复合生物膜-活性污泥反应器同步脱氮除磷

通过实验研究比较了复合生物膜-活性污泥反应器(HY)和传统活性污泥反应器(AS)的脱氮除磷效果。结果表明,在水力停留时间(HRT)16 h、污泥龄12～15 d、水温19～21℃、pH 6.3～7.8的条件下,复合生物反应器比活性污泥反应器运行更稳定,未发生污泥膨胀。在相同运行条件下,复合生物反应器对COD、TN和TP的去除率分别为95%、91%和98%,而活性污泥反应器对COD、TN和TP的去除率分别为85%、84%和90%。稳定工况下复合生物反应器的比硝化、比反硝化速率,比吸磷、比释磷速率均高于活性污泥反应器,且微生物相更加丰富。通过建立16S rDNA克隆文库发现生物膜和活性污泥的微生物群落结构均具有高度多样性,但生物膜微生物的微生物相比活性污泥更复杂。     

生物倍增工艺同步脱氮除磷强化途径分析

通过对生物倍增工艺处理市政污水的沿程污染物降解规律的考察表明,工艺对有机物的去除效果显著,COD和BOD5出水分别为47.80 mg/L和19.80 mg/L;氨氮去除率可达100%。发现厌氧区提前发生反硝化并一定程度上影响系统除磷效果;通过对各主要影响因素进行分析,认为低碳源的进水条件是影响系统同步脱氮除磷效果的关键因素;提出在进水口直接添加碳源以及分点进水的碳源分配＋辅助化学除磷的方式可强化氮磷去除效果。     

不同运行模式对同步脱氮除磷CAST工艺快速启动及其稳定维持的影响

以实际生活污水为处理对象,考察了传统进水/曝气和改良型分段进水的交替缺氧-好氧(A/O)2种运行模式对CAST工艺的快速启动及脱氮除磷性能稳定维持的影响。结果表明,传统进水/曝气运行模式下,系统达到最佳营养物去除性能所需启动时间30 d,稳定运行阶段TN平均去除80.66%,磷的去除率维持在66.30%左右;采用改良型交替运行模式,反应器达到稳定运行状态仅需18 d,系统稳定运行时TN平均去除81.36%,磷去除率稳定维持在90%以上,出水磷浓度在0.3 mg/L以下,出水水质达到国家污水综合排放标准一级A(GB8978-2002)。研究还发现,传统运行模式下,由低温引起的污泥沉降性能变差导致系统污泥严重流失,反应器几乎丧失污染物去除性能;而低温对交替运行模式下的反应器除磷性能几乎没有影响,总氮去除则因氨氮不完全硝化而大大降低。     

好氧-缺氧-闲置运行模式处理生活污水

在3个序批式反应器中,利用好氧-缺氧-闲置的运行模式处理实际生活污水,比较了不同曝气时间（2、3和4h）条件下的处理效果,结果表明,在R2（2 h）反应器中成功实现了单级好氧除磷和内聚物驱动的短程硝化反硝化。采用此反应器运行模式,对实际生活污水进行长期处理,反应器的COD、TN和TP的平均去除率分别为85.29%、74.09%和87.97%。本研究表明,在好氧-缺氧-闲置的运行模式下处理生活污水,能成功地实现单级好氧除磷与内聚物驱动的短程硝化反硝化的结合,并且在长期运行的过程中,能稳定地取得较好的脱氮、除磷效率。     

固相萃取气相色谱法测定地表水中有机磷农药

建立了固相萃取(SPE)气相色谱火焰光度(GC-FPD)检测方法,并且检测了地表水中8种有机磷农药,检测限在0.09～0.26μg/L之间,相对标准偏差为3.1%～9.7%(n=8),加标回收率达到61.3%～103.2%,与传统的气相色谱法相比,该方法具有比较高的重现性和选择性,在地表水有机磷农药的测定中具有很好的应用前景.     

Exploration of the metabolic flexibility of glycogen accumulating organisms through metatranscriptome analysis and metabolic characterization

Glycogen accumulating organisms (GAOs) are closely related to the deterioration of enhanced biological phosphorus removal systems. However, the metabolic mechanisms that drive GAOs remain unclear. Here, the two-thirds supernatant of a reactor were decanted following the anaerobic period to enrich GAOs. Long-term monitoring demonstrated that the system was stable and exhibited typical characteristics of GAOs metabolism. Acetate was completely consumed after 60 min of the anaerobic phase. The level of glycogen decreased from 0.20 to 0.14 g/gSS during the anaerobic phase, whereas the level of glycogen significantly increased to 0.21g/gSS at the end of the aerobic period. Moreover, there was almost no phosphate release and absorption in the complete periods, thus confirming the successful construction of a GAOs enrichment system. Microbial community analysis demonstrated that Ca. Contendobacter was among the core functional genera and showed the highest activity among all of the communities. Furthermore, our study is the first to identify the involvement of the ethyl-malonyl-CoA pathway in the synthesis of polyhydroxyvalerate via croR, ccr, ecm, mcd, mch and mcl genes. The Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) pathway was preferentially used via glgP. Furthermore, the glyoxylate cycle was the main source of ATP under anaerobic conditions, whereas the tricarboxylic acid cycle provided ATP under aerobic conditions. aceA and mdh appeared to be major modulators of the glyoxylate pathway for controlling energy flow. Collectively, our findings not only revealed the crucial metabolic mechanisms in a GAOs enrichment system but also provided insights into the potential application of Ca. Contendobacter for wastewater treatment.     

耐冷高效亚硝酸盐型反硝化细菌的分离、筛选与鉴定

在10℃条件下,以亚硝酸钠为唯一氮源从长期淹水的冬水田中分离得到了12株亚硝酸盐型反硝化细菌.采用乙酸钠为唯一碳源,以高效去除亚硝酸盐氮和总氮且产生较低生物量氮为主要指标筛选出了一株反硝化能力最强的亚硝酸盐型反硝化细菌,命名为Y-12.研究发现,该菌在20℃条件下,对亚硝酸盐氮和总氮的去除率分别为99.87%和57.74%,产生了3.25 mg·L-1的生物量氮;在15℃条件下,对亚硝酸盐氮和总氮去除率分别为99.48%和51.53%,产生了3.00 mg·L-1的生物量氮.对其16S rRNA基因序列进行分析,发现该菌与恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)的同源性达到99%;对其特异性磷脂脂肪酸进行分析,发现与恶臭假单胞菌(Pseudomonas-putida-biotype A)的相似指数为0.469,初步鉴定为恶臭假单胞菌.     

不同曝气强度下SBMBBR和SBR脱氮除磷性能对比研究

对比考察了不同曝气强度下序批式活性污泥反应器(SBR)和序批式移动床生物膜反应器(SBMBBR)的脱氮除磷效果,并分析了反应器单个周期内有机物、氮和磷的转化过程.实验结果表明,SBMBBR和SBR脱氮主要是基于好氧段发生的同步硝化反硝化(SND)及进水、搅拌阶段发生的缺氧反硝化途径实现的,而除磷是基于常规生物除磷和反硝化除磷过程而完成.曝气强度会影响SBR和SBMBBR好氧阶段SND发生的程度,最佳曝气强度下两者通过SND作用去除的TN量分别达到去除总量的47.7%和79.0%.在采用先行厌氧的运行方式,保持系统内高浓度微生物,使反应器在进水C/N比只有2.2～3.5的条件下均取得了良好的脱氮除磷效果.两者相比,SBMBBR和SBR在COD和NH4-N去+除方面没有差异,而SBMBBR的反硝化、除磷效果更优,TN、TP去除率分别达到95.4%和93.5%,较SBR分别高出10.9%和4.1%.     

CO2倍增和施氮对水稻不同生长期土壤反硝化细菌丰度的影响

随着全球气候变化的不断加剧,大气CO₂浓度呈明显增加趋势,这将间接影响土壤-植物-微生物系统的氮循环过程.为研究典型水稻土壤反硝化细菌对CO₂浓度升高的响应规律和机制,借助水稻密闭培养箱,运用实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-Time qPCR）分子技术,设置不施氮（0 mg/kg）和常规施氮（100 mg/kg）2个处理,研究CO₂倍增对水稻不同生长期土壤关键反硝化功能细菌（narG、nirK和nirS型）丰度的影响.结果表明:①在2种施氮水平,CO₂倍增显著促进了水稻分蘖期、孕穗期、扬花期和成熟期水稻根系生长（增幅为2.96%~28.4%）、地上部生物量增加（增幅为7.1%~107.3%）以及成熟期籽粒干质量的增加（增幅为19.5%和38.0%）,具有显著的增产效应.②反硝化细菌丰度对CO₂倍增的响应与生育期及施氮水平有关,CO₂倍增在2个施氮水平均抑制分蘖期反硝化细菌的繁殖,显著增加孕穗期反硝化细菌数量;在水稻扬花期,CO₂倍增促进了施氮处理narG和nirS型反硝化细菌数量的增加,在成熟期抑制未施氮处理下narG、nirK和nirS型反硝化细菌的生长.另外,narG、nirK、nirS型反硝化细菌丰度整体表现为narG > nirS > nirK,且随水稻的生长,其在成熟期的丰度均呈降低趋势.nirK和nirS基因同属亚硝酸还原酶,但nirS基因丰度高于nirK,且对CO₂倍增和施氮的响应有所差异.研究显示,CO₂倍增可显著增加水稻生长和产量,不同施氮水平对稻田土壤反硝化细菌丰度的影响存在差异.      

聚糖菌颗粒污泥基于胞内储存物质的同步硝化反硝化

采用特殊运行方式的厌氧-好氧SBR系统(厌氧后排水),以乙酸钠为有机基质成功富集了聚糖菌颗粒污泥.聚糖菌颗粒污泥厌氧-好氧批式实验表明,聚糖菌颗粒污泥具有较强的SND能力,TOC/N分别为5.0,4.0,2.8时,SND效率分别96.4%、95.3%及96.2%,而周期总氮去除效率随着碳氮比降低而降低,分别为66.0%、61.2%及56.3%.通过对周期氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、TOC以及胞内糖原、PHB变化的测定分析,证明聚糖菌颗粒污泥SND过程中,污泥以厌氧阶段储存于胞内的多聚物PHB作为反硝化碳源,并且反硝化聚糖菌是系统中反硝化能力的来源.与溶解性基质相比,PHB的降解速率相对较低,因此在SND过程中,反硝化可以与硝化保持相近的速率,从而有助于获得良好的SND效果.