荧光定量PCR监测抑制剂对低温SBR微生物的影响

为研究氯酸盐抑制剂对SBR活性污泥中微生物的影响,采用序批式活性污泥反应器(SBR),在低温(15℃)条件下通过向反应器定时投加氯酸盐抑制剂,成功抑制系统中亚硝酸盐氧化菌(NOB)的活性,氨氮去除率和亚硝酸盐积累率均达到90%以上,实现了城市污水短程硝化的快速启动.采用实时荧光定量PCR对氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)和总细菌进行菌群定量分析,分析结果表明,氯酸盐抑制剂对NOB具有选择抑制性,对AOB的活性没有明显影响,而对NOB的活性抑制在短时间内是不可恢复的.     

CANON系统中4种脱氮相关菌丰度和多样性

全程自养脱氮(Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite,CANON)是适用于低碳源、高氨氮水质的极具应用前景的新工艺,研究其中脱氮微生物种群和数量特征具有重要意义.利用PCR、克隆、实时荧光定量PCR等分子生物学技术,研究了小试(Lab-scale,L)和中试(Pilot-scale,P)2个CANON系统中4种与脱氮相关的细菌(分别是氨氧化细菌(Ammonia-Oxidizing Bacteria,AOB)、亚硝酸盐氧化菌(Nitrite-Oxidizing Bacteria,NOB)、反硝化细菌(De Nitrifying Bacteria,DNB)和厌氧氨氧化细菌(ANaerobic AMMonium Oxidation,Anammox))的数量和种属,并研究了污泥形态对这4种菌的数量影响.结果发现,(1)L和P系统中AOB、NOB、DNB和Anammox菌数量均值分别处于1010、109、108和1010copies/g(以干污泥计)数量级.AOB和Anammox菌是CANON系统的优势菌,而NOB和DNB数量较少.(2)AOB、NOB、DNB和Anammox菌多样性不同:DNB种属最丰富,10多个属划分为5大簇;其次是Anammox菌,主要划分为Candidatus Brocadia和Candidatus Kuenenia 2簇;再次是AOB,集中在Nitrosomonas属中的N.europaea和N.eutropha 2小簇;最后是NOB,它的种属最为单一,仅含Nitrospira marine小簇.(3)污泥形态不同影响这4种菌数量:絮体污泥更适合AOB生长,生物膜更适合DNB和Anammox菌生长,但不能确定哪种形态的污泥更适合NOB生存.研究结果将为CANON系统的脱氮机理揭示和工艺优化提供理论支撑.     

不同规模污水处理系统中微生物群落结构

为了研究处理规模对污水处理系统中微生物群落结构的影响,该文采用针对氨氧化菌(AOB)功能基因氨单加氧酶(amoA),及针对细菌16S rRNA基因的末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP),分析了北京市一个实际污水处理系统和一个中试反应器中AOB及细菌的群落结构,并探讨了处理规模对微生物群落结构的影响。T-RFLP指纹图谱表明:2个污水处理系统中AOB的优势末端限制性片段(T-RF)均为291和354 bp,细菌的优势T-RF为106、115、117、166、423、455、468、471、482、739、777和782bp等。T-RFLP指纹图谱分析表明:处理规模对系统中AOB群落结构没有显著影响,而对系统中细菌的多样性有一些影响。2个污水处理系统中优势AOB均属于Nitrosomonas europaeacluster和Nitrosomonas oligotrophaculster。     

FISH技术解析不同氨氮浓度MBR中的微生物群落结构

为了探究膜生物反应器(MBR)中微生物群落结构与硝化作用的内在关系,采用荧光原位杂交技术(FISH)对不同氨氮浓度的MBR系统中微生物种群进行检测,考察变形菌(Proteobac-teria)、放线菌(Actinobacteria)、黄杆菌(Cytophaga-flexibacter-bacteroides)、绿弯菌(Chloroflexi)、硝化细菌(Nitrobacter sp.)和氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria)占总细菌的相对含量.结果表明:进水氨氮浓度分别为35,3.47和100 mg/L的MBR系统中,变形菌分别占总细菌的51%,44%和39%,氨氧化细菌与硝化细菌之和分别占总细菌的28%,4%和43%.在氨氮浓度较低的MBR中,检测到大量丝状β-变形菌,同时放线菌和绿弯菌也有所增加.高氨氮负荷有利于氨氧化细菌和硝化细菌的生长富集,并使其在系统中成为优势种群.相关性分析表明,氨氧化细菌、硝化细菌与氨氮去除呈显著正相关.     

AmOn工艺中悬浮填料填充率对硝化菌群的影响

AmOn工艺是一种高度集成的污水处理新工艺．研究中采用分子生物学方法分析该系统中氨氧化细菌（AOB）和亚硝酸盐氧化细菌（NOB）在不同填料填充比的运行条件下的群落特征和多样性水平．实验中针对AOB（p亚类Proteobacteria）和NOB（包括Nitrospira和Nitrobacter）16SrDNA片段,采用聚合酶链式反应（PCR）进行扩增,特异性片段进行变性梯度凝胶电泳（DGGE）分离;同时利用香农多样性指数计算群落多样性水平．结果显示,AOB和Nitrobacter群落在填料填充比为40％和50％时具有接近的群落结构,所有AOB和NOB群落在填充比为40％降低到30％并增加活性污泥后均改变明显．AmOn反应器对于活性污泥中的硝化菌群具有一定的选择作用．在AmOn系统中,Nitrosomonas为优势AOB菌属．NOB群落中,Nitrospira类的多样性水平明显高于Nitrobacter．     

短程硝化–厌氧氨氧化在实际垃圾渗滤液处理工程中的启动运行研究

针对新型脱氮工艺短程硝化?厌氧氨氧化(ANAMMOX)过程中亚硝氮难以稳定生成的难题, 设计水解酸化+UASB+好氧氧化的处理工艺, 应用于实际垃圾渗滤液处理工程。结果表明, 当进水氨氮浓度为610~1900 mg/L, C/N 比为1.8~3.5时, 在进水量为100 m³/d, 回流比为2:1, pH 值为7.5~8.0, DO为2.0 mg/L的调试条件下, O池发生短程硝化, 积累200 mg/L的亚硝氮, 积累率最高达78%。微生物DNA 检测发现, O池中AOB物种丰度是NOB的10倍以上。水解酸化池中存在COD、氨氮和总氮同时去除的现象, COD去除量不能满足全部总氮反硝化, 剩余的总氮通过厌氧氨氧化过程去除, 通过ANAMMOX反应去除的总氮占水解酸化池总氮去除量的35%~67%。在实际垃圾渗滤液处理工程中, 通过控制进水量、回流比、pH和溶解氧等条件, 成功地启动短程硝化?厌氧氨氧化工艺。     

含盐生活污水处理中的硝化菌种群优化

为了实现稳定的短程硝化, 通过使用 NaCl 作为一种选择抑制剂(只抑制亚硝酸氧化菌(NOB)的生长而不会以抑制氨氧化菌(AOB) 的生长) 在序批式反应器处理含盐生活污水过程中实现硝化种群的优化。实验考察了不同盐度对 AOB 和 NOB 的抑制程度以及对系统硝化性能的影响, 选择 7. 6 g/ L的盐度作为种群优化的最佳盐度。长期抑制实验实施 4 个月后, 亚硝酸盐积累稳定在 95% 以上, 短程硝化稳定。利用荧光原位杂交技术(FISH) 检测到AOB (Nitrosospira) 已经成为硝化菌群的主导菌种, NOB(Nitrobacter)基本检测不出, 证明 NOB 已经被淘洗出系统,硝化种群得到优化。同时讨论了盐度对 NOB 的选择抑制机理。     

DO和进水pH值对短程硝化及半亚硝化出水水质的影响

在常温条件下(25±2℃),以人工配制的低C/N比废水作为处理对象,研究溶解氧(DO)浓度、进水pH值对序批式反应器(SBR)短程硝化运行稳定性及半亚硝化出水水质的影响.在本实验条件下,控制DO浓度为0.3～0.8 mg.L-1,进水pH值为8.3～8.5能稳定运行短程硝化并实现半亚硝化出水.研究中还发现高浓度游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)对氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)都会产生抑制作用,其中当FNA浓度大于0.01～0.03 mg.L-1,AOB和NOB活性开始受到抑制.     

垃圾渗滤液中有机物对其厌氧氨氧化的影响

为了考察垃圾渗滤液中有机物对其厌氧氨氧化反应的影响,保证晚期垃圾渗滤液的深度脱氮,采用短程硝化SBR联合厌氧氨氧化SBR(ASBR)两级系统处理氨氮为(2 000±100)mg/L、COD为(2 200±200)mg/L的实际晚期垃圾渗滤液进行试验研究.短程硝化SBR运行了100d,亚硝酸盐积累率达到了95%以上.ASBR采用进水逐步加大渗滤液掺入比例的方式进行驯化.实验结果表明,随着掺入比例的增大,进水可降解COD增加到150 mg/L左右时,ASBR的氮负荷速率从1.20 kg/(m3·d)降到了0.28 kg/(m3·d),氮去除速率从1.10 kg/(m3·d)下降到了0.19 kg/(m3·d),表明系统趋于崩溃.当ASBR进水可降解COD再次降低到50 mg/L左右时,系统的厌氧氨氧化菌活性得到了恢复,最大的氮负荷速率和氮去除速率分别达到了1.55和1.20 kg/(m3·d).定量PCR试验表明,当系统的厌氧氨氧化菌活性得到恢复后,厌氧氨氧化菌占全细菌的比例达到了试验期间的最大值1.94%.     

改进型A~2/O工艺处理晚期垃圾渗滤液试验研究

目的研究组合工艺"缺氧SBR-UASB-好氧SBR"处理高COD、高氨氮、低BOD/COD晚期垃圾渗滤液的可行性,提供一种处理晚期垃圾渗滤液经济、有效的模式.方法在500%回流比下联合启动反应器,系统进水量保证3L/d,调整最佳运行周期,逐步提高回流比并测定各反应器出水COD、NO3-N、NO2-N、TN、NH4-N.结果当回流比达到2200%,系统对COD、NH4-N、TN的去除率分别为96.30%、92.12%、90.57%,出水COD质量浓度49.52 mg/L,NH4+-N质量浓度2.14 mg/L,总氮质量浓度38.71 mg/L.回流比的提升导致系统硝化类型的改变.结论最佳工艺参数下,经由组合工艺处理后出水满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889—2008)规定的直接排放标准.回流比的改变导致亚硝化菌的比增长速率μAOB和硝化菌的比增长速率μNOB比值发生变化,系统硝化类型从短程硝化向全程硝化过度.     

嗜盐污泥处理高盐生活污水的短程硝化及其诱因辨析

本研究采集入海口河底泥发展嗜盐活性污泥处理高盐生活污水,在SBR工艺连续运行的120d里取得了稳定的短程硝化.为了确定嗜盐污泥短程硝化的成因,研究基于淡水污泥短程硝化理论系统地分析了pH、游离氨(FA)、温度、溶解氧(DO)和曝气时间等关键工艺参数对嗜盐硝化系统内短程硝化的贡献.试验结果表明,嗜盐硝化系统最适宜盐度范围为10—61g/L,最佳pH范围为7.5—9.尽管盐度、温度对氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB)的活性有一定的影响,但在测试的温度和盐度范围内AOB的活性始终高于NOB的活性.荧光原位杂交(FISH)技术分析硝化种群结构表明AOB是系统优势生长的主要硝化菌群.嗜盐系统内短程硝化可能和接种的天然环境内的河底泥内NOB数量少而且代谢亚硝酸速率缓慢有关.     

淡水养殖水体细菌群落结构与硝化速率的关系

为研究3类淡水养殖水体(精养虾蟹池、湖泊养殖水体和精养鱼池)细菌群落结构与硝化速率的关系,通过16S rRNA基因高通量测序与流式细胞仪分析了 15个养殖水体的细菌种群结构和总菌数,并测定了硝化速率.结果表明:淡水养殖水体中的优势菌群门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Acidobacteria)和...     

PCR-DGGE法分析温度对A~2/O系统硝化茵群结构的影响

研究了温度对A~2/O装置中硝化细菌群落结构的影响.旨在为工艺改进及优化调控提供依据.从A~2/O装置的泥水混合液中采集微生物样品并提取微生物总DNA,使用特定引物对从总DNA中扩增出目标DNA片段,然后对扩增的DNA片段进行DGGE,并对凝胶进行染色和条带统计分析,通过聚类分析构建不同温度下硝化菌群间的相似性关系.结果表明,AOB菌在温度>25℃时,群落结构比较稳定.此时NH_4~+-N去除率高达95%以上;Nitrobacter菌在温度>20℃时,群落结构则比较稳定,NH4+ -N去除率亦可达95%以上;Nitrospira群落结构发生变化较大,相比较而言,15～20℃时最稳定,NH_4~+-N去除率在75%～95%之间.     

好氧污泥氨氧化活性对雌激素降解效率的影响研究

采用驯化后的硝化菌富集培养物(NEC)及实际污水厂的硝化活性污泥(NAS)降解雌酮(E1)和17α-乙炔基雌二醇(EE2), 通过初始氨氮浓度的变化及氨氧化菌活性的抑制改变污泥氨氧化活性, 并考察氨氧化活性对雌激素降解活性的影响。结果表明, NEC中雌激素的降解活性主要来自氨氧化菌, 亚硝酸盐对雌激素的硝基化作用及异养菌的代谢作用均较弱, 氨氧化菌对雌激素的共代谢得到证实。在NAS中, 氨氧化菌抑制剂烯丙基硫脲并未完全抑制E1和EE2的降解活性, 表明雌激素降解由氨氧化菌与异养菌共同完成, 而氨氧化菌的共代谢降解显然更为高效。     

高含硫气田采出水生化处理的微生物构效关系

为了探究高盐、高CODcr （重铬酸盐法化学需氧量）、高氨氮采出水生化处理的关键功能菌群及代谢机理,本研究在生产规模缺氧/好氧池-膜生物反应池（anoxic / oxic pond - membrane bioreactor,A/O-MBR）,使用Illumina Miseq高通量测序和实时荧光定量多聚核苷酸链式反应（real-time quantitative polymerase chain reaction,qPCR）方法,检测了细菌、氨氧化细菌（ammonia oxidizing bacteria,AOB）和氨氧化古菌（ammonia oxidizing archaea,AOA）的组成和含量。A/O-MBR 出水分析结果显示CODcr平均211 mg/L,去除率72.7%;氨氮分为低/高去除率（LS/HS）两个阶段,去除率分别为5.7%和70.8%。氨氮全部氧化为亚硝酸根;但亚硝酸根没有进一步转化为硝酸根,而是部分通过反硝化转化为氮气。细菌组成揭示关键功能菌群：涉及CODcr去除的主要有林杆菌（Limnobacter）、陶厄氏菌（Thauera）、伯克氏菌（Burkholderia）、水微菌（Aquamicrobium）、藤黄单胞菌（Luteimonas）、砂单胞菌 （Arenimonas）,涉及反硝化的主要有斯塔普氏菌（Stappia）、生丝微菌（Hyphomicrobium）和噬甲基菌 （Methylophaga）。AOB优势菌是亚硝化单胞菌 （Nitrosomonas）,占比高达96.6%。AOA主要有亚硝化球菌（Nitrososphaera）、亚硝化短小杆菌 （Nitrosopumilus）和Nitrosocosmicus,均率属于奇古菌门（Thaumarchaeota）。LS和HS样品细菌含量范围2.83×10^9～4.01×10^9 拷贝/g污泥,细菌丰富是高效生化处理的基础;AOB含量分别是7.27×10^7～8.47×10^7 拷贝/g污泥和6.79×10^8～17.2×10^8 拷贝/g污泥,差异显著,是氨氮去除率差异的决定因素;AOA含量范围4.06×10^4～8.88×10^4 拷贝/g污泥,均极低,揭示其不是氨氮去除的关键菌群。这些发现可为提高含硫气田高含盐采出水处理效率和稳定性奠定基础。     

CIBR处理模拟生活污水的效果及菌群分析

实验采用连续流一体化生物反应器(CIBR)处理模拟生活污水。考察CIBR对污水的处理效果,并采用高通量测序分析取自污水处理厂的接种污泥与驯化完后CIBR中活性污泥的菌群组成结构。结果表明,CIBR能高效处理模拟生活污水,COD、NH_4~+-N、TN和TP的去除率分别达到90.9%、94.9%、83.1%和71.2%;在门级菌群中,接种污泥和CIBR活性污泥中的优势菌种均为Proteobacteria和Bacteroidetes,但在属水平上,两个生物系统中好氧菌、兼性菌、反硝化菌、氨氧化菌、亚硝氮氧化菌和聚磷菌在种类和相对丰度上存在明显差异,这可能与运行工况和进水水质不同有关。     

PCR-DGGE法分析温度对A2/O系统硝化菌群结构的影响

研究了温度对A²/O装置中硝化细菌群落结构的影响,旨在为工艺改进及优化调控提供依据.从A²/O装置的泥水混合液中采集微生物样品并提取微生物总DNA,使用特定引物对从总DNA中扩增出目标DNA片段,然后对扩增的DNA片段进行DGGE,并对凝胶进行染色和条带统计分析,通过聚类分析构建不同温度下硝化菌群间的相似性关系.结果表明,AOB菌在温度>25 ℃时,群落结构比较稳定,此时NH₄⁺-N去除率高达95%以上;Nitrobacter菌在温度>20 ℃时,群落结构则比较稳定,NH₄⁺-N去除率亦可达95%以上;Nitrospira群落结构发生变化较大,相比较而言,15～20 ℃时最稳定,NH₄⁺-N去除率在75%～95%之间.