高通量测序技术研究典型湖泊岸边陆向深层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落结构

为研究具有富营养化特征的白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落结构组成,针对厌氧氨氧化的功能基因hzs B(联氨合成酶关键基因)进行高通量测序.结果显示,白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤共8个样品处理后共得到77082条序列,在相似度90%下聚类得到40个OTUs.多样性分析(OTUs水平)表明,在白洋淀湖泊岸边近湖岸交界处,上层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落多样性要高于下层,而在远湖岸交界处则相反,下层土壤中厌氧氨氧化细菌的群落多样性要高于上层土壤.PCo A分析(OTUs水平)表明,近湖岸交界处采样点各不同深度土壤层之间的厌氧氨氧化细菌的群落结构更相似,而远湖岸界面处采样点各不同深度之间的厌氧氨氧化细菌的群落结构差异较大.群落结构分析表明,在白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中,序列隶属于Candidatus‘Brocadia anammoxidans’(34.07%)、Candidatus‘Brocadia fulgida’(24.66%)、Candidatus‘Jettenia sp.’(3.00%)、Candidatus‘Kuenenia sp.’(0.22%)、Candidatus‘Scalindua sp.’(0.08%)及与Genbank中已探明的厌氧氨氧化细菌亲缘关系较远的Anammox-like cluster(37.98%).相关性分析(p0.10)表明,在白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中,厌氧氨氧化细菌α-多样性指数中丰富度Chao指数与含水率(MC)呈负相关,多样性Shannon指数与氨氮(NH+4)呈负相关,优势度Simpson指数与NH+4呈正相关;但厌氧氨氧化细菌群落组成中Candidatus‘Brocadia anammoxidans’的富集与总碳(TC)及总硫(TS)含量呈正相关.综上,本文针对厌氧氨氧化功能基因hzs B扩增进行高通量测序,一定程度上揭示了具有富营养化特征的白洋淀湖泊岸边陆向深层土壤中厌氧氨氧化细菌的多样性、群落组成及其与土壤环境因子的关系.     

上流式曝气生物滤池(UABACF)处理PVA退浆废水的实验研究

采用上流式曝气生物活性炭滤池(UABACF)处理PVA退浆废水,在固定水力负荷为0.076 m3/(m2·h)条件下,研究气水比对PVA、COD和浊度去除效果的影响,分析污染物去除、微生物量、微生物活性在滤柱高度方向的沿程分布特征。气水比对COD去除率影响最大、PVA次之,对浊度去除的影响最小,在气水比为4∶1条件下,PVA、COD和浊度的去除率分别为66.65%、89.60%和80.25%。1.3 cm滤柱高度以下为污染物高效去除区域,系统微生物量和微生物脱氢酶活性在此高度范围内逐渐降低,而后基本保持稳定状态。生物滤池对PVA主要依靠生物吸附作用去除,生物降解部分仅占被吸附PVA的24.9%。     

OSA剩余污泥超声波处理试验研究

分别采用不同超声功率、超声时间及脉冲比的超声波处理OSA工艺产生的剩余污泥,研究超声作用对细胞内容物的释放、酶活和污泥粒径的影响。研究结果表明,声能密度越大、超声处理时间越长,污泥被破坏程度越大,释放出的有机物浓度也就越高;较低的声能密度在短时间内可以促进微生物脱氢酶活性。从总体上看超声作用会降低微生物的脱氢酶活性和碱性磷酸酶活性;超声处理在较短时间内即可实现对污泥絮状结构的解体,此后污泥颗粒的粒径分布保持相对稳定状态。     

分散染料neocron black(NB)的生物降解特性

在好氧、厌氧、好氧/厌氧交替条件下,采用活性污泥系统生物处理分散染料neocron black(NB),研究分散染料NB在需氧或者厌氧状态下的生物降解特性以及外加碳源对其生物降解特性的影响,并全波段扫描和气相色谱-质谱联用(GC-MS),初步探讨该染料的生物降解过程.结果表明,NB染料在好氧条件下降解效率最高,厌氧/好氧交替条件次之,厌氧条件下染料降解效率最低.随着NB染料浓度的增加,由于染料和中间代谢产物的抑制作用,微生物对染料的降解效率逐渐下降.添加易生物降解碳源可以促进NB染料的生物降解过程,并改变生物降解过程的动力学特征.全波段扫描和GC-MS测定结果显示,NB染料经过生物降解作用后,发色基团得到较彻底降解,NB染料生物降解中间产物有2,4-二硝基苯胺、2-氰基-4-硝基苯胺、对硝基苯胺等.     

PVDF超滤膜进行聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯 (PEGMA)紫外光照射接枝的膜面表征与抗污染分析

本文采用紫外光照射接枝的方法将聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯(PEGMA)亲水单体接枝在疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜表面,改善PVDF膜的亲水性能.实验中以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂作为对比,发现添加MBAA可以减少PEG接枝层的溶胀性.本实验研究不同改性条件对膜性能的影响,利用表面接触角(CA)、红外光谱分析(ATR-IR)、扫描电镜(SEM)等手段表征膜表面特征,同时研究了改性膜对乳化油和牛血清蛋白溶液分离效率和抗污染能力.实验结果表明,经改性后膜亲水性明显提高,对污染物的截留效果和抗污染能力均有所提高.     

共存杂质对磷酸铵镁结晶法回收磷的影响研究

研究用磷酸铵镁（MAP）结晶法去除、回收废水中的磷,分析含磷废水中各类共存杂质对MAP法去除、回收磷的影响。结果表明,废水中无机钙离子的存在可提高磷的去除率,而大分子有机物杂质的存在会使磷的去除率显著降低,小分子有机物对磷的去除基本无影响。在反应体系中引入外来晶种烟煤、石英砂和铁屑可显著提高低浓度含磷废水磷的去除效率,其中娴煤作为晶种的效果最明显。     

盐类对模拟胞外聚合物(EPS)膜污染的影响

实验旨在研究盐类对模拟胞外聚合物(EPS)溶液在超滤和微滤过程中膜污染影响,通过添加与无添加盐类的模拟溶液的比较,研究盐类对EPS膜过滤在死端过滤过程的影响。实验考察了不同模拟溶液的膜通量衰减情况和滤饼比阻,并利用Hermia模型对实验数据进行拟合分析验证膜污染机理。实验结果表明,在超滤过程中,Ca2+和Al3+能在一定程度上提高膜通量,降低滤饼比阻,延缓膜污染;在微滤过程中,两者的添加反而降低了初始通量,添加Ca2+后滤饼比阻值反而有所增大;Na+对超/微滤过程影响很小。通过Hermia模型拟合分析发现,在超滤过程中,添加盐和无添加的溶液均以滤饼堵塞机理为主,而在微滤过程中则是以中间堵塞和滤饼堵塞机理为主。     

UASB/MBR-CANON工艺处理高氮活性印花废水

针对棉织物活性印花废水高氮、高色度、高COD等特点,采用上流式厌氧污泥床反应器与完全自养脱氮膜生物反应器组合工艺(UASB/MBR-CANON),处理模拟高氮活性印花废水。实验过程分为独立启动和串联运行2个阶段,探究了不同基质浓度条件下UASB/MBR-CANON反应器对高氮活性印花废水的处理效果。结果表明:UASB和MBR-CANON反应器分别经过140 d独立启动运行后,UASB反应器与MBR-CANON反应器完成串联运行,此时总氮平均去除率达到72%, COD平均去除率达到74%,染料平均脱色率达到82%;在MBRCANON反应器运行的200 d内,通过对膜表面污染物分析发现,膜表面滤饼层胞外聚合物中多糖和蛋白质含量分别为52 mg·L~(-1)和17 mg·L~(-1)。膜通量数据表明,在低通量状态下,膜通量衰减速率较为缓慢,经过清洗后,膜通量可恢复初始通量的80%～90%。进一步分析可知,采用UASB/MBR-CANON工艺处理高氮活性印花废水具有较高的技术可行性,以上研究结果可为该工艺的工程化应用提供参考。     

内源碳PHA的贮存对混合菌群耐低温特性的影响

本文研究碳源调控磷回收强化生物脱氮除磷（biological bio-nutrient removal-carbon regulation and phosphorus recovery,BBNR-CPR）反应器耐低温特性.不断降低BBNR-CPR反应器运行温度,发现BBNR-CPR反应器能够长期在低温（≤15℃）、低C/N比（<4.16）条件下稳定运行,维持总磷的平均去除率为91.20%,氨氮的平均去除率为81.10%,总氮的平均去除率为58.62%.随着运行时间的增加与温度的下降,BBNR-CPR反应器生物内膜具有脱氮除磷以及PHA贮存功能的种属Candidatus_Competibacter、Candidatus_Accumulibacter、Run-SP 154、Thauera、Candidatus_Nitrotoga的相对丰度不断提高,成为耐受低温条件的优势种属.在相同碳源浓度、合成PHA的时间一致的条件下,生物膜内PHA的合成量受温度影响;25、15和8℃合成的PHA量分别占生物膜干重的16.24%、11.49%和9.01%.预贮存PHA的生物膜具有耐受低温的能力;在高PHA水平,8℃和15℃的除磷效率分别为97.46%和100%,脱氮效率分别为55.15%和82.55%;而在低PHA水平,8℃和15℃的除磷效率分别为11.39%和35.02%,脱氮效率分别为0%和12.10%.     

亲水聚合物改性微滤膜在膜生物反应器中的膜污染研究

采用经过聚合多巴胺和氨基聚乙二醇(mPEG-NH_2)表面改性的PVDF微滤膜,通过浸没在膜生物反应器(MBR)中验证改性微滤膜的抗污染性能.同时,采用多种分析手段对改性膜进行表征,包括膜表面微观形貌、润湿性、粗糙度和表面官能团等.实验同时考察了改性膜在MBR中运行的水通量衰减、污染膜的阻力分布,以及对膜面污染物的胞外多聚物组分的影响.结果发现,所采用的膜改性方法明显改善了膜表面的亲水性.短期过滤实验结果表明,多巴胺涂覆膜的稳定通量比原膜高47%,PEG改性膜则在水通量方面有进一步提高;在长期恒通量过滤阶段,多巴胺涂覆膜和PEG接枝膜的比膜通量分别比原膜高37%和88%.实验还发现,改性膜表面滤饼层中蛋白质和多糖含量均低于原膜.