秸秆类型及配比变化对污泥厌氧消化中微生物群落的影响

为探讨秸秆类型及配比变化对污泥厌氧消化体系中微生物群落结构的影响，采用16S rRNA高通量测序技术，对污泥-秸秆联合厌氧消化体系中微生物群落进行分析。结果表明：玉米秸秆的添加对体系中pH和挥发性脂肪酸（VFAs）的影响较大，尤其是乙酸。而小麦和水稻秸秆的添加对碱度的影响较大，但当配比增加时体系中的VFAs和乙酸浓度也会增加，特别是1∶1.5（挥发性固体质量比）。通过对微生物群落结构分析发现，秸秆类型及配比的变化能显著提高厌氧体系中水解菌和酸化菌的相对丰度（p＜0.001），如深古菌门Bathyarchaeota、未识别的_c_深古菌门（norank_p_Bathyarchaeota）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、阴沟单胞菌门（Cloacimonetes）、同力菌门（Synergistetes）、未分类的_p_阴沟单胞菌门（unclassified_p_Cloacimonetes）、未识别的_c_拟杆菌门_vadinHA17（norank_c_Bacteroidetes_vadinHA17）、（Christensenellaceae_R-7_group）、未识别的_f_紫单胞菌科（norank_f_ Porphyromonadaceae）、未分类的_f_瘤胃菌科（unclassified_f_Ruminococcaceae）、拟杆菌属（Bacteroides）、丙酸杆菌属（Prolixibacter）、长绳菌属（Longilinea）、纤绳菌属（Leptolinea）等菌群；但对体系中乙酸型产甲烷菌（Methanosaeta）和氢型产甲烷菌（甲烷螺菌属Methanospirillum、甲烷杆菌属Methanobacterium和甲烷短杆菌属Methanobrevibacter）的生长产生抑制作用。同时也发现秸秆的添加对甲基型产甲烷菌（Methanomassiliicoccus）的生长具有显著的促进作用（p＜0.001），从而影响厌氧体系的产甲烷特性。     

聚酯纤维微塑料胁迫下活性污泥系统性能及微生物群落的变化情况

聚酯纤维是污水处理厂中微塑料的一个重要来源，但聚酯纤维对废水生物处理的影响尚不清楚。本研究采用实验室规模序批式反应器（sequencing batch reactor,SBR）处理模拟洗衣废水，考察不同浓度（0、10mg/L、1000mg/L），长1mm、直径20μm的聚酯纤维微塑料对反应器性能和微生物群落结构的响应。结果表明，聚酯纤维微塑料在污泥中不断积累，但反应器的处理性能未受到明显影响，具有较高的净化能力。同时，聚酯纤维微塑料的持续暴露使得污泥的沉降性能变差，并抑制了胞外聚合物（extracellular polymeric substances,EPS）的分泌。高浓度聚酯纤维微塑料胁迫下，污泥微生物群落的丰度和多样性增加。独岛菌属（Dokdonella）是活性污泥中相对丰度最高的脱氮菌属，随着聚酯纤维微塑料浓度的增加，反硝化菌属相对丰度也增加。本研究表明，在一定时期内丝状类聚酯纤维微塑料对污水生物处理性能的影响不显著，但对污泥微生物群落有一定的选择性。     

污泥厌氧消化功能微生物群落结构的研究进展

污泥厌氧消化处理技术因其具有无害化、资源化和稳定化的特征备受关注。污泥厌氧消化涉及水解发酵、产氢产乙酸和产甲烷多种微生物，并发挥不同的功能。本文介绍了污泥厌氧消化体系中常见的细菌(门水平)和古菌（属水平）群落，如拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、螺旋体门（Spirochaetes）（细菌）和甲烷杆菌属（Methanobacterium）、甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）、甲烷短杆菌属（Methanobrevibacter）、鬃毛甲烷菌属（Methanosaeta）（古菌）等。同时也综述了影响厌氧体系中的微生物群落结构的因素，如pH、营养物质、温度、氨氮(NH₄⁺-N)及有毒有害物质等。最后展望了稳定同位素标记、宏基因组学和蛋白质组学等分子生物技术在探查微生物功能方面的应用前景，为进一步分析厌氧体系中未识别的功能微生物提供技术支撑。     

pH对高温厌氧耗氢产甲烷及微生物群落的影响

随着化石燃料的枯竭,以厌氧耗氢产甲烷菌为功能优势菌群的异位（或离位）加氢沼气生物提纯工艺备受关注。本文考察了高温条件下不同初始pH对厌氧耗氢产甲烷过程及微生物群落的影响。研究结果表明,半连续流反应器中不同初始pH变化对产甲烷量影响不大,在以H₂/CO₂为基质的厌氧体系中,厌氧耗氢产甲烷过程是甲烷产生的主要途径。比产甲烷活性研究结果进一步表明碱性条件（初始pH=8.5～9.0）耗氢产甲烷污泥对氢气消耗率提高,产甲烷迟滞期缩短至6.9h,且甲烷产率高达19.8mL CH₄ /(gVS?h)。通过高通量测序技术对不同初始pH条件下的产甲烷古菌群落进行分析,3个样本均以厌氧耗氢产甲烷菌为主导,酸性和中性条件古菌群落属水平上相似,以Methanothermobacter为主,其相对丰度分别为90.6%、91.6%;而碱性条件下以Methanobacterium为主,其相对丰度可达83.6%,还发现了Methanomassiliicoccus,其相对丰度可达7.7%。碱性条件下Methanobacterium相对丰度的提高和Methanomassiliicoccus的富集,可能是碱性条件下比产甲烷活性提高的主要原因。     

流场对MEC生物阴极CO2还原性能与产物的影响

针对微生物电解池 （microbial electrolysis cell,MEC）CO₂还原过程阴极CO₂还原速率低的问题,本文通过改变阴极室的流场环境,探究流场对生物阴极启动、运行、产物及功能微生物的影响,阐明MEC生物阴极CO₂还原性能、产物转化、微生物群落对流场的响应关系。结果表明,流场不仅增强了生物阴极还原CO₂能力（电子消耗量提高了10%,其中CO₂产乙酸途径消耗电子量提高了30%）,还使生物阴极的CO₂还原途径由启动阶段的CO₂还原产甲烷转变为运行阶段产乙酸。高通量分析表明,流场改变了生物阴极和阴极液的微生物群落结构,使阴极生物膜的嗜氢型产甲烷菌（Methanobacterium）向嗜乙酸型产甲烷菌（Methanosaeta）主导的群落演变。产乙酸菌群落（Petrimonas、Candidatus_Caldatribacterium）丰度较对照组提高了3.8%,在CO₂产乙酸过程中起到重要作用。本研究可为MEC还原CO₂产乙酸的定向调控研究提供理论和技术支撑。     

秸秆与猪粪混合高固厌氧消化产气性能及关键微生物分析

高固厌氧消化（HS-AD）是处理木质纤维素类原料和其他高固含率有机原料的有效方式之一。本文以节能高效为出发点，研究秸秆和猪粪为混合原料，两者不同配比（秸秆/猪粪的质量比2∶1、1∶1和1∶2）条件下，反应器的运行情况及关键微生物变化情况。结果表明：原料的配比对高固厌氧消化的产气量有明显影响。相比于其他两组实验，秸秆和猪粪的配比为2∶1时，累计产气量最大为229.66L，最终甲烷含量稳定在60.7%左右，转化为单位VS产甲烷量为131.8mL/g VS。同时，反应过程中液相性质（pH、VFA、TIC）的变化，也说明秸秆和猪粪配比为2∶1时，运行平稳且产气较好。另外，微生物分析结果显示，秸秆和猪粪配比为2∶1的实验组，在实验启动的前期，甲烷八叠球菌（Methanosarcinaceae）的相对丰度较高，并且细菌和古菌群落的丰富度和多样性都优于其他两组。     

微塑料对污泥厌氧消化的影响和机理

污泥厌氧消化对实现污水处理厂“碳减排”具有重要意义,然其产甲烷效率和工艺稳定性易受多种因素干扰。微塑料作为新兴污染物经污水处理后,约有99%富集在污泥中,对污泥厌氧消化过程产生影响。因此,本文重点总结了污水中微塑料的来源、性质及其在污水处理工艺中的归宿,详细阐述了聚苯乙烯（PS）、聚酰胺6（PA6）、聚氯乙烯（PVC）等常见微塑料对污泥增溶、水解、酸化和产甲烷阶段的影响,并从细胞结构、微生物群落、酶活性等角度进一步归纳了微塑料影响厌氧消化的机理。最后,在概括当前研究成果的基础上,提出应从系统工程研究（预处理技术、运行条件、反应器类型等）、微塑料及其浸出物的抑制机制（微塑料与胞外聚合物、细胞膜的作用、标志性辅酶和辅因子、特征微生物方面）、微塑料与污泥其他组分间的协同/抑制机理等方面开展深入研究,为污泥资源化利用提供理论基础和技术支持。     

微氧耦合电化学强化污水厌氧消化的除碳脱氮

传统污水厌氧消化处理技术同步除碳脱氮效率低下。针对这一问题，该研究提出了一种微氧耦合铁碳微生物电解池强化污水厌氧处理的技术。结果表明，在外加电压为0.6 V作用下，DO质量浓度为0.84 mg/L的微氧介入可明显提高反应器的厌氧消化甲烷化效能，且在低有机负荷运行下可同时提高除碳脱氮性能。其中，微氧介入的铁碳微生物电解池耦合厌氧反应器的平均甲烷产量最大提高至91.85 mL/d,是空白组的4.5倍，总氮去除率较空白组提高18.1%。16S rRNA高通量测序表明，微氧耦合铁电极可有效提高Petrimonas、Methanosarcina等微生物丰度，提升除碳脱氮功能菌丰度。     

阻隔性薄膜透湿性能的电解法和红外法测试分析

采用电解法和红外法研究了不同温度、湿度下阻隔性塑料薄膜的水蒸气透过率,分析了温度、薄膜类型对透湿性能的影响。结果表明, 12 μm聚对苯二甲酸乙二酯（PET）薄膜的透湿性能最大,其次是25 μm的PET薄膜,25 μm聚偏二氯乙烯(PVDC)薄膜和12 μm PET/铝箔（PET/Al）复合薄膜的水蒸气透过率相近且最小;这4种薄膜的水蒸气透过率均随温度的升高而增大,温度对12 μm PET/Al、25 μm PVDC薄膜的水蒸气透过率影响较小,水蒸气透过率的对数形式与热力学温度的倒数呈线性关系;红外法的测试结果基本都大于电解法,对于25 μm PVDC薄膜和12 μm PET/Al薄膜,2种测试结果的差异较大,而对于12 μm PET薄膜和25 μm PET薄膜,2种测试结果的差异较小。     

厌氧消化过程氨抑制解除技术研究进展

厌氧消化在处理有机废物的同时可产生大量的甲烷资源,是能源可持续发展的重要处理技术。作为微生物生长的营养物质之一,氨在厌氧消化过程中发挥重要作用,然而高浓度氨会抑制微生物活性,造成厌氧消化系统的失效。在总结国内外研究进展的基础上,讨论了氨抑制的形成机理及氨对产甲烷菌的抑制作用,并分别从氨浓度和微生物两个角度总结了当前解除氨抑制的技术和方法,为厌氧消化的工程应用和进一步氨抑制研究提供参考和建议。     

纳米零价铁对厌氧消化影响的反应动力学模型

污泥厌氧消化是污水处理厂实现“碳中和”的关键环节。然而传统厌氧消化技术普遍存在水解不充分、产甲烷效率低的问题,在工程中表现为污泥的甲烷潜势（B₀）低、产甲烷速率（k）低等,从而使得获得的甲烷气通常不能达到量和质的要求。纳米级零价铁（NZVI）基于能够在厌氧条件下析氢（H₂）腐蚀为产甲烷菌提供电子供体及更有利的厌氧环境,而被认为在厌氧消化领域具有潜在的应用前景。就此,通过在厌氧消化体系中投加不同剂量的NZVI（0、100、300、600和1000 mg·L^-1）,以甲烷潜势（B₀）和产甲烷速率（k）为主要评价指标,并基于一级反应动力学模型探讨了NZVI对厌氧消化过程的主要作用机理。研究结果表明,NZVI能够强化厌氧消化过程产甲烷,主要作用机制在于促进微生物细胞破壁,从而提高污泥的水解酸化程度,得到更高的甲烷潜势（B₀）。     

厌氧氨氧化工艺处理不同抗生素废水的性能比较

抗生素在世界范围内使用广泛,目前已经在多种废水中检测到了不同种类的抗生素。以磺胺甲唑（SMX）和土霉素（OTC）为代表,研究其对厌氧氨氧化过程的短期（6 h）和长期（22 d）影响。结果表明：在实验浓度中（1、10、100、1000 μg/L）,OTC的短期抑制阈值为10 μg/L,将厌氧氨氧化活性由14.6降至12.0 mg/（h·g SS）;长期抑制阈值为1000 μg/L,将厌氧氨氧化活性降至11.1 mg/（h·g SS）;1~1000 μg/L的SMX对厌氧氨氧化生物膜无显著影响。厌氧氨氧化生物膜对SMX的响应比对OTC的响应更加快速,可以分泌大量的胞外聚合物以抵抗SMX,同时可以诱导反硝化菌降解SMX。OTC导致厌氧氨氧化生物膜的微生物多样性增加,而SMX则促使优势微生物的丰度增加,同时诱导反硝化菌的相对丰度从0.01%最高增加至14.9%,有助于抵抗SMX的抑制。因此,厌氧氨氧化可以处理含有微量SMX的废水,在处理含OTC的废水时,则需要经过长期驯化。     

浓香型白酒窖泥中细菌和古菌的组成与多样性

窖池是中国浓香型白酒的根本,其中窖泥微生物则是决定白酒风味与品质的核心。通过454焦磷酸测序法系统研究了不同窖龄窖泥的细菌和古菌的群落组成及多样性。共获得494293个有效序列,可归为796个可操作分类单元（OTUs）,分别属于21个门（phylum）。优势分类门（≥1%）分别为厚壁菌门（Firmicutes）66.8%、拟杆菌门（Bacteroidetes）16.0%、广古菌门（Euryarchaeota）9.0%、螺旋体门（Spirochaetes）2.2%、放线菌门（Actinobacteria）1.8% 和绿弯菌门（Chloroflexi）1.0%。窖泥微生物多样性在1～25年间随着窖龄的增加而呈升高趋势,但在25～50年间保持相对稳定。不同窖龄的窖泥中优势种群存在明显差异,其中乳杆菌（Lactobacillus）在1年窖泥中为绝对优势种群（62.3%）,而在10年窖泥中,Lactobacillus丰度显著下降（16.1%）,Petrimonas,Clostridium IV和甲烷菌等丰度则显著增加。在25～50年窖泥中,这一趋势更加明显,并且一些未培养菌丰度在这一阶段也显著增加。此外,窖泥中古菌主要为氢型产甲烷菌（Methanobrevibacter、Methanoculleus、Methanobacterium）,可同时利用氢气和乙酸的甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）在25～50年窖龄的窖泥中也有较高的丰度（3.1%～4.5%）。本研究从微生物群落构成角度为“老窖产好酒”的实践经验提供了理论依据。     

甲烷化抑制剂在微生物电化学合成乙酸系统中的生物抑制效应

研究了利用2-溴乙烷磺酸钠(BES)选择性抑制产甲烷菌,从而提高微生物电化学系统合成乙酸产率的可行性,并对比了BES添加前后阴极室微生物菌群结构的变化。结果表明,厌氧混合菌接种物未经BES处理时甲烷是电化学系统CO₂还原的主导产物,最大生成速率达0.95 mmol·L^-1·d^-1,8 d反应时间甲烷中电子回收率达55.0%,16S rRNA测序结果显示固态阴极的主要菌群为Methanobacteriaceae。BES的添加基本抑制了产甲烷菌的活动,使得乙酸成为主导产物,其合成速率最高达2.22 mmol·L^-1·d^-1,系统总电子回收率达67.3%。Rhodocyclaceae (15.1%),Clostridiaceae(11.9%)、Comamonadaceae(11.1%)和Sphingobacteriales(11.0%)为主要菌群。研究结果表明了微生物电化学合成系统中抑制甲烷生成对调控微生态结构,从而调控电化学终产物的重要性。     

老化轮胎微塑料对剩余污泥厌氧发酵产酸的影响

轮胎微塑料(TMPs)是污水中微塑料的主要来源之一，经污水处理流程后富集于剩余污泥内部，其理化性质及迁移转化影响污泥处理处置。文中采用强酸模拟环境老化的方法，探究老化TMPs对污泥厌氧发酵产酸的影响。结果表明，老化TMPs对污泥厌氧发酵产酸和水解过程都存在明显抑制，TMPs浓度越高，抑制程度越强，高浓度[0.2 g/(g VSS)]老化组挥发酸产量、SCOD_Cr、蛋白质和多糖较对照组分别减少了21.5%、40.0%、21.5%和18.6%。老化TMPs能抑制蛋白酶、α-葡萄糖苷酶和乙酸激酶等酶活性，导致功能微生物产生氧化应激反应或死亡。老化后TMPs颗粒粒径减小以及其浸出的有机物是发酵微生物产生氧化应激反应和污泥发酵系统效率降低的主要原因。上述研究结果对污泥厌氧发酵系统运行具有指导意义。     

重金属Ni胁迫对人工湿地废弃物厌氧处置的影响

研究了AP中大量含有的重金属Ni对AP厌氧消化产气量、系统稳定性、有机物降解及关键酶活性的影响。结果表明,质量浓度20 mg/L的Ni能够促进甲烷产量并且最大产量为162 m L/g,比空白对照组提高了44.6%,并且能够提高甲烷日产量以及甲烷百分含量。但高浓度Ni抑制甲烷产生,并减少甲烷的日产量。机理研究发现,适量浓度Ni能为厌氧微生物提供微量元素,进而提高厌氧消化系统稳定性及提供充足的挥发性脂肪酸。此外,20 mg/L Ni提高了纤维素酶的活性,并且对F420影响不明显。     

农村有机生活垃圾与不同原料厌氧共发酵工艺优化

有效处理农村有机生活垃圾（rural organic household waste, ROW）对美化农村环境具有重要意义,在对其进行高浓度厌氧发酵时容易出现酸化和氨氮抑制现象,导致系统稳定性差。目前尚缺乏ROW不同共发酵底物和进料总固体（total solids,TS）浓度对厌氧发酵的影响研究。为提高厌氧发酵性能,减少环境保护压力,本文对ROW不同共发酵底物配比和不同进料浓度下厌氧共发酵特性进行研究,从而优化农村有机生活垃圾厌氧发酵工艺。文中对取自江苏徐州沛县的农村有机生活垃圾和江苏省农业科学院六合动物实验基地的猪粪（PM）、水稻秸秆（RC）进行厌氧共发酵。当发酵底物为ROW和PM时,甲烷产量随着进料总固体含量TS的升高而增加,最高为257.38mL/g VS;当发酵底物为ROW和RC,或者发酵底物为ROW、PM和RC时,进料TS质量分数从8%增加到12%时,甲烷产量随之增加,最高分别为339.59mL/g VS、322.16mL/g VS,当进料TS质量分数继续升高到15% 时,二者产量均出现降低且均低于其他实验组,分别为231.17mL/g VS、194.67mL/g VS。在本文所设置实验条件下,最优共发酵进料为：发酵底物为ROW和RC,生活垃圾与挥发性固体（VS）质量比为1∶1,进料TS质量分数为12%,甲烷产量为339.59mL/g VS。     

微塑料对有机废物厌氧消化影响的研究进展

总结了厌氧系统中微塑料的来源、存在种类、形态以及含量；探讨了不同厌氧消化体系中，微塑料对水解、产酸和产甲烷3阶段运行特征的影响异同；在此基础上，从细胞结构、酶活性和微生物群落演替3方面对微塑料影响厌氧消化机制进行综述分析。有研究表明，由于微塑料会在反应过程中不断释放毒性物质，在厌氧代谢的不同阶段常起抑制作用，但一些研究也发现微塑料会通过增溶作用促进厌氧代谢。现有研究主要以污泥厌氧消化为对象，而对其他底物或者共消化厌氧系统中微塑料的研究较少，而微塑料对厌氧代谢过程中微生物互营关系特别是种间电子传递的影响，还有待进一步深入研究。     

反硝化厌氧甲烷氧化微生物的生态分布研究进展

反硝化厌氧甲烷氧化（DAMO）过程是以甲烷为唯一电子供体、硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体的生物化学过程，这一过程在碳氮元素生物地球化学循环和控制全球温室效应方面都起着非常重要的作用。综述了DAMO微生物在典型生态系统（如淡水湖泊、湿地、河流）和非典型生态系统（如海洋、盐湖）中的分布特征、群落结构、物种丰度及影响因素，探究了不同区域环境中DAMO微生物的多样性差异，对比讨论了DAMO微生物环境调研采用的主要检测方法。DAMO微生物在绝大部分生态环境中均有分布，且DAMO微生物在不同生境间的群落结构和物种丰度均存在一定差异，其中盐水环境与淡水环境中的DAMO微生物差异较大。水体中的总碳、TP/TN、氨氮含量也是影响DAMO微生物菌群分布的重要因素。然而，目前针对DAMO古菌的环境调研非常缺乏，还需要开展更多的研究工作。此外，更特异/有效的引物设计以及其他检测技术的发展将有利于进一步认识和理解环境中DAMO微生物的多样性及生态功能。     

挤出加工方法对制备PP/PET原位微纤共混物微观形态的影响

分别使用双螺杆挤出机、配备不同结构螺杆或强剪切机头的单螺杆挤出机对聚丙烯(PP)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)进行熔融共混挤出,并用扫描电子显微镜观察了产物的微观形态。结果表明,使用双螺杆挤出机或使用配备三段式螺杆的单螺杆挤出机挤出PP/PET,只能制备出PET以球状形态均匀分散在PP连续相中的共混物,不含有任何微纤;使用配备有头部直槽混炼件的单螺杆挤出机挤出PP/PET,部分PET会形成短而粗的微纤;采用熔融挤出热拉伸淬冷法挤出PP/PET,可生产出微纤直径约为5 μm、长径比超过20的原位微纤共混物;采用强剪切机头及头部配备有直槽混炼件螺杆的单螺杆挤出机挤出PP/PET,可生产出微纤直径约为5~7 μm、长径比超过20的原位微纤共混物,且该方法操作简单、辅助设备少、具有工业可行性。