膜生物反应器中氨氧化菌群落结构的演替与分析

为了揭示膜生物反应器中氨氧化菌群落结构的演替过程,利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)、克隆测序和实时定量聚合酶链式反应(PCR)等分子生物学技术对膜生物反应器中氨氧化茵群落的演替进行了研究.DGGE结果表明,在实验过程中氨氧化菌群落结构的演替过程较为缓慢,有些种群一直保持着较为稳定的优势地位.测序结果表明,氨氧化菌群中的主要优势种群为Comamonas sp、Uncultured Nitrosomonas sp、Uncultured Nitrosospira sp和Uncultured β-Proteobacterium;并在实验后期鉴定出3株反硝化优势菌群.实时PCR结果表明,氨氧化菌在总细菌中所占比例尚不足0.01%,但其含量在经过驯化后显著增长,第80天时为接种污泥中含量的12.38倍,但其比氨氧化速度从初期的0.30×1015g/(拷贝数·h)上升到11.73×1015 g/(拷贝数·h)后,逐渐降低到末期的0.068×1015g/(拷贝数·h).而且,这一结果与反应器中对氨氮的去除效果相对应.     

单级自养脱氮污泥的厌氧氨氧化代谢特征

以单级自养脱氮污泥为研究对象,采用批式试验的方式,分析在不同进水水质条件下系统内生成的中间产物的种类及其含量,研究了单级自养脱氮污泥的厌氧氨氧化反应的代谢特征.实验结果表明,单级自养脱氮污泥具有厌氧氨氧化反应功能.部分NH+4和NO-2是按照Graaf提出的厌氧氨氧化代谢途径去除的:NO-2首先被还原为NH2OH,生成的NH2OH则与系统内的NH+4反应生成N2H4,N2H4继续被转化为N2实现氮的去除.还有部分NH+4和NO2是按照另外一条厌氧氨氧化反应代谢途径去除的:NH2OH与NO-2在缺氧条件下被转化为N2O,N2O则进一步被转化为N2而实现氮的去除,同时NH+4被氧化为NH2OH.该途径中NH+4转化为NH2OH的反应和N2O转化为N2的反应可能是相互耦合的过程,但关于这点还需进一步证实.     

不同有机碳与无机氨氮比(C/N)下自养硝化生物膜上微生物菌群的变化

通过变性梯度凝胶电泳技术（DGGE）研究随有机碳与无机氨氮比（C/N）升高,自养硝化膜上微生物菌群结构的变化.实验结果表明随C/N升高,微生物菌群从以硝化细菌为主导到以反硝化细菌为主导,硝化过程也由仅硝化到同时硝化反硝化.主要的硝化菌是Nitrosomonas europaea和Nitrobacter sp. ,主要的反硝化菌是Pseudomonas sp. , Acidovorax sp.和Comamonas sp..在高C/N 时,尽管反硝化菌占多数,但硝化菌并没有消失,而是与反硝化菌同存.     

微藻曝气强化短程硝化/厌氧氨氧化自养脱氮工艺性能

采用序批式生物膜反应器(SBR),在温度为30℃条件下,在短程硝化/厌氧氨氧化生物膜的基础上耦合小球藻构建藻菌耦合生物膜体系,通过改变光照时长和曝气量组合条件的运行方式共运行85 d,分析组合条件下体系的脱氮性能、藻菌耦合体系特性和氮转化路径,以得到最佳脱氮条件及藻菌耦合脱氮机制。结果表明：当进水氨氮质量浓度为(400±50) mg/L时,光暗比(单位为h/h)设置为6/4,曝气强度为200 mL/min时,脱氮效果最好,NH₄⁺-N及总氮平均去除率最高可达92.31%和87.56%;藻菌耦合体系运行过程中污泥质量浓度与小球藻干重c_algae比始终约为5.5,表明生物膜中藻类和细菌的比例达到相对稳定状态,并形成良好的互利共生关系,集中在生物膜外部的小球藻通过光合作用产生的氧气被硝化细菌消耗,因此产生的厌氧环境和亚硝酸盐底物来维持厌氧氨氧化菌的活性;在氮的去除机制中,生物吸收量约占45.71%,PN/A(短程硝化-厌氧氨氧化)过程N₂的生成量及氮损失约占54.29%。     

利用PCR-DGGE技术分析微生态制剂在传代过程中的菌群变化

利用变性梯度凝胶电泳（denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE）技术,结合传统平板培养法对实验室研制的1种由乳酸菌和芽孢杆菌组成的微生态菌剂WS-401及其在连续转接培养过程中细菌种群组成的动态变化进行分析。WS-401原液的活菌数为2×107 cfu/mL,且细胞个体形态多样。将分离自原液的3株细菌进行DGGE分析,出现2种指纹谱带,对照标准的DGGE指纹图谱库和序列分析,分别被鉴定为蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）和嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）。将该菌剂分别在LB和MRS两种培养基中30℃或37℃连续转接5次,DGGE分析每次转接后培养物的菌群组成,结果发现,随着转接次数的增加,微生物菌群的种类减少,在LB培养基中转接5次后优势菌群只有蜡状芽胞杆菌,而在MRS培养基中转接后优势菌群为植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）和类干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）。由此说明,微生物的营养基质和培养条件对微生态制剂在传代过程中的菌群组成和动态变化有重要影响。     

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．     

组合浸矿细菌菌群的氧化特性及其群落结构分析

为了探究组合浸矿细菌菌群的氧化特性及其群落结构,构建4株浸矿细菌(Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 23270,Leptospirillum ferriphilum YSK,Acidithiobacills thiooxidans A01,Acidithiobacills caldus S1)的组合浸矿菌群.实验结果表明:此组合浸矿细菌菌群中的菌体具有较高的生物活性,表现出良好的的铁、硫氧化能力.并采用实时荧光定量PCR技术对菌群的群落结构进行了分析.结果表明:此体系中A.ferrooxidans ATCC 23270、A.thiooxidans A01是优势种群;L.ferriphilum YSK和A.caldus S1是劣势种群.     

冷藏孵育对厌氧氨氧化低温脱氮性能和菌群结构的影响

为提高厌氧氨氧化菌在低温(10～15℃)下的脱氮能力,将厌氧氨氧化菌群在5℃低温孵育,探究复苏的厌氧氨氧化菌的低温氮代谢能力。结果表明,经过92天的低温孵育,厌氧氨氧化菌在12±1℃的环境温度下脱氮容积负荷达到225±25mgN/(L·d),约为22±1℃工况下脱氮负荷的68%,显著高于以往研究结果。利用16SrRNA基因高通量测序和主成分分析的方法对反应器内功能微生物菌群进行分析,发现低温孵育对厌氧氨氧化生物膜上的微生物群落结构的演替有显著的影响。典型厌氧氨氧化菌Candidatus＿Kuenenia对低温环境的适应性高于Candidatus＿Brocadia和Candidatus＿Jettenia。低温孵育后Candidatus＿Kuenenia占比的提高和低温代谢能力的增强,对于提升厌氧氨氧化反应器在10～15℃时低温的脱氮性能具有重要作用。     

构筑湿地厌氧氨氧化脱氮研究

针对构筑湿地废水脱氮效率较低的问题,论文对构筑湿地传统硝化工艺作了改进以考察厌氧氨氧化自养脱氮的可行性.采用改进的非饱和与饱和层结合的垂直流湿地及水平流湿地组合工艺,与传统的垂直流湿地硝化与水平流湿地反硝化的脱氮工艺对比研究;并采用分子生物学荧光免疫原位杂交(Fluorescent in situ hybridization,FISH)技术对厌氧氨氧化细菌进行鉴定分析.实验结果表明,厌氧氨氧化反应途径在构筑湿地中具有实现的可行性,脱氮效率高于传统工艺.     

石化废水处理系统微生物群落结构PCR-DGGE分析

为提高石油化工污水厂厌氧--好氧(A/O)工艺净化效能,应用聚合酶链式反应一变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)与常规技术相结合的方法分析了石化废水处理系统生化池中微生物群落结构变化与污染负荷和主要污染物降解效果变化的关系.结果表明:在每天2次,连续6天的监测中,待处理废水中COD负荷在424.92 mg/L和559.10 mg/L之间波动,NH3-N在63.60 mg/L和100.87 mg/L之间变化;工艺对COD和NH3-N的去除率较低,分别为69.42%和31.2%.且生化池各段对COD和NH3-N的去除率变化并非呈单一递减趋势,这与微生态细菌种类随污水浓度的变化呈非单一的递减趋势相一致;PCR-DGGE图谱中各处理单元的细菌条带数量变化很大,相似性系数最高为36.11%,最低为6.25%,微生物群落结构相似性很低.     

Hydrogen production by mixed culture of several facultative bacteria and anaerobic bacteria

The characteristic of hydrogen production by facultative anaerobic bacteria, obligate anaerobic bacteria and their mixed culture was studied by the batch culture method. The results showed that, due to the synergistic effect between facultative bacteria and anaerobic bacteria, the ability of hydrogen production in the mixed culture was much better than that in the pure culture. Especially, the culture Scheme No.7 mixed up with three strains ( Bacterium.E: Bacterium.B: Bacterium.P = 1:1:1) not only had the best hydrogen production capacity (1.885 mol H2/mol glucose) and maximum average hydrogen production rate (212.2mL/(L·h)), but also had stable hydrogen production under continuous culture conditions, which was 1.968 mol H2/mol glucose.     

高效复合菌降解氯代苯胺类化合物的特性研究

对某工业污水处理厂曝气池中活性污泥进行了分离和驯化,得到了能以氯代苯胺类化合物为碳源的高效复合菌群;通过好氧摇瓶实验,研究了复合菌群对氯代苯胺类化合物的生物降解特性,并对3种单氯代苯胺进行了生物降解动力学分析.结果表明:复合菌群的pH值适应范围很广,但当pH值降至2.5时,氯代苯胺类化合物的生物降解受到明显抑制;降低化合物的初始质量浓度、增加微生物量及添加苯胺生长基质等,能提高复合菌对氯代苯胺类化合物的去除率;生物降解速率因氯化苯胺中氯原子取代位置不同而不同.     

硫自养反硝化反应器脱氮特性研究

以硫自养反硝化反应器脱氮为研究体系,对其反硝化特性进行研究。结果表明,反应器完成挂膜后,15天可完成对反应器内硫自养菌的驯化,相比于其他的硫自养反硝化反应器,所用时间较短,进水pH值为8,t(HRT)为4.3h,进水硝酸盐质量浓度为70 mg/L时,脱氮率可稳定在90%以上,反硝化速率达18.5mg/(L·h)(以N元素计);反应器上、中、下部均有脱氮硫杆菌,且中、下部较多。反应器的最佳进水硝酸盐质量浓度为50mg/L,最适温度为30~35℃,最佳进水pH值为7~8,硝酸盐去除率可达90%以上。     

混合菌群诱变及诱变菌群对闪锌矿浸出的影响

将采自不同地区的混合菌分别培养于以黄铜矿和黄铁矿为能源的9 K培养基中,并以该培养物作为出发菌群,用亚硝酸钠(NaNO2)、硫酸二乙酯(DES)、紫外线(UV)及其组合为诱变剂,对混合菌群进行诱变。诱变后,经过连续浸矿筛选,得到对闪锌矿浸矿效果最好的诱变菌群E。浸矿试验结果表明:在9 K和Leathen培养基中,用诱变菌群E浸出闪锌矿40 d后,Zn2 的浸出率分别比对照组提高68%和84%;离心收集Leathen培养基中的菌体和矿样浸渣,弃除液体,加入新的Leathen培养基,在30℃和200 r/min条件下,恒温摇床培养20 d后,诱变菌群E对闪锌矿中Zn2 的二次浸出率比对照组高92%。     

钴离子交换H型及Na型ZSM-5的表征及乙烷氨氧化反应性能

采用液相离子交换法制备了不同钴含量的Co-HZSM-5和Co-NaZSM-5分子筛催化剂, 通过NH3-TPD,IR,UV-Vis及H₂-TPR等手段对催化剂的酸碱性质及氧化还原性质进行表征, 并与乙烷氨氧化反应性能进行了关联. 结果显示, 无论H型或Na型ZSM-5分子筛, Co²⁺离子的引入均导致两种新的L酸中心生成. 共存阳离子（H⁺,Na⁺）对Co²⁺离子的氧化还原性质有很大影响, 从而对乙烷氨氧化反应性能产生影响.     

有机碳源对单级自养脱氮系统脱氮性能及微生物群落结构的影响

以不同基质的2个反应器为研究对象,考察了有机碳源对单级自养脱氮系统脱氮性能及微生物群落结构的影响,结果表明:在一定的碳氮比范围内,通过控制DO,可以实现创造适合亚硝化茵和厌氧氨氧化菌代谢的好氧和厌氧并存的微环境,提高系统的脱氮效果;2个反应器均存在多种脱氮途径,以不合有机碳源为基质时,系统主要通过亚硝化-ANAMMOX途径去除氨氮,而有机碳源的加入,使得系统自养脱氮途径去除的氨氮比例下降,传统硝化反硝化途径得到强化;DGGE图谱统计结果表明,有机碳源的加入,使得系统微生物群落结构更加丰富,其中生物膜表现得尤为明显,也表明生物膜结构更有利于形成一个厌氧与好氧共存的微环境,在一个反应器内实现全部脱氮过程.     

好氧混菌矿化能力与增强再生粗骨料性能研究

微生物矿化沉积方法利用矿化微生物代谢生成的碳酸钙能够对混凝土裂缝或再生骨料缺陷进行有效地修复,然而目前基于微生物矿化修复材料缺陷研究大多数采用单一类型的微生物,其培养成本高并且矿化鲁棒性不足。本文筛选一种适用于增强再生混凝土骨料性能的好氧嗜碱混菌,以提高矿化鲁棒性并显著降低培养成本。首先考察矿化沉积时间、钙离子浓度、乳酸浓度、菌液浓度和钙源对该混菌矿化效率的影响,并将其矿化效率与科氏芽胞杆菌进行对比;然后采用该混菌对再生粗骨料进行矿化增强以验证其有效性。试验结果表明,随着矿化时间的延长,混菌矿化沉淀量呈现出先增大后趋于稳定的变化规律;钙离子浓度过高反而会抑制混菌矿化效率,提高菌液浓度能够有效地改善混菌矿化效率;相同环境条件下混菌的矿化效率明显优于科氏芽胞杆菌。经混菌矿化增强的再生粗骨料吸水率和压碎指标降低幅度可分别达到44.6%和30%,验证了筛选混菌的有效性。     

五鹿山自然保护区白皮松群落物种组成与群落结构

以五鹿山国家自然保护区的白皮松群落为研究对象,通过典型样方调查,对其物种组成和群落结构进行了研究。结果表明:样地内植物共有32科45属61种,裸子植物2科2属3种,被子植物30科43属58种;从物种多度、平均胸径和重要值等指标来看,群落具有比较明显的优势种;群落垂直结构复杂,分为乔木层、灌木层和草本层,其中乔木层又可分为3个亚层;白皮松种群在每一个乔木亚层中都有出现,是该群落的优势种群;样地内所有树种的径级结构呈倒"J"形,几种优势种树种的径级结构可分为3种类型:倒"J"形、双峰形和倒"W"形。     

碳同位素标记法鉴别芳烃降解菌研究

从油田采出水中富集培养石油烃降解菌,利用~(13) C标记的甲苯作为碳源和变性梯度凝胶电泳技术,从中鉴定和考察能够降解甲苯的细菌群落。结果表明:从采出水中富集培养的复合菌群经过500d的厌氧降解,对石油烃降解率达到36.4%,甲烷产量为201.2μmol;以~(13) C标记的甲苯为碳源,经过60d的培养,复合菌群对其降解率达到67%,12 C标记的甲苯降解率为69%,两种碳源标记甲苯的降解率差异不显著;将离心中的重带~(13) C-DNA片段回收测序,鉴别出3种芳烃降解菌。