京津冀区域市政污水厂活性污泥种群结构的多样性及差异

【背景】活性污泥中微生物的种群结构影响着污水生物处理的高效性及稳定性,是有效保证污水处理效果的关键。【目的】研究活性污泥中细菌的群落结构组成及多样性,并分析相应菌群的主要功能,旨在更好地发挥细菌的净化作用、保持污水处理过程的稳定及提高污水的处理效率。【方法】以京津冀区域内典型市政污水厂活性污泥为研究对象,通过IlluminaMiSeq高通量测序及实时定量PCR技术,对5个污水厂活性污泥的微生物种群结构特征进行了详细解析,研究不同工艺参数下活性污泥中优势种群及脱氮菌群丰度的差异。【结果】5个污水厂活性污泥种群结构具有一定差异,其中Hengshui (HS)厂污泥的群落结构受温度的影响最大,而Shahe (SH)、Daoxianghu (DXH)、Nangong(NG)厂活性污泥群落结构则受总氮、总磷与氨氮的共同影响,氨氮对SH厂活性污泥种群结构影响最大。DXH、NG和HS厂污泥中优势菌均为Anaerolineaceae,而SH和Hejian (HJ)厂的优势菌则为Saprospiraceae与Lactobacillus。活性污泥中反硝化菌丰度最高的为HJ厂,丰度最低的为HS厂,反硝化功能基因nirS比nirK分布更为广泛。【结论】对于不同污水厂,影响其活性污泥群落结构组成的环境因素也是不同的,并且特殊的进水水质也会对污泥菌群组成和生物多样性产生影响。     

分离自活性污泥的硫酸盐还原菌用于铅锌冶炼渣重金属污染修复

【背景】从活性污泥中分离出一类具有硫酸盐还原能力的菌株,探讨了其用于铅锌冶炼渣重金属污染修复的可行性。【目的】研究硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria)对铅锌冶炼渣中重金属的固化作用。【方法】将从活性污泥中分离出的硫酸盐还原菌接种到铅锌冶炼渣中进行修复,采用X射线衍射、Tessier、电感耦合等离子体发射光谱仪检测、高通量测序等方法进行实验。检测铅锌冶炼渣中矿物组成,以及修复过程中重金属化学形态、各金属离子浓度和微生物群落结构的变化。【结果】修复实验表明,体系中电位降低、pH值提高、各重金属稳定态增加、离子浓度降低且微生物群落结构变化显著,硫酸盐还原菌成为优势菌群。【结论】接种硫酸盐还原菌后铅锌冶炼渣中的重金属原位固化效果显著,从而降低生物可利用性,将恶性循环变为良性循环,所以硫酸盐还原菌可用作重金属污染修复的固化药剂。     

活性污泥中电活性微生物的富集筛选研究进展

活性污泥含有多种微生物,是废水处理系统中污染物降解转化的重要驱动者。电活性微生物(Electroactive microorganisms,EAMs)是活性污泥的重要微生物类群,在废水资源化与能源化中发挥着核心关键作用。本文概括了活性污泥中EAMs的富集和筛选方法,整理总结了目前已从活性污泥中获得的EAMs菌种资源信息,在此基础上分析了从活性污泥中富集和筛选EAMs所存在的问题,并进一步展望了未来的研究方向,以期加速EAMs菌种资源的挖掘,促进以EAMs为主导的废水资源化与能源化技术发展。     

城市污水处理厂活性污泥生物泡沫研究进展

城市污水处理厂运行过程中一旦发生活性污泥生物泡沫,就会影响污泥沉降和处理厂运行效能,对出水水质、作业安全和公共健康带来一系列挑战。生物泡沫是自活性污泥法诞生以来长期困扰污水处理厂运行的难题。生物泡沫的形成需要气泡、表面活性物质和疏水物质等3点基本的要素,在其中主要富集了诺卡氏型丝状细菌(Nocardioformfilamentousbacteria)和微丝菌(Candidatus Microthrix parvicella)这两种类型微生物。多种环境和运行因素包括温度、溶解氧、pH、污泥龄、特别是营养物质种类和浓度等均会对这些丝状微生物的生长产生影响。抑制丝状细菌生长的常用控制策略包括选择器、生长动力学控制、投加化学药剂以及噬菌体等方法,通过降低两类丝状细菌在生化池中的浓度以期消除生物泡沫现象。本文总结了生物泡沫的类型、成因、表征生物泡沫程度的指标、影响生物泡沫的环境因素以及常用的调控策略的原理及优缺点等,尽可能全面地介绍活性污泥生物泡沫的研究现状,并探讨未来研究方向和控制策略,期望能够为今后研究活性污泥微生物和污水处理厂运行调控提供有价值的参考。     

短程硝化活性污泥微生物群落结构及羟胺代谢对短程硝化的影响

活性污泥法随着技术的成熟,已应用在高氨氮污水/废水处理中,通过不断发展衍生出的很多新型工艺也成为研究热点,短程硝化反应作为代表已逐渐体现出优越性。短程硝化能达到高效净化污水的目的,其反应中的代谢产物羟胺也和微生物类群及反应产物之间有着至关重要的影响。反应器中活性污泥的微生物群落结构和动态密切相关,探究微生物群落结构能帮助生物强化、优化参数,提高脱氮效率。本文主要总结了近年来有关短程硝化/半短程硝化活性污泥微生物群落组成与结构及其与反应器处理效率之间的关系,以及羟胺代谢对短程硝化的影响等方面的研究进展,这些研究加深了对微生物群落结构和污水处理工艺之间的认识,但充分发掘生物信息、提高工艺效能之路仍然充满挑战,还需利用氮平衡方法、Real-time PCR法等多种生物技术手段对短程硝化进行全方位研究,为实践提供坚实的理论基础。     

利用剩余活性污泥合成聚羟基脂肪酸酯的研究进展

利用单一微生物发酵是现阶段获得聚羟基脂肪酸酯 (PHA) 的主要方式,但过高的生产成本限制了其大规模应用。近年来利用活性污泥菌群混合培养合成PHA被广泛研究。将剩余污泥处理与PHA合成相结合,不仅可以省去纯培养所必需的灭菌环节,同时可以实现剩余污泥的资源化利用。剩余污泥的水解酸化、菌群富集驯化及PHA合成受环境因素影响,深入的生物合成机制研究有助于混合培养合成PHA的推广应用。文中主要介绍利用剩余污泥合成PHA的可行性、影响剩余污泥水解酸化的因素、污泥菌群富集驯化合成PHA及其机制等方面的研究进展。     

环氧丙烷皂化废水活性污泥DNA提取方法的比较与优化

探索适宜的环氧丙烷废水中活性污泥微生物总DNA提取的方法并进行优化。采用11种方法提取环氧丙烷废水中活性污泥微生物总DNA,即Na Cl溶液-提取缓冲液-溶菌酶-十二烷基磺酸钠(SDS)法、蛋白酶K-SDS法、SDS-反复冻融法、Tris-EDTA-Na Cl-聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(TENP)法和反复冻融-SDS-蛋白酶K法等。通过对这11种方法进行比较,以确定最佳试验方案并结合单因素法对最佳方案进行优化。琼脂糖凝胶电泳结果显示:Na Cl溶液-提取缓冲液-溶菌酶-SDS法提取DNA亮度高,有大片断DNA的存在且拖带较少,条带集中;酶法所提取的DNA效果仅次于提取缓冲液-溶菌酶-SDS法,其他方案没有提取出DNA。单因子试验结果表明:10 mg/m L溶菌酶,100g/LSDS,反应时间为30 min,反应温度为45℃时效果最佳。Na Cl溶液-提取缓冲液-溶菌酶-SDS提取法为环氧丙烷废水中微生物群落在分子水平上的研究提供了一种简便、可靠的DNA提取方法。     

水体的富营养化及其治理

简要介绍了富营养化的概念和我国目前天然表面水体富营养化的严重情况。重点介绍了利用活性污泥系统去除水中氮特别是磷的一种方法。     

活性污泥微型动物种群动态与水质净化效能的关系

2001～2002年,系统地研究了高碑店污水厂四系列曝气池活性污泥中的微型动物种群动态与水质变化的相互关系。在该污水处理系统的四系列曝气池内所发现的122种原生动物中,褶累枝虫(Epistylis plicatilis)、沟钟虫(Vorticella convallaria)、有肋檐纤虫(Aspidisca costata)和半圆表壳虫(Arcella hemisphaerica)是经常大量出现的原生动物种类。冬季褶累枝虫占绝对优势。5月和6月,有肋檐纤虫为活性污泥动物群落的优势种群。纤毛虫和后口动物总数越多,污水净化效能越强,污泥的沉降性越好。游泳类纤毛虫总数与出水BOD5值呈正相关,固着类纤毛虫的多样性值与出水的总氮呈正相关,爬行类纤毛虫的多样性值与出水的硝态氮和出水总磷都呈正相关,与厌氧段总磷呈负相关。研究结果表明,微型动物种群动态规律与污水处理效果关系密切,该厂污水处理系统中四系列的硝化和反硝化显著,活性污泥的运转效能良好,各种主要污染物得到有效净化[动物学报49(6)：775～786,2003]。     

造纸废水处理过程中浮游动物的生态演替规律

采用序批式反应器驯化活性污泥处理造纸废水,观察颗粒污泥的形成过程及浮游动物的变化.结果显示:在污泥驯化初期污泥颗粒化程度低,COD去除能力不高,鞭毛虫纲(Mastigophora)最早出现,随后出现肉足纲(Sarcodina)生物;污泥驯化中期,污泥颗粒化程度增加,污水处理能力提高,以纤毛虫类(Ciliata)为主;污泥驯化稳定期,处理能力达到最大值,污泥颗粒化完成,固着型纤毛虫--钟虫(Vorticella)的出现和增长,标志着活性污泥的成熟.其次,在反应器运行过程中,如果运行条件发生改变或出现异常,如负荷增加、pH异常、营养缺乏等,系统内浮游动物及其活动情况也会发生有规律的变化.