活性污泥微生物胞外多聚物生物合成途径与菌胶团形成的调控机制

活性污泥法是借助活性污泥微生物菌胶团形成来实现泥水重力分离和部分污泥回用,辅以曝气供氧,在曝气池中高密度的微生物细胞可将溶解性有机污染物迅速降解、转化后为己所用,外排的剩余污泥带走大量有机质和氮磷,水质得以净化。活性污泥微生物所合成的胶质状胞外多聚物(Extracellular polymeric substances,EPS)是污泥菌胶团形成必不可少的"黏合剂",吸水性极高,这也造成剩余污泥难以处置和利用。我们初步总结了活性污泥微生物宏基因组研究概况,利用分子遗传学和基因组学手段,对活性污泥优势种动胶菌(Zoogloea)和其他菌胶团形成菌的EPS生物合成途径和菌胶团形成与调控机制加以研究,鉴定出一个约40 kb的胞外多糖生物合成大型基因簇和一个由7个基因组成的小型基因簇,该基因簇中除胞外多糖合成相关基因外,还编码组氨酸激酶Prs K和反应调节蛋白Prs R双组分系统,可激活RpoNσ因子共同调控一类称之为PEP-CTERM的新型胞外蛋白质的表达,参与菌胶团的形成。PEP-CTERM富含天冬酰胺(缩写为Asn或者N)残基,可能与胞外多糖通过N-连锁的糖基化形成复合物,包裹微生物细胞群体来介导菌胶团的形成。类似的PEP-CTERM基因和胞外多糖合成基因簇在许多重要的活性污泥细菌如聚磷菌和全程氨氧化菌中存在,说明这些细菌也是菌胶团形成菌,可通过污泥沉淀和回用在活性污泥中得以富集。这些研究结果可供活性污泥膨胀控制、污泥减量和剩余污泥资源和能源回收利用参考。     

影响纤维素类物质厌氧发酵产氢因素的研究

用预处理后的农作物水稻秸秆作为原料,进行厌氧发酵产氢,对产氢过程中的几种主要影响因素进行了实验研究。结果表明,起始pH值和反应温度对厌氧发酵产氢结果均有显著影响。在起始pH值为7,温度37℃时,可获得最大累计产氢量为122.1ml/g,在以玉米浆作为有机氮源的情况下,最大累计产氢量为141.2ml/g。     

两株苯酚降解菌的分离及降解特性的初步研究

从南昌钢铁公司焦化污水处理厂的活性污泥中分离出64株能降解苯酚的细菌,通过耐受性试验从中筛选出2株降解活性较高的苯酚降解菌,编号为F-38和F-64。研究表明:F-38和F-64都为G—菌,苯酚浓度越高,生长延滞期越长;两株菌降解苯酚基本发生在对数期,其对苯酚降解适宜条件为温度30℃,pH值8-9,通气有利于苯酚的降解。     

活性污泥总DNA提取方法的研究

采用冻融＋玻璃珠、溶菌酶＋SDS和冻融＋玻璃珠＋溶菌酶＋SDS的方法提取活性污泥的微生物总DNA,并对以上三种方法进行比较,从中确定最佳的方法,以实现普通实验条件下成功提取符合PCR扩增要求的DNA。经紫外光度分析及电泳结果表明,冻融＋玻璃珠＋溶菌酶＋SDS方法所得的DNA的OD260/OD280为1．81,电泳结果显示,所提DNA片段分子量大于10kb,适于酶解和PCR扩增要求,为PCR技术应用于活性污泥的研究提供了一种简便、可靠的DNA提取方法。     

可用于微生物群落分子生态学研究的活性污泥总DNA提取方法研究

活性污泥样品经液氮速冻、沸水浴融化、溶菌酶处理和 SDS裂解后 ,99%以上细胞裂解。所提取的 DNA经琼脂糖凝胶电泳检测和荧光法浓度测定 ,其片断大小在 2 0 kb左右 ,产量可达 1 .75 6± 0 .1 mg/g MLSS。样品 ABS2 6 0 nm/ABS2 80 nm的比值为 1 .96± 0 .2。以提取的总 DNA为模板 ,进行细菌核糖体小亚基 1 6Sr DNA基因 V3区和多组分苯酚羟化酶大亚基基因 (Lm PHs)的 PCR扩增 ,均获得成功 ,为活性污泥中微生物群落的分子生态学研究提供了一种简便、可靠的 DNA提取方法。     

微生物群落结构探针杂交评价不同培养基从活性污泥分离优势菌群的能力

用ERICPCR （Enterobacterial Repetitive Intergenic ConsensusPCR）、苯酚羟化酶大亚基基因(LmPHs)扩增和群落结构探针分子杂交检测技术对LB、dCGY、MP和FWM 4种培养基从焦化废水处理厂2个曝气池活性污泥中分离优势功能菌群的能力进行了比较研究。LmPHs扩增显示7种回收菌群中均有以多亚基苯酚羟化酶为代谢途径的苯酚降解菌存在。用代表苯酚降解高峰期活性污泥优势菌组成的总DNA的ERICPCR产物经地高辛标记作为群落结构的混合探针M1和M8,对8种回收菌群的ERICPCR指纹图谱进行杂交检测,不同培养基回收优势菌的能力不同,以废水为基础的FWM培养基从活性污泥中回收到的优势菌种群最多(30.8%～42.9%)。本文建立了用微生物群落结构探针杂交技术对不同培养基回收分离优势菌能力进行评价的方法。     

代表活性污泥中苯酚降解菌群的ERIC-PCR产物片段的多态性

对可能代表活性污泥中两个时期的主要苯酚降解菌群的：ERIC-PCR指纹图谱中的两条2．1kb的条带(P1和P8)中的DNA片段进行克隆、转化,得到193个转化子。．HinfⅠ物理图谱分析得到35种酶切类型,将两端各进行1次测序后,同源性大于90％的克隆归为一类,共得到10种序列类型。对各类型的代表克隆进行了全长测序,5种类型为P1条带所有,3种类型为P8所有,二者共享的类型为2种,丰度最高的片段为S3,P1条带中76．3％的转化子和P8条带中66．7％转化子属该类型。对所得序列进行检索分析,它们与GenBank中已知基因序列均无显著同源性。用S3特异性引物对活性污泥样品及其它在LB、dCGY、MP和FWM培养基上的回收菌进：行扩增,除LB上的回收菌没有显示目的条带外,活性污泥和其回收菌中均检测到带有该基因组片段的菌种的存在。研究为专一性分离降酚活性污泥中的优势菌提供了分子探针。     

球衣细菌的分离鉴定和菌种保藏

从染色废水处理活性污泥中,分离得到具下列主要特征的菌株:革兰氏染色阴性杆菌;0.75—2.0×2.0—6.0微米;鞭毛亚端生;具衣鞘,丝状体有假分支;鞘内外无沉积铁的外壳;不氧化锰化合物;液化明胶微弱;在不同有机质的培养基上,菌落由光滑型过渡到粗糙型。菌株经鉴定为浮游球衣细菌(Sphacrotil(?)s natans)。将培养好的试管菌种加到培养液或灭菌蒸馏水中,在室温下保存已一年以上,方法简便有效;用冻干保存存活时间已在三年以上。     

膜生物反应器中的生物学特征

由于在膜生物反应器内膜的截留作用 ,使膜生物反应器内的一些生物学特征与传统的活性污泥过程有所不同。本文系统地阐述了膜生物反应器内的微生物群落、活性污泥及微生物产物的生理生化特征。     

三氯乙酸(TCA)提取法与微波提取法检测活性污泥中三磷酸腺苷(ATP)

【目的】针对活性污泥法中的重要参数ATP进行研究分析,通过在不同条件下检测污泥的活性,得出以ATP为指标的污泥活性状态,为准确判定活性污泥的活性提供依据。【方法】分别运用三氯乙酸(TCA)提取法及微波提取法检测活性污泥中的ATP,并对检测ATP的影响因素(TCA浓度、冰浴时间、p H、微波频率及时间等)进行探讨与优化。【结果】运用TCA提取法检测ATP时,在1.0%-7.0%的TCA体积百分数内,活性污泥中TCA最佳体积百分数为2.5%;在2-60 min的冰浴时间内,最佳冰浴时间为10 min;三羟甲基丙烷-乙二胺四乙酸(Tris-EDTA)缓冲液的最佳p H 7.5;运用微波提取法检测ATP适宜的微波辐射条件为:功率800 W,辐射时间15 s。【结论】TCA提取法和微波提取法均可以检测活性污泥中的ATP,但与微波提取法相比,TCA提取法更能保证从细胞内释放出来的ATP的完整性,因此TCA提取法更适合用于检测活性污泥中的ATP。