贵州某废弃煤矿酸性废水处理系统中细菌群落结构及功能分析

煤矿酸性废水引起的水环境污染问题在贵州日益突出.以贵州某废弃煤矿酸性废水处理系统（碳酸盐岩反应介质）为研究对象,采用高通量测序MiSeq技术,分析该系统中细菌群落结构的沿程变化特征及其功能.结果表明:①变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和蓝细菌门（Cyanobacteria）等广泛分布于反应系统,其中变形菌门和绿弯菌门为主要优势菌门,而蓝细菌门大多（90.95%）存在于反应池悬浮物中.②细菌群落结构受沉积物中重金属浓度影响,尤其Fe、Ni、As和Pb浓度的影响较为显著.细菌群落在系统前端（进水沟渠和反应池）和后端（沉淀池和人工湿地）存在明显差异,随反应系统处理进程,细菌α-多样性指数在沉积物中沿程增加.③废水中85%以上的Fe在多级复氧反应池中被去除,同时具备铁氧化能力的细菌〔披毛菌属（Gallionella）和Sideroxydans等〕和铁还原细菌〔地杆菌属（Geobacter）和红育菌属（Rhodoferax）等〕大多存在于多级复氧反应池沉积物中.④人工湿地对废水中Mn有很好的去除作用,湿地沉积物和植物根际土壤中铁锰氧化物富集生物土微菌属（Pedomicrobium）（8.38%±1.51%）和硝化螺旋菌属（Nitrospira）（14.75%±0.46%）丰度明显高于多级复氧反应池.研究显示,在以碳酸盐岩为主要反应介质的“多级复氧反应池+垂直流人工湿地”联合处理酸性矿山废水过程中,污染物去除机理除碳酸盐岩中和沉淀作用外,生物氧化和生物还原作用也值得关注.      

一株溶藻细菌对铜绿微囊藻生长的影响及其鉴定

从山东黄岛边某富营养化池塘中分离得到1株具有溶藻作用的菌株(J1),研究了其对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的抑制效果、作用方式以及细菌培养基、菌株与铜绿微囊藻不同生长阶段等因素对溶藻效果的影响,并对该菌株进行了生理生化鉴定.结果表明,将牛肉膏蛋白胨培养基加入藻液,培养基与藻液的投放体积比为6%时,9d内对藻的生长无影响.将初始浓度为6×107 cfu/mL的菌液加入藻液,共培养第9d,铜绿微囊藻的去除率达87%以上.对数期的J1细菌具有较好的溶藻效果,作用于稳定期铜绿微囊藻的实验组,藻的去除率较低.J1通过分泌溶藻物质的间接作用方式抑制铜绿微囊藻的生长,且溶藻活性物质具有一定的热稳定性.根据生理生化及16S rDNA序列分析鉴定,菌株J1属于芽胞杆菌属(Bacillus).     

一株海洋细菌对中肋骨条藻的溶解效应及其溶藻特性

从山东胶州湾分离得到1株海洋溶藻菌,暂将其命名为JZ-1.根据生理生化及16S rDNA 序列分析鉴定,菌株JZ-1属于交替单胞菌属(Alteromonas).研究表明,菌株JZ-1对中肋骨条藻具有很好的溶解效果,它能够破坏藻细胞膜内物质的结构和细胞膜的完整性,使细胞膜内物质流出导致藻细胞死亡.溶藻现象发生在细菌培养液的上清液和0.2μm的过滤液中,而不是在细菌菌体中,这表明菌株JZ-1通过分泌代谢物对中肋骨条藻产生溶解作用,且当菌株JZ-1由对数生长期向稳定期过渡时,其代谢物的溶藻率达到最大.代谢物分子量<5kD,具有热稳定性、耐酸性,但不耐碱.     

两株自养型氨氧化细菌的分离、鉴定及系统发育分析

以水产养殖废水处理工程的生物膜为菌源,采用传统的富集、分离纯化等微生物学手段,筛选出2株自养型氨氧化细菌A.P-7和A.P-8,并将其转接至液体分离培养基中培养17 d,定量检测结果表明,菌株A.P-7和A.P-8的氨氮去除率均可达到90%以上. 对2株菌的形态特征与生理生化性质分析结果表明,2株菌与假单胞菌属成员相似. 进一步测定2株菌的16S rDNA基因序列,测序结果提交至GenBank进行同源性检索分析,并通过MEGA 4.0软件进行比对和系统发育分析,结果显示2株菌均属于假单胞菌属,与门多萨假单胞菌的同源性最高,达99%以上.      

磷酸铁污泥的生物还原释磷及其影响因素研究

以污水处理厂化学除磷工艺产生的磷酸铁(FePO4)污泥为研究对象,在厌氧条件下,考察了铁还原细菌(IRB)还原FePO4释放磷的可行性,并探讨了不同碳源、C/Fe摩尔比、添加蒽醌-2,6-二磺酸盐(AQDS)对IRB利用FePO4还原释磷的影响.研究结果表明,通过驯化可从普通活性污泥富集IRB,且利用IRB可对难溶性沉淀FePO4进行生物还原.IRB能够利用葡萄糖、乙酸钠及丙酸钠作为唯一电子供体,使FePO4发生异化还原,产生Fe(Ⅱ)并释放磷酸盐,且泥水混合液中Fe(Ⅱ)累积量与上清液中磷累积量变化趋势一致.在等摩尔碳量前提下,葡萄糖为碳源时释磷率可达51.6%,比乙酸钠和丙酸钠分别高13.8%和20.3%;以葡萄糖为碳源,C/Fe摩尔比为5:1时释磷率最大;添加电子穿梭体AQDS可使FePO4污泥释磷率提高12.6%.     

污水处理系统中硝化菌的菌群结构和动态变化

研究分析了4种不同工艺类型的城市污水处理厂中氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)的丰度及菌群结构.实时定量PCR结果表明4种工艺中AOB菌群的丰度范围为8.56×106~4.46×107cells/gMLSS;NOB菌群的丰度为3.37×108~1.53×109cells/gMLSS.每个工艺中Nitrospira都是优势NOB,占NOB菌群的88% 以上. A2O工艺冬季AOB和Nitrospira丰度比夏季均有所降低,这是导致冬季生物脱氮效果变差的主要原因.基于 amoA基因的系统发育分析结果显示所有的序列属于Nitrosomonas,其中Nitrosomonas oligotropha cluster 占克隆文库的60.1%,是AOB 种群中的优势菌属,Nitrosomonas-like cluster和 Nitrosomonas europaea cluster次之,分别占克隆文库的29.6%和9.1%.N. europaea cluster只在A2O工艺中出现,且在A2O工艺夏季污泥样品克隆文库中达到44.7%.低DO运行使N. europaea cluster成为优势AOB是A2O工艺夏季出现较高亚硝酸盐积累率的主要原因.研究结果证实了城市污水处理厂中优势AOB和NOB分别为Nitrosomonas和Nitrospira,硝化菌群占总菌群的1%~7%,其丰度、相对含量和菌群结构是影响硝化效果的主要因素.     

黑臭水净化菌株的筛选及其水质改善能力

生活污水的过度排放引起的水体黑臭是一个亟待解决的环境问题.为建立黑臭水的微生物净化方法,从不同重污染水体或底泥中筛选获得了多种光合细菌,分析发现其中10种光合细菌(P1～P10)及其混合菌(Pm)对黑臭指标有改善效果.黑臭水厌氧光照净化试验结果表明,菌液投加量为1.0%,3 d后光合细菌P1,P2,P3,P4,P8,P9和Pm对人工黑臭水COD_Cr,NH₃-N,S2-,色阈值及臭阈值去除率分别为75.00%～ 82.00%,24.20%～27.97%,72.03%～87.89%,58.90%～69.08%和75.29%～87.89%,其中P9的效果最好.黑臭水兼性厌氧光照净化试验结果表明,菌液投加量为1.0%,3 d后光合细菌P2,P3,P4,P8,P9和Pm对人工黑臭水中的COD_Cr,NH₃-N,S2-,色阈值及臭阈值去除率分别为60.67%～79.92%,35.92%～40.16%,72.03%～82.93%,58.25%～66.55%和75.29%～85.09%,　ρ(DO)由0.54 mg/L增至1.80～2.63 mg/L,其中P2和P9的效果最好.经鉴定P9为沼泽红假单胞菌.研究发现,在菌液投加量为0.1%,30 ℃,厌氧光照条件下P9可明显改善水的黑臭指标.      

外加磷提高生物预处理效果的试验研究

利用国内研究较多的生物陶粒滤池预处理工艺,在我国北方某水库原水中添加微量的磷,考察磷对生物预处理的促进作用通过生物分析方法,发现在原水水样中添加50μg/L的PO₄^3--P(NaH₂PO₄)后,可以促进原水中细菌的生长,BDOC也有所增加,证明了原水中磷对细菌生长的限制因子作用陶粒滤池的实际运行结果表明,对于本试验所用原水,添加25μg/L的PO₄^3--P(H₃PO₄)后,生物陶粒滤池对水中CODMn的去除率平均提高4.7个百分点,UV254和TOC的去除率分别提高3.6和5.7个百分点.由此为提高生物预处理的运行效果提供了一个新的思路,也说明磷在饮用水中的作用需要引起重视.