有氧条件下ANAMMOX反应及其在HABR反应器中实现

为了深入研究厌氧氨氧化(ANAMMOX)新型生物脱氮工艺,减轻水体氮素污染,防止水体富营养化,用无纺布填料进行了ANAMMOX细菌的培养和富集,并通过批式实验研究了DO存在时ANAMMOX反应的可行性及其在HABR反应器中的运行性能. 实验结果表明,在有氧条件下能够发生ANAMMOX反应,反应器中同时存在好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的协同作用. DO浓度为1.0～6.47 mg/L时,ANAMMOX细菌活性较低,NH 4-N和NO-2- N降解速率分别为1.52 mg/(L·h)和1.83 mg/(L·h);当DO浓度小于1.0 mg/L时,ANAMMOX细菌活性升高,降解速率分别达到3.40 mg/(L·h)和3.98 mg/(L·h). ANAMMOX工艺可以在HABR反应器中实现,受DO、温度等因素的影响,TN去除负荷较低,只有0.01 kg/(m3·d).     

低温厌氧氨氧化生物滤池细菌群落沿层分布规律

通过扫描电镜(SEM)、变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)和克隆测序等方法,对低温(14.9～16.2℃)稳定运行的上流式厌氧氨氧化(ANAMMOX)生物滤池内上(140～190 cm)、中(60～140 m)、下(10～60 cm)3部分细菌群落分布进行研究.研究结果表明:大部分氨氮、亚氮在反应器中部呈比例地去除,总氮去除负荷达2.4 kg/(m3.d);类似ANAMMOX菌的球形细菌主要分布在反应器中部;生物滤柱上部细菌多样性最高,中部其次,下层细菌多样性最低,细菌群落结构沿层变化是适应生物滤柱沿层氮素变化的结果;生物滤柱不同滤层分布着同一种厌氧氨氧化菌(ANAMMOX)与好氧氨氧化菌(AOB),克隆测序鉴定ANAMMOX菌为Candidatus Kuenenia stuttgartiensis,AOB为Nitrosomonas sp.ENI-11:AOB的存在能够消耗进水中的微量溶解氧,为反应器创造厌氧环境,有利于生物滤柱中部富集较多的ANAMMOX菌.     

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。     

夏季珠江口冲淡水对氨氧化古菌的空间演替及分布规律的影响

氮在海洋生物地球化学循环中起着重要的作用，通常能限制海洋生物的生产力.硝化反应是氮循环的核心环节，且氨氧化反应是硝化作用的限速步骤，再加上氨氧化古菌(Ammonia Oxidizing Archaea, AOA)是氨氧化反应的主力军，因此海洋氨氧化古菌成了研究热点.通过对夏季珠江口的不同深度水体进行研究，以氨氧化古菌的功能基因氨单加氧酶(amoA)作为分子标记，运用454高通量测序技术和定量PCR在DNA和cDNA水平上来分析氨氧化古菌的群落结构组成、多样性和基因丰度分布特征.结果表明，夏季珠江口的淡水来源站位(A2B)有着最高的氨氧化古菌群落多样性，但丰度最低；自由生活型的氨氧化古菌丰度是附着生活型的10～1 000倍，这可能是氨氧化古菌的主要生存策略；盐度是影响夏季珠江口氨氧化古菌群落结构组成的主要环境因子，而其amoA基因丰度与环境因子之间没有显著性差异；表层和底层AOA群落之间的差异较自由生活的与附着的群落之间更为明显.研究表明在cDNA水平上对功能微生物类群进行探究的必要性，有助于增进水体氨氧化古菌群落响应环境变迁的认识.     

菌群降解菲和氧化三价砷的双功能验证

从上海某含菲和砷复合污染物的焦化厂土壤中富集、分离得到了一个双功能茵群.在含200 mg/L菲和60 mg/L As2O3的培养基中,该菌群48 h内能降解71.4％的菲和氧化96.2％的三价砷.从分子水平进行功能验证,选择菲降解基因(RHDa)和砷氧化基因(aoxB)构建文库,基因RHDα与Pseudomonas aeruginosa和Pseudomonas putida基因的同源性较高；而基因aoxB与Pseudomonas stutzeri和Alcaligenesfaecalis的同源性较高.采用实时荧光定量PCR技术定量2个基因,在48 h内,1 mL菌液中aoxB基因拷贝数为3.00 × 108～1.48×1010,而RHDα则为2.54×107～8.70×109.该菌群将在含多环芳烃和砷复合污染场地中具有潜在的应用价值.     

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.     

低基质条件下厌氧氨氧化生物膜和颗粒污泥脱氮性能对比研究

在低基质质量浓度条件下,对海绵填料生物膜反应器和颗粒污泥反应器进行厌氧氨氧化的脱氮性能进行对比研究。研究结果表明:当进水NH4+-N和NO2--N质量浓度分别为(17.03±2.16)mg/L和(19.17±2.33)mg/L时,颗粒污泥厌氧氨氧化反应器的脱氮性能明显优于海绵填料生物膜反应器的脱氮性能;保持对NH4+-N和NO2--N的平均去除率为90%以上时,通过缩短水力停留时间,颗粒污泥反应器容积氮去除速率可达3.55 kg.N/(m3·d),而海绵填料生物膜反应器仅为0.94 kg·N/(m3·d);进水中NO2--N与NH4+-N的质量浓度比能影响反应器的化学计量关系。     

沸石载体恢复受饥饿影响厌氧氨氧化菌的性能研究

利用沸石良好的吸氨能力和微生物载体功能,将受饥饿影响的厌氧氨氧化菌在含沸石的反应器内进行活性恢复,研究沸石对长期饥饿影响下厌氧氨氧化菌恢复过程中菌群活性及结构的影响.结果表明,经过82天的运行,沸石反应器和对照反应器(无沸石添加)内厌氧氨氧化菌均获得恢复.沸石反应器的脱氮效率从第59天开始与对照反应器拉开差距,运行第8...     

产氢菌株Clostridium sp.T7的快速筛选

取自潮间带的污泥分别在不同温度下(80、100、121,℃)进行热休克预处理,富集产氢菌群并测定其产氢量,利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析混合菌群组成.结果表明:3种热处理条件下混合菌群的产氢量都要高于对照未处理菌群.DGGE图谱表明,与80、100,℃热休克处理混合菌群相比,经121,℃热休克处理富集的混合菌群,其电泳条带最少,测序结果发现该混合菌群中包括产氢菌Clostridium sp..从该混合菌群中纯化并鉴定了1株产氢菌株Clostridiumsp.T7(登录号HM104461).培养温度对菌株T7产氢有一定影响,温度在25～55,℃范围内菌株Clostridium sp.T7都能产氢,最适产氢温度是35,℃.     

基于SASMBR的城镇污水PN/ANAMMOX研究

基于目前短程硝化–厌氧氨氧化(partial nitritation and anammox, PN/A)工艺处理城镇污水中反应器运行不稳定和氮去除负荷低的问题, 本文设计一种新型复合生物反应器: 序批式–折流板–分置膜生物反应器(sequencing batch-baffled-separate membrane bioreactor, SASMBR)。将该反应器应用于PN/A工艺处理城镇污水, 探究反应器的性能, 并对SASMBR运行PN/A工艺的运行成本进行分析。结果表明, 采用SASMBR 反应器运行PN/A工艺处理城镇污水, 能够实现高效稳定的脱氮效果, TN去除率达到80%~85%, 氮素去除负荷(nitrogen removal rate, NRR)达到0.20~0.22 kgN/(m^-3·d^-1), 出水TN浓度维持在8 mg/L以下。16S rRNA基因测序分析发现, 短程硝化SASMBR反应器内设置的折流板能够富集氨氧化细菌(ammonia oxidation bacteria, AOB), 确保短程硝化SASMBR反应器的良好性能; 厌氧氨氧化SASMBR内固定在折流板两侧的无纺布可以有效地持留厌氧氨氧化菌(ammonium oxidizing bacteria, AnAOB), 同时, 厌氧氨氧化SASMBR内丰度升高的AOB可以为AnAOB 提供生长的厌氧环境和 NO₂^--N 基质, 使厌氧氨氧化SASMBR反应器能够快速启动和高效稳定运行。SASMBR的运行成本为0.037 元/m³, 比传统城镇污水处理厂的运行成本大幅度降低。