溶解氧对晚期垃圾渗滤液短程硝化及微生物群落结构变化的影响

以上海老港垃圾填埋场配套污水处理设施中的污泥为菌种源,在序批式活性污泥反应器(SBR)中对晚期垃圾渗滤液进行短程硝化处理,调节SBR中溶解氧浓度,考察溶解氧对渗滤液短程硝化的影响,分析不同溶解氧条件下污泥微生物群落结构的变化.结果表明,低溶解氧(0.2～0.5 mg/L)条件下,SBR可以获得较高的短程硝化效率,反应17h后,SBR内亚硝态氮/氨氮(质量比)为1.05,氨氮负荷可达到1.5 kg/(kg·d)(以每千克污泥悬浮固体每天承担的氨氮计),出水可以满足后续厌氧氨氧化处理的要求.从污泥变形梯度凝胶电泳(DGGE)图谱中可以看出,SBR微生物群落结构中主要优势种有uncultured Bacteroidetes bacterium、uncultured bacterium、uncultured Candidatus Amoebophilus sp.等.随着溶解氧含量的升高,SBR内微生物群落结构的多样性有所升高,但溶解氧对微生物群落结构影响有限.     

雨季冲击条件下活性污泥呼吸图谱的变化

通过模型实验考察了雨季合流污水水量冲击以及冲击过后恢复初始状态过程中活性污泥的呼吸图谱变化规律。结果表明：雨季冲击下好氧池污泥浓度降幅较自、异养菌呼吸速率大;异养菌呼吸速率降幅较自养菌大。而COD去除率降幅小,NH4+-N去除率降幅大,与自养菌、异养菌呼吸速率的降幅不一致。表明异养菌虽受冲击影响较大,但因其所占污泥比例仍较大,COD处理的缓冲能力大;自养菌占污泥比例较小,虽受冲击的影响较小,但对NH4+-N处理的缓冲能力较小;另一方面,大雨冲击下自养菌呼吸比例上升10%,异养菌呼吸比例下降6%,表明在冲击过程中污泥中微生物结构有小幅变化。     

16SrDNA克隆文库分析含硫污水生物反应器中生物群落

利用生物脱硫技术处理炼油厂含硫污水,硫化物选择性地氧化成单质硫。在进水硫化物605.3 mg·L-1的条件下,硫化物去除率90.7%,单质硫生成率达到80.8%。提取反应器中的DNA样本,构建16S rDNA克隆文库对反应器中的生物群落进行分析。对51个阳性克隆子(长度约为1 400 bp)进行测序,测序结果在NCBI数据库利用Blast比对并构建系统发育树。测序结果表明,生物脱硫反应器细菌种群可分为10个类群,数量最多的是γ-变形菌(γ-Proteobacteria)占76.6%,其余类群共占23.4%。γ-Proteobacteria类群中数量最多的是具有脱硫功能的Halothiobacillus sp.(66.7%)、Thiovirga sp.(25.6%)以及Pseudomonas sp.(7.7%)。系统发育树分析结果表明,生物脱硫系统中形成了以化能自养型脱硫菌为主的微生物群落结构,异养菌数量较少。     

HRT和SRT对AO工艺去除四环素及耐药菌的影响

研究了不同水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)条件下四环素(TC)和四环素耐药菌(tetracycline resistant bacteria,TRB)在AO工艺各池中的变化情况,并在最优工况下,用宏基因组16s DNA技术测定了各池微生物群落特征。结果表明,HRT的延长对TC的去除率影响不大,在90%左右。SRT从5 d延长到20 d时,TC的去除率从81.8%升高到90.9%。适当的延长HRT和SRT有利于减少TRB的数量。AO各池的四环素耐药菌优势菌属于Proteobacteria(变形菌门)和Bacteroidetes(拟杆菌门)。     

土霉素生产废水生物处理装置中微生物群落结构特征解析

抗生素对细菌具有强抑制作用,从而会影响废水生物处理系统中的微生物群落结构。在用定量PCR方法对土霉素生产废水处理装置(进水中土霉素浓度为1 662.1±248.6μg/L)中的细菌16S rRNA基因和真菌18S rRNA基因的含量进行比较的基础上,利用16S rRNA基因克隆文库方法对污泥中的细菌群落结构进行了详细解析。定量PCR结果显示,土霉素废水活性污泥中真菌(18S rRNA)/细菌(16S rRNA)基因的拷贝数比例高达1.2,明显较高于非抗生素肌苷废水活性污泥中的比例1.52×10-6,表明真菌对于土霉素废水中有机物的去除可能发挥重要作用。细菌克隆文库分析结果显示,Alpha变形菌和Beta变形菌是主要的优势菌,比例分别为23.7%和22.0%,其次是酸杆菌(17.0%)和拟杆菌(11.9%)。     

A2/O工艺缺氧池中反硝化聚磷菌的比例、特性研究及菌株鉴定

用释磷/聚磷装置和微生物筛选、分离方法研究A2/O工艺缺氧池污泥,确定缺氧池中反硝化聚磷菌(DPB)的比例,筛选、分离得反硝化聚磷单菌株且对单菌株聚磷特性进行研究.结果表明,缺氧池中DPB占聚磷菌(PAO)的比例约为21.5%.从缺氧池分离得到的肠杆菌科、气单胞菌属和假单胞菌属都是DPB,而不动杆菌属仅是好氧PAO,葡萄球菌属和微球菌属仅是一种专职的反硝化菌.反应过程中同时存在O2和NO3时,肠杆菌科优先利用水中的O2进行聚磷;在缺氧环境中,肠杆菌科在COD为30mg/L时的聚磷效果优于COD为180 mg/L时的聚磷效果.可见DPB的反硝化和聚磷的特性与电子受体的存在形式和COD有密切关系.因此,改良传统A2/O工艺和研发同步反硝化聚磷装置时,必须控制缺氧反硝化聚磷单元中混合液的DO和COD.     

京杭运河杭州段水体污染和细菌群落结构特征

为了解人类活动对城市河道水体污染和细菌群落的影响,选取京杭运河杭州段进行了分季节采样研究。测定了水体的环境与水质参数,分析了细菌丰度、胞外酶活性和群落结构变化。结果显示,从上游到下游,水体中高锰酸盐指数、氨氮、总氮以及细菌丰度和β-葡萄糖苷酶活性大体呈递增趋势,冬季水体总体污染水平及细菌丰度均显著高于其他季节。水体中细菌的主要种类集中在变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacterioidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和蓝藻门(Cyanobacteria),所占比例分别为37.8%、24.3%、18.9%、10.8%和8.1%,属于黄杆菌(Flavobacterium)、厚壁菌(Firmicutes bacterium)和放线菌(Actinobacterium)的细菌是水体中大多数时间的优势细菌。限制性排序分析显示,水体细菌群落结构从上游到下游差异明显,高锰酸盐指数和总氮是关键影响因子。杭州市区由人类活动产生的污染物输入是京杭运河杭州段的主要污染源,水体细菌群落对水体污染物的变化有着明显的响应。     

3DBER-S阴极nirS型反硝化菌群的分析

为探究低碳氮比条件下3DBER-S(三维电极生物膜与硫自养耦合脱氮工艺)阴极反硝化菌群特征、强化脱氮机制,在TOC/TN=0.36的进水条件下稳定运行反应器,运用nirS基因克隆文库方法,分析了3DBER-S阴极生物膜反硝化菌群结构。结果表明,在3DBER-S阴极生物膜上反硝化菌中,β变形菌(β-proteobacteria)是优势菌种,占细菌总数的59.22%。其中,所占比例最大的是异养菌,包括与固氮弧菌属(Azoarcus tolulyticus)和趋磁螺菌(Magnetospirillum magneticum)类似的细菌,分别占44.74%和21.05%。能够分别利用硫单质或氢气作为电子供体进行反硝化脱氮的Sulfuricella denitrifican、高氯酸盐降解菌(Dechlorospirillum sp.)和陶厄氏菌属(Thauera)三者所占比例之和达到了17.11%。表明系统中氮的去除是由异养反硝化、氢自养反硝化和硫自养反硝化共同作用的结果,既有效减少了脱氮过程中有机碳源的消耗,又维持了系统酸碱度的平衡,从而能够在低碳氮比条件下维持稳定高效的脱氮效果。     

鸟粪石负载硅藻土对土壤铅和金霉素的同步修复作用

使用镁盐改性硅藻土回收沼液中氮磷制得鸟粪石负载硅藻土 (Struvite-loaded diatomite,SD) ,将其用于土壤中铅 (Pb) 和金霉素 (CTC) 复合污染的原位修复。采用吸附-解吸实验评估SD对Pb和CTC迁移特性的影响,同时,通过测定土壤pH和酸缓冲能力、土壤Pb和CTC的有效态和形态、土壤速效磷和微生物群落结构变化等考察SD对土壤Pb和CTC的钝化能力,借助SEM、XRD、FT-IR等表征手段揭示其修复机理。结果表明,SD能有效降低Pb和CTC在土壤中的迁移特性;SD投加质量分数为3%,稳定49 d后,土壤酸中和能力提升1倍以上,土壤有效态Pb和CTC含量分别降低26%和56%,酸溶态Pb占比降低10%,残渣态Pb占比升高18%, CTC的水溶态和松散结合态占比分别降低5%和13%,紧密结合态CTC升高11%,一定程度上降低了Pb和CTC在土壤中的生物有效性;SD的投加可提升土壤速效磷含量,提高土壤微生物的相对丰度和多样性,尤其增加酸杆菌门 (Acidobacteria) 、绿弯菌门 (Chloroflexi) 和芽单胞菌门 (Gemmatimonadetes) 的相对丰度,降低放线菌门 (Actinobacteria) 和厚壁菌门 (Firmicutes) 的相对丰度;SD对土壤Pb和CTC的钝化机制主要为吸附和沉淀的协同作用。该研究可为污水氮磷资源化利用和重金属抗生素复合污染土壤原位修复提供参考。     

悬浮填料生物膜反应器细菌群落季相更替对处理效果的稳定作用

针对生物实验室污水处理难度高及其秋冬季节达标率低的问题,采用改进工艺的悬浮填料生物膜反应器(moving bed biofilm reactor, MBBR)进行连续处理,观察秋冬季节MBBR水质处理效果,利用高通量测序技术研究环境因子水温(Tw)、溶解氧(DO)、pH对生物膜细菌群落更替的影响以及主要微生物种群变化。结果表明,Tw由26 ℃下降到10 ℃期间,反应器COD、${{\rm{NH}}_4^ + }$-N去除率仍然分别保持在75%、80%左右,MBBR出水稳定在一级A标准。变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes)是生物膜主要优势菌门,Tw的下降引起拟杆菌门的相对丰度显著升高。假单胞菌属(Pseudomonas)和黄杆菌属(Flavobacterium)在低Tw下成为优势菌属,动胶菌属(Zoogloea)相对丰度保持稳定。通过冗余分析(RDA)发现,DO与短波单胞菌属(Brevundimonas)、pH与脱氯单胞菌(Dechloromonas)、固氮弧菌属(Azoarcus)具有显著正相关性,Tw与假单胞菌属、黄杆菌属具有显著负相关性。MBBR结果揭示,细菌群落动态更替是MBBR出水水质仍然保持稳定的重要原因。     

微纳米曝气联合苦草对污染景观水体的修复效果及对微生物群落结构的影响

为探索微纳米曝气联合苦草 (micro-nano aeration combined with Vallisneria natans,MAVS) 对污染水体修复效果及微生物种群调控机理,以合肥国家湿地公园一处污染水体为修复对象并结合示范工程实验,考察了MAVS对景观水体修复效果及该水体水质及微生物种群结构的动态变化规律。结果表明：经过MAVS修复后,污染景观水体水质得到了明显改善,水体DO逐步提升,COD、NH₄⁺-N、TN、TP分别降低了50%、85%、75%和75%左右;底泥微生物群落结构多样性随修复进程的推进而不断增加,而优势微生物种群结构组成保持相对稳定,但其丰度随修复进程而变化;在门分类水平上,优势菌门为Proteobacteria、Bacteroidetes、Acidobacteria和Chloroflexi,其中Proteobacteria、Bacteroidetes的丰度随修复过程的进行而下降,而Acidobacteria、Chloroflexi的丰度逐步增加;在属分类水平上,优势菌属为Rhodocyclus_uncultured、Xanthomonadales Incertae Sedis_uncultured、Alcaligenes_uncultured和Bacteroidetes vadinHA17_norank,其丰度随修复过程的进行而下降,修复进程停止后丰度逐渐增加;随着修复过程的进行,污染景观水体底泥优势微生物群落丰度呈现出与COD相同、DO相反的变化趋势,但在时间上存在一定的滞后性。由此可以看出,修复水体微生物群落结构随修复进程、水质特性的变化而变化,COD是驱动微生物群落结构及丰度变化的最大贡献者,同时DO、TP也对其变化产生一定影响。微纳米曝气联合苦草能有效修复污染水体,调控水体底泥微生物种群结构,具有良好的推广应用价值。     

Effects of fenvalerate concentrations and its chiral isomers on bacterial community structure in the sediment environment of aquaculture ponds

To investigate the effect of chiral pesticide fenvalerate (FV) on the micro-ecological environment of aquaculture pond sediment, we used an indoor static experiment to observe the effects of FV added at different concentrations with different chiral isomers on the changes in the sediment bacterial community. The 16S rDNA high-throughput sequencing technique was used to conduct sequencing and analysis of the bacterial community structure as well as changes in aquaculture pond sediments after 4 weeks of cultivation. The results showed that the microbial alpha diversity indices (Sobs and Shannon indices) of the treated groups were significantly lower than those of the control group after 4 weeks (P < 0.05), and the values in the high-concentration group were significantly lower than those of the low-concentration group (P < 0.05). In terms of bacterial group composition, the proportion of abundance of Proteobacteria and Acidobacteria in the treated groups were greater than in the control group after 4 weeks, while the proportion of abundance of Bacteroidetes and Verrucomicrobia were lower. In the high-concentration FV treatment group, the proportion of abundance of Bacteroidetes, Acidobacteria, Chloroflexi, Nitrospinae, unclassified_k_norank, Ignavibacteriae, and Nitrospirae were significantly different from those of the other groups (P < 0.05). Principal coordinate analysis (PCoA) and ANONISIM/Adonis analysis showed that the cis-enantiomer had a stronger effect on the bacterial community as the concentration of FV increased. In addition, the linear discriminant analysis effect size (LEfSe) and linear discriminant analysis (LDA) results revealed differences in the level of enrichment of bacterial groups caused by FV at different concentrations and isomer levels. Collectively, this study showed that FV residue has a pronounced effect on bacterial communities in sediment, which becomes more significant with increasing exposure concentration. The effects of the cis- and trans-enantiomers of FV on the sediment environment are different; the cis-enantiomer has a stronger effect on the bacterial community.

     

ANAMMOX-UASB反应器启动过程中的生物特性

以絮状厌氧消化污泥为接种污泥,经过250 d运行后成功启动了ANAMMOX-UASB反应器。结果表明：在启动过程中,絮体污泥逐渐颗粒化并以不规则状的红色颗粒污泥和褐色絮状污泥为主;脱氢酶活性由启动前的3 909.51 μg·(h·g)⁻¹最终降至72.13 μg·(h·g)⁻¹;EPS含量在启动过程中先降后升,EPS组成中主要为TB-EPS,占比由54.4%升至75.7%;启动过程中LB-EPS和TB-EPS中均以PN为主,且PN占比逐步增大,分别由初始的88.7%和89.5%增至99.6%和94.7%;启动过程中EPS的结构与组成均发生变化。ANAMMOX-UASB启动过程中微生物Chao1、ACE、Shannon和Simpson指数均先升后降,启动成功后微生物多样性和丰富度均降低。污泥中微生物的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)。浮霉菌门中Candidatus Anammoximicrobium丰度逐渐降低直至消失,而Candidatus Brocadia丰度最终增至12.15%。     

白洋淀表层沉积物细菌多样性及影响因素

为探究不同富营养化水体沉积物中细菌群落结构的差异及驱动因素,以白洋淀表层沉积物细菌为研究对象,通过高通量测序方法,分析了2种富营养水平下细菌群落结构组成、多样性以及与环境因子的相关性.结果 表明,细菌群落多样性随富营养化水平升高而下降;重度和中度富营养化水平下的细菌群落结构有差异,重度富营养化水平下绿弯菌门丰度显著提高...     

AO工艺处理淀粉污水效能及微生物群落解析

对某淀粉污水厂与实验室的AO处理工艺进行比较研究,通过常规水质监测及Miseq测序技术解析水质处理效果、进水成分差异与AO工艺菌群结构的相关性。结果表明,当进水COD和NH3-N浓度分别为500和450.0 mg·L-1,污水厂稳定运行出水COD和NH3-N浓度分别为83和1.3 mg·L-1,其去除率分别达到96.52%和99.66%;实验室AO处理工艺调试45 d后出水COD和NH3-N浓度分别为78.8和49.9 mg·L-1,其去除率分别达到90.83%和88.50%。Miseq测序结果表明,Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi、Firmicutes、Actinobacteria和Candidate division TM7在各样本中为主要菌门。污水厂与实验室AO处理工艺各样品菌属表现出相同的变化趋势,当AO系统运行良好时,其优势菌属为Anaerolineaceae、Saprospiraceae和Betaproteobacteria等,三者总相对丰度比例为30%。污水厂与实验室AO处理工艺菌群也存在一定差异,其中较显著的有Firmicutes、Saprospiraceae和Betaproteobacteria等。     

ABR处理模拟畜禽养殖废水中有机物的快速启动与运行优化研究

研究了厌氧折流板反应器（ABR）处理模拟畜禽养殖废水的快速启动过程与运行条件的优化。通过接种厌氧颗粒污泥、固定停留时间、逐步升高进水负荷的方式进行快速启动;64 d后,ABR的有机负荷（OLR）达到5.7 kg COD·（m3·d）-1,COD去除率为98%,表明快速启动成功。ABR各格室中成熟颗粒污泥的浓度在7.14~26.17 g·L-1之间,中位直径从开始启动时的0.89 mm增长到1.18~1.58 mm,平均增长速度为7.28×10-3 mm·d-1。通过16Sr DNA、PCR-DGGE技术对ABR的成熟颗粒污泥的微生物群落进行分析,发现了序列最相似的产酸菌包括：Raoultella ornithinolytica、Uncultured Clostridiales bacterium、Staphylococcus sp.、Propionibacterium sp.、Uncultured Acidobacteria bacterium、Brevibacterium casei等,产氢菌Uncultured Clostridium sp.等,以及产甲烷菌Uncultured Firmicutes bacterium等,且这些微生物从ABR第1格室到第5格室呈现种类和丰度依次递减的趋势,不同格室中微生物群落发生了演替。在水力停留时间（HRT） 24 h,运行温度（32±1）℃时ABR处理模拟畜禽养殖废水的效果较好。     

有机碳源条件下厌氧氨氧化SBBR中的微生物多样性

研究有机碳源对SBBR厌氧氨氧化菌群等微生物的影响。采用16S rDNA序列与PCR-DGGE分析技术相结合的方法,对稳定运行的反应器内的活性污泥和生物膜样品,进行细菌多样性图谱分析,同时采用巢式PCR-DGGE技术对浮霉状菌属(Planctomycetes)细菌进行分析。结果表明,在有机碳源反应系统细菌条带数和多样性指数均高于无机系统,与活性污泥相比,生物膜表尤为明显。当进水不含有机碳源时,氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB),厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonia oxidizing bacteria,ANAMMOX)为优势功能菌;当进水含有机碳源时,系统中存在的AOB以亚硝化单胞菌(Nitrosomonas sp.)为优势菌群,同时存在反硝化菌,如索氏菌(Thauera sp.)以及厌氧氨氧化菌,它们共同作用完成N的去除。此外,与无机碳源系统相比,有机碳源的存在,有利于浮霉状菌的积累,但压缩了ANAMMOX的生存空间。本研究可为厌氧氨氧化工艺处理低C/N比有机废水提供了理论依据。     

微纳米曝气对水库沉积物细菌及磷功能菌群落的影响

为探究微纳米曝气对水库沉积物细菌及磷功能菌群落的影响,以三明市东牙溪水库为研究对象,通过Illumina高通量测序,分析了曝气前后沉积物细菌、聚磷菌与有机解磷菌的群落组成、结构及其与环境因子的相关性。结果表明,微纳米曝气对底部产生充氧作用,进而对沉积物微生物的群落造成一定影响,微纳米曝气后,变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度上升了24.7%,厚壁菌门(Firmicutes)上升了8.3%,而绿弯菌门(Chloroflexi)下降了5.9%,酸杆菌门(Acidobacteria)下降了7.0%。曝气前,沉积物中聚磷菌的优势菌属包括Syntrophus(26.79%)、Anaeromyxobacter(14.6%)、Nitrospira(12.6%)和Anaerolinea(11.3%);而曝气后,聚磷菌优势菌属则为Pseudomonas(65.1%)和Clostridium(22.9%)。有机解磷菌的优势菌属在微纳米曝气前后同样发生了改变：在曝气前,优势菌属为Azospira、Mesorhizobium、Pseudomonas、Chelatococcus、Variovorax,分别占8.6%、5.4%、5.3%、5.2%、和5.2%;在曝气后,优势菌属则为Azospira、Variovorax、Chelatococcus、Pseudomonas、Acidovorax,分别占11.3%、6.5%、6.1%、5.9%和5.8%。冗余分析结果表明,不管是聚磷菌还是有机解磷菌,其群落组成与沉积物表层的溶解氧(DO)均显著相关(P<0.05)。微纳米曝气工程的实施,对水库沉积物微生物的群落组成、结构有一定影响。