活性污泥中PHA合成优势菌的筛选及产物结构分析

聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一种具有广阔应用前景的生物可降解塑料,活性污泥中存在大量PHA合成菌,通过好氧/微好氧/沉淀的方式对污泥进行驯化,使PHA占污泥MLVSS的比例提高到21.19%。用BOX-PCR、ERIC-PCR和REP-PCR指纹图谱技术,对驯化前后污泥样品的菌群组成进行比较分析,结合尼罗蓝荧光平板法和菌落原位杂交技术,筛选得到活性污泥中PHA合成的优势菌株CAMP11。分类鉴定表明CAMP11属于芽孢杆菌属,FT-IR与NMR碳谱分析表明其合成的产物为羟基丁酸与羟基戊酸的共聚物(PHBV)。将菌株CAMP11回注入污泥驯化液,可使PHA占污泥MLVSS的比例进一步提高到32.08%。     

活性污泥法驯化筛选好氧反硝化菌的试验研究

通过活性污泥法SBR反应器驯化富集好氧反硝化菌.对于在驯化期间出现的污泥膨胀、DM培养液的添加时间和污泥驯化效果都进行了相应的讨论.从完成驯化的污泥中筛选出20株具有较高脱氮效率的好氧反硝化细菌,并对其中的3株FW3、FW6和FR4进行了进一步的研究.结果表明,3株菌的硝酸盐去除率均在60%以上;当C/N为5、pH值为7(FW3和FR4)或8(FW6)、温度为30℃时,3株菌的亚硝酸盐积累较小;在此条件下,3株菌代谢产气中N2含量与大气相比,均高出10%左右.     

好氧颗粒化SBR系统处理UASB 出水的试验研究

以序批式反应器培养的好氧颗粒污泥作为接种污泥,驯化处理上流式厌氧颗粒污泥床反应器的出水,整个运行过程主要分为颗粒污泥驯化阶段和稳定运行阶段。在稳定运行阶段,有机COD负荷可达到5.2 g/L.d,COD去除率高于95%,好氧颗粒污泥直径集中于3.5～6mm,SVI 50～58mL/g,沉降速率在72～90m/h,好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能和较高的COD去除率。同时应用扫描电镜技术对接种颗粒污泥和驯化后的好氧颗粒污泥的微生物结构进行了初步观察和分析。     

活性污泥微生物以乙酸为碳源合成聚羟基烷酸酯的研究

聚羟基烷酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)是一种生物可降解塑料,利用活性污泥合成PHA具有操作方便的优点.本研究对长期驯化的厌氧-好氧活性污泥工艺在厌氧条件下及好氧活性污泥工艺在好氧条件下利用乙酸合成PHA进行了比较分析,发现好氧活性污泥可以合成较多的PHA.在此基础上,研究了好氧条件下乙酸加入次数、乙酸浓度及硝化抑制剂(丙烯基硫脲,ATU)对PHA合成的影响,结果表明,将乙酸分3次加入到反应器、乙酸浓度为2 925 mg/L及加入6.74 mg/L ATU时,可以使污泥挥发性悬浮固体物中PHA的含量达到56.3%.     

厌氧-好氧驯化活性污泥生物合成PHA的研究

厌氧-好氧处理有机污水的活性污泥中含有大量菌胶团菌,其形成与菌体胞内聚羟基烷酸酯(PHA)的积累有关,因此有可能利用污水中有机物和活性污泥中多种微生物合成PHA。笔者利用纺织工业废水厌氧-好氧驯化活性污泥,从中提取PHA。分别研究了厌氧过程和好氧过程中供氧量、碳源调节物浓度、培养时间等对菌胶团菌生长和胞内PHA积累的影响,测定了所得PHA的分子量、熔点和单体链节组成。      

不同碳源种类对好氧颗粒污泥合成PHA的影响

影响好氧颗粒污泥稳定性的因素众多,其中碳源种类的不同会造成好氧颗粒污泥合成聚羟基烷酸酯(PHA)的不同,进而影响其稳定性能.采用混合碳源驯化培养的好氧颗粒污泥进行试验.考察了厌氧条件下,乙酸钠等八种碳源对好氧颗粒污泥合成PHA的影响.结果表明,颗粒污泥对乙酸钠和蔗糖具有较好的转化能力,合成PHA的量分别为102.19mgCOD/g·VSS和70.58mgCOD/g·VSS,显著高于其他碳源的PHA合成量(5~26mg/g×VSS).故以蔗糖和乙酸钠作碳源均有利于颗粒污泥稳定性能的维持,而当以甲醇作碳源时好氧颗粒污泥的贮存能力最差.     

不同补料方式对好氧颗粒污泥合成PHA的影响

为提高好氧颗粒污泥(AGS)合成聚羟基脂肪酸酯(PHA)的产量,探究了4种不同补料方式(未补料、好氧0h补料、好氧0.5h补料和好氧1h补料)对AGS合成PHA的影响,同时考察了此过程中AGS的碳氮磷去除效能以及微生物群落结构变化.结果表明,补料能够提高AGS合成PHA的含量,在好氧1h补料时AGS合成PHA的含量最高,为125.06mg/g;同时补料时间会影响AGS的脱氮除磷性能,当补料时间由好氧0h延迟至好氧1h时,AGS的总氮去除率由(87.49±5.49)%降至(67.60±16.24)%,溶解性正磷酸盐(SOP)去除率由(94.08±1.42)%降至(62.91±15.33)%.且不同补料时间条件下,AGS的微生物群落结构变化较大,合成PHA的优势菌群差异较大,在未补料和好氧0h补料条件下,优势菌为既能合成PHA同时能够脱氮或除磷的不动杆菌属(Acinetobacter);在好氧1h补料条件下中,优势菌为能合成PHA的噬氢菌属(Hydrogenophaga)和黄杆菌属(Flavobacterium).     

好氧颗粒污泥耐受PFOS的结构稳定性及微生物响应

以好氧颗粒污泥为接种污泥,通过全氟辛烷磺酸(PFOS)长期驯化实现耐PFOS颗粒的培养,考察不同驯化时期的污泥基本特性,并结合微生物群落演替过程、微生物表型分布以及功能途径的变化情况,以揭示其耐受机制.结果表明,好氧颗粒污泥经历解体、再形成和成熟3个阶段后可在PFOS暴露下稳定维持.驯化成熟后的好氧颗粒污泥表面丝状菌减少,并且被大量胞外聚合物(EPS)所包裹,结构更加致密.驯化期间颗粒污泥中存在大量抗性细菌以及维持颗粒稳定相关细菌,主要包括unclassified＿f＿＿Comamonadaceae、Defluviicoccus、Dongia、Rhodoplanes、Flavobacterium、Thauera、Azospira、Candidatus＿Competibacter、Azoarcus和norank＿f＿＿A4b,且部分菌属间存在显著的正相关性.群体感应途径和细菌趋化途径相关基因丰度在解体期上调,在颗粒形成和成熟期恢复至初始水平,说明细菌的群体感应效应和趋化性能够在颗粒应激过程中起重要作用.因此,好氧颗粒污泥可以通过特定菌群积极响应、促进细菌趋化作用和群体感应作用、提高EPS...     

好氧颗粒污泥的培养及其微观特性表征

采用厌氧颗粒污泥为接种污泥,在SBR反应器内培养好氧颗粒污泥,并对其微观特征进行了研究。COD负荷为1.5kg/m3·h～1.8kg/m3·h,表面气体流速在0.0052m/s之间,沉淀时间控制在10～8min时,有利于好氧颗粒污泥的形成。20d后完成好氧颗粒污泥的驯化和培养。研究发现培养的好氧颗粒污泥微生物相以杆菌和丝状菌为主,球菌较少。用扫描电子显微镜(SEM)观察好氧颗粒污泥的微观结构,颗粒污泥具有不平整的表面,轮廓清晰,表面有薄层粘液覆盖并有绒毛状结构。颗粒污泥表面和内部有明显的孔洞或孔隙。研究结果表明,好氧颗粒污泥具有良好的有机物降解能力和同步硝化反硝化能力。     

产聚羟基脂肪酸酯的活性污泥驯化及细菌群落结构研究

为了驯化活性污泥中产聚羟基脂肪酸酯(PHA)的混合菌群并解析细菌群落结构变化,该研究采用好氧瞬时补料(ADF)工艺以乙酸钠为碳源驯化活性污泥合成PHA,并运用高通量测序分析细菌群落结构变化。结果表明,pH 7.0、乙酸钠4 g/L驯化出的混合菌群PHA合成能力最强;积累的PHA为聚羟基丁酸酯(PHB),含量达到14.72%,浓度达到1.92 g/L。高通量测序分析表明驯化后的污泥细菌群落多样性远低于驯化前的污泥,说明驯化过程中一部分细菌被淘汰。不同分类水平上的细菌群落分析表明驯化前后优势细菌类群发生了较大的变化。驯化后的污泥细菌群落中优势菌属包括噬氢菌属(Hydrogenophaga)、黄杆菌属(Flavobacterium)、短波单胞菌属(Brevundimonas)和陶厄氏菌属(Thauera),均为已报道的PHA积累菌属。     

基于DGAOs富集的内碳源短程硝化反硝化工艺特性

采用序批式生物反应器（SBR）,以厌氧-好氧-缺氧的运行方式,研究了低C/N比下内碳源驱动的短程硝化反硝化工艺运行性能.结果表明,反应器内可同时富集反硝化聚糖菌（DGAOs）和氨氧化细菌（AOB）.DGAOs可以利用聚-β-羟基脂肪酸酯（PHA）为内碳源进行反硝化,且利用的PHA中PHB （聚-β-羟基丁酸酯）占主要部分.稳定运行后,第39d厌氧末期污泥胞内存储物质在荧光显微镜下清晰可见,内碳源存储的PHA在缺氧阶段净消耗量为2.34mmol C/L,较文献报道值高29%.经过55d的驯化后,SBR系统达到了较为稳定的脱氮效果,平均氨氮去除率为（93.13%±4.91%）,内碳源反硝化效率为（49.62%±8.97%）.驯化后的污泥淘汰了反硝化聚磷菌（DPAOs）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）,富集了DGAOs和AOB,其丰度从接种时的0.13%和0.20%分别上升到7.13%和1.11%,实现了低C/N下内碳源驱动短程硝化反硝化.     

Effects of phosphorus and nitrogen limitation on PHA production in activated sludge

The e ects of phosphorus and nitrogen limitation on polyhydroxyalkanoate (PHA) production and accumulation by activated sludge biomass with acetate as a carbon source were investigated. Pre-selected influent carbon-phosphorus (C:P, W/W) of 100, 160, 250, 500 and 750, and carbon-nitrogen (C:N, W/W) of 20, 60, 100, 125 and 180 were applied in the phosphorus limitation experiments and the nitrogen limitation experiments, respectively. The maximum PHA accumulation up to 59% of the cell dry weight with a PHA productivity of 1.61 mg PHA/mg COD consumed was observed at the C:N 125 in the nitrogen limitation experiment. This value was much higher than that obtained in previous studies with a normal substrate feeding. The study showed that activated sludge biomass would produce more polyhydroxybutyrate than polyhydroxyvalerate under the stress of nutrient limitation, especially under phosphorus limitation conditions. The experimental result also indicated that both phosphorus and nitrogen limitation may cause sludge bulking.     

集镇污水处理厂CAST工艺调试实验

进行了集镇污水处理厂CAST工艺调试实验研究,实际调控结果表明,采用控制温度、溶解氧、沉降比、污泥指数、生物相的变化,运行周期4.5h,沉降比35%,污泥龄15d,生物区溶解氧31mg/L,实现生物菌种培养与驯化最佳条件,污泥浓度可达到2000mg/L,生物相基本稳定,处理效果显著,出水各项指标达标。     

富磷剩余污泥厌氧消化过程中的水解与生物释磷机制

以某采用A/O生物除磷工艺的污水处理厂排出的富磷剩余污泥为研究对象,设计厌氧消化比较试验,讨论了富磷剩余污泥厌氧消化过程中的磷释放机制.结果发现,剩余污泥消化系统中的SOP(溶解性正磷)释放/PHA(聚羟基烷酸)合成比值大于活性污泥厌氧释磷系统,证实了剩余污泥厌氧消化过程中水解机制是磷释放的主导机制;剩余污泥消化系统中的PHA合成/糖原降解比值小于活性污泥厌氧释磷系统,表明污泥消化系统中的糖原降解不仅仅是生物释磷引起的;厌氧消化系统中抑菌剂的存在对于污泥消化系统的水解释磷机制与生物释磷机制均是不利的.     

溶解氧对活性污泥胞内贮存物和除磷性能的影响

分别以乙酸钠和葡萄糖为碳源,通过间歇实验,考察不同溶解氧(DO)浓度对厌氧-缺氧-好氧序批式反应器中活性污泥胞内贮存物聚羟基烷酸酯(PHA)、糖原和系统除磷性能的影响。实验表明:DO对以乙酸钠为碳源培养的胞内贮存物PHA和糖原影响较大,并影响污泥的除磷性能;对以葡萄糖为碳源培养的胞内物质影响较小,可能是因为细胞内存在其他类型的胞内贮存物。     

生物流化床法处理污泥回流液的影响因素研究

将生物流化床工艺与活性污泥工艺相结合,以市政污水处理厂污泥回流液为研究对像。以0.3～0.45mm活性炭颗粒为载体对生物流化床中微生物进行培养、驯化,挂膜成功后,分别对生物流化床厌氧段和好氧段进行了单因素试验,得出进水的最佳pH值介于7.0～7.5,生物流化床厌氧段的最佳水力停留时间4.4h、最佳碳源为蔗糖,;缺氧段及好氧段的最佳水力停留时间2.69h、8.06h,曝气量0.5mL/min。在最佳工艺参数条件下进行污泥回流液脱氮除磷试验得出,此工艺可使总氮浓度为150.0mg/L,总磷浓度为59.0mg/L的污泥回流液的总氮浓度降低至65.19mg/L,此时的总氮去除率为56.54%;总磷的去除率较低。试验结果表明,该工艺对处理污泥回流液中氮磷具有一定的效果。     

生物炭对活性污泥中SMP和EPS的组成及脱氮除磷的影响

采用SBR工艺,研究不同生物质原料制成的生物炭粉末对活性污泥中的溶解性微生物产物(SMP)、胞外聚合物(EPS)的组成[蛋白质(PN)、多糖(PS)]及其含量的影响;分析活性污泥MLVSS/MLSS的变化以及污水氮、磷的含量。结果表明:添加的生物炭起到连接污泥絮体的作用,菌胶团尺寸增大,污泥中微生物量明显增多。添加生物炭的活性污泥溶解性微生物产物(SMP)中蛋白质的含量减少了62.3%～76.6%。胞外聚合物(EPS)中蛋白质的含量增加了17.8%～32.8%,含有更多的氨基酸或蛋白质中的色氨酸、酪氨酸以及苯丙氨酸。猪粪生物炭(PMB)对活性污泥影响最大,污泥EPS的冻干物中含有更多的芳香族化合物及核酸类物质。添加生物炭后,活性污泥对氮的转化效率提高,氨氮更快地转化为亚硝态氮并使其达到较高的浓度,并且对磷也有更好的去除效果。