异养型同步硝化反硝化处理工艺群落结构

为研究异养型同步硝化反硝化工艺微生物菌群结构的变化,从生物陶粒反应器中筛选出6株异养硝化细菌,经过12 d好氧培养,6株异养硝化细菌对COD的去除率在45%以上,总氮和氨氮最终去除率在60%以上.采用污泥驯化手段富集好氧反硝化细菌,从污泥分离纯化得到5株好氧反硝化细菌.f1、f2、f3、f5、f7的TN去除率分别为90.4%、91.2%、94.6%、95.6%、97%.将6株异养硝化细菌和5株好氧反硝化细菌扩大培养后,建立SBR反应器进行氨氮去除的试验研究.PCR-DGGE图谱表明,在反应器运行的不同时期,微生物群落结构发生动态演替.2 d与15 d相似性为47.62%,15 d与30 d相似性最高为72%,2 d与30 d相似性最低为42.86%.测序结果显示,在反应器稳定运行期间,筛选的异养硝化细菌wgy5,wgy21,好氧反硝化细菌d5和Pseudomonas sp.的细菌是系统的优势菌群.     

一株戴尔福特菌的异养硝化与好氧反硝化性能研究

通过在好氧反硝化培养基中添加氨氮和在异养硝化培养基中添加硝基氮,研究了从实验室SBR反应器中新分离的一株戴尔福特菌的异养硝化作用与好氧反硝化作用的相互影响．研究表明：加入氨氮后,24h后的硝基氮去除率最大可提高1．47％,48h后菌体生长较为旺盛,氨氮去除率则均在90％以上;同时发现加入硝基氮后,菌体生长推迟,但氨氮去除率最大可提高4．16％．异养硝化与好氧反硝化作用之间是相互促进的．此株戴尔福特菌可在同一条件下自身实现同步硝化反硝化．具有一定的工程应用价值．     

一株好氧反硝化细菌的分离与鉴定试证

为筛选好氧反硝化细菌,采用SBR反应器,通过间歇曝气方式对活性污泥体系中好氧反硝化细菌进行选择和富集,从污泥中筛选出一株好氧反硝化细菌f4,该菌株在完全好氧的条件下可高效地将NO3-N反硝化为N2,对NO3-N去除率达到90%以上,并不产生NO2-N的累积,反硝化过程或氮气生成过程都发生在对数生长期,其培养特征为ORP降低和反硝化产碱.经过生理生化鉴定和16SDNA测序,建立系统发育树,可基本确定分离的菌株f4Pseudomonas.sp.     

腐殖土强化SBR工艺运行效能试验

为考察腐殖土填料强化SBR工艺处理生活污水的效能,将添加腐殖土填料的SBR反应器与传统方式运行的SBR反应器进行对比试验.结果表明,腐殖土填料可以提高腐殖土填料SBR反应器对有机物的降解速率,在相同的运行条件下可以提前30 min完成有机物的氧化;在硝化阶段,腐殖土填料有助于活性污泥发生好氧同步硝化反硝化现象,相比传统的SBR工艺反应器对NH4+-N和TN的去除率提高了6%和5%以上.腐殖土的添加缩短了SBR工艺的有机物氧化时间,提高了硝化速率和硝化程度,对于提高处理效率和降低运行费用具有重要意义.     

高效异养硝化-好氧反硝化菌株的分离鉴定与脱氮性能

利用BTB培养基从实验室驯化成熟的SBR反应器的活性污泥中筛选出一株高效异养硝化-好氧反硝化菌株WYLW-X06.通过对菌株WYLW-X06的形态观察、生理生化特征测定、Biolog鉴定,以及16S rDNA序列测定,认定菌株WYLW-X06是蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）.对菌株脱氮性能的研究结果表明：该菌株脱氮效果良好,氨氮去除率达到97.18%,总氮去除率96.63%,N2O气体总产量1.848 987 mg,N2O-N产量占总氮去除量的0.572%.     

基于厌氧氨氧化工艺的脱氮菌耦合试验

采用2个SBR反应器,分别培养了含有硝酸盐反硝化菌和亚硝酸盐反硝化菌的活性污泥,同时接种具有厌氧氨氧化(ANAMMOX)功能的活性污泥,研究了异养反硝化菌与ANAMMOX菌的协同代谢效能.结果表明,亚硝酸盐反硝化菌的异养反硝化性能要好于硝酸盐反硝化菌,而与ANAMMOX菌的耦合效果则相反,在好氧运行条件下,2个反应器同时具有较好的硝化功能,2个反应器中亚硝酸盐的累积率分别为62.2%和87.3%.     

水库贫营养好氧反硝化细菌分离及其对水体微生物群落影响

经过贫营养好氧反硝化选择性培养基的初步筛选,从水源水库沉积物中分离得到234株贫营养好氧反硝化细菌,并对其脱氮特性和高效菌株对水体功能微生物种群的调控机制进行探索.结果表明,8株贫营养好氧反硝化细菌在48h内脱氮率达80%以上.经过16srDNA序列分析,确定分子遗传种属为不动杆菌属、链霉菌属、嗜甲基菌属、根瘤菌、假单胞菌、鞘氨醇单胞菌和溶杆菌属等.巢式PCR-DGGE结果表明接种高效贫营养好氧反硝化细菌HF3对原水水体功能微生物(细菌、真菌、放线菌和硫酸盐还原菌)种群结构多样性影响不显著,对原水微生物生态种群影响微弱.     

苯胺废水SBR工艺生物强化处理效能

应用生物强化技术,将实验室筛选出的高效苯胺降解菌投加到SBR反应器中,考察其经生物强化后对苯胺的去除效果,COD、氨氮、亚硝氮、硝氮的变化及微生物群落的演替规律.结果表明,生物强化系统可有效实现对苯胺的降解,系统达到稳定运行后,苯胺降解率为100%,COD的去除率为93%左右,氨氮的浓度随苯胺降解而升高.因水力滞留时间较短,并未驯化出亚硝化、硝化细菌.扫描电镜照片可以看出,系统稳定运行后,苯胺降解菌遍布于活性污泥上.此外,由PCR-DGGE图谱及相似性矩阵图可见,经16周期的运行,微生物群落种类、数量产生了明显的差异性,系统内微生物优势种群得到强化.     

一株反硝化聚磷菌的筛选鉴定及特性研究

采用SBR反应器,通过间歇曝气方式对底泥体系中反硝化聚磷菌进行了筛选和富集.从底泥中分离出1株反硝化聚磷细菌SYJl,经过生理生化鉴定和16SrDNA测序,建立了系统发育树,鉴定出细菌SYJl属于Acinetobacter sp.菌株SYJl在好氧条件下培养48 h后,TP最终去除率为68.63%,在厌氧条件下培养48h后,NO2-N及NO3-N的去除率分别为94.56%和100%.     

同步硝化反硝化脱氮影响因素探讨

利用批量实验模拟SBR反应器中的硝化反硝化反应,考察不同温度、pH值、溶解氧(ρDO),碳氮比(COD/NH3)对同步硝化反硝化脱氮效率的影响。研究表明,在温度为30℃,ρDO为5 5mg/L,pH为7 0,碳氮比为20 7时总氮去除率可达48 7%;同时可以推断活性污泥中可能同时存在异养硝化菌和好氧反硝化菌。     

单级自养脱氮反应器效能与微生物群落结构的相关性

于稳定运行但效能有明显差异的2套序批式生物膜反应器单级自养脱氮系统,研究了微生物群落结构的PCR—DGGE、real—timePCR等现代分子生物学特点及其运行效能与之的相关性。结果表明：运行效能好的反应器活性污泥及生物膜浓度较高,微生物群落结构差异较大,二者相似性为58．3％,溶解氧在活性污泥及生物膜内的分布特点为各类微生物及其代谢创造了良好环境,系统中好氧氨氧化菌AOB及厌氧氨氧化菌ANAMMOXz在数量上绝对占优,各类细菌的协同代谢使系统总氮去除率达到80％以上。运行效能相对较差的反应器,由于在反应器启动过程中没有将亚硝酸氧化菌NoB完全“洗脱”,系统中出现NO3-积累,且系统挂膜不理想,生物膜浓度低,生物膜与活性污泥微生物群落结构相似性为100％,优势功能菌单一,从而造成运行效能较低,总氮去除率仅为20％～30％。维持SBBR自养脱氮系统微生物群落结构的稳定及平衡性,生物膜是关键性因素。     

运用PCR-DGGE和克隆技术对串联附积床系统生物膜菌群的分析

采用PCR-DGGE﹑克隆等分子生物学手段研究了多级串联附积床同时硝化反硝化脱氮系统生物膜菌群的时间演变,并对生物膜菌群进行同源性分析和系统发育树构建,同时讨论了生物膜菌群对系统中有机物的去除及对同时硝化反硝化脱氮的贡献.结果表明,随着时间的推移,生物膜菌群发生了较大演变而且具有高度多样性.对DGGE图谱优势条带进行分析表明,优势菌群分为5个不同的细菌类群:β-变形菌类群(β-proteobacteria)﹑γ-变形菌类群(γ-proteobacteria)、未分类菌类群(unclassified bacteria)、α-变形菌类群(α-proteobacteria)、放线菌类群(Actinobacteria).β-变形菌类群不仅在数量上占有优势,而且在有机物的降解、营养物质的去除中起着重要作用.生物膜细菌中起硝化作用的主要是亚硝化单胞菌和硝化螺旋菌;起反硝化作用的主要是施氏假单胞菌.     

有机碳源对SNAD工艺脱氮性能及微生物种群结构的影响

为考察不同有机碳源质量浓度对亚硝化的全程自养脱氮工艺(SNAD)脱氮性能的影响,将该工艺应用到生活污水的处理中,采用MBR反应器,以葡萄糖作为有机物来源,通过逐步增大COD来实现,并运用PCR-DGGE技术研究了微生物种群结构的变化.反应器运行结果和DGGE图谱分析表明:碳氮比为0~2时,COD的增加不会抑制AOB和Anammox菌,AOB和Anammox菌的菌属种类不受影响,反而通过反硝化作用提高氮去除负荷.总氮去除率和氮去除负荷分别为67%和0.34 kg/(m3·d)左右.碳氮比为3~4及生活污水运行条件下,Anammox菌不受影响,AOB的活性受到抑制,菌属种类减少,脱氮效率下降.生活污水运行阶段,总氮去除率和氮去除负荷平均分别为73%和0.17 kg/(m3·d).Nitrosomonas和Candidatus Kuenenia stuttgartiensis一直是反应器内的优势菌属,共同完成脱氮过程.     

生物除磷系统不同阶段性能及微生物群落分析

为探讨工艺运行与微生物群落的关系,在厌氧/好氧SBR反应器中考察生物除磷系统的启动期、稳定期和恶化期的性能,并利用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术研究该系统各阶段功能微生物群落结构特征.启动期历时26d,包括适应期和上升期两个阶段,磷的去除率从40%以下提高到80%,之后进入稳定期,磷去除率维持在80%以上.稳定期的功能微生物为Tetrasphaera elongate,Gemmatimonas aurantiaca和Uncultured γ-proteobacterium.稳定运行80d后进入恶化期,磷去除率降到70%以下.恶化期和稳定期的微生物群落结构差别很大,功能微生物Uncultured γ-proteobacterium被淘汰,竞争菌Candidatus Competibacter phosphatis clone SBRQ22显著增加.     

采用高通量测序分析全程自养脱氮（CANON）系统不同脱氮效能下的微生物群落结构

从微生物优势菌群构成角度揭示一体式全程自养脱氮反应器(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,CANON)启动、稳态运行及崩溃的微观机理,有助于优化调控微生物种群、增强CANON的脱氮效能.试验采用序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR),以间歇曝气方式启动CANON系统(35℃±1℃),考察了CANON系统从启动、稳定到恶化过程的氮素转化率和微生物活性;同时对污泥样品采用16S rDNA宏基因组高通量测序技术,考察种泥和不同脱氮效能时期的微生物种群结构.试验结果表明:本CANON系统的厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium oxidation bacteria,AnAOB)为Candidatus Kuenenia,氨氧化菌(ammonium oxidation bacteria,AOB)和硝化菌(nitrite oxidation bacteria,NOB)分别为亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和Uncultured Nitrospinaceae;系统启动时,AnAOB丰度达到0.44%,AOB和NOB分别占总菌的27.61%和1.33%,脱氮效果最佳时的总氮容积去除率达到218.0 mg/(L·d);由于系统溶解氧质量浓度较低(0.15~0.25 mg/L),好氧段发生厌氧氨氧化反应,好氧段结束时亚硝氮积累量持续下降,导致缺氧段亚硝酸盐基质不足,AnAOB受到抑制;长期运行条件下,反应器内生物多样性及AnAOB丰度均有所下降.反应末期,Nitrosomonas占总菌群数量的62%,成为优势菌种,而AnAOB仅占0.13%,与此时较低的总氮容积去除率(19.3 mg/(L·d))相吻合.     

抗高盐菌株的驯化及其对高盐含氮废水的处理

针对生物处理法处理高盐废水时普遍存在微生物易失活甚至死亡的问题,在上流式固定床反应器中,通过小幅度提高进水盐度来驯化抗高盐厌氧氨氧化菌株。实验结果表明,盐度从0增加至30g/L,系统对氨氮、亚硝氮、总氮的去除率平均值分别为72.56%、92.54%、73.83%,氨氮、亚硝氮、总氮的容积负荷去除分别为0.81、1.03、1.74kg/(m3·d);盐度高于30g/L时,细菌活性受到抑制,系统脱氮能力显著下降;减小盐度,细菌活性恢复。此外,系统能较快适应负荷的变化,具有较强的抗负荷冲击的能力。     

常温下CANON反应器中功能微生物的沿程分布

为研究常温环境中上向流曝气生物滤池型CANON反应器中功能微生物的沿程分布特点,采用扫描电镜对微生物形态进行观测,并基于amoA以及16S rDNA片段的多样性,采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳分析技术（PCR-DGGE）对滤层不同高度的功能微生物进行群落结构分析,通过分子克隆法进行种属鉴定及系统发育分析．结果表明:反应器内微生物形态多样,其中优势菌为0.2～1.0 μm的球形及椭球形菌;滤层500 mm以下的氨氧化细菌种类和数量远远高于滤层上半部分,而厌氧氨氧化菌种类单一,其数量沿滤层自上而下有增强的趋势;反应器中检测到的氨氧化细菌为亚硝化球菌属(Nitrosococcus)和亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),而厌氧氨氧化菌与Candidatus Kuenenia stuttgariensis的相似度高达98％．基于功能微生物的种属特征及沿程分布特点,可以有针对性地改善功能分区,改变滤料材质,从而增强反应器的脱氮效果及抗冲击能力．     

活性污泥长期好氧饥饿下的微生物种群结构演化

为考察好氧饥饿环境对活性污泥硝化及除磷性能的影响,研究活性污泥在长期好氧饥饿条件下的微生物种群结构变化,以具有良好硝化和除磷性能的活性污泥为实验对象,利用Illumina高通量测序平台分别考察活性污泥好氧饥饿处理3,7,14和30 d后的微生物种群结构特性及差异.结果表明:好氧饥饿时间越长,活性污泥硝化及除磷性能所受的影响越大,污泥的种群结构变化越明显.硝化菌和除磷菌等相关功能细菌在短期(7 d)好氧饥饿过程中,可分别利用细菌衰亡裂解释放的氨氮和胞内储能物质进行细胞维持,确保系统硝化及除磷性能的恢复,同时恢复期氨氧化菌快于亚硝酸氧化菌的活性恢复速率促进了系统由全程硝化向短程硝化的转变;而随着好氧饥饿时间的延长,功能细菌的种群丰度均逐渐减少.此外,活性污泥微生物种群结构在30 d好氧饥饿过程中经历了一个动态变化过程,既有优势种群(如Proteobacteria和Bacteroidetes等)的逐步消亡,又有适应好氧饥饿环境的菌种(如Firmicutes)增强成为新的优势菌群.     

同心圆复合式厌氧水解酸化反应器的中试应用与特性分析

设计开发了1种同心圆式新型水解酸化反应器,使用搅拌和上清液回流强化泥水混合效果,有效提高了废水的可生化性。中试研究表明：针对两类不同水质的难降解废水,其对COD的去除率超过46％和36％,并通过改变运行方式有针对性地降低运行成本。通过与其他各类水解酸化反应器的对比实验,新型水解酸化反应器可以提高6个百分点左右的COD去除效果。     

厌氧附着膜膨胀床处理生活废水的研究

文章利用厌氧附着膜膨胀床（AAFEB）反应器处理生活废水。选择合适的活性污泥和活性炭载体,在60d内反应器启动挂膜完成。实验表明,此反应器能够有效的去除生活废水中的有机物,出水水质良好,反应器运行稳定。通过稳定床层膨胀率在10％-20％,研究水力停留时间（HRT）和温度对CODCr去除率的影响,得到该反应器的最佳工艺条件为,HRT8h,温度控制在28℃,在此工艺条件下,CODCr的去除率在85％以上,BOD5的去除率在73％以上,且SS的去除率在75％以上。