百乐克(BIOLAK)活性污泥宏基因组的生物多样性及功能分析

百乐克(BIOLAK)是一种在全球范围内得到成功推广的多级活性污泥工艺,然而,迄今对于百乐克工艺的核心元件——活性污泥的生物群落及其功能尚鲜见报道.以连云港市大浦工业区废水处理厂为例,借助于新一代高通量测序技术,获得百乐克活性污泥中大规模的宏基因组数据(428 588条高质量DNA序列).鉴定出47个门类、872个属及1 351个物种.细菌域(289 933条序列)中包含33个门,其中变形菌门Proteobacteria是生物量最丰富的门(62.54%),其次是拟杆菌门Bacteroidetes(11.29%)、硝化螺旋菌门Nitrospirae(5.65%)和浮霉菌门Planctomycetes(4.79%),显示这些生物类群在百乐克废水处理系统中发挥着关键作用.在748个细菌属中,硝化螺菌属Nitrospira(5.60%)最为丰富,为活性污泥氮循环过程中的关键菌群.其次为芽单胞菌属Gemmatimonas(2.45%),是生物除磷过程的重要菌属.在古菌域(1 019条序列)中鉴定出3个门及39个属.在真核域(1 055序列),鉴定出10个门及60个属,其中,纤毛虫门Ciliophora是最大的门(257条序列).同时,检测到448条病毒序列,主要为噬菌体.在百乐克活性污泥中,参与氮、芳香化合物和磷代谢的功能基因比例分别为2.50%、2.28%和1.56%,均高于美国和澳大利亚两个废水处理厂活性污泥中功能基因的比例.在氮代谢的4个过程中,反硝化相关基因所占比重最高,达到80.81%,其次是氨化(12.78%)、硝化(4.38%)和固氮(2.04%).总之,在百乐克活性污泥中蕴藏着惊人的生物多样性,同时,参与氮、芳香化合物和磷代谢的功能基因非常丰富.     

An autotrophic nitrogen removal process：Short-cut nitrification combined with ANAMMOX for treating diluted effluent from an UASB reactor fed by landfill leachate

A combined process consisting of a short-cut nitrification (SN) reactor and an anaerobic ammonium oxidation upflow anaerobic sludge bed (ANAMMOX) reactor was developed to treat the diluted effluent from an upflow anaerobic sludge bed (UASB) reactor treating high ammonium municipal landfill leachate.The SN process was performed in an aerated upflow sludge bed (AUSB) reactor (working volume 3.05 L),treating about 50% of the diluted raw wastewater.The ammonium removal efficiency and the ratio of NO 2 N to NOx-N in the effluent were both higher than 80%,at a maximum nitrogen loading rate of 1.47 kg/(m 3 ·day).The ANAMMOX process was performed in an UASB reactor (working volume 8.5 L),using the mix of SN reactor effluent and diluted raw wastewater at a ratio of 1:1.The ammonium and nitrite removal efficiency reached over 93% and 95%,respectively,after 70-day continuous operation,at a maximum total nitrogen loading rate of 0.91 kg/(m 3 ·day),suggesting a successful operation of the combined process.The average nitrogen loading rate of the combined system was 0.56 kg/(m 3 ·day),with an average total inorganic nitrogen removal efficiency 87%.The nitrogen in the effluent was mostly nitrate.The results provided important evidence for the possibility of applying SN-ANAMMOX after UASB reactor to treat municipal landfill leachate.     

中常温变化对PN-ANAMMOX联合工艺脱氮效果的影响

通过接种成熟的亚硝化膜和厌氧氨氧化污泥,研究了中常温变化对PN-ANAMMOX联合工艺脱氮速率的影响及微生物群落的变化.结果表明,常温下能够实现PN-ANAMMOX联合脱氮,并且脱氮速率达到0.5 kg·(m~3·d)~(-1).但是PN过程亚硝化速率下降,ANAMMOX菌活性未得到充分发挥,导致PN-ANAMMOX联合工艺脱氮速率远低于中温条件下的1.75kg·(m~3·d)~(-1),出水水质较差.温度的上升易导致NOB的快速生长,PN过程失稳,但是通过增加回流量可对NOB的活性进行有效地控制.QPCR分析结果进一步表明接种中温环境下的AOB和ANAMMOX微生物在常温条件下不利于生长,出现部分死亡;当恢复到中温的环境时,相应的功能微生物出现了快速地生长.因此,在PN-ANAMMOX联合工艺的运行过程中应尽可能地满足功能微生物适宜的温度.     

含丙烯腈废水处理技术发展现状与试验研究

含丙烯腈废水危害大、难降解,而用生化法对该类废水进行预处理的难点在于工艺的选择。文章较系统地概述了含丙烯腈废水处理技术的发展现状,并重点研究了“水解酸化＋SBR工艺＋生物滤池技术”处理工艺的反应器启动阶段。研究结果表明：1．水解酸化工艺可用于含丙烯腈废水的处理;2．SBR反应器处理效果良好,COD的平均去除率在70％以上,而且对进水水质的变化适应性较强;3．生物滤池技术应用于废水处理可显著提高COD的去除率。上述研究成果为下一步进行水解酸化＋生物滤池技术＋SBR处理工艺的效果试验奠定了基础。     

官厅水库入库水生物接触A/O工艺低温试验研究

试验表明,生物接触A/O工艺可以在低温下稳定运行,对官厅水库入库水中NH₄⁺-N有较好的去除效果,对COD、TN均有一定的去除效果.当温度大幅下降时,在温度下降初期NH₄⁺-N去除率明显下降,但经过一段时间后,NH₄⁺-N去除率逐渐回升,并稳定在较高的去除率水平.在本试验条件下,0～5℃时,进水N₄⁺-N为10mg/L左右,NH₄⁺-N去除率最终稳定在95%以上,出水NH₄⁺-N稳定＜0.5mg/L.另外,温度变化对COD去除效果的影响不明显.镜检结果表明,在0～5℃条件下生物膜中的微生物仍具有较好的活性.     

低溶解氧污泥微膨胀节能方法在A/O中的试验验证

采用实际的生活污水,在A/O系统中验证了低溶解氧污泥微膨胀节能理论与方法.结果表明,A/O系统在微膨胀运行期间SVI值能稳定维持在150～230 mL/g之间,单纯低溶解氧不会造成污泥沉降性能的严重恶化.相对于高溶解氧、污泥沉降性能良好时的运行情况,微膨胀期间COD和总氮去除率略有升高,分别为86%和63%,氨氮去除率略有下降,平均为70%,且约有10%～25%的氮可通过同步硝化反硝化去除.丝状菌的网捕作用使出水的SS浓度明显减低,出水浊度低于3 NTU.维持DO=0.5 mg/L所需的理论供气量相对DO=2.0 mg/L时可节约17%,对实际的小试结果比较发现可节约57%的曝气量.     

沟渠式生物接触氧化法对有机物和氨氮的去除研究

生物接触氧化工艺是目前较为成熟的水质净化技术,国内外在河流水质净化、水体修复中都有较多的研究和应用.在实验室采用沟渠式生物接触氧化组合系统处理模拟村庄面源污水,较好地去除了有机物并实现氨氮转化.结果表明,当进水COD为130～290mg/L、氨氮为30～40mg/L、水力负荷为0.19～0.24m3/(m2·d)的条件下,该系统稳定运行11周,COD和氨氮的平均去除率分别达85%和79%.     

磁性纳米Fe3O4@C对SBR脱氮除磷性能及其微生物种群组成的影响

为探究磁性纳米Fe₃O₄@C对序批式活性污泥反应器(SBR)污水处理系统脱氮除磷性能的影响,建立了2个相同的SBR(编号分别为0号和1号),其中,0号反应器未投加任何磁性材料(对照组),1号反应器中投加0.5 g·L^-1的Fe₃O₄@C(实验组),并采用高通量测序和实时定量PCR(qPCR)技术对2个反应器内生物种群结构及关键脱氮除磷功能菌群进行分析.结果表明:(1)Fe₃O₄@C对SBR除污性能有显著影响,其中,1号反应器化学需氧量(COD)的去除性能得到增强,24 d后去除率稳定在90%左右;0号和1号反应器总氮(TN)平均去除率分别为35.83%和52.18%;从第43 d起,1号反应器除磷性能明显高于0号反应器,运行70 d后,0号和1号反应器对总磷(TP)的平均去除率分别为47.52%和56.33%.(2)添加Fe₃O₄@C材料后,反应器内变形菌门(Proteobacteria)的...     

松花江流域某自来水厂中内分泌干扰物的调查

利用固相萃取-高效液相色谱法调查了松花江流域某自来水厂原水、传统净水工艺各处理单元出水及管网水中的13种内分泌干扰物(EDCs).结果表明,固醇类雌激素物质除管网水中未检出外,其他各水样均有检出,浓度为4-44 ng·L-1;4种邻苯二甲酸酯(PAEs)、双酚A(BPA)及3种烷基酚(APs)在各水样中几乎100%检出,浓度为2～163 760 ng·L-1,其中以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)与邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)为主.研究还发现,尽管有个别EDCs出水浓度高于进水浓度,但混凝沉淀工艺对EDCs的去除在该水厂中占主导作用,平均去除率为63%;砂滤与氯消毒工艺出水不稳定,只能对部分EDCs起到一定程度去除作用.此外,出厂水经管网输送后其中的绝大多数EDCs含量升高,说明进入管网水中的EDCs除水源水污染外,还有一个重要途径就是输水管材中相应污染物的渗析.     

反硝化聚磷菌的富集及富集污泥活性研究

依据DPB原理,利用SBR动态反应器和静态释/聚磷装置。以A2/O厌氧段污泥为种泥,进行以硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌的富集,并对富集有反硝化聚磷菌的污泥进行了反硝化聚磷活性性能考察。结果表明,利用硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌存在于A2/O厌氧段污泥中,反硝化聚磷菌占总聚磷菌的比例为23%,该种污泥可作为反硝化聚磷工艺的种泥;由于常规的聚磷菌被淘汰聚磷菌的数量由6.8×107个/mL减少到1.1×103个/mL,但通过选择和富集聚磷菌总数由1.1×103个/mL增加到8.2×104个/mL,且反硝化聚磷菌占聚磷菌总数的比例也由23%提高到94%,磷酸盐去除率由最初的9.86%上升到95.2%,出水磷酸盐的浓度为0.79mg/L;通过改变进水中不同磷酸盐浓度验证体系处于稳定状态。