微生物磁效应及其强化废/污水生物处理的研究进展

介绍了微生物磁效应的现象、原理及其在强化废/污水生物处理过程应用的研究进展,包括磁场对微生物运动、微生物生长、微生物酶活力以及对活性污泥法或生物接触氧化法处理废/污水过程的影响。提出生物亲和亲水磁性填料以及磁粉的合理运用,可能是实现微生物磁效应在废/污水生物处理中应用的有效途径。     

发酵液作为EBPR碳源的动力学模拟

发酵液是一种优质的碳源,能够提高生物除磷系统(EBPR)的除磷效果.采用基于碳源代谢的修正ASM2模型,能够较好地模拟发酵液作为EBPR碳源的动力学变化规律.发酵液作为EBPR唯一碳源时,系统中的异养菌不仅不对聚磷菌(PAO)的生长构成竞争关系,反而促进PAO的生长.发酵液作为实际污水的补充碳源时,优化了污水中的碳源组成,创造了有利于聚磷菌生长的环境,使EBPR中聚磷菌达到微生物总量的40%以上,比实际污水作为碳源的EBPR中的PAO含量提高了3.3倍.     

稠油废水生物处理主要影响因素分析

有机聚合物和石油烃类物质是稠油废水中的主要污染物.应用辽河油田锦采污水处理厂稠油废水中筛选分离出的菌株B0501,分析其在稠油废水生物处理过程中对废水COD_Cr的去除作用,研究了不同温度,pH,水力停留时间以及添加氮、磷营养盐等条件下微生物对废水COD_Cr去除的影响.结果表明:稠油废水中投加的外源微生物B0501提高了废水中COD_Cr的去除率;接种后,废水在30 ℃,pH为7.5,水力停留时间为216 h,添加氮、磷营养盐(ρ(氮)/ρ(磷)为5.63)的条件下,废水COD_Cr去除率大幅度提高,其ρ(COD_Cr)满足国家污水综合排放一级标准(GB 8798-1996).经形态观察和生理生化反应鉴定,菌株B0501为液化金杆菌(Aureobaterium liquefaciens).      

污水生物处理中抗生素的去除机制及影响因素

环境中的抗生素污染日益严重,其诱导产生的抗生素抗性成为人类健康的重大威胁.通过对世界多地污水处理厂进、出水中抗生素浓度水平的文献调研汇总,发现当前的污水处理工艺不能实现抗生素的有效去除.吸附和生物降解是污水中抗生素的主要去除途径,因此本文深入地分析了吸附的作用机制和不同种类抗生素吸附程度的差异;从生物降解性能、降解菌和降解产物等方面分析抗生素在污水生物处理过程中的生物降解作用;分析讨论了水力停留时间、污泥停留时间、温度和工艺选型(传统活性污泥法、膜生物反应器和生物脱氮工艺)等污水生物处理工艺的运行条件对吸附和生物降解途径的影响,进而解析对抗生素去除效果的影响.菌群组成、生长基质供应情况和微污染物共存情况等因素对污水生物处理中抗生素迁移转化的影响需要更深入地研究.     

水绵(Spirogyra)的除磷特性及其对微藻生长的抑制作用

针对富营养化水体的除磷和微型藻类生物生长的抑制问题,研究了水绵(Spirogyra)的除磷特性及其对微藻生长的抑制作用.以蓝藻中的Microcystis aeruginosa、绿藻中的Scenedesmus为代表,研究了Spirogyra对微型藻类生物生长的抑制特性.共培养实验结果表明,Spirogyra对以上2种藻类的生长具有明显的抑制作用,对Chlorella的生长也有同样的抑制作用;共培养、Spirogyra培养液及其过滤液对Microcystis aeruginosa、Scenedesmus生长的影响等实验表明,这种抑制作用是因Spirogyra生长的代谢分泌物或其共生微生物而引起.用总磷(TP)浓度小于1.60mg·L-1的模拟湖水进行实验,发现Spirogyra在生长过程中可以有效地去除水中的磷.磷的去除效率与氮营养物成份有关,NH4 -N/NO3--N质量比为3:7时除磷效率最高.除磷过程中无机氮磷比的变化规律表明,除却Spirogyra同化除磷之外,Spirogyra生长会引起水体pH升高,从而诱导磷沉积是除磷的重要机制之一.Spirogyra对微型藻类生长良好的抑制性能以及除磷特性为富营养化水体的生物修复、水源水的保护提供了新的技术途径.     

不同丙酸/乙酸长期驯化的活性污泥对EBPR的影响

通过长期驯化的SBR增强生物除磷系统,研究了不同丙酸/乙酸对磷和PHA转化的影响,以及微生物代谢PHA及其组分的计量学.结果表明,随着丙酸/乙酸的升高.系统的除磷能力增强;污水中合适的丙酸/乙酸(C-mol比)为2:1.计量学研究表明,聚磷菌消耗I C-mol乙酸生成0.65 C-mol PHB和0.33 C-mol(PHV PH2MV),消耗I C-mol丙酸生成极小量PHB和1.21C-mol(PHV PH2MV).磷去除率与(PHV PH2MV)代谢有良好的相关性.     

强化生物除磷过程中厌氧合成PHA代谢机制的最新研究进展

聚羟基链烷酸酯(PHA)是许多微生物在不平衡生长条件下合成的一类可作为细胞碳源和能源的物质。PHA代谢已被证明是影响生物脱氮除磷尤其是强化生物除磷功能的一个关键过程。本文综述了强化生物除磷系统中厌氧合成PHA代谢机制的最新研究进展。首先,重点介绍了聚磷菌和聚糖菌利用不同碳源厌氧合成PHA的代谢机制以及合成PHA的还原力和能量来源问题;然后对聚磷菌和聚糖菌合成PHA的代谢机理及其化学计量学进行了对比分析;最后,针对强化生物除磷机理和PHA厌氧代谢机制研究进展缓慢这一现状,指出了今后PHA还原力和能量产生机制的研究可能是完善强化生物除磷机理的关键点和突破口之一。     

宏组学方法及在污水生物处理系统研究中的应用

近年来随着测序、质谱等技术的高速发展,基于核酸分子信息为基础的包含宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白组学与代谢组学等核心内容的生物分子宏组学方法逐渐成熟,成为揭示污水生物处理系统中的关键微生物菌群结构和功能特征的有力工具,也在检测污水系统中多种ARGs以及探究其传播机制上发挥出无法替代的巨大优势,在污水生物处理研究中应用宏组学,对于深化认知污水处理系统本质、提高污水处理效率以及控制ARGs在环境中的传播具有重要指导意义.本文对宏组学方法进行了简单的介绍,着重综述了其在污水生物脱氮、强化生物除磷及探究抗生素抗性基因等方面的进展,并展望了其在污水生物处理系统中的广泛应用前景.     

不同污水生物脱氮工艺中N2O释放量及影响因素

微生物的硝化及反硝化过程为污水处理过程中N2O的主要产生源.从微生物学和生物化学反应的角度,阐述了硝化及反硝化过程中N2O的生成机理以及与N2O产生相关的关键酶的基本特性,同时给出了几种典型硝化及反硝化菌的N2O产生与释放情况.通过对实际污水处理厂、不同污水处理工艺,尤其是新工艺过程中N2O释放量及产因的分析,指出污水生物处理过程中N2O的释放量与污水水质、污水处理工艺、工艺的运行工况及微生物的种群结构有关,并对底物浓度、DO浓度、SRT等关键性因素进行了重点论述.在综合分析N2O产生机理及影响因素的基础上,从工艺运行工况及微生物种群优化2个角度,初步提出了控制污水生物处理过程中N2O释放的策略.     

壬基酚初级生物降解产物的辨认

为分析污水生物处理过程中壬基酚的去除机制,采用混合基质加标对照培养活性污泥、单一基质培养优势菌群2种生物降解实验,结合气相色谱-质谱谱图解析,从分子水平分析了壬基酚初级代谢产物和代谢途径.研究结果表明,活性污泥降解壬基酚的初级代谢产物主要为C4-C6烷基取代苯酚,烷基链的结构差异与其母体壬基的异构方式有关,烷基上的支链主要为甲基;优势降解菌群代谢壬基酚的初级产物除烷基苯酚外,还有苯乙酸等.污水生物处理过程中壬基酚可能的初级生物代谢途径是壬基上的长支链断裂为短的甲基链,生成一系列带有不同分支结构的短链烷基酚类代谢产物,进一步的代谢产物有苯乙酸.根据烷基酚类物质的内分泌干扰特性,短链烷基酚仍然具有雌激素活性,因此在壬基酚污染防治过程中应给与足够的重视.     

甲基异噻唑琳酮对MBR出水微生物生长分泌特性及群落结构的影响

污水再生处理反渗透(RO)工艺已在国内外获得广泛应用,但膜污堵问题阻碍RO工艺的进一步推广.投加非氧化性抑菌剂是控制RO膜生物污堵的常用手段,能够抑制细菌生长,但对细菌代谢产物分泌特性的影响尚不清楚.本课题的前期研究表明,细菌的胞外多聚物(EPS)是导致反渗透膜生物污堵的重要因素,细菌数量并非导致RO膜污堵的主要原因.针对上述问题,本文系统考察了典型非氧化性抑菌剂——甲基异噻唑啉酮(MIT)对RO系统进水(MBR出水)微生物的生长特性、群落结构及分泌特性的影响.研究发现,随MIT浓度增加,微生物生长迟滞期明显增长,但稳定期生物量增加;放线菌门、放线菌纲、类节杆菌属相对丰度明显增加;微生物分泌产物胞外多聚物(EPS)浓度增加,可能加重RO膜污堵潜势.上述结果表明,在污水再生处理反渗透系统中,MIT高浓度、长时间间隔的冲击式投加可能不利于膜污堵控制.     

碳源类型对超短泥龄活性污泥系统运行影响研究

由于可以同时实现污水中碳磷的快速分离,超短泥龄活性污泥系统在降低能耗与资源回收方面受到人们的广泛关注.本研究对不同 进水碳源（乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖、生活污水）条件下超短泥龄活性污泥系统污泥性质、碳磷分离规律与分离机制、微生物动力学参数等进行了研究.结果表明,与生活污水相比,由单一碳源所培养超短泥龄活性污泥浓度较低,活性较高,但乙酸钠与丙酸钠培养活性污泥处于微膨胀状态.不同碳源培养系统中COD的去除性能并无明显差异（p>0.05）,并且由于生活污水中含有悬浮物,COD去除性能弱于单一碳源培养系统.不同碳源培养系统中磷酸盐的去除性能存在较大差异,乙酸钠与丙酸钠基本依靠生物效应除磷,但生物效应无法实现高效除磷,葡萄糖与 生活污水培养系统均同时依靠生物效应与EPS吸附效应除磷,不同碳源培养系统除磷效率排序为：葡萄糖>生活污水>丙酸钠>乙酸钠.研究同时发现,碳源分子量越小,培养系统中活性污泥生物活性越高,异养菌生长与衰减系数越高.     

聚磷菌发生代谢迁移的环境因子及机理分析

聚磷菌(PAOs)是强化生物除磷工艺中发挥除磷作用的主要功能微生物,其代谢行为决定了除磷系统的稳定性及最终除磷效果.为了适应外界环境变化,聚磷菌会发生由聚磷代谢模式向聚糖代谢模式的代谢迁移.本文阐述了PAOs代谢迁移的机理,对可能引起聚磷菌代谢迁移的环境因子如进水磷浓度、金属离子、p H值、温度等进行了总结,并分类叙述了不同类型的PAOs种类发生代谢迁移的差异化原因,以期为PAOs在强化生物除磷工艺中的应用提供参考.     

SBR-SBHBR工艺结合活性污泥外循环技术优化城市污水除磷脱氮

分析常规生物除磷脱氮工艺缺欠的基础上,提出了SBR-SBHBR工艺结合活性污泥外循环技术的生物除磷脱氮运行模式,旨在将除磷脱氮这两个相互矛盾的生物处理过程分别控制在两级反应器中高效完成.叙述了该工艺系统的操作过程、高效除磷脱氮的可行性和工艺的特点.采用该工艺可望解决常规生物除磷脱氮工艺中的泥龄问题、生物释磷与反硝化之间的碳源竞争问题和厌氧区的硝酸盐问题等,使功能不同的微生物在各自有利的条件下生长,从而提高系统除磷脱氮的效果和稳定性;该工艺也可望解决常规生物除磷系统处理大量富磷污泥的难题.     

分子生物学技术在污水处理微生物检测中的应用

对现代分子生物学技术在污水生物处理系统微生物检测和群落分析中的应用进行了系统总结,重点对应用较多的PCR技术、FLSH技术进行了介绍并对其优缺点进行了探讨.通过对生物处理系统中微生物检测和生态学研究,可以分析确定系统中功能微生物的数量,群体结构和活性,从而实现构建人工强化生态系统,提高废水生物处理效率的目的.分析认为,以DNA序列和相关的结构基因为基础的分子生物学技术已经在污水生物处理系统的种群分析方面得到了广泛和成功的应用,而且必将会对深入认识和优化污水生物处理过程,加快新工艺的开发和应用以及强化处理工艺的过程控制方面起到更大的作用.     

污水处理厂污泥过程减量技术的研究进展

随着中国污水处理厂处理量的快速增长,传统的污泥处理处置方法已经不能完全解决污泥的出路问题,污泥过程减量技术已成为解决剩余污泥难题的最佳方法。根据污水生物处理过程中的减量机制,污泥过程减量技术可归纳为溶胞-微生物隐性生长、代谢解偶联、微型动物捕食和维持代谢四大类。对各类技术的对比分析可知,通过污水处理工艺革新实现污泥减量要明显优于外加化学氧化剂、解偶联剂、微生物制剂和原后生动物的方法,这将成为今后污泥过程减量技术研发的热点。     

水质净化生物滤池工艺的微生物群落特征及运行效果研究

为探讨水质净化生物滤池(生物强化滤池和生物活性炭滤池)工艺的微生物群落特征和运行效果,采用Biolog和PCR-SSCP (单链构象多态性)技术分析生物滤池中的微生物群落代谢功能与结构,测定生物滤池进出水NH⁺₄-N、NO^-₂-N、高锰酸盐指数、UV₂₅₄和BDOC等指标,考察其净水效果. 结果表明,原水经过生物滤池后,出水微生物群落代谢活性显著降低,说明生物滤池截留了原水中的活性微生物. 工艺运行6个月后,2个生物强化滤池中微生物群落代谢特征相似,其碳源利用率分别为73.4%和75.5%. 2个生物活性炭滤池中微生物群落代谢特征存在明显差异,颗粒活性炭生物滤池微生物群落碳源利用率79.6%高于柱状活性炭生物滤池的53.8%(p>＜0.01). PCR-SSCP分析表明各生物滤池微生物群落呈多样性,优势菌群基本一致. 研究还发现,生物强化滤池中的填料对微生物群落结构和代谢功能的影响较小,2种生物强化滤池净水能力无统计学差异(p>＞0.05);而生物活性炭滤池的颗粒活性炭填料有利于微生物群落生长繁殖,微生物群落有较强的代谢活性,其滤池对NH⁺₄-N、高锰酸盐指数、BDOC的去除效果优于柱状活性炭生物滤池(p>＜0.05);这也提示生物滤池运行效果与滤池中微生物群落代谢能力有关.     

HRT对生物复合工艺处理效能的影响

在污水生物处理中,HRT是影响微生物生长与存活的重要因素之一.试验中以哈尔滨市文昌污水处理厂原污水为试验原水,研究了HRT对生物复合工艺污染物去除效果的影响.研究结果表明,随着HRT的延长,系统对各种污染物的去除效果都有提高,综合实验结果考虑,HRT为6小时既能保证良好去除效果,又可节省反应器容积.     

四环素和铜离子对生物除磷微生物的作用效应

选取污水中的污染物四环素和铜离子为二元混合物,以比吸磷率来表征二元混合物对污水生物除磷微生物的联合作用效应.采用直接均分射线法设计3种二元混合物的浓度配比（Ratio1,Ratio2,Ratio3）;采用Logistic方程拟合试验数据获得浓度-效应曲线,并利用浓度加和模型分析二元混合物对生物除磷微生物的联合作用效应及关系.结果表明,不同浓度配比的二元混合物对生物除磷微生物的抑制效应均随着时间的增加逐渐增强,具有明显的时间依赖性.浓度加和模型分析表明,随着反应时间的延长,不同浓度配比的二元混合物对微生物的作用关系均是由拮抗作用逐渐过渡为加和作用和协同作用.但3组不同浓度配比的二元混合物对生物除磷微生物的相互作用也存在明显不同,在Ratio1和Ratio3中各组分所占比例差别较大,拮抗作用较明显,而在Ratio2中各组分所占比例差别较小,拮抗作用相对较弱.     

改性膨润土和沉水植物联合作用处理沉积物磷

首次将改性膨润土（modified bentonite,MB）作为原位吸附材料与沉水植物苦草（Vallisneria spiralis,V.spiralis）联合处理沉积物磷.研究结果表明,MB可以促进沉水植物V.spiralis的生长, V.spiralis可能通过根系分泌作用促进溶磷或是通过促进根际微生物群落的P代谢活性增加沉积物中的生物可利用性P含量.MB与沉水植物V.spiralis对沉积物P的联合作用效果优于MB和沉水植物V.spiralis单独作用之和.厚度5cm MB和V.spiralis联合作用对沉积物TP,IP,OP,Fe/Al-P和Ca-P的去除率可达59.8%,57.1%,67.8%,66.7%和44.7%.微生物试验结果表明,厚壁菌门Erysipelotrichaceae科的菌属PSB-M-3是联合组相比单一V.spiralis组或单一MB组微生物群落P代谢功能增强的主要贡献者.本研究还首次发现了Erysipelotrichaceae科微生物可作为沉积物中潜在的除磷菌.研究结果表明MB和沉水植物联合控制沉积物磷技术可进一步应用到富营养化湖泊沉积物控制工程.