贫营养条件下2种MBR污泥微生物的菌群对比

为了揭示贫营养环境下MBR污泥微生物群落结构的演替和菌群变化的异同,取洗浴再生水、工业再生水MBR的污泥进行周期培养,利用PCR-DGGE和克隆测序技术获得了DNA指纹图谱并建立系统发育树。研究表明,微生物群落结构在贫营养条件下演替明显,洗浴水污泥微生物形成新的优势菌群(Uncultured Pseudomonas)而工业水只维持了原有的部分菌群(Uncultured Sphaerotilus)。2种污泥培养过程中种群多样性变化突出且差异显著。同时洗浴水污泥菌群相似性在培养第8天时发生突变而工业水总体变化平缓。克隆测序表明2种MBR污泥中既有与贫营养环境适生的共性种属又有与各自来源相对应的特性种属。菌群特异性与废水来源紧密相关,是造成2种污泥对贫营养环境适应能力不同的根本原因。     

不同污泥负荷下SBR处理游泳馆污水的微生物群落的演变

污泥负荷直接影响微生物的生长模式,当污泥负荷发生变化时,短时间内微生物群落结构将发生明显变化。为了研究污泥负荷冲击对SBR系统内活性污泥微生物群落结构的影响,应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCRDGGE)技术,对不同污泥负荷冲击时,SBR处理游泳馆污水中的活性污泥微生物进行了考查。研究表明,在不同污泥负荷冲击的条件下,以MBR污泥为接种污泥,SBR工艺处理游泳馆污水系统内活性污泥微生物群落结构变化明显,多样性指数随着污泥负荷升高而逐渐增加并趋于稳定,但污泥冲击负荷过高多样性指数反而下降,SBR系统内微生物菌种大部分为未经培养菌种,肠杆菌属、甲苯单胞菌属以及γ-变形菌纲细菌等。微生物通过对不同负荷阶段环境条件的适应及演变,逐渐形成了适应相应污泥负荷的微生物种群。     

HRT和SRT对AO工艺去除四环素及耐药菌的影响

研究了不同水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)条件下四环素(TC)和四环素耐药菌(tetracycline resistant bacteria,TRB)在AO工艺各池中的变化情况,并在最优工况下,用宏基因组16s DNA技术测定了各池微生物群落特征。结果表明,HRT的延长对TC的去除率影响不大,在90%左右。SRT从5 d延长到20 d时,TC的去除率从81.8%升高到90.9%。适当的延长HRT和SRT有利于减少TRB的数量。AO各池的四环素耐药菌优势菌属于Proteobacteria(变形菌门)和Bacteroidetes(拟杆菌门)。     

施用城市污泥堆肥对土壤微生物群落结构变化的影响

在温室条件下进行了15周的盆栽实验，考察了施用城市污泥堆肥后，土壤中养分含量的变化规律，重点研究了施用城市污泥堆肥对土壤微生物群落结构变化的影响。实验发现，污泥堆肥能改善土壤养分，有机质和氮、磷含量得到显著提高。经PCR—DGGE分析，施肥1周后土壤中细菌和真菌的群落结构均发生了较大的变化。随着施肥时间的延长，细菌在富含有机质及氮、磷等养分的土壤环境下大量生长，多样性提高，其优势菌群属于γ变形菌、α变形菌和芽单胞菌；随着有机质的不断消耗，细菌的生长活性受到抑制，最终由于养分的缺乏，细菌种群多样性呈现小幅度的降低，优势菌群变为绿弯菌门、γ变形菌亚纲和厚壁菌门。对于真菌，其多样性指数在堆肥前3周逐渐提升，在第3～12周的监测中呈现相对稳定的变化趋势，优势菌群主要为座囊菌纲和散囊菌纲。     

施用城市污泥堆肥对土壤微生物群落结构变化的影响简

在温室条件下进行了15周的盆栽实验，考察了施用城市污泥堆肥后，土壤中养分含量的变化规律，重点研究了施用城市污泥堆肥对土壤微生物群落结构变化的影响。实验发现，污泥堆肥能改善土壤养分，有机质和氮、磷含量得到显著提高。经PCR-DGGE分析，施肥1周后土壤中细菌和真菌的群落结构均发生了较大的变化。随着施肥时间的延长，细菌在富含有机质及氮、磷等养分的土壤环境下大量生长，多样性提高，其优势菌群属于γ变形菌、α变形菌和芽单胞菌；随着有机质的不断消耗，细菌的生长活性受到抑制，最终由于养分的缺乏，细菌种群多样性呈现小幅度的降低，优势菌群变为绿弯菌门、γ变形菌亚纲和厚壁菌门。对于真菌，其多样性指数在堆肥前3周逐渐提升，在第3~12周的监测中呈现相对稳定的变化趋势，优势菌群主要为座囊菌纲和散囊菌纲。     

膜生物反应器中不同阶段微生物群落结构演变的研究

为了研究膜生物反应器（membrane bioreactor, 简称MBR）中微生物群落结构的演变情况,对不同阶段运行状况下(包括培养驯化阶段、初期增长阶段、污泥流失阶段和恢复成熟阶段4个阶段)污泥中的微生物进行了考察。从MBR污泥中提取细菌总基因组DNA,进行聚合酶链式反应变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)图谱的直观分析,以及总细菌的Shannon多样性指数、各污泥样品的相似性分析和聚类分析。研究表明,反应器中的微生物群落比较丰富。不同的阶段状况下,微生物的群落结构变化比较明显,能够比较好地反映MBR的运行状况和系统处理效能的关系,并且发现微生物的群落结构能够随着反应器的运行状况的变化做出调整恢复。     

Biostyr曝气生物滤池的沿程微生物多样性

采用高通量测序Illumina MiSeq方法对Biostyr曝气生物滤池(BAF)沿程微生物多样性进行研究,分析了滤池内不同高度样品中菌群类别、群落组成及不同样品间物种差异及进化关系等;同时测定各高度样品的COD、NH_4~+-N和磷变化规律,与微生物特性进行了对应性分析。结果表明,Biostyr曝气生物滤池优势菌群主要为拟杆菌、疣微菌门、厚壁菌门和变形菌门,滤池沿程微生物的变化主要表现在数量上的变化,而群落结构的变化不明显,这是沿程理化条件变化引发微生物在空间上发生变化的结果。     

不同温度下曝气生物滤池运行效能与微生物群落结构

采用Biostyr曝气生物滤池(BAF)处理城市污水,研究了温度变化对其处理效果与微生物群落结构的影响。结果表明,温度低于18℃(低温)时,BAF对COD和NH_4~+-N去除率均低于60%;当水温在18~22℃(中温)之间变化时,BAF对COD和NH_4~+-N的去除效果稳定且明显高于低温时的去除率;当水温高于22℃(高温)后,BAF对COD和NH_4~+-N去除率与水温正相关,去除率随温度的升高而显著提高。PCR-DGGE分析表明,温度越高BAF内总细菌微生物群落多样性越好;定量PCR分析表明,BAF内总细菌、氨氧化细菌和硝化细菌的菌群密度均随温度升高而增大,与其对污染物的去除率变化趋势一致。BAF在低温环境下,滤池内的菌群结构变得简单、菌群密度降低,但出水水质仍能满足要求,表明BAF工艺具有良好的抗低温冲击能力。     

膜污染状态下的胞外聚合物、细菌数量及微生物群落结构研究

研究了膜污染状态下膜生物反应器(MBR)中混合液污泥和膜丝表面污泥的胞外聚合物(EPS)含量、细菌数量以及微生物种群结构的情况。结果表明:EPS主要由蛋白质组成,膜丝表面污泥中的EPS含量较高,高达68.3mg/g;MBR污泥中细菌的数量级基本达109个/g,其中膜丝表面污泥细菌数量较高;MBR混合液污泥和膜丝表面污泥微生物群落的Shannon-Weaver指数分别为2.639和2.303,两者微生物群落结构的相似性系数达到0.833,两者的优势菌均为黄色单胞菌,变形杆菌门和拟杆菌门是膜丝表面种类较多的菌群,可能与膜污染有密切的联系。深入分析膜污染形成原因和过程,对膜污染的防治具有重要的意义。     

石油烃类污染对青藏高原北麓河地区冻区土壤微生物多样性的影响

为了探究石油烃类污染对青藏高原冻土区土壤微生物多样性及群落结构的影响,以柴油、机油为典型的石油烃类污染物,原位人工模拟污染,利用MiSeq高通量测序技术分析和比较了4个土样在土壤微生物多样性及群落结构维度的差异性,并识别了具有石油烃类污染物降解功能的菌群。结果表明:4个土样中可变区的遗传物质,在97%的相似度水平下产生有效的OTU 944个,获得土壤微生物群落25门、56纲、115目、213科、315属。石油烃类污染可改变原有土壤微生物多样性及群落结构,4个土样中细菌的多样性为机油污染土样(SLO)上层5 cm处未污染土样(TS)中层20 cm处未污染土样(MS)柴油污染土样(SDO),SLO(机油污染土样)多样性最高,其次为未污染土样(TS、MS),SDO(柴油污染土样)多样性最低;未污染土样(TS、MS)在垂直方向群落结构差异较小,分布基本一致,SDO、SLO与未污染土样群落结构相比差异较大,SDO、SLO样本间差异同样明显;识别出具有石油烃类污染物降解功能的菌属包括Sulfuritalea属、红球菌属(Rhodococcus)、红游动菌属(Rhodoplanes)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)、Alkanindiges属、诺卡氏菌属(Nocardioides)、放线菌属(Actinobacteria norank)等7种。研究结果揭示了石油烃类污染对高寒冻土区土壤微生物多样性及群落结构的影响,在石油烃类污染物的胁迫作用下产生出具有石油烃类污染物降解功能的优势菌群,为该地区进行原位石油烃类污染修复提供技术支持。     

Long term performance of MBR for biological nitrogen removal from synthetic municipal wastewater

This study monitors the long term performance of membrane bioreactor (MBR) for the treatment of synthetic municipal wastewater at solid retention time (SRT) of 40 and 20d with particular emphasis on simultaneous nitrification-denitrification (SND). SND was greatly influenced by the operating dissolved oxygen (DO). It was found that at an SRT of 20d, nitrogen removal through assimilation into biomass increases as a result of higher biomass yield. The profile of soluble microbial products (SMP) conformed to a cyclical pattern in the MBR with respect to SRT. Decrease in SRT from 40 to 20d resulted in doubling of accumulated SMP concentration (to 56mgl(-1)) in the MBR. This however, was accompanied by a simultaneous drop in percentage of SMP with MW>100kD, from 42.4% to 33%. Also, the sludge filterability decreased by 24-folds despite a decrease in the biomass concentration, following the above reduction in SRT. It was found that the volumetric oxygen transfer coefficient (K(l)a) was a function of biomass concentration in MBR with the ratio of the oxygen transfer coefficient in mixed liquor to that of clean water (alpha) to be 0.2-0.5.     

Effects of solids retention time on the performance of bioreactors bioaugmented with a 17β-estradiol-utilizing bacterium, Sphingomonas strain KC8

This study investigated the performance of lab-scale sequencing batch reactors (SBRs) that were inoculated with nitrifying activated sludge and bioaugmented with a Sphingomonas strain KC8 (a 17β-estradiol-degrading bacterium). The bioaugmented SBRs were supplied with synthetic wastewater (average initial total organic carbon (TOC) = 175 mg L⁻¹ and average initial ammonia-N = 25 mg L⁻¹) and daily dose of 17β-estradiol (1 mg L⁻¹) and operated under three solid retention times (SRTs) of 5, 10, and 20 d. After three times periods of the operating SRTs, the overall removal of TOC (>87%) and ammonia (>91%) was similar in all the SBRs. Higher 17β-estradiol removals (>99%) were observed for the SBRs. Neither estrogens nor estrogenic activity was detected in the treated water, except some samples from the SBR operating under 5 d of SRT. The ratios of known estrogen degraders (Sphingomonas strain KC8 and ammonia-oxidizing bacteria) and amoA gene to the total bacterial population decreased as SRT increased, suggesting the presence of unknown estrogen-degraders in SBRs operating at SRT = 10 and 20 d. Real-time-terminal-restriction fragment length polymorphism analysis showed that the evenness of microbial community structures was not affected by the SRT; while, the diversity indices suggest that longer SRTs might lead to more diverse microbial community structure. Overall, the results suggested that bioaugmented bioreactors operating at long SRTs (10 and 20 d) were effective in removing 17β-estradiol to the non-estrogenic treatment endpoint.     

SRT对MBR污泥性质的影响

以浸没式膜-生物反应器(SMBR)处理模拟赖氨酸废水为研究体系,考察SRT在10、20和40 d条件下,SMBR中的胞外聚合物(EPS)组分和含量、污泥沉降性能和污泥相对疏水性等污泥性质的变化及其对膜污染的影响。结果表明,随着SRT的延长,混合液中EPS总量呈递减趋势,TBEPS中蛋白质与多糖的比值呈上升趋势,污泥的沉降性能变差,相对疏水性增强;膜通量下降速率变大,膜污染加重。污泥性质与膜污染的相关性表明,膜污染与蛋白质和多糖的比值、污泥沉降性能和相对疏水性呈正相关关系,而与EPS呈负相关关系。     

SRT影响MBR污泥体系去除污染物动力学研究

利用Eckenfelder公式得出了MBR系统中不同污泥停留时间底物降解速率和氨氮的去除速率,结果表明在对数增长阶段和减数增长阶段,SRT为17 d时,对有机底物的降解速率和氨氮的去除速率都高于SRT为8、27、37和42 d的污泥系统对两者的去除,说明SRT对MBR污泥系统的活性有较大影响,确定排泥时间应综合考虑污泥活性、污泥产量和膜通量等因素.     

连续流改进A2/O反应器去污效果及分相培养研究

以生活污水为原水,在常温（25-33℃）条件下采用连续流改进A2/O反应器进行脱氮除磷实验研究。系统内COD降解,TN与TP去除主要在活性污泥段完成,而NH4＋-N去除基本在生物接触氧化区完成。从中沉池出水硝态氮影响因素分析可知,选用较高的有机负荷有利于实现系统内分相培养。泥龄对实现系统内微生物异养菌和自养菌的分相培养具有关键影响。当泥龄〈10 d,可实现系统内异养菌与自养菌的分相培养。     

厌氧／缺氧SBR反硝化除磷效能的研究

采用厌氧 缺氧SBR反应器对以硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷过程进行了研究。结果表明 ,反硝化聚磷菌完全可以在厌氧 缺氧交替运行条件下得到富集。稳定运行的厌氧 缺氧SBR反应器的反硝化除磷效率 >90 % ,出水磷浓度 <1mg L。进水COD浓度对反硝化除磷的效率影响很大 ,在COD浓度 <180mg L时 ,进水COD浓度越高 ,除磷效率也就越高。较高浓度的进水COD浓度将导致有剩余的COD进入缺氧段 ,对反硝化吸磷构成不利影响。污泥龄为 16d时 ,厌氧 缺氧SBR反应器取得稳定和理想的反硝化除磷效果。污泥龄减少到 8d ,由于反硝化聚磷菌的流失导致反硝化除磷效率的下降。当污泥龄恢复到 16d时 ,经过一段时间的运行 ,反硝化聚磷菌重新得到富集 ,除磷效率恢复到 90 %以上。     

浸没式膜-生物反应器污泥组分对膜污染的影响

研究基于中试规模的浸没式膜生物反应器长期运行的基础上,通过改变操作条件和工艺参数系统考察污泥组分对膜污染的影响。试验结果表明,泥龄10 d时，混合液悬浮固体、胶体物质和溶解性物质对膜污染阻力的贡献分别为24.1%、36.1%和39.8%；泥龄20 d时, 混合液悬浮固体、胶体物质和溶解性物质对膜污染阻力的贡献分别为43.9%、32%和24.1%；泥龄40 d时, 混合液悬浮固体、胶体物质和溶解性物质对膜污染阻力的贡献分别为50.6%、27.3%和22.1%。随着泥龄的增加,胶体物质和溶解性物质所形成的阻力之和在总阻力中所占的比例逐渐下降,但仍为膜污染的重要因素。     

A/O工艺N_2O的产生与释放的影响因素

采用A/O工艺,在连续运行条件下,以DO、SRT和硝化液回流比(R)为影响因素,对A/O生物脱氮工艺处理模拟城市生活污水过程中N2O的释放进行了研究。实验结果表明,SRT对A/O工艺N2O释放的影响最大,其次是DO,R的影响最小。N2O转化率随着SRT的升高而降低,当SRT从10 d升高到20 d时,总N2O平均转化率从0.319%下降到0.002%。总N2O转化率随着好氧池DO的升高先降低后有所升高,当DO分别为0.6 mg O2/L、1.2 mg O2/L、2.5 mg O2/L时,反应器的总N2O平均转化率分别为0.306%、0.007%和0.013%。R对N2O释放的影响差异不明显,总N2O平均转化率在300%时最低,为0.007%。N2O释放量最低的工艺运行条件组合是SRT为20 d、DO为1.2 mg O2/L、R为300%。     

沸石对活性污泥增殖及脱氨氮动力学影响研究

考察沸石粉投加对活性污泥增殖及脱氨氮动力学的影响，并根据相关结论探讨了不同泥龄(SRT)条件下沸石粉的生物再生情况。结果表明，曝气池中投加沸石粉可明显提高活性污泥的产率系数和衰减系数。与传统活性污泥法相比，投加沸石粉的试验组稳定运行后，污泥产率系数和衰减系数分别提高12.5%和16.7%；当泥龄≤10 d时，出水氨氮去除率提高10%～37%，继续增加泥龄，氨氮去除率提高不明显。通过对比试验结果的关联性分析，认为在低浓度条件下，沸石中铵离子的解吸速率是沸石生物再生的限制步骤，而且再生速率与泥龄呈正相关对应关系。     

Effects of bacterial counts and temperature on the biodegradation of bisphenol A in river water

Total 15 surface river waters were collected from thirteen different rivers to investigate a relationship of bacterial counts and temperature to the degradation of bisphenol A (BPA). Autoclaved and non-autoclaved river water samples were spiked with 0.2 mg/l BPA. The spiked samples were placed at temperatures of 4, 20, and 30 degrees C and analyzed by high performance liquid chromatography. BPA was degraded at all temperatures in the non-autoclaved samples. However, BPA in the autoclaved samples was not changed at all temperatures for 20 d. These results show that the primary factor of BPA degradation in river water is bacteria. Moreover, three groups [group A (> 10000 CFU/ml), group B (2000-10000 CFU/ml), and group C (< 2000 CFU/ml)], were made on the basis of bacterial counts of the samples. Half-lives for BPA degradation in groups A, B, and C were 2, 3, and 6 d at 30 degrees C and were 4, 5, and 7 d at 20 degrees C, respectively. But at 4 degrees C, the loss of BPA was about 40%, 20%, and 10% in groups A, B, and C for 20 d, respectively. Bacterial counts exerted an influence on BPA degradation in river water with temperature. Our results also show that BPA-degrading bacteria are widely distributed in river waters.