进水pH值对CASS工艺处理低浓度生活污水中氧化亚氮排放的影响

考察进水pH对CASS工艺处理低浓度生活污水中N_2O排放的影响,利用实时荧光定量PCR和16S rRNA高通量测序分析其机理。结果表明:随着进水pH值由6.6提高到9.0,氨氮去除率由39.5%提高到99.7%,总氮去除率由37.5%提高到45.7%;同时,单周期N_2O排放量从0.32 mg N/L增加到0.52 mg N/L。高进水pH值(8.4和9.0)下,反硝化功能基因nosZ、nirS和nirK丰度较高。微生物群落分析表明,随着进水pH的增加,氨氧化菌含量变化不大,而亚硝酸盐氧化菌含量则从2.58%增加至3.42%。反硝化优势菌种为Dechloromonas(1.36%~4.25%)和Zoogloea(0.75%~1.26%),Dechloromonas丰度随进水pH变化较大。     

厌氧氨氧化快速启动及微生物群落演替研究

在序批式反应器(SBR)中分别添加彗星式丝状纤维滤料和Kaldnes填料组成序批式生物膜反应器(SBBR)R1和R2,接种城市污水处理厂二沉池回流浓缩污泥,旨在探求添加不同生物填料和接种普通污泥对快速启动厌氧氨氧化反应器的影响。结果表明,R1仅历时39d成功启动厌氧氨氧化,NH_4~+-N、NO_2~--N及TN去除率分别为98.0%、88.2%及82.3%;成功启动初期,化学计量比平均值为1:1.28:0.22,接近理论值1:1.32:0.26;稳定运行期间,高通量测序结果表明,浮霉菌门(Planctomycetes)相对丰度从1.97%增至60.06%,而变形菌门(Proteobacteria)从65.75%降至15.19%,Candidatus_Jettenia为主要菌属,丰度最高,占比为45.36%,是反应器内唯一的厌氧氨氧化菌,SM1A02属占比达到13.11%,实现了快速高效富集。R2培养111d后未成功启动厌氧氨氧化。     

接种好氧硝化污泥的CRI滤池厌氧氨氧化启动性能研究

为解决CRI滤池因碳源缺乏导致的TN去除效率低的问题,考察了接种好氧硝化污泥后CRI滤池启动厌氧氨氧化的可行性及启动性能。结果表明,经过适应期(1～20 d)、活性迟滞期(21～49 d)、活性提高期(50～132 d)和活性稳定期(133～137 d)后可成功启动厌氧氨氧化,活性稳定期NH3-N、 NO2--N、 TN平均去除率分别可达到94.7%、 94.2%、 87.0%。运行至137 d时,生物膜量(VS)、胞外多聚物(EPS)、比厌氧氨氧化活性(SAA)、血红素(Heme)分别达到92.82 mg/g[滤料]、 115.82 mg/g[VS]、 79.68 mg[N]/(g[VS]·d)、 0.93μmol/g[VS], CRI滤池已具有良好的厌氧氨氧化活性。16S rRNA高通量测序结果表明,在厌氧氨氧化活性稳定期,菌群丰度和多样性均随滤料深度的增加而增大,厌氧氨氧化菌属Candidatus Brocadia的相对丰度为1.09%～5.27%,在检出的菌属中占绝对优势,为CRI滤池内发生厌氧氨氧化脱氮提供了基础。     

高负荷冲击下厌氧氨氧化反应器的快速启动策略

为实现高负荷冲击下厌氧氨氧化反应器的快速启动，通过调节进水负荷，设置出水回流，启动以海绵为载体的上流式厌氧污泥床反应器。实验前期进水氮负荷为4 kgN/(m³·d)，启动27 d后添加出水回流，氨氮去除率达80%，总氮去除率达51%。第37天时提高氮负荷至6 kgN/(m³·d),41 d系统达到稳定运行，总氮去除率可达74%。在高流速冲击下利用海绵作为填充物，水力冲击使微生物分泌大量胞外聚合物，并黏附在多孔的海绵体上，形成稳定的生物载体。高通量测序结果表明，Candidatus Kuenenia为主要的厌氧氨氧化菌，其丰度为8.1%。在高负荷冲击下通过海绵填充和设置出水回流可以快速启动厌氧氨氧化反应器，为高负荷下厌氧氨氧化反应器的启动提供了新思路。     

厌氧氨氧化菌富集培养技术的研究与应用

厌氧氨氧化技术是近年来开发成功的新型生物脱氮技术,其脱氮效能大大突破了传统硝化-反硝化技术,具有十分诱人的应用前景。但厌氧氨氧化菌细胞产率极低,生长缓慢,且对环境条件较为敏感,要使接种物显现厌氧氨氧化功能,必须对其进行精心培育。根据厌氧氨氧化菌富集培养物的特点和接种污泥的来源,探讨了厌氧氨氧化菌富集培养技术,指出采取控制和强化技术可加快厌氧氨氧化菌富集培养过程。     

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。     

基于侧流富集/主流强化的CANON工艺处理常温低氨氮废水的稳态控制

采用侧流富集/主流强化方式,研究了全程自养脱氮工艺(CANON)用于常温(25℃)、低氨氮(约60 mg NH+4-N·L-1)主流线生物脱氮的可行性。结果表明,通过7 d更换主流反应器40%污泥混合液方式可实现维持主流反应器总氮去除负荷(TNRR)在80 g N·m-3·d-1左右,总氮去除率(TNRE)在70%左右,主流反应器厌氧氨氧化比活性持续升高。16S r DNA高通量测序结果表明,主流和侧流CANON系统中起亚硝化作用的氨氧化细菌(AOB)主要是Nitrosomonas属,进行Anammox反应的厌氧氨氧化菌(An AOB)主要是Candidatus Jettenia属,60 d的运行过程中主流反应器Nitrospira属的亚硝酸盐氧化菌(NOB)丰度始终小于1%。可见在本实验条件下,采用7 d为频率主流和侧流换泥方式,能够保证主流反应器中Anammox活性,确保主流CANON反应器的脱氮性能。     

厌氧氨氧化工艺的快速启动试验研究

为了研究如何获得厌氧氨氧化的快速启动工艺,采用SBR作为富集厌氧氨氧化菌的反应器,接种絮状硝化污泥,考察其厌氧氨氧化快速启动性能。以氯化铵和亚硝酸盐为进水底物,通过逐步提高进水NH_4~+-N、NO_2~--N的浓度,成功实现了厌氧氨氧化的启动,此方法可快速培养出具有厌氧氨氧化活性的污泥,整过驯化过程中,NH_4~+-N、NO_2~--N的去除率均维持在90%以上,总氮去除负荷最大可达0. 52 kg/(m~3·d),厌氧氨氧化菌活性高。     

厌氧氨氧化包埋填料处理稀土尾矿废水的中试脱氮和优化

针对稀土尾矿废水的成分复杂和低化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)的水质条件,采用厌氧氨氧化包埋填料进行处理。首先进行了厌氧氨氧化包埋填料的适应和驯化,然后分别探究了厌氧氨氧化包埋填料单独处理稀土尾矿废水和耦合反硝化包埋填料处理稀土尾矿废水的脱氮性能。结果表明,厌氧氨氧化包埋填料对稀土尾矿废水有良好的适应性,采用阶梯式底物和缩短水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)的运行策略进行适应和驯化后,总氮去除负荷(nitrogen removal load rate,NRR)最高可达0.99kg N/(m³·d),较适应和驯化前提高了8.39倍。高通量测序结果表明,厌氧氨氧化优势菌属(Candidatus Kuenenia)的相对丰度从5.53%上升至35.67%,实现了有效富集,而适应和驯化前的优势菌属(Candidatus Brocadia)不适应环境被淘汰。面对原水氨氮浓度波动时,厌氧氨氧化包埋填料单独处理稀土尾矿废水的NRR最高可达1.02kg N/(m³·d),出水氨氮的平均浓...     

河流疏浚底泥余水的固定化微生物处理技术

河道疏浚底泥在工业化处理过程中会产生大量余水，其含有较高浓度的氨氮、总氮、化学需氧量(COD_Cr)以及重金属等有害物质，如不对其进行有效处理，将会对受纳水体造成严重污染。采用固定化微生物技术，设计了处理量50 t/d的多级接触氧化装置，对疏浚底泥余水进行处理。结果表明，该工艺对氨氮和总氮的去除率可分别达到91.21%和59.00%，出水可满足地表水准Ⅳ类标准。基于分子生物学方法研究了多级接触氧化装置中功能微生物的丰度和群落多样性，结果表明反硝化功能基因narG、napA、nirS、cnorB、nosZ的丰度在前3级反应池中占主导地位，充分保障了系统的反硝化功能，该结果通过16S rRNA群落结果分析以及PICRUSt功能预测得到了进一步证实。定量PCR和群落结构分析表明氨氧化细菌(AOB)和完全氨氧化菌(CAOB)可能是系统中的主要氨氧化微生物。AOB主要来源于N. oligotropha分支，亚硝酸盐氧化细菌(NOB)主要来源于Nitrospira lineage Ⅰ，两者均在好氧池中得到了富集。因此，固定化微生物技术可实现对硝化细菌和反硝化细菌的富集，增强系统...     

厌氧氨氧化启动过程及特性研究进展

厌氧氨氧化菌（Anammox）生长缓慢,生长率低,倍增时间长,导致其富集慢、反应器启动耗时长,成为厌氧氨氧化工程化应用的限制性因素。因此,明确厌氧氨氧化反应器的启动过程与特性将为实现其快速启动提供理论参考。本文系统阐述了厌氧氨氧化反应器启动过程的影响因素,包括：反应器类型对厌氧氨氧化启动过程的影响,归纳了常见厌氧氨氧化反应器上流式厌氧污泥床反应器（UASB）、序批式反应器（SBR）、流化床反应器、膜生物反应器（MBR）等的优缺点及适用性;总结了不同填料、接种污泥、启动负荷和温度的控制造成启动特性的差异,认为添加多孔性填料（无纺布、海绵、生物质炭等）、接种颗粒污泥、控制进水NO2?-N的浓度（＜100mg/L）、梯度式低温驯化等手段可促进厌氧氨氧化快速启动。同时,本文阐述了厌氧氨氧化启动过程中底物消耗阶段、化学计量比、微生物富集比例以及优势微生物种群差异规律的最新研究进展,阐明了厌氧氨氧化快速启动的生化反应过程。最后,本文认为在Anammox菌的微观生长模型、功能基因改性及适宜性生长环境因子等方面仍有待进一步研究。     

基于侧流富集/主流强化的CANON工艺处理常温低氨氮废水的稳态控制

采用侧流富集/主流强化方式,研究了全程自养脱氮工艺（CANON）用于常温（25℃）、低氨氮（约60 mg NH₄⁺-N·L^-1）主流线生物脱氮的可行性。结果表明,通过7 d更换主流反应器40%污泥混合液方式可实现维持主流反应器总氮去除负荷（TNRR）在80 g N·m^-3·d^-1左右,总氮去除率（TNRE）在70%左右,主流反应器厌氧氨氧化比活性持续升高。16S rDNA高通量测序结果表明,主流和侧流CANON系统中起亚硝化作用的氨氧化细菌（AOB）主要是Nitrosomonas属,进行Anammox反应的厌氧氨氧化菌（AnAOB）主要是Candidatus Jettenia属,60 d的运行过程中主流反应器Nitrospira属的亚硝酸盐氧化菌（NOB）丰度始终小于1%。可见在本实验条件下,采用7 d为频率主流和侧流换泥方式,能够保证主流反应器中Anammox活性,确保主流CANON反应器的脱氮性能。     

高通量测序技术辅助筛选脱硫菌

将脱硫菌的筛选与新一代高通量测序技术相结合,探索脱硫菌筛选的新方法,为生物甲烷的高值化利用提供技术支持。实验将富含硫细菌的环境土样及经过培养基富集培养后的液样分别进行16S rDNA V6区的高通量测序,并分析了物种组成和丰度、Alpha多样性和菌群结构。结果表明,高通量测序的平均数据利用率达99.177%,测序量能够充分反映样品在该区域细菌的群落组成和结构。取自环境的土壤样品物种组成丰富,含有Pseudomonadales（假单胞菌目）、Rhizobiales（根瘤菌目）、Desulfuromonadales（除硫单孢菌目）、Desulfobacterales（脱硫杆菌目）、Acidithiobacillales（酸硫杆状菌目）等脱硫菌目。经过培养基富集后,菌群多样性显著降低,主要组成菌为Pseudomonadales（假单胞菌目）和Rhizobiales（根瘤菌目）。通过高通量测序技术,能够在筛选脱硫菌之前就了解实验样品的菌群结构和组成,为有针对性地设计筛选脱硫菌实验提供了一种新的方法。     

高通量测序技术辅助筛选脱硫菌

将脱硫菌的筛选与新一代高通量测序技术相结合,探索脱硫菌筛选的新方法,为生物甲烷的高值化利用提供技术支持。实验将富含硫细菌的环境土样及经过培养基富集培养后的液样分别进行16S rDNA V6区的高通量测序,并分析了物种组成和丰度、Alpha多样性和菌群结构。结果表明,高通量测序的平均数据利用率达99.177%,测序量能够充分反映样品在该区域细菌的群落组成和结构。取自环境的土壤样品物种组成丰富,含有Pseudomonadales(假单胞菌目)、Rhizobiales(根瘤菌目)、Desulfuromonadales(除硫单孢菌目)、Desulfobacterales(脱硫杆菌目)、Acidithiobacillales(酸硫杆状菌目)等脱硫菌目。经过培养基富集后,菌群多样性显著降低,主要组成菌为Pseudomonadales(假单胞菌目)和Rhizobiales(根瘤菌目)。通过高通量测序技术,能够在筛选脱硫菌之前就了解实验样品的菌群结构和组成,为有针对性地设计筛选脱硫菌实验提供了一种新的方法。     

2种填料厌氧氨氧化生物膜脱氮性能及生物膜特征

采用上流式生物膜反应器,在建立稳定的厌氧氨氧化处理系统基础上,经历了100 d的进水基质氮含量提升,对比考察了固定式帘式填料和束式填料的脱氮效果。结果表明,在提升进水基质氮含量阶段,2种生物膜填料脱氮性能在前期均呈现上升,中期略有下降但未出现明显抑制的状态,远优于其他活性污泥法厌氧氨氧化。但随着氮含量的进一步提升,两个反应器均出现恶化,经过高氮含量进水培养的厌氧氨氧化生物膜仍具有较高活性,厌氧氨氧化菌体明显增多。在第95天发现束式填料的组成结构更有利于厌氧氨氧化菌体稳定附着和增殖聚集。2种填料生物膜中优势菌种均厌氧氨氧化菌,在帘式填料和束式填料中相对丰度分别为25.9%和35.89%,其中对NO2--N耐受性能更好的Candidatus Kuenenia含量最多。     

外源磷对厌氧氨氧化启动及富集的影响

为研究外源磷对厌氧氨氧化启动及富集过程的影响,采用接种常规活性污泥进行厌氧氨氧化启动实验。结果表明,无外源磷的条件下接种普通活性污泥可以启动厌氧氨氧化并完成厌氧氨氧化菌富集,启动所需的时间相比于有外源磷的条件的时间更长,富集后在进水NH_4~+-N、NO_2~--N的质量浓度分别为150、180 mg/L条件下,NH_4~+-N和NO_2~--N去除率稳定在95.07%和95.97%,△ρ(NO_2~--N)/△ρ(NH_4~+-N)稳定在1.2;无外源磷可缩短启动过程中的菌体自溶的时间;无外源磷条件下厌氧氨氧化启动活性提升阶段基质去除率增长较慢,培养40 d,NH_4~+-N去除率由6.29%增长至34.50%。     

厌氧氨氧化SBBR启动过程中菌群演替分析

采用序批式生物膜反应器(SBBR),以混合污泥作为接种污泥,研究了反应器启动过程中菌群演替规律。结果表明,通过逐步提高进水NH4+-N和NO2--N含量的方式将SBBR的N容积负荷由0.10 g/(L·d)提升至1.164 g/(L·d),经过144 d成功启动厌氧氨氧化SBBR,TN去除率达93.92%,厌氧氨氧化活性为5.86 mg/(g·h)。在反应器启动过程中,厌氧氨氧化菌的丰度不断升高,其它非功能菌的丰度逐渐降低。稳定运行期,浮霉菌门在活性污泥和生物膜上的丰度有显著的差异,前者为8.83%,后者为24.21%。3种检出的厌氧氨氧化菌属在活性污泥和生物膜上的差异也十分明显,Candidatus Jettenia、Candidatus Brocadia和Candidatus Kuenenia在活性污泥中的丰度分别为2.89%、2.29%和0.65%,而在生物膜的丰度分别为10.04%、5.93%、2.22%。     

国内甲型副伤寒沙门菌疫苗株的16S rRNA基因序列分析

目的对我国4株用于或拟用于疫苗生产的甲型副伤寒沙门菌的16S rRNA基因进行序列分析,考察其保守性和差异。方法提取4株菌基因组DNA,以16S rDNA通用引物进行PCR扩增,并对产物进行克隆及测序。结果4株菌均可扩增出约1500bp的目的基因片段,测序结果表明,4株菌中16S rDNA核苷酸序列一致性达99.77%。结论选择保守性高的16S rDNA区段进行序列测定,以防止种子批的变异,便于对疫苗生产用种子进行质量控制。     

厌氧氨氧化技术在废水处理中的研究与应用进展

综述了厌氧氨氧化菌的特性以及厌氧氨氧化反应的机理,较为全面地探讨了厌氧氨氧化运行过程中的影响因素,同时总结了厌氧氨氧化技术在国内外废水处理中的实际应用,包括：垃圾渗滤液、污泥消化液、生活污水和其他废水。最后,针对厌氧氨氧化技术现存的问题提出了一些建议,主要着眼于厌氧氨氧化菌的富集驯化及厌氧氨氧化耦合工艺的研究应用。     

厌氧氨氧化菌的特性及富集培养方法的研究进展

厌氧氨氧化是一种以厌氧氨氧化菌的生化作用为核心的新型生物脱氮技术,具有良好的开发前景。然而由于厌氧氨氧化菌细胞产率极低,生长非常缓慢,且对环境条件较为敏感,使其不能很快地实现大规模的推广应用。根据厌氧氨氧化菌的生理生态学特性,从反应器和接种污泥两个方面综述了近年来国内外富集培养厌氧氨氧化菌的方法,并指出了今后研究的主要方向。