生物脱氮组合工艺的研究及应用

为处理高浓度含氮废水,提出生物脱氮组合工艺,首先介绍3种生物脱氮技术原理,同时对其进行比较分析,找出现有技术在实际应用中存在的不足,从而归纳出生物脱氮组合工艺,即"短程硝化+厌氧氨氧化+反硝化"。该组合工艺可去除废水中各种形式的氮,且去除1 mol氨态氮消耗0.75 mol氧气。实际应用中总氮去除率最高可达87.5%,氨氮去除率最高可达91.8%。     

亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮工艺研究

开发出了针对低C/N比高氨氮废水处理的亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮新工艺,并对新工艺进行了系统的研究.试验结果表明,新工艺能取得较好的脱氮效果,在溶解氧为0.5～1.2mg·L-1,pH值为7.5～8.2,温度为17～30℃,进水氨氮浓度不高于1000 mg·L-1,C/N比不高于0.5,HRT不高于32h条件下,亚硝化/电化学反硝化工艺装置运行稳定,亚硝化段膜生物反应器(MBR)出水的氨氮去除率和亚硝氮生成率均能稳定在50%左右,MBR出水中的剩余氨氮和生成的亚硝氮经电化学生物反硝化段(硫碳混合反应器)处理后,最终出水总氮去除率超过95%;出水中的SO2-4浓度不高于1280 mg·L-1.新工艺最高氨氮负荷为1.11kg·m-3·d-1.     

亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮工艺细菌形态及多样性研究

采用电镜观察和分子生物学手段16S rDNA克隆文库方法对亚硝化/电化学生物反硝化全自养脱氮工艺中的细菌进行了形态和多样性研究,从16S rDNA克隆文库中随机挑选60(61)个克隆子进行序列测定(约500bp),对测序结果进行BLAST比对和系统发育分析.结果表明,亚硝化段内的细菌主要为球状和椭球状的氨氧化细菌,以亚硝酸氮作为进水基质时,电化学反硝化生物段内细菌主要为短杆状和椭球状的脱氮菌.亚硝化/电化学生物反硝化脱氮系统中蕴藏着特有的微生物新资源.亚硝化段细菌类群的优势顺序为β-Proteobacteria类群(60.00%)、Bacteroidetes类群(28.33%)和Chloroflexi类群(11.67%).当电化学生物反硝化段进水氮基质为亚硝氮(429～543mg.L-1)和氨氮(412～525mg.L-1)时,细菌优势类群顺序为β-Proteobacteria(78.33%)类群和ε-Proteobacteria类群(21.67%);当电化学生物反硝化段进水氮基质为亚硝氮(519～578mg.L-1)时,细菌优势类群顺序为β-Proteobacteria类群(81.97%)、ε-Proteobacteria(16.39%)类群和γ-Proteobacteria类群(1.64%);优势类群变化不大,但每种类群中细菌的种类和数量变化较大,这主要是由进水基质变化导致.     

城市生活污水SNAD工艺的启动研究

采用SBR反应器,以城市生活污水为原水,进行同步亚硝化、厌氧氨氧化、反硝化(SNAD)工艺的启动研究.首先接种厌氧氨氧化(anammox)颗粒污泥,在高曝气量下(500L/h)培养得到亚硝化颗粒污泥,然后再次接种anammox颗粒污泥,在低曝气量下(40L/h)培养得到SNAD颗粒污泥.在亚硝化稳定期,氨氮平均去除率达到94%,亚硝态氮平均积累率达到95%.在SNAD稳定期,总氮平均去除率为85%.批试实验结果表明,亚硝化稳定期亚硝化颗粒污泥的好氧氨氮和亚硝态氮氧化活性分别为为0.234和0kgN/(kgVSS×d).SNAD颗粒污泥的厌氧氨氧化总氮去除、亚硝态氮反硝化、好氧氨氮氧化、好氧亚硝态氮氧化活性分别为0.158、0.104、0.281、0kg/(kgVSS×d),其中硝态氮反硝化活性在0~120min和120~360min内分别为0.061和0.104kg/(kgVSS×d).扫描电镜显示,SNAD颗粒污泥表面以短杆状菌和球状菌为主,可能为好氧氨氧化菌(AOB)和反硝化菌,颗粒污泥内部以火山口状的细菌为主,可能为anammox菌.     

高氮城市生活垃圾渗滤液短程生物脱氮

采用"两级UASB-缺氧-好氧系统"处理高COD与高NH4 -N的城市生活垃圾渗滤液.180天的试验结果表明:UASB1(一级UASB)与UASB2(二级UASB)最大COD去除速率分别为12.5、8.5 kg·m-3·d-1,UASB1的NOx--N的最大去除速率为3.0 kg·m-3·d-1.系统COD去除率为80%～92%,出水COD为800～1500 mg·L-1.原渗滤液的NH 4-N为1100～2000 mg·L-1,A/O工艺的最大NH4 -N去除速率为0.68kg·m-3·d-1;在17～30℃,通过NO-2-N累积率为90%～99%的短程硝化,NH4 -N的去除率在99%左右,出水NH4 -N小于15 mg·L-1.回流处理水和二沉池回流污泥中的NOx--N分别在UASB1和A/O工艺的缺氧段实现完全反硝化,使系统无机氮TIN去除率达80%～92%.同时高效的反硝化为硝化提供了充足的碱度,使A/O工艺pH大于8.5,维持较高的游离氨浓度,结果表明,高游离氨(FA)是导致短程硝化的主要因素.以pH作为控制参数调控A/O工艺的曝气时间,可以有效的抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)的增长,实现种群优化和稳定的短程硝化.     

生物脱氮技术研究的新进展

针对传统生物脱氮工艺存在的问题，在该领域展开了同时硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化3项新技术的研究。有针对性地对3项新技术的理论基础、研究进展、控制参数及妥善解决方法作了阐述，并就未来的发展进行了展望，为污水生物脱氮技术更深入地研究提供了借鉴。     

污水短程脱氮工艺中亚硝酸盐积累的影响因素

采用主要由厌氧-好氧-缺氧构成的短程脱氮工艺,进行了常温条件下处理生活污水的实验.分析了DO、游离氨(FA)等因素对亚硝酸盐积累的影响.结果表明,DO是影响短程硝化的主要因素,控制好氧1区的DO在1.5~2.5mg/L、好氧2区的DO在0.5~1.0mg/L,可以实现稳定的亚硝酸盐的积累,氨氮去除率达到90%.对氨氧化菌(AOB)进行T-RFLP群落分析表明,该工艺运行中的AOB优势菌种为Nitrosomonas oligotropha culster.     

控制游离氨实现单级自养生物脱氮的研究

通过实时调控SBR反应器内的游离氮浓度的控制策略,实现以亚硝化作用和厌氧氨氧化作用协同的单级自养生物脱氮工艺.实验分成亚硝酸菌富集和厌氧氨氧化菌混合接种2个阶段,SBR内的温度始终保持在(31±2)℃.亚硝酸菌富集阶段,pH值稳定在7.8左右,通过调节进水氩氮浓度(56～446 mg·L-1)实现FA浓度的变化,从而实...     

游离氨对稳定生物亚硝化的影响分析

在稳定亚硝化期亚硝化菌的竞争优势形成以后，它对FA的变化不是非常敏感，游离氨的作用主要在于提供了一个有利于亚硝化的竞争环境。稳定亚硝化期的两类硝化菌所表现出的反应活性与系统中两类硝化菌在FA抑制环境中竞争所形成的优劣态势关系紧密。将稳定亚硝化期的平均FA浓度维持在7～10mg／L左右是合适的，FA大于15mg／L以后会对亚硝化菌形成抑制。亚硝化系统中即使通过各种途径抑制硝化菌的活性，也不能使其被完全抑制或消除、洗出。当抑制作用减弱或环境条件适宜时硝化菌很快就能恢复活性，杆状絮体是良好亚硝化现象的特征污泥相。     

生物脱氮工艺研究进展

通过对传统生物脱氮运行机理,运行参数的研究,分析了短程硝化-反硝化、同时硝化反硝化、好氧反硝化、厌氧氨氧化等几种生物脱氮新工艺的基本原理及最新研究现状.另外,分析了厌氧氨氧化所存在的缺点及应用前景.     

利用FISH和DGGE对产甲烷颗粒污泥中微生物种群的研究

利用FISH和DGGE技术对厌氧反应器内处于不同运行阶段的4个产甲烷颗粒污泥进行研究,考察其中真细菌和古细菌的种群结构,并对其中的优势古细菌进行系统发育分析.FISH结果表明,颗粒污泥中真细菌含量明显高于古细菌,真细菌主要分布在颗粒污泥外层,古细菌则主要分布在内层;DGGE结果表明,随着反应器COD负荷的增加以及运行时间的延长,真细菌种群结构相对较稳定,而古细菌种群结构则发生了较明显变化,其中占优势的古细菌种类逐渐减少;将有代表性的7个古细菌条带切胶回收并测序,结果显示,反应器运行后期占优势的菌种主要包括甲烷微粒菌(Methanocorpusculum)、甲烷杆菌(Methanobacterium)和甲烷髦毛菌(Methanosaeta)等.     

应用FISH法对污水生物处理系统中细菌数量的计数

近年来,FISH(Fluorescence in Situ Hybridization,荧光原位杂交)法作为一种应用分子生物学技术对细胞及细菌等微生物进行定性以及定量分析的研究方法,在国际上得到广泛的应用。本文介绍了应用FISH法对污水处理工艺中细菌数量的计数方法。同时介绍了活性污泥试样制作、FISH法观测试样的制作以及各种试剂的配制、作用以及使用方法,基因探针的选择原则、杂交方法等实际操作方法与过程。     

生物除磷系统启动期聚磷菌的FISH原位分析与聚磷特性

应用FISH对以乙酸钠为碳源的强化生物除磷 (EBPR) SBR反应器启动期的微生物进行原位分析,考察除磷生态系统形成过程中聚磷菌种群结构、空间分布关系动态变化及其聚磷特性.结果表明,以异养菌为主的活性污泥经过厌氧/好氧驯化后,聚磷菌大量富集,在全菌中的比例由11.5%增加到40.48%.启动过程中,生物系统内菌群竞争持续进行：首先,聚磷菌淘汰异养菌,历时5 d;聚磷菌种群内选择过程历时19 d;经过优势聚磷菌群的二次增长后,共计34 d完成生物除磷系统的启动.富集过程中快速增殖的聚磷菌不能立刻行使除磷能力,要有一段“积累期”形成一定的PHA和poly-P储备.表现为污染物去除效率滞后于聚磷菌的增殖,经过4～8 d的 “积累期”后上升出现峰值.二次增长的优势聚磷菌群也经过“积累期”后才发挥作用.FISH图片显示,快速增殖期的聚磷菌菌体小,菌群结构松散.经过“积累期”之后,菌体不断增大,并开始紧密聚集形成致密的团状,此时反应器处理效率较高.     

Community analysis of ammonia oxidizer in the oxygen-limited nitritation stage of OLAND system by DGGE of PCR amplified 16S rDNA fragments and FISH

IntroductionSustainablewastewatertreatmentsystemsarebeingdevelopedthatminimizeenergyconsumption ,CO2 emission ,andsludgeproduction .However,thesesystemstypicallyyieldeffluentsrichinammonium nitrogen(NH 4 N)andpoorinbiodegradableorganiccarbon ,therebymaki…     

Fully automated FISH examination of amniotic fluid cells

Objective Fluorescence in situ hybridization (FISH) analysis has become a valuable adjunct in cytogenetics, providing a rapid screen for common chromosome abnormalities that is particularly helpful in prenatal diagnosis. FISH analysis using standard microscopy is expensive and labor intensive, requiring both a high skill level and subjective signal interpretation. A reliable fully automated system for FISH analysis could improve laboratory efficiency and potentially reduce errors and costs. Methods The efficacy of an automated system was compared to standard manual FISH analysis. Two sets of slides were generated from each of 152 amniotic fluid samples. Following hybridization with a standard panel of five chromosome FISH probes, one set of slides was evaluated using manual microscopy. The other set was evaluated using an automated microscopy system. Results A diagnostic outcome was obtained for all 152 samples using manual microscopy and for 146 of 152 (96%) samples using automated microscopy. Three cases of aneuploidy were detected. For those samples for which a diagnostic outcome was determined by both manual and automated microscopy, 100% concordance was observed. All FISH analysis results were confirmed by karyotype. Conclusion These data suggest that an automated microscopy system is capable of providing accurate and rapid enumeration of FISH signals in amniocytes. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

Familial X centromere variant resulting in false-positive prenatal diagnosis of monosomy X by interphase FISH

Interphase fluorescent in situ hybridization (FISH) analysis performed on uncultured amniotic fluid cells from a female fetus revealed a single signal using an X chromosome alpha-satellite probe, and the absence of any signal using a Y chromosome alpha-satellite probe. This result was initially interpreted as monosomy for the X chromosome in the fetus. Subsequent chromosome analysis from the cultured amniotic fluid cells showed two apparently normal X chromosomes. FISH using the X alpha-satellite probe on metaphase spreads revealed hybridization to both X chromosomes, although one signal was markedly reduced compared to the other. The same hybridization pattern was observed in the mother of the fetus. This is the first report of a rare familial X centromere variant resulting in a false-positive diagnosis of monosomy X by interphase FISH analysis for prenatal diagnosis. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

采用FISH、DGGE和Cloning对短程脱氮系统中硝化菌群的比较分析

针对4种不同的实际污水短程生物脱氮系统(SBR大型中试反应器、UASB-A/O小型反应器、A/O中试反应器和SBR小型反应器),采用Fish、PCR-DGGE和PCR-Cloning-Sequencing分子生物学方法对系统中硝化菌群AOB和NOB进行定性与定量化分析.Fish结果表明,在4种短程脱氮系统中,AOB相比于NOB已成为明显的优势菌群,占总菌群的3%～12%;在SBR中试和小试反应器中没有检测出NOB;A/O中试反应器中存在极少量的Nitrospira(＜0.2%),而UASB-A/O小型反应器中存在极少量的Nitrobacteria(＜0.2%).PCR-DGGE结果表明SBR中试、A/O和UASB-A/O 3种短程脱氮系统中的AOB均以Nitrosomonas-like为主.SBR大型中试反应器中污泥样品的PCR-Cloning-Sequencing结果表明,所有的克隆相似于Nitrosomonas,其中60%以上的克隆相似于Nitrosomonas europaea.     

青草沙水库蓄水期间细菌群落结构变化的初步研究

为调查青草沙水库蓄水及运行初期水质变化和微生物群落的关系,采用微生物培养计数和PCR-DGGE(变性梯度胶凝胶电泳)技术对水库水体中的细菌群落结构进行了研究.结果表明,长江来水进入水库后,氮磷浓度显著降低,水质明显改善;来水和水库中可培养微生物数量随季节变化,春夏季来水明显多于库内,秋冬季少于库内,悬浮于水中的微生物等有机体可通过沉降作用部分进入到底泥中,导致库尾底泥有机质含量增加;PCR-DGGE分析结果表明库中细菌群落结构呈现季节性变化,夏季微生物群落多样性丰度最高,秋季较低;水库运行初期水样和底泥的微生物群落结构聚类分析的相似度可以达到62%,这与来自水中微生物的沉降有关;来水及库中主要的优势微生物与α、β-Proteobacteria、Flavobacterium、Rheinheimera、Prochlorococcus、Synechococcus和海洋宏基因具有很高的相似性,预示着水库存在藻类规模生长和海水入侵的风险,研究结果可为水库的运行管理和深入研究提供参考.     

FISH/MAR技术及其在环境微生物学研究中的应用

荧光原位杂交与微量自动照相集成技术(FISH/MAR)能够同时在单细胞水平原位进行细胞的分类鉴定和细胞对底物的吸收特性研究,这是微生物学研究领域的一大突破。目前,这一技术已有效应用于工程系统(污水处理厂、生物反应器等)和自然生态系统中微生物的研究。污染水体的原位强化净化及其生态修复与微生物也有着密切的关系,因此,这一技术的应用不仅能够提高工程系统污水处理效率,也将为受损水生态系统的原位修复提供科学依据。