Inhibitive effects of chlortetracycline on performance of the nitritation-anaerobic ammonium oxidation (anammox) process and strategies for recovery

The short-and long-term effects of chlortetracycline(CTC) on the nitritation-anaerobic ammonium oxidation(anammox) process were evaluated. The half maximal inhibitory concentration of CTC in the batch tests of the nitritation-anammox process was 278.91 mg/L at an exposure time of 12 hr. The long-term effects of CTC on the process were examined in a continuous-flow nitritation-anammox reactor. Within 14 days, the nitrogen removal rate significantly decreased from 0.61 to 0.25 kg N/m~3/day with 60 mg/L CTC in the influent.The performance suppressed by CTC barely recovered, even after CTC was removed from the influent. Furthermore, the inhibition of CTC also reduced the relative abundance of ammonium oxidizing bacteria(AOB) and anaerobic ammonium oxidizing bacteria(An AOB)in the reactor, resulting in both a decreased amount of and an imbalance between AOB and An AOB. When fresh anammox sludge was reseeded into the nitritation-anammox reactor,the nitrogen removal rate recovered to 0.09 ± 0.03 kg N/m~3/day.     

SBAF单级自养脱氮快速启动、稳定运行及微生物群落演化

单级自养脱氮(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,CANON)存在启动周期长、运行易失稳的问题.本文研究了在淹没式生物滤池(submerged biological aerated filter,SBAF)体系内,采用前期更替曝气的满负荷启动方法,通过严格控制体系中的溶解氧(dissolved oxygen,DO)和温度(DO和温度分别控制在0.10~0.30 mg·L~(-1)和31℃±1℃的范围内),水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)控制为24 h,于51 d成功实现CANON的快速启动,并稳定运行278 d.该体系氨氮去除率(ammonium removal rate,ARR)最大值为98.9%,其平均值为95.1%;总氮去除率(total nitrogen removal rate,TNR)最大值为85.9%,其平均值为75.1%;体系存在少量NO_3~--N累积.采用16S rDNA宏基因组高通量测序技术分析该体系中污泥微生物的演化特征,发现起亚硝化作用的富集微生物主要为门Proteobacteria,起厌氧氨氧化作用的富集微生物主要为门Planctomycete属Candidatus Brocadia,其相对丰度随着驯化时间延长而逐渐增大,两者协同作用共同实现CANON中的总氮去除.     

不同形态厌氧氨氧化菌处理磁分离出水脱氮性能及微生物群落结构变化分析

采用两种不同形态（固定生物膜和颗粒态）的厌氧氨氧化菌（AnAOB）,考察了其对磁分离出水的脱氮性能、氮负荷的差异,同时从分子生物学的角度分析了微生物群落结构的变化.结果表明：采用自模拟污水,35℃恒温、不同水力停留时间（HRT）条件下,两个反应器对NH₄⁺-N和NO₂^--N的去除率均大于90%.此外,反应器内的微生物群落结构也发生改变,固定生物膜和颗粒反应器中Candidatus Kuenenia菌属消失,Candidatus_Brocadia、Candidatus_Jettenia成为体系厌氧氨氧化优势菌属,相对丰度分别上升至0.89%、0.63%（固定生物膜）和8.79%、2.92%（颗粒）.采用磁分离出水,随着HRT的降低,两种形态的厌氧氨氧化菌对NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率均在80%以上.反应器中厌氧氨氧化菌Candidatus_Brocadia、Candidatus_Jettenia的相对丰度明显下降,最终稳定维持在0.7%左右,并伴随异养菌的出现.     

基于CANON工艺的新型HABR反应器生物脱氮性能研究

采用新型复合式折流板反应器(HABR)启动及运行全程自养脱氮(CANON)工艺.通过缩短水力停留时间(HRT)的方式提高进水总氮负荷启动反应器,反应器运行成功后,考察反应器沿程氮素、电导率、p H值及MLSS的变化规律,并对反应器内微生物种群形态结构及空间分布进行分析.结果表明,当进水NH_4~+-N平均浓度为40 mg·L~(-1)时,经过89 d的连续运行,新型HABR反应器实现了快速启动,并能稳定运行至187 d,稳定运行期出水NH_4~+-N和TN浓度分别稳定在2 mg·L~(-1)和10 mg·L~(-1)以下,去除率分别达到96%和83%以上,NRR达到0.15 kg·(m~3·d)~(-1).稳定运行阶段,NH_4~+-N与TN浓度在反应器沿程逐渐降低,NO-2-N和NO-3-N的生成量一直维持在较低浓度.第1个单元格脱氮效率最高,通过SEM和FISH分析表明,在第1个单元格中存在丰富的功能菌种亚硝化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(An AOB).     

4种反应器中厌氧氨氧化菌完整梯烷脂的特异性

完整梯烷脂是存在于厌氧氨氧化菌的厌氧氨氧化体膜上的一类特殊磷脂.分别从厌氧EGSB反应器、好氧SBR反应器、自养脱氮SBBR反应器、以及厌氧氨氧化EGSB反应器中提取了污泥样品中的磷脂混合物,利用高效液相色谱-电喷雾串联三重四级杆质谱法检测了污泥磷脂提取物中完整梯烷脂的种类,分析了完整梯烷脂的特异性,同时利用高通量测序技术测定了自养脱氮SBBR反应器和厌氧氨氧化EGSB反应器污泥中微生物的群落结构.完整梯烷脂的分析结果表明厌氧EGSB反应器和好氧SBR反应器的污泥磷脂提取物中未检测到完整梯烷脂,而自养脱氮SBBR反应器和厌氧氨氧化EGSB反应器的污泥磷脂提取物中检测到了完整梯烷脂.自养脱氮SBBR反应器的污泥磷脂提取物中检测到了5种完整梯烷脂,厌氧氨氧化EGSB反应器的污泥磷脂提取物中检测到了7种完整梯烷脂.高通量测序结果证实自养脱氮SBBR反应器含有Candidatus Brocadia属与Candidatus Jettenia属An AOB,厌氧氨氧化EGSB反应器含有Candidatus Kuenenia属与Candidatus Jettenia属An AOB.结果说明完整梯烷脂为厌氧氨氧化菌所特有的磷脂物质.