聚糖菌颗粒污泥的反硝化特性与微生物群落分布

为了解聚糖菌在污泥颗粒化中的脱氮能力及其微生物生态特性,采用反应器工艺、批式试验、显微技术和荧光原位杂交技术来评估其反硝化能力,揭示其微生物群落的微观结构,探索聚糖菌和聚磷菌在不同粒径污泥中的分布特征.结果表明,污泥对有机物的吸收率稳定在90%以上.颗粒污泥的沉降指数(SVI10)稳定在30-50 mL g-1,远低于接种污泥的108.2 mL g-1.聚醣菌颗粒污泥对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的反硝化去除率分别达到了65%和70%,氮气为主要气态产物.聚糖菌颗粒污泥被大量的四联球菌结构所充斥,丝状菌在其中起到了重要的构架和搭桥的作用.荧光原位杂交结果表明聚糖菌可生存于各尺寸颗粒化污泥内;而聚磷菌受到严重抑制只能较少地分布在颗粒污泥的外围空间.上述结果表明,在SBR反应器中采用厌氧搅拌—排水—好氧曝气的处理模式成功培育出具有聚糖特性的颗粒化微生物聚集体,培育成功的颗粒污泥对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮均具有良好的反硝化特性.在整体颗粒污泥微生物群落中聚糖菌为优势种群.图8表1参19     

亚热带土壤氮素反硝化气态产物研究

亚热带可变电荷土壤化学性质与温带地区恒电荷土壤有诸多不同特点,使得反硝化具有一些与温带土壤不同的特性,进一步深入研究亚热带土壤反硝化气体产物的组成比例、主要影响因素和机理,将有助于加深对亚热带环境条件下土壤N循环的理解和认识,以及为正确评价亚热带土壤反硝化环境效应提高科学依据。因此,就亚热带土壤厌氧培养条件下反硝化的气态产物问题进行了探讨。土样采自江西典型亚热带红壤地区,在加入K15NO3（10 atom%15N,加入N量为200 mg·kg-1）条件下进行了7 d 30℃、密闭、淹水、充N2的严格厌氧培养试验。试验结果表明：随培养时间推移,15N回收率逐渐下降,土壤总残留的15NO3-质量分数和回收率之间存在显著正相关关系（p〈0.001）,表明反硝化作用越弱的土样回收率越高。总气态氮损失率的估计值和实测值都随培养时间延长呈上升趋势,两者之间存在显著正相关性（p〈0.001）。根据稳定性同位素15N示踪试验结果初步估计,厌氧培养7 d内反硝化作用产生的气态产物中N2O占总气态氮损失的17.1%,N2占8.7%,估计NO可能是主要的反硝化产物之一。以未能回收的氮计算,NO约占总气态氮损失的67.5%~78.6%,平均为74.1%。反硝化气态产物中NO和N2O总量占总气态氮损失的91.3%。NO、N2O和N2分别占总施入氮量的18.6%、4.4%、2.0%。因此,亚热带土壤氮素反硝化过程中主要气态产物可能为NO和N2O,而非对环境无害的N2。     

三株低温硝化菌的筛选及其固定化脱氮性能

由于季节、地域等因素导致的低温环境会严重影响污水生物处理系统中微生物活性,如何提高微生物在低温废水中的脱氮效果是亟待解决的问题。从工程实际出发,在3种不同环境中提取出低温硝化菌BC-15、SL-14、MI-11,其在13℃下仍具有高效的脱氮性能,经16S rDNA鉴定均为Acinetobacter sp.。菌株间不产生拮抗反应,BC-15、SL-14、MI-11最佳复配体积比为1∶1∶1。采用海藻酸钠-聚乙烯醇和海藻酸钠-硅藻土材料对复配菌株包埋固定化,对比结果表明海藻酸钠-硅藻土材料固定化硝化能力更强,优化固定化材料最佳配比为硅藻土1%、SA 2%、CaCl₂ 3%、沸石6%。固定化颗粒成球性、传质性、稳定性均较好,固定后菌株耐酸耐碱能力明显增强,重复利用4次后氨氮去除率仍可达到76.67%,硝化能力和结构稳定。固定化颗粒对实际生活污水中的氨氮去除率可达到95.86%,具有高效的硝化能力,为低温污水处理实际工程应用提供了可能。     

冬季不同尾水受纳河道水环境变化特征分析

为探究不同污水厂尾水受纳河道水环境变化特征,分别采集4组受纳河道的33个样品,测定COD_Mn、TN、TP、NH₃-N、Chl-a 5项指标,结合高通量测序,分析沿程水质变化、富营养化特征及细菌群落结构变化。结果表明:尾水排口处引起的污染物浓度变化在距离排口50~100 m恢复至背景值,但TN始终高于背景值;尾水补充使细菌丰富度及多样性增加,但优势门类占比下降且相对丰度改变,距离排口50~100 m处占比回升,Proteobacteria成为绝对优势菌门;属水平上,背景断面优势菌属相对丰度随着尾水排入均出现下降,Rhodovulum、Pseudoalteromonas、Massilia占比与富营养化指数显著负相关（P<0.05）;当排放比例≥ 50%时,距离排口100 m处细菌群落结构与尾水排口处相似度更高。此外,尾水可能带来大量其他菌种,增加河道生态风险。     

一株好氧反硝化菌的鉴定及反硝化特性研究

从湖北某纺织厂废水生化处理池中分离得到1株好氧反硝化细菌HS-N2,并对其反硝化能力进行了研究。结果表明,HS-N2在能有效去除培养基中的硝酸盐氮。在好氧条件下,30℃培养24h,能将10mmol/L硝酸盐氮去除95%以上;在兼性厌氧条件下,24h的脱氮率达到85%。研究了该菌株的好氧反硝化特性。结果表明:其反硝化最适温度和pH分别为30℃和7.0。设计特异性引物,扩增HS-N2菌株的16SrDNA并测序,运用Blast比对构建了进化树,发现该菌与肠炎沙门氏菌(Salmonella enteritidis)的同源性高达100%。结合形态观察和生理生化鉴定,初步鉴定该菌属于沙门氏菌属(Salmonella),命名为Salmonella sp.HS-N2。目前关于沙门氏菌属具有反硝化能力的菌株鲜有报道。     

不同基质条件下厌氧氨氧化SMBBR启动特性研究

通过接种某城市污水处理厂好氧池生物膜,采用NH₄⁺-N+NO₂^--N （SMBBR-1）和NH₄⁺-N+NO₃^--N+HAc （SMBBR-2）两种进水基质启动厌氧氨氧化序批式移动床生物膜反应器（Sequencing Moving Bed Biofilm Reactor,SMBBR）,研究不同基质条件下反应器的启动特性.结果表明,两反应器在运行100 d后均成功启动并稳定运行,在进水负荷分别为0.83和0.32 kg·m^-3·d^-1（以N计）的条件下,氮去除率分别达到81.82%±1.20%和66.35%±4.79%.活性测定结果显示,SMBBR-1和SMBBR-2中Anammox活性分别达到6448.32和1980.32 mg·m^-2·d^-1,表明Anammox菌被成功富集.高通量结果显示,SMBBR-1和SMBBR-2中启动成功后的Anammox菌由Ca.Brocadia和Ca.Jettenia组成,其中,Ca.Brocadia占比分别为11.02%和7.57%,Ca.Jettenia占比分别为2.07%和0.56%.除Anammox菌外,SMBBR-2中还包括Thauera（2.84%）和Flavobacterium菌（0.66%）,其为部分反硝化菌的主导菌属.本研究表明,虽然两种不同基质的启动办法各有利弊,但其均能实现厌氧氨氧化SMBBR的启动,可为主流系统内的Anammox菌快速富集培养提供技术支撑.     

固相自养-异养反硝化脱氮同步去除微污染物

针对固相反硝化体系,以聚己内酯复合花生壳(PCL/PS)的固体碳源为基底,耦合以S和Fe O主导的自养反硝化,构建新型多功能碳源,考察其对典型微污染物(Cr(Ⅵ)、Cl O₄^-、BPA、NPX)与硝酸盐的同步降解效能,探究自养异养共存的反硝化体系内微生物群落特征及微观作用机制.结果表明,PCL/PS异养反硝化体系具有更好的反硝化脱氮和同步去除Cr(Ⅵ)、BPA性能,对NO₃^--N、Cr(Ⅵ)的去除率分别为94%、92%,对NO₃^--N、BPA的去除率均可达99%以上;PCL/PS同时耦合Fe O和S的体系反硝化脱氮同步去除Cl O₄^-、NPX性能良好且稳定,在反硝化率均维持90%的基础上,对NO₃^--N、Cl O₄^-的去除率分别达90%、96%,对NO₃^--N、NPX的去除率分别达9...     

复合共基质对菌群脱色性能及群落结构的影响

文章将4种不同复合共基质葡萄糖+蔗糖、葡萄糖+蛋白胨、蔗糖+蛋白胨、蛋白胨+牛肉膏,添加到混合菌群对活性黑5的脱色体系,探讨不同复合共基质对活性黑5生物脱色效果的影响,采用Miseq高通量测序技术分析脱色菌群对不同复合共基质的响应差异性。研究结果表明,蛋白胨+牛肉膏复合共基质为最佳复合共基质,在其存在条件下,脱色菌群对活性黑5(100 mg/L,48 h)的脱色率达到69.84%。Miseq高通量测序结果表明,菌群的脱色效果与微生物多样性密切相关,且在各微生物分类学水平上,菌群群落结构均呈现出较大差异。变形菌门(Proteobacteria)是所有样品的优势菌种,而厚壁菌门(Firmicutes)在最佳复合共基质蛋白胨+牛肉膏存在条件下占较大比例。另外,推测菌种Enterococcus、Lactococcus、Escherichia-Shigella可能在脱色菌群降解活性黑5过程中扮演重要角色,且复合共基质蛋白胨+牛肉膏可以为它们的生长代谢提供良好的环境。研究结果可为今后利用不同复合共基质强化微生物脱色降解实际印染废水,以及可培养功能菌种的指导筛选奠定理论基础。     

一株异养硝化-好氧反硝化-积累磷的细菌Klebsiella pneumoniae A15的筛出及其特性研究

利用以淀粉为唯一碳源的缺氧/好氧序批式系统从污水处理厂活性污泥中分离得到一株肺炎克雷伯氏杆菌A15(Klebsiella pneumoniae A15),该菌具有异养硝化-好氧反硝化和积聚磷能力.它的最佳生长条件:碳源为柠檬酸钠,C/N为30,P/N为0.2,pH为7.在最佳条件下,氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐的最高去除率分别为96.27%、99.22%和100%;相应的去除速率分别为1.77、2.08和1.86mg/(L?h).该菌株对浓度为8mg/L的磷酸盐和1300mg/L的COD最高去除率分别为100%和95%.氮平衡分析发现该菌可以利用氨氮、硝氮以及亚硝氮产生气态氮,表现出优异的异养硝化和好氧反硝化活性.对菌株胞内磷和EPS中磷的分析结合DAPI染色发现有82%的磷储存在菌株细胞内并且以多聚磷酸盐形式储存,其余磷在EPS中.对该菌株的napA、nirS、nosZ和ppk基因的成功扩增也表明其好氧反硝化和积聚磷能力.本研究展示了一株在脱氮除磷系统中具有特定功能的细菌.     

同步硝化内源反硝化除磷好氧颗粒污泥的储存与恢复

针对好氧颗粒污泥颗粒化时间慢等问题,进行了同步硝化内源反硝化除磷好氧颗粒污泥常温储存及活性恢复实验研究.结果表明,好氧颗粒污泥经过60d的常温储存后,颗粒的结构基本能保持稳定,但是颗粒污泥的活性大幅度降低,污染物去除率仅有储存前的30%～40%.将常温储存的颗粒污泥接种到反应器中,经过一定的调控手段,可以在60d内恢复好氧颗粒污泥的功能及活性.此外,经过储存与恢复,好氧颗粒污泥的群落结构也发生了明显变化.大部分的微生物的相对丰度变化可逆,经过储存和恢复可以恢复至储存前的状态(包括Defluviicoccus (GAOs)和Flavobacterium (PAOs)),重构同步脱氮除磷的微生物群落结构.