47.16%,放线菌门(Actinobacteria)所占比例从8.97%增至17.33%,拟杆菌门(Bacteroidetes)所占比例从8.07%增至17.74%,厚壁菌门和拟杆菌门比例的增加对有机物的厌氧水解过程发挥积极的作用.     

内循环厌氧膨胀床反应器颗粒污泥特性

研究了内循环厌氧膨胀床反应器(the internal circulation anaerobic expanded bed reactor, ICAEB reactor)的颗粒污泥特性.结果表明,该反应器在平均COD容积负荷28.2kg/(m³·d)下稳定运行时,平均COD去除率为89.0%,内循环比约12.5.反应器中培养出普通颗粒污泥和悬浮颗粒污泥.位于反应器第2反应区液面的悬浮颗粒污泥层具有动态稳定性,相对稳定的运行条件可降低其对反应器的不利影响,必要时也可采取适当的措施予以清除.     

SBR中厌氧颗粒污泥向好氧颗粒污泥的转化

在SBR反应器中以醋酸钠为碳源,UASB厌氧颗粒污泥作为接种污泥,在好氧曝气条件下运行.通过观察污泥颗粒形态、结构等的变化,发现在运行中污泥颗粒经历了形态保持,成分置换的过程.污泥浓度先增加后降低,在运行35 d后逐渐稳定在5g/L,SVI值稳定在30～40mL/g的水平.在40～60d内反应器中颗粒污泥一直占主体成分,悬浮相浓度低于0.5g/L.在好氧条件下最终颗粒污泥形态、大小稳定,表明好氧颗粒污泥已经成功获得,好氧颗粒污泥与接种污泥相比在粒径、沉降速度、含水率以及惰性成分的含量上都有一定的变化.电镜观察还表明,原厌氧颗粒污泥中的微生物以球菌为主,而获得的好氧颗粒污泥中的微生物以丝状菌和杆菌为主.     

盐度对EGSB反应器的运行及厌氧颗粒污泥的影响

高盐废水通常含有高COD浓度,难以处理,引用具有耐盐性能的生物反应器处理高盐废水成为必要.使用模拟高盐废水在3.267 kg·(m~3·d)~(-1)的COD容积负荷下,将Cl~-浓度逐步从0提升至10 000 mg·L~(-1),研究盐度对膨胀颗粒污泥床(expanded granular sludge bed,EGSB)反应器的影响.结果表明,Cl~-浓度小于7 500 mg·L~(-1)时,对微生物的抑制作用较低;Cl~-浓度为7 500 mg·L~(-1)时,反应器的COD去除率能保持在98.1%左右,容积产气率能够基本保持在1.3 m~3·(m~3·d)~(-1)以上,大粒径的厌氧颗粒污泥仍然占据体系的主体;当Cl~-浓度为10 000 mg·L~(-1)时,反应器中的厌氧颗粒污泥受到严重影响.采用高通量测序技术对0和5 000 mg·L~(-1)两个Cl~-浓度下的厌氧颗粒污泥的微生物菌群结构进行分析,结果表明,盐度影响了微生物的种群分布,在5 000 mg·L~(-1)的Cl~-浓度下,主要的优势菌属由Cl~-浓度为0时的Methanoregula与Longilinea变为Methanobacterium、Methanospirillum、Methanothrix和Paludibacter.