聚磷菌富集实验及其内源特征探究

通过磷酸盐释放速率(PRR)测定、荧光原位杂交技术(FISH)及LIVE/DEAD细胞染色技术,分别研究了生物营养物去除(BNR)系统与富集聚磷菌(PAOs)序批式反应器(SBR)系统中PAOs在好氧环境下的衰减特征.结果表明,当富集聚磷菌SBR系统进料中碳源(三水合乙酸钠和丙酸)是以36d为一个循环周期方式投加时,即三水合乙酸钠24d和丙酸12d,系统中PAOs富集比例可达91%.测定与计算结果表明,生物营养物去除(BNR)系统与富集聚磷菌SBR系统中PAOs衰减速率分别为0.113d-1和0.181d-1,死亡速率分别为0.048d-1和0.036d-1.这说明由细胞死亡引起的PAOs数量衰减在两个系统中分别占细胞总衰减的42%(BNR)和20%(SBR),而由细胞活性降低引起的活性衰减分别占细胞总衰减的58%(BNR)和80%(SBR).由此可见,PAOs数量衰减在其细胞总衰减中只占较小一部分,而绝大部分衰减是由活性衰减所引起.     

聚糖原菌富集实验及其内源过程探究

细胞衰减是微生物内源过程的一个重要组成部分,可分为由细胞死亡引起的数量衰减和由细胞活性降低引起的活性衰减两部分.通过挥发性脂肪酸（VFA）吸收速率(VFAUR)测定、荧光原位杂交技术（FISH）以及LIVE/DEAD细胞染色技术,研究了富集聚糖原菌（GAOs）在序批式反应器（SBR）系统中好氧环境下的衰减特征.结果表明,当T=30℃、进料中m(COD)∶m(P)=100时,SBR系统中GAOs富集比例达94%.测定和计算表明,SBR富集系统中GAOs衰减速率和死亡速率分别为0.132 d^-1和0.034 d^-1,其数量衰减和活性衰减占其细胞总衰减比例分别为26%和74%.可见,GAOs数量衰减只占其细胞总衰减中很小一部分,而绝大部分衰减由活性衰减所引起.     

污水生物处理系统细菌衰减特征的实验研究

通过衰减速率测定实验和LIVE/DEAD细胞活性染色实验,分析了污水生物处理系统中细菌在好氧环境下的衰减状态.研究发现,细菌的衰减实质上是由生物量减少引起的数量衰减和由细胞活性降低引起的活性衰减两部分构成的.结果表明,硝化系统细菌在衰减过程中由细胞活性降低引起的衰减约占60%,由细胞死亡引起的衰减约占40%;而在异养系统中由活性降低引起的衰减和由细胞死亡引起的衰减分别为80%和20%.     

硝化细菌AOB与NOB衰减速率实验测定

污水生物处理过程中由于硝化反应分两步进行,因而对于硝化细菌的衰减速率也应该分别测定.通过实验测定了氨氮氧化细菌(AOB)和亚硝酸氮氧化细菌(NOB)在好氧饥饿状态下的衰减速率,实验结果显示,AOB和NOB具有不同的衰减特征.前者在衰减过程中其活性匀速下降,而后者的活性则是先迅速下降再平缓降低,通过对比分析还发现,SBR系统中AOB和NOB的衰减速率差异较大,而在常规活性污泥系统中AOB和NOB的衰减速率基本相当.     

降解剩余污泥中纤维素/半纤维素微生物富集培养实验研究

为促进剩余污泥中木质纤维素能源转化,首先需要探知污泥中是否存在可以降解纤维素/半纤维素的微生物.以木聚糖作为单一碳源分别从剩余污泥和厌氧消化污泥中富集培养可降解纤维素/半纤维素的微生物.实验结果显示,两种污泥源中均存在可降解纤维素/半纤维素的微生物,并可成功富集培养获得该类微生物.FISH与LIVE/DEAD实验证实,富集微生物为梭状芽孢杆菌属和芽孢杆菌属的混合物,并以梭状芽孢杆菌为主;富集微生物均具有很高活性.     

活性污泥数学模型中进水易降解有机物的测定

ASM系列模型 (ASMs)自推出以来在欧美得到广泛应用。要想利用ASMs对特定污水处理过程进行准确的模拟 ,首先必须得到该过程污水的水质特性参数。介绍了连续式OUR计量法、序批式OUR计量法和絮凝过滤物理化学法等 3种测定ASMs中进水易降解有机物的方法 ,通过分析比较指出了各自的优缺点及适用情况。     

一种测定活性污泥中高等微生物活性的方法

采用机械破碎方式灭活活性污泥中高等微生物,并通过测定破碎前后泥样耗氧速率(OUR)之差别间接计算高等微生物的活性作用.实验结果表明,以分散机破碎活性污泥,高等微生物均可被有效地破碎灭活,且再培养138h后不再恢复.与此同时,对酵母菌破碎实验显示,机械破碎并未对其数量、形态以及活性产生太大影响,这表明机械破碎亦不会对个体尺寸比酵母菌更小的细菌构成任何影响.为使破碎前后活性污泥絮凝体形态基本一致,将破碎后的泥样经离心处理,以尽可能使絮凝体恢复如初(以SVI衡量).通过比较破碎前后泥样的OUR并计算可知,高等微生物活性相对于活性污泥总活性约占12%～14%.     

三段式硝化型生物接触氧化反应器的启动及特性

采用实际生活污水,研究了三段式串联的硝化型生物接触氧化反应器的挂膜启动及各段的硝化特性.试验结果表明:利用中间沉淀池出水作为生物接触氧化反应器的进水进行自然挂膜,在无需投加接种污泥的情况下,20d挂膜成熟,NH4+-N的去除率达到98%以上.反应器中随着沿程推流,三段的生物量和生物膜厚度逐渐降低,最大的生物量和生物膜厚度分别为1271.25mg/L和119.45μm.分析各段的硝化特性,发现三段在低温15℃条件下仍具有较高的比硝化速率,并且在同一温度下(15,23,32℃),第2、3段的比硝化速率均大于第1段.针对上述现象,根据比耗氧速率SOUR粗略估计了AOB和NOB在各段中的相对比例.3段AOB的百分比分别为(25.64+4.89)%, (34.59+5.02)%, (42.50+1.57)%,而NOB的百分比为(23.52+3.35)%, (39.65+4.26)%, (40.69+2.19)%. 此外,系统运行125d的FISH结果表明,3段的微生物菌群分布确实存在差异.与第1段相比,后2段的AOB和NOB更容易成为优势菌.     

选择性抑制技术测定活性污泥细菌、真菌活性分布的适用性分析

以葡萄糖为唯一碳源,采用放线菌酮和硫酸链霉素作为真菌、细菌抗生素以抑制其活性,以基质诱导耗氧速率为考察指标,以好氧污泥、土壤污泥以及厌氧污泥为研究对象,对选择性抑制技术测定活性污泥中细菌、真菌分布的适用性进行了系统评估.随抗生素的投加,好氧污泥和土壤污泥的耗氧速率减小,厌氧污泥的耗氧速率反而增大,此方法对厌氧污泥不适用.当放线菌酮为1mg/g、硫酸链霉素为2mg/g时,抗生素对好氧污泥的抑制功效即D值为1,但并不能通过改变投药量使土壤污泥D值接近于1,说明所用抗生素对好氧污泥活性具有选择性抑制作用,而对土壤污泥活性抑制不具选择性.结果表明,选择性抑制技术能够用于测定好氧活性污泥中细菌和真菌的数量分布,但也存在着抗生素抑制作用失效、不完全抑制和实验结果精确度不高等问题,因此需要在抗生素选择、微生物活性指标选择等方面进行更深入的研究.     

Low intensity ultrasound stimulates biological activity of aerobic activated sludge

This work aims to explore a procedure to improve biological wastewater treatment efficiency using low intensity ultrasound. The aerobic activated sludge from a municipal wastewater treatment plant was used as the experimental material. Oxygen uptake rate (OUR) of the activated sludge (AS) was determined to indicate the changes of AS activity stimulated by ultrasound at 35 kHz for 0–40 min with ultrasonic intensities of 0–1.2 W/cm². The highest OUR was observed at the ultrasonic intensity of 0.3 W/cm² and an irradiation period of 10 min; more than 15% increase was achieved immediately after sonication. More significantly, the AS activity stimulated by ultrasound could last 24 h after sonication, and the AS activity achieved its peak value within 8 h after sonication, or nearly 100% higher than the initial level after sonication. Therefore, to improve the wastewater treatment efficiency of bioreactors, ultrasound with an intensity of 0.3 W/cm² could be employed to irradiate a part of the AS in the bioreactor for 10 min every 8 h. Translated from Environmental Science, 2005, 26(4): 124–128 [译自: 环境科学]     

硝化污泥中AOB/NOB对硝化特性的影响

为了深入研究硝化污泥中AOB/NOB（A/N）对其硝化特性的影响,在两个SBR反应器中,通过控制单一基质,并结合影响因素控制和定期排泥,各自经过80个周期的运行,成功实现了AOB、NOB活性污泥的优化培养.依据Monod方程理论确定出AOB、NOB活性污泥中的丰度比约为1：1.不同A/N硝化特性的研究表明：亚硝化率、氨氧化速率、亚硝酸盐氧化速率以及好氧速率均受硝化污泥中A/N的影响,想要实现短程硝化的稳定运行必须使得A/N接近于1：0;氨氧化速率与硝化污泥中AOB的数量并不存在显著的正比关系;常规的生活污水硝化工艺中,A/N应不低于1：2;结合好氧速率的在线监测,当好氧速率趋于稳定时,指示短程硝化的启动已经接近完成.     

用氧吸收速率(OUR)表征活性污泥硝化活性的研究

研究了用氧吸收速率（ＯｘｙｇｅｎＵｐｔａｋｅＲａｔｅ，简称ＯＵＲ）表征活性污泥硝化活性的方法．利用生物抑制剂丙烯基硫脲（ａｌｙｌｔｈｉｏｕｒｅａ，简称ＡＴＵ）和氯酸钠（ＮａＣｌＯ３）可以选择性地抑制亚硝酸细菌和硝酸细菌的活性．通过测量不同时间的ＯＵＲ，可以分别计算出污泥的亚硝化活性和硝化活性．结果表明：该方法的测量结果与实际反应器中的硝化反应情况相当一致．该方法简单易行，快速方便，适用于硝化系统中硝化活性的测量．     

抗生素对好氧污泥氧摄取速率单独和联合抑制效果

为研究4种抗生素(四环素、土霉素、磺胺甲恶唑和磺胺甲基嘧啶)对好氧污泥活性的单独作用及相互作用关系,以氧摄取速率(OUR)作为衡量指标,设计正交试验,测定4种抗生素对好氧污泥的单独和联合抑制效果.结果表明,4种抗生素单独使用对好氧污泥OUR抑制大小顺序为四环素>土霉素>磺胺甲恶唑>磺胺甲基嘧啶;其中四环素和土霉素毒性较高;联合作用下,对好氧污泥OUR影响最大的因素是四环素,之后依次是土霉素、磺胺甲恶唑和磺胺甲基嘧啶,4种抗生素对好氧污泥OUR抑制作用大小顺序与单独抑制作用大小顺序基本相同.其中四环素表现出显著抑制作用(p<0.05).四环素类抗生素和磺胺类抗生素联合使用表现出一定的相加关系,对目标微生物存在一定的竞争;两种磺胺类抗生素一级交互作用为拮抗关系.     

Tuning of activated sludge in winter based on respirogram profiles under standard and site temperatures

Respirograms of activated sludge OUR_ x~Tand OUR_x~(20)were measured under site(T) and standard(20°C) temperatures, respectively, and the predicted standard temperature respirogram OUR_( x,cal)~(20)was also calculated using the Arrhenius equation. These respirogram profiles reveal more information than effluent quality. A decrease of OUR_ x ~(20)is a critical alarm signal for the loss of pollutant removal capacity, and a sudden increase of the predicted value OUR_( x,cal)~(20)is an alarm signal for the unrecoverable deterioration of biomass. The sign of OUR_x~(20)–OUR_(x,cal)~(20)can be used for selection of tuning strategies. For example, a negative value of OUR_x~(20)–OUR_( x,cal)~(20)indicates that doubling biomass is difficult,thus strategies such as extending the reaction time with limited available biomass is preferred. The findings in this study elucidated the respiration profile of activated sludge under changes of temperature and can be effectively used for the stable operation of Wastewater Treatment Plants under cold temperatures and seasonal variations.