活性污泥体系中聚糖菌的富集与鉴定

活性污泥体系中,聚糖菌(GAOs)在厌氧环境下与聚磷菌(PAOs)形成对底物的竞争关系,对聚糖菌的研究对于优化生物除磷工艺有重要意义。以葡萄糖为惟一碳源,在磷限制条件下,利用特殊运行方式对活性污泥进行驯化培养出了稳定的聚糖菌颗粒污泥,厌氧阶段磷释放量与有机物吸收量浓度(mg/L)比从7.4%下降为0.25%。从培养好的活性污泥反应器中分离获得2株聚糖菌,经菌落PCR和16S rRNA序列分析确定了所得聚糖菌菌株G1和菌株G2分别是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和解鸟氨酸克雷伯氏菌(Klebsiella ornithinolytica)。     

煤化工废水生化处理系统活性污泥膨胀控制及菌群迁移

针对煤化工废水生化处理系统存在的活性污泥丝状菌膨胀问题,根据微生物营养学原理,利用活性污泥调理剂对污泥膨胀进行控制和修复,并对修复前后的活性污泥细菌菌群进行高通量测序,研究了菌群的迁移变化途径。研究结果表明,修复后的煤化工废水生化处理系统中活性污泥的SVI值明显下降,维持在85 mL·g-1左右,系统对废水中有机污染物的降解能力有所提升,COD去除率由原来的93%左右提高到96%以上。细菌菌群种类、数量和丰度都有明显改善。     

聚糖菌快速富集方法的建立及群落特性分析

为研究聚糖菌(GAOs)模型的群落结构及糖原相关功能基因的表达变化,通过厌氧末排水及磷限制条件的双重策略,建立快速、稳定的聚糖菌模型.应用宏基因组学技术测定了 GAOs体系菌群结构的动态变化,并分析在驯化过程中糖原代谢通路关键功能基因的调节作用.结果表明,经过40d左右的驯化,反应器呈现出典型的GAOs代谢模式,厌氧利...     

聚糖菌的代谢机制及生物学特性研究进展

强化生物除磷(EBPR)是一种经济、高效、可持续的除磷工艺之一,然而聚糖菌(GAO)的过量生长将导致EBPR系统恶化甚至完全失效.介绍了GAO的厌氧/好氧代谢机制,重点总结了两种GAO(Competibacter和类Defluviicoccus vanus细菌)的生物学特性,分析了碳源、pH、温度等影响GAO生长的关键因素,并对今后的研究进行了展望.     

强化生物除磷系统中聚磷菌与聚糖菌的种群分析及代谢机制研究进展

强化生物除磷(EBPR)工艺是目前国内外广泛应用的废水除磷技术之一。微生物的研究对于提高EBPR系统的除磷稳定性有着非常重要的意义。综述了EBPR系统中聚磷菌和聚糖菌的种群分析及其代谢机制、聚磷菌与聚糖菌之间竞争的影响因素等方面的研究进展。分析了目前相关研究中存在的不足,并展望了今后相关的研究发展方向。     

单质硫冲击对含硫废水中硫细菌与聚糖菌竞争关系的影响

聚糖菌的富集会与硫循环耦合反硝化除磷系统(denitrifying sulfur conversion-associated enhanced biological phosphorous removal,DS-EBPR)内功能种群微生物——硫细菌发生竞争,从而导致除磷效果波动.因此,首先对母反应器中微生物进行了长期驯...     

硫酸盐还原菌包埋固定化及微生物群落分析

为实现硫酸盐还原菌(SRB)批量富集培养与包埋技术的工业化应用,采用纤维丝挂膜方式进行SRB的批量富集培养,以高通量测序方法分析SRB培养前后微生物种群变化,并采用生物包埋技术对富集后的厌氧污泥进行包埋;研究了SRB纤维丝填料、包埋填料活性恢复过程及对高浓度硫酸盐的去除情况;探讨了饥饿环境对于该包埋填料的影响。结果表明：采用间歇运行的小空间厌氧移动床进行SRB的培养,历时50 d,硫酸盐去除率最终稳定在80%以上;富集后的硫酸盐还原功能菌Desulfomicrobium比例由36.06%上升至58.68%,还原速率由49.32 mg·(L·h)⁻¹上升至338.7 mg·(L·h)⁻¹;采用聚乙烯醇(PVA)制作了SRB生物活性包埋填料,在包埋填料填充率为20%情况下,包埋填料对硫酸盐的去除效率最高可达91.96%;经15 d的饥饿环境后,对SRB包埋填料进行短期恢复,即可实现重复利用。该包埋填料具有良好的硫酸盐还原性能和恢复性能,为其工业化应用提供技术参考。     

三峡库区夏季万州段底泥甲烷功能菌群落对甲烷排放的影响

三峡水库是世界上最大的人工水库,其潜在甲烷释放近年来备受关注。目前将甲烷排放量与甲烷功能菌的生长与作用机制相结合开展研究的报道较少。为探究三峡库区夏季万州段甲烷功能菌群落对甲烷排放的影响,分别于2019年7月和9月采集了三峡库区万州段底泥,利用16S rRNA基因高通量测序技术,对该区域的万州干流和高阳、黄石支流在属水平上的甲烷功能菌群落组成结构以及甲烷功能菌群落与甲烷排放通量间的关系进行了研究。结果表明：监测期间内高阳、黄石、万州平均甲烷通量为(0.874±0.011)、(0.884±0.234)、(0.507±0.262) μmol·(m²·h)⁻¹,支流大于干流,总体表现为甲烷排放“源”。在产甲烷菌群落中,部分未分类产甲烷古菌unclassified_p_Euryarchaeota、environmental_samples_f_ Methanosarcinaceae以及未命名古菌对产甲烷影响较大,该类细菌可促进甲烷产生。在甲烷氧化菌群落中,Methylobacter、Methylosarcina以及未分类氧化菌对甲烷氧化有较大影响,当该类细菌占比增加时会加速甲烷氧化,从而减少水-气界面中的甲烷排放。除甲烷功能菌群以外,推测温度与河流回水顶托作用也是导致干、支流甲烷排放出现差异的重要因素。以上研究结果可对揭示水库甲烷排放与甲烷功能菌生长和作用机制的关系提供参考。     

铁盐化学除磷对活性污泥生物除磷系统的影响

在小型处理系统中生物除磷同步化学除磷简便易行,但加入的除磷剂本身和形成的化学沉淀物的积累可能会对生物系统造成影响。采用序批式生物反应器,对铁盐的2种投加剂量下对活性污泥系统的影响进行了研究。结果表明,向SBR系统中连续投加15 mg·L-1三氯化铁,表观上系统总体的除磷效率较未投加前有一定幅度的提高,活性污泥的沉降性能得到改善,但这削弱了系统的内在生物除磷效力。随着化学除磷的进行,系统污泥胞内PHA含量减少、糖原含量增加;污泥中PAOs相对数量下降而GAOs的相对数量显著增加,优势菌发生演替。结束投加后,污泥的活性可以缓慢恢复。说明该浓度下长时间连续进行同步化学与生物除磷,会对系统造成一定的损害,但这种损害在停止化学除磷后具有一定的可恢复性。而连续投加3 mg·L-1三氯化铁的SBR系统总体除磷效率较未投加前有所提高,且没有对生物除磷系统产生明显抑制作用,能够较好实现化学除磷和生物除磷的协同。     

固定化耐低温混合菌对焦化土壤多环芳烃的降解研究

研究了固定化耐低温真菌-细菌混合菌在低温环境下,对焦化厂污染土壤中的菲(Phe)和苯并[b]荧蒽(BbF)降解的动态变化,利用高通量测序技术分析了降解过程中微生物群落多样性变化。结果表明:在低温条件下固定化混合菌对土壤中Phe、BbF的去除率远高于游离混合菌与固定化单菌,在60d的降解周期下,固定化混合菌对土壤中Phe和BbF的降解率分别可达59.61%和45.24%。处理前,土壤中细菌与真菌初始Shannon多样性指数分别为2.79和0.33,细菌远高于真菌,土壤中土著微生物以细菌为主,高丰度的细菌抑制了真菌的生长代谢。处理后,细菌的Shannon多样性指数下降至1.33,真菌的Shannon多样性指数增加至1.01,Phe和BbF的降解与细菌多样性呈负相关,且细菌多样性的降低减少了其对真菌的抑制作用。对比分析了处理前后土壤中微生物群落组成的变化,结果表明:投加固定化混合菌后,固定化混合菌中的假单胞菌(Pseudomonas sp.)SDR4和高山被孢霉(Mortierella alpina)JDR7在低温下生长代谢良好,并成为降解过程中的优势菌,其物种相对丰度分别提高至79.84%与58.63%。固定化混合菌对低温环境有良好的耐性,固定化混合菌的投加提高了菌株对多环芳烃(PAHs)的生物利用有效性,改变了土壤中微生物群落的结构和丰度,可应用于低温土壤PAHs的原位修复。     

温度对SBR强化生物除磷工艺除磷性能的影响

以厌氧/好氧交替运行的序批式反应器（SBR）为对象,利用荧光原位杂交技术（FISH）,研究了温度（20、25和30℃）对强化生物除磷（EBPR）的影响。结果表明,温度为20℃时,系统的磷去除率高于98%,厌氧释磷速率和好氧吸磷速率分别为55.70 mg P·（g VSS·h）-1和45.16 mg P·（g VSS·h）-1,聚磷菌（PAOs）占总细菌（EUB）的比例达到90%,而聚糖菌（GAO）的比例只有1%;温度升高到25℃后,除磷效果不断降低,释磷速率和吸磷速率逐渐下降,PAOs的比例下降,而聚糖菌（GAOs）的比例不断增加;温度为30℃时,出水水质恶化,磷去除率仅为67%,释磷速率和吸磷速率分别为33.66 mg P·（g VSS·h）-1和17.55 mg P·（g VSS·h）-1,GAOs的比例高达87%,而PAOs的比例仅为5%,在与PAOs的竞争中,GAOs处于优势,导致除磷效果降低。     

CASS反应器内反硝化聚磷菌处理生活污水的性能

以实际生活污水作为处理对象,创造出适宜反硝化聚磷菌富集的条件,研究CASS工艺去除有机物同步反硝化脱氮除磷的性能。经过阶段 I、阶段 II 2种运行模式共计66 d的污泥培养,实现反应器的稳定运行,出水化学需氧量、氨氮、TN、TP的去除率平均值分别为90.47%、95.02%、84.71%和99.09%。通过释/吸磷实验测定稳定运行阶段的污泥,反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例达到80.00%,且典型周期内磷的吸收量与硝酸盐的去除量呈线性关系。在此运行模式下,该CASS运行模式可同时高效去除有机物、总氮与总磷,并且对反硝化聚磷菌具有较高的富集效率。     

亚硝酸对聚磷菌好氧吸磷抑制作用研究

为确定亚硝酸对聚磷菌好氧吸磷的抑制作用,利用批量实验研究了在不同pH下不同浓度的亚硝态氮对聚磷菌好氧吸磷过程的影响.实验结果表明,亚硝酸对聚磷菌好氧吸磷具有更直接的影响;亚硝酸质量浓度达到0.001 00 mg/L时,聚磷菌好氧吸磷即会受到50％的抑制.聚磷菌受到较低浓度的亚硝酸抑制时,其在无亚硝酸存在的环境中好氧吸磷能力基本能恢复.     

印染废水接触氧化池中悬浮污泥和生物膜的微生物群落比较分析

为了揭示接触氧化池中悬浮污泥和生物膜菌群群落结构的异同,提取基因组DNA,采用PCR扩增与454高通量测序技术对两者菌群测序并进行了操作单元(OTU)聚类分析、多样性分析和分类学分析。结果表明,悬浮污泥和生物膜菌群的高通量测序分析分别得到优化序列8 256条和10 592条,测序覆盖深度都在80%左右,经过97%相似度归并后分别得到570个OTUs和694个OTUs,菌群多样性分析显示悬浮污泥内菌群的丰度和多样性都低于生物膜,悬浮污泥有356个属的细菌构成,而生物膜内则有387个,都归属于21个门。悬浮污泥和生物膜内不仅存在共有菌种,也含有各自的特定菌种,说明不同的微环境使其有了相对应的优势群落。通过这种差异的比较分析,更能准确地了解接触氧化池中微生物的群落组成情况,有利于分析其与系统功能的关系。     

活性污泥DNA样品的保存条件对聚磷菌FQ-PCR结果的影响

对目标微生物的准确定量是研究微生物群落的组成与功能的重要前提。荧光定量PCR技术作为目前流行的核酸定量分析技术,具有操作时间短,敏感性高,特异性强等特点,但也存在由客观因素导致实验结果出现显著误差的缺点。针对目前环境微生物定量方法中容易忽略的污泥样品DNA保存步骤与上机时间等环节,详细探讨了保存条件、上机批次对聚磷菌（PAOs）荧光定量PCR结果的影响。结果显示保存温度、保存时间均对标准质粒和污泥DNA样品中PAOs定量结果产生影响：模板DNA的浓度及保存时间会影响标准曲线Ct值的重复性;同一样品在相同保存温度（4℃）、不同保存时间、不同批次条件下的定量结果存在显著性差异（PPP>0.05）。因此,在对活性污泥样品进行定量分析时,DNA样品应平行保存于-20℃条件,尽量避免反复冻融,并确保对比的生物样品保存及上机条件完全一致,从而减少定量结果误差。     

The long-term effect of initial pH control on the enrichment culture of phosphorus- and glycogen-accumulating organisms with a mixture of propionic and acetic acids as carbon sources

In most studies on phosphorus- and glycogen-accumulating organisms (PAO and GAO), pH was controlled constantly throughout the entire anaerobic and aerobic periods, and acetic acid was used as the carbon source. In this paper, the effect of long-term initial pH values on PAO and GAO was investigated with mixed propionic and acetic acids as carbon sources. It was observed that with pH increasing from 6.4 to 8.0, the anaerobic propionic acid uptake rate by PAO linearly increased but that by GAO proportionally decreased. At pH 6.70 and pH 7.51, PAO and GAO exhibited the same acetic and propionic acid uptake rates, respectively. The acetic acid uptake rate by PAO was greater than that by GAO at pH > 6.70, and the propionic acid uptake rate by PAO was higher than that by GAO at pH > 7.51, which indicated that PAO would take predominance over GAO at pH > 7.51. Poly-3-hydroxybutyrate, poly-3-hydroxyvalerate and poly-3-hydroxy-2-methylvalerate shared 7%, 62% and 31%, respectively in the PAO system, and 11%, 44% and 45% respectively in the GAO system, and these fractions were observed independent of pH either in the PAO or in the GAO system. In the PAO system, with the increase of pH, the phosphorus removal efficiency was improved greatly, and a phosphorus removal efficiency of 100% was achieved at 8.0. Further investigation showed that the higher phosphorus removal efficiency at higher pH was mainly caused by a biological effect instead of chemical one.