转聚磷激酶大肠杆菌诱导表达条件及磷浓度对其除磷能力的影响

在优化转聚磷激酶基因的大肠杆菌（BL-PPK）诱导表达条件基础上探讨了外界磷浓度对其除磷能力的影响,发现37℃细胞对数生长早期添加1．5mmol／LIPTG时聚磷激酶的表达活性和细胞除磷效率最高,同时BL—PPK对高达35mg／L的磷酸盐在6．5h内的去除效果达到99％以上,并以聚磷的形式积累在细胞内。     

AOA-SBR系统运行效能及高效聚磷菌的特性研究

为获得聚磷能力突出且抗逆性强的菌株,进一步扩大生物除磷的应用范围,在实验室条件下完成AOA-SBR反应器的启动及运行,基于Illumina Miseq高通量测序技术对反应器各运行阶段样品中的细菌群落结构进行解析,从稳定运行的SBR反应器中分离得到聚磷菌,分别进行菌株的鉴定及其生长聚磷特性研究.结果表明:①反应器的启动及运行后期,各项出水水质指标均达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A水平,系统的除磷率稳定在95%以上.②反应器对于除磷微生物的定向富集作用较强,变形菌门中的不动杆菌属为优势菌群.③共分离得到5株高效聚磷菌,暂命名为LXP1~LXP5,经鉴定分别为假单孢菌属（Pseudomonas）、不动杆菌属（Acinetobacter）、红球菌属（Rhodococcus）、大头茶属（Gordonia）及脂肪杆菌属（Pimelobacter）.④LXP1~LXP5都具有典型的生长曲线和较短的生长周期,生长周期范围为24~36 h;各菌株在好氧条件下的吸磷量均在10 mg/L以上,最大可达30 mg/L.研究显示,实验室条件下AOA-SBR反应器的启动及运行可较好地实现对活性污泥中的除磷微生物定向富集的目的,该试验分离得到5株高效聚磷菌并经鉴定分属5种不同的菌属范畴,其中Rhodococcus、Gordonia及Pimelobacter的菌株为近年来鲜有的从活性污泥中筛选得到的具有较好聚磷特性的菌株.      

好氧段碳源浓度对同步去除和富集磷酸盐生物膜的影响

利用聚磷菌以循环交替O/A模式运行,对生活污水处理厂的主流工艺中实现磷酸盐的同步去除和富集,探究了好氧段碳源浓度对聚磷生物膜去除和富集磷酸盐性能以及生物膜中微生物种群结构的影响.结果表明,好氧COD质量浓度从200 mg·L~(-1)降低到0 mg·L~(-1),吸磷速率提升1. 29倍,出水磷质量浓度稳定在0. 5 mg·L~(-1)以下;释磷速率提升3. 56倍,富集液磷酸盐质量浓度从27. 125 mg·L~(-1)升高到55. 91 mg·L~(-1).微生物群落变化中,鉴定为聚磷菌的变形菌门(Proteobacteria)的含量增加约2倍,红环菌科(Rhodocyclaceae)和厌氧绳菌科(Anaerolineaceae)的富集效果分别提高了2. 28和5倍.降低好氧段碳源浓度,有利于聚磷菌的筛选和富集,强化了好氧段磷酸盐的去除以及厌氧段磷酸盐的释放,获得了更高的磷酸盐富集液,并且为以资源回收为目的的未来城市污水处理厂提供降低好氧段碳源需求的理论基础.     

常温厌氧好氧环境下聚磷菌PAO Ⅱ的除磷特性及污泥特征

在常温厌氧好氧环境下,使用实验室规模的SBR强化生物除磷反应器,高度富集了聚磷菌子类PAO Ⅱ,深入研究了高度富集PAO Ⅱ反应器的除磷特性、代谢特征以及污泥特征。结果表明:富集96%PAO Ⅱ的污泥厌氧磷释放与乙酸摄取比为0.25,仅为经典PAO代谢模型中报道值的1/2;污泥为不规则、相对松散、粒径细小的颗粒状;污泥颗粒的刚度为30 m N,Maxwell模型对机械力变化情况拟合较好。试验结果有助于深入研究不同聚磷菌子类的特征及代谢性能,传统PAO代谢模型应针对不同PAO子类进一步修正和完善。     

除磷微生物和新型除磷工艺

本文总结了聚磷微生物的微生物学、分子生物学、生化动力学，生物除磷的影响因素，并进一步探讨了一些能够在不利的环境条件下实现除磷的新型生物除磷脱氮工艺，以及如何实现除磷的最佳化。对聚磷微生物的筛选和驯化以及遗传改良将有助于进一步开发高效的生物除磷工艺，磷的资源化回收利用和再循环将是今后研究的前沿。     

DO浓度对EBPR耦合SND处理低C/N污水的影响

为了解厌氧/好氧运行的序批式反应器（SBR）中,强化生物除磷（EBPR）与同步硝化反硝化（SND）的耦合脱氮除磷特性,以实际低C/N （约为3.5）生活污水为处理对象,先通过调控进水C/N考察其对EBPR启动和聚磷菌（PAOs）富集情况的影响,再通过调控好氧段DO浓度考察其对系统脱氮除磷性能、SND率及碳源转化特性的影响.结果表明,DO浓度为2.0mg/L,当进水C/N由3.2提高至7.5并降至3.8时,反应器出水PO₄^3--P浓度由3.9mg/L逐渐降至0.5mg/L以下,且厌氧释磷量（PRA）由3.3mg/L逐渐升高至约30mg/L.此后,当DO浓度逐渐降至约1.0mg/L时,SND现象愈加明显,且其与EBPR耦合使得系统总氮（TN）和PO₄^3--P去除率分别提高至85%和94%.但当DO浓度约为0.5mg/L时,硝化过程进行不完全,亚硝酸盐积累较为明显,耦合系统中存在同步短程硝化反硝化现象.DO浓度为约1.0mg/L时,系统具有最高的脱氮除磷性能.此外,当DO浓度由2.0mg/L降至0.5mg/L时,PAOs较聚糖菌（GAOs）在厌氧内碳源储存中的贡献逐渐减小（P_PAO,An由30.3%逐渐降至20.2%）,PRA降低约7mg/L.DO浓度为1.0~1.5mg/L最有利于系统厌氧段内碳源PHA的合成.     

纳米银对聚磷菌吸磷和释磷的影响及毒性效应

利用硼氢化钠还原硝酸银,并使用聚乙烯醇（PVA）作为分散剂,制备出分散良好、粒径为（14±3）nm的纳米银颗粒,考察了其对聚磷菌（Microlunatus phosphovorus）好氧吸磷和厌氧释磷的影响,以及产生的毒性效应.结果表明,在好氧状态下,7mg/L的纳米银能够完全抑制聚磷菌的生长（P <0.01）,达到10mg/L时才能完全抑制聚磷菌的吸磷能力（P=0.01）;在厌氧状态下,大于20mg/L的纳米银才使聚磷菌释磷能力受到部分抑制（P <0.05）.活性氧簇（ROS）和扫描电子显微镜（SEM）的检测结果表明,纳米银使细菌体内ROS水平降低,部分细菌菌体表面塌陷,这说明,纳米银不但可以毒害聚磷菌菌体表面,还可以降低菌内ROS水平.     

聚磷氯化铝铁溶液形态转化及电动特性

采用[Al+Fe]-Ferron逐时络合比色法研究了典型聚磷氯化铝铁溶液的形态转化,结果表明,聚磷氯化铝铁的形态转化主要由P(/Al+Fe)、OH(/Al+Fe)和nAl/nFe等因素决定,聚磷氯化铝铁的形态转化特征是优势形态之间的转变。通过对模拟悬浊水样的絮凝实验,对其除浊性能进行了考察,通过测定zeta电位对其水解物的电动特性进行了研究,结果表明,聚磷氯化铝铁水解聚合产物的电动特性与P(/Al+Fe)、OH(/Al+Fe)和nAl/nFe的变化密切相关,聚磷氯化铝铁是通过电中和、吸附架桥和沉淀网捕作用起混凝作用的,三种作用的综合能力越强,其混凝效果就越好。     

O_2、NO_3~-、NO_2~-为电子受体的生物除磷比较

通过平行运行3个分别以O2、NO-3、NO-2为电子受体的SBR除磷系统,探讨了反硝化除磷区别于好氧除磷的工艺特征及其内在微生物竞争机制.NO-2不会对经驯化后反硝化聚磷菌(DPAO)的缺氧吸磷产生直接抑制作用,但其作为反硝化除磷电子受体的效能远低于NO-3;具备利用NO-3而缺乏NO-2反硝化酶系的DPAO(DPAO5)流失及聚糖菌(GAO)增殖是根本原因.而NO-3是一种高效电子受体,其反硝化除磷效能与以O2为受体的好氧除磷系统相当,两者在除磷计量学和功能菌群构成上十分接近.作为聚磷菌(PAO)的竞争者,GAO在3个研究系统中均大量存在.基于对不同电子受体的利用能力,PAO包含PO、PN、Pn、PNn、PON、PONn等6个种类.PON和PONn等兼性PAO是生物除磷的主体,其在污泥中比例越高,系统的除磷负荷也越大,即SBRo＞SBRn5＞SBRn3.     

强化生物除磷的机理模型研究进展

主要论述了以乙酸盐及葡萄糖作为基质的强化生物除磷的相关机理模型。当以乙酸盐为底物时．重点需要明确导致工艺中微生物代谢模式差异的原因及厌氧条件下还原力供给方式的问题;当以葡萄糖为底物时．主要需要解决厌氧条件下供能方式以及各种微生物之间的关系。某些抑制条件(如供氧不足)可能会促进强化生物除磷效果的实现。强化生物除磷各种机理的差异主要由所驯化的优势微生物种类及其代谢模式不同而造成的。