饥饿对两级SBR反应器内活性污泥的影响

为探究饥饿期内活性污泥中微生物活性的衰减速率、物理性质的变化及恢复情况,研究了好氧〔ρ(DO)=5.50 mg/L〕/缺氧〔ρ(DO)≤0.03 mg/L〕饥饿期对稳定运行的两级SBR反应器内污泥活性的影响,同时考察了污泥的恢复能力及理化性质的变化. 结果表明:30 d的饥饿使COD_Cr去除率下降了20.8%,r_COD(异养菌活性)由111.8 mg/(L·h)降至59.2 mg/(L·h);NH₄+-N去除率下降了59.2%;COD_Cr去除率、r_COD、NH₄+-N去除率分别在94、97、95 d时恢复. 饥饿期内AOB(氨氧化细菌)的衰减速率(k_AOB)为0.029 d-1,NOB(亚硝酸盐氧化细菌)的衰减速率(k_NOB)为0.021 d-1. 恢复初期AOB的恢复速率(k_AOB′=0.125 d-1)大于NOB的恢复速率(k_NOB′=0.069 d-1),导致NO₂--N的累积. 此外,饥饿期ρ(MLSS)下降了42.6%;SVI(污泥指数)由71.2 mL/g升至135.1 mL/g;w(EPS)(EPS为胞外聚合物)由37.9 mg/g(以VSS计)降至18.5 mg/g,其中主要由w(PN)(PN为蛋白质)的减少所致;各物理指标的变化均可在恢复期内恢复.      

污水生物处理系统中内源过程的研究进展

污水生物处理系统的内源过程涉及到一系列微生物学、生态学机制和过程,因而对处理系统的各个方面都有重要影响.然而-目前对内源过程的认识还相当有限.本文首先在总结现有知识的基础上对污水生物处理系统中的内源过程作了定义,并对其区分为细胞和群落两个水平-随后,分别对内源过程中的细胞维持、解偶联、程序化细胞死亡、饥饿状态、高等微生物捕食等过程作了综述,总结了其在污水生物处理领域的研究进展.此外.文章还概述了细胞维持能量和细胞衰减速率的测定方法及其研究进展和存在的问题.本文的目的是通过综述现有的知识,推动对污水生物处理系统中内源过程研究的进一步发展.     

饥饿对人工快速渗滤系统硝化性能的影响

为探究饥饿条件下人工快速渗滤(CRI)系统硝化性能的衰减及恢复情况,分别考察了不同饥饿时间(5、10、15、20 d)对稳定运行的CRI系统(C~1、C~2、C~3、C~4)内氮素污染物转化、硝化细菌活性及胞外多聚物(EPS)组分的影响.结果表明,C~1、C~2、C~3分别在恢复进水3、7、10 d后NH~+_4-N去除率可恢复至60%左右,而C~4在恢复进水24 d后NH~+_4-N去除率仅有40%左右;C~2、C~3、C~4在恢复进水后均表现出不同程度的NO~-_2-N积累现象,积累率最终分别稳定在25%、65%、80%左右.稳定运行期间亚硝酸氧化菌(NOB)的活性高于氨氧化菌(AOB),而饥饿期超过10 d时NOB的衰减速率开始高于AOB;经10、15 d饥饿后AOB活性可恢复至饥饿前水平而NOB活性无法完全恢复,导致NO~-_2-N积累;经20 d饥饿后AOB和NOB活性均难以恢复至饥饿前水平,导致NH~+_4-N去除率下降.饥饿期间EPS能为CRI系统内的微生物提供碳源和能源,维持细胞的新陈代谢;蛋白质(PN)/多糖(PS)比随着饥饿时间的延长而降低,表明饥饿期间对PN的利用更加显著.研究结论可为饥饿条件下CRI系统的运行优化提供理论支持,同时为进一步探寻饥饿时硝化性能的稳定调控策略奠定了基础.     

基于呼吸图谱的自养菌与异养菌内源呼吸过程分析

内源呼吸是活性污泥重要的代谢过程,但目前对内源呼吸过程的认识较为模糊.本研究采用呼吸图谱的方法,对以去除BOD为代表的异养菌和以硝化菌为代表的自养菌的内源呼吸特征进行了解析.结果表明,上述两类细菌进入内源呼吸时间几乎相同,但异养菌进入休眠期较快,且处于休眠期的易恢复生物量比例较高,表明异养菌具有较强的环境适应能力,而自养菌则相反,因此,本研究从内源呼吸角度证实了自养菌较为脆弱.另外,研究还发现,内源呼吸速率比例的增大反映出污泥活性变差,是表征活性污泥活性的重要参数,可作为活性污泥健康状态的定量描述指标.本研究成果深化了内源呼吸过程的进一步认识,为污水处理厂运行管理提供理论基础.     

磷对硫自养反硝化效果的影响

为探究硫自养反硝化所需的最低磷浓度,对硫自养反硝化系统进行磷饥饿处理,给予不同磷浓度的进水,考察磷浓度对硫自养反硝化效果和微生物群落结构的影响。结果表明：随着磷饥饿期的延长,$ {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{x}^{-} $-N去除率由饥饿前的98.1%～99.6%逐步降至24.8%～49.6%,且出水中随之出现亚硝酸盐的积累。补充磷后,$ {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{x}^{-} $-N去除率随进水磷浓度的增加显著提升,且进水磷浓度越高,$ {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{x}^{-} $-N去除率能越快恢复至饥饿前水平（98%以上）,出水中的亚硝酸盐氮浓度也越快降至饥饿前水平（不足0.05 mg/L）。当进水中磷浓度不低于0.200 mg/L时,硫自养反硝化效率不受磷浓度限制。磷浓度影响硫自养反硝化系统的微生物多样性,磷恢复处理组的物种多样性和丰度均显著高于磷饥饿处理组。在磷恢复处理组中,硫自养反硝化相关的功能菌属是优势菌属,相对丰度占45.78%,而在磷饥饿处理组中,该功能菌属相对丰度仅占4.67%,磷浓度极大地影响了硫自养反硝化系统中的硫自养反硝化相关功能菌的相对丰度。     

长期饥饿下厌氧氨氧化反应器的启动与恢复性能

厌氧氨氧化菌生长缓慢,其富集过程困难,是限制厌氧氨氧化技术应用的瓶颈. 因基质供应不足导致的功能菌长期饥饿使厌氧氨氧化（ANAMMOX）反应器稳定运行面临更大挑战. 从长期饥饿的视角出发,重新审视厌氧氨氧化反应器的启动和恢复性能、揭示其抗性机制具有现实意义. 分别采用硝化和反硝化污泥在不同运行条件下成功启动了厌氧氨氧化反应器,分析了长期饥饿后不同启动策略下反应器的恢复性能,及污泥对长期饥饿的耐受机制. 结果表明,接种反硝化污泥的反应器采用高基质浓度低流速运行更稳定,运行85 d后NH₄⁺-N、NO₂^--N和总氮去除率分别高达98.7%、99.3%和89.3%;但长期饥饿（144 d）后采用低基质浓度高流速运行的氮去除性能更优,NH₄⁺-N、NO₂^--N和总氮去除率可在30 d后分别恢复至99.8%、99.8%和93.6%. 研究发现,饥饿期胞外多聚物将厌氧氨氧化菌包裹,有助于保持细胞完整以抵抗长期饥饿胁迫;nirS、hzsA和hdh基因的表达,保证了亚硝酸盐/一氧化氮氧化还原酶、联氨合成酶和联氨脱氢酶的合成,有助于维持厌氧氨氧化活性. 饥饿恢复前后厌氧氨氧化菌属的相对丰度无显著差异,其中Candidatus Kuenenia经30 d恢复后相对丰度提升86%以上,表明其对长期饥饿更具耐受性.     

缺磷胁迫后四尾栅藻在富磷环境中对磷的吸收动力学

研究了四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)受到不同程度缺磷胁迫后在富磷培养基中吸收磷的短期动力学过程,分析了磷在基质、细胞表面和细胞内的迁移变化过程.结果表明:经过0,30和60 h磷饥饿处理后的藻细胞,单个细胞内的磷含量分别为5.64×10-9,5.52×10-9和2.71×10-9mg;其在富磷培养基中的最大磷吸收速率分别为0.047×10-9,0.098×10-9和0.045×10-9mg/m in(以单细胞计);稳定时单个细胞内的磷含量分别为5.60×10-9,7.07×10-9和4.20×10-9mg.经0 h饥饿处理后的藻细胞在移入富磷培养基后短时间内出现明显的内磷释放过程,经30 h饥饿处理后的藻细胞对磷的"奢侈"吸收现象明显.此外,四尾栅藻细胞表面存在较明显的磷吸附现象,在磷充足环境中吸附量约占细胞总磷(表面吸附磷+细胞内磷)含量的1/10.     

共代谢基质对苯酚降解菌XTT-3降酚作用的影响

采用驯化的方法从活性污泥中分离到一株苯酚降解菌XTT-3,经16SrDNA鉴定为Sphingobiumsp.。对该菌株进行碳饥饿处理,发现其降解苯酚的能力受到抑制。以只含苯酚的M9培养基为参照,添加0.2g/L酵母膏作为共代谢基质,对XTT-3菌株降解苯酚有较明显的促进作用,36h后苯酚降解率为68%。在含0.2g/L酵母膏的M9培养基中,同时添加20mg/L邻苯二酚,XTT-3降解苯酚作用显著增加,24h后苯酚降解率达75%,苯酚降解速度达0.261mg/min。     

中华绒螯蟹幼蟹饥饿代谢研究

于1998年10～12月在华东师范大学生物学系动物学实验室,对体重为(1.42±0.69)g的幼蟹在(20±0.5)℃温度条件下进行饥饿实验,研究了饥饿对中华绒螯蟹幼蟹代谢的影响.结果表明,经过30d的饥饿处理,幼蟹的耗氧率降低为摄食状态的45.8%;CO2排出率减小为摄食状态的54.1%;NH3-N排泄率减小为62.3%.耗氧率和CO2排出率、NH3-N排泄率的变化差别较大,耗氧率和CO2排出率的减小可分为4个阶段,而NH3-N排泄率的减小仅可分3个阶段.与此同时,幼蟹的标准代谢水平同样受到饥饿的影响,饥饿30d后,由8.15Jg-1h-1减小为3.97Jg-1h-1;在饥饿幼蟹的代谢中,脂肪消耗最多,其次是碳水化合物.图2表2参18     

营养盐恢复对氮磷饥饿铜绿微囊藻生长的影响

在自然水体中微囊藻经常经历营养盐的限制和再补充,营养盐浓度的波动影响着微囊藻的生长和暴发.本文利用14C标记和荧光定量PCR研究了营养盐恢复对氮磷饥饿的铜绿微囊藻细胞生理和光合作用相关基因表达的影响.结果表明经过氮磷饥饿的铜绿微囊藻在补充营养盐后,都能快速生长,氮饥饿的藻细胞生长更快,但其经过快速增长期后很快开始衰亡.补充营养盐后,经过磷饥饿的藻细胞固碳能力和光合作用相关基因表达很快恢复至未经饥饿藻细胞的水平,而经过氮饥饿的藻细胞其固碳能力和相关基因虽然有很大提升,却难以恢复至未经饥饿的藻细胞的水平.这可能也是氮饥饿的藻细胞在饥饿解除后虽然能暂时地快速生长,但很快又进入衰亡的原因之一.