分子生物学测定Anammox菌研究进展

目前,已经发现了4种厌氧氨氧化菌属:Candidatus"Brocadia"(Candidatus"Brocadia fulgida",anaerobicammonium-oxidizing planctomycete和Candidatus"Brocadia anammoxida"),Candidatus"Kuenenia"(Candidatus"Kuenenia stuttgarti"),Candidatus"Scalindua"(Candidatus"Scalindua wagneri",Candidatus"Scalindua brodae"和Candidatus"Scalindua sorokinii")和异养厌氧氨氧化菌属(Candidatus"Anammoxoglobus propionicus"、anaerobicammonium-oxidizing planctomycete Cquenviron-1和Candidatus"Jettenia asiatica").采用分子生物学方法测定厌氧氨氧化菌包括:PCR扩增(DGGE,末端标记限制性片段长度多态性(TRFLP)和定量PCR)、FISH、FISH-MAR和ISR-FISH等方法.结合传统方法和分子生物学方法对各种系统中的厌氧氨氧化菌进行测定,这对于全面认识厌氧氨氧化菌的性质、开发新的废水脱氮技术都具有重要意义.

推流式固定化絮体生物反应器培养ANAMMOX菌试验研究

对ANAMMOX菌的培养及恰当的反应器形式进行了讨论和试验研究。采用推流式固定化絮体生物反应器在半年时间内成功地获得了ANAMMOX活性，并培养出了红色颗粒污泥。在进水氨氮、亚硝酸盐浓度分别小于450mg／L、350mg/L时，出水氨氮、亚硝酸盐浓度基本为0mg／L。出水硝酸盐浓度70mg／L左右，总氮的去除率为80％。

铵盐的形态对ANAMMOX菌活性的影响及其抑制规律

采用具有实时监测和调控pH功能的连续流反应器,通过人工模拟废水研究了铵盐的形态及浓度对氧氨氧化(anoxic ammonium oxidation,ANAMMOX)菌活性的影响及抑制规律。结果表明,在进水NH+4-N、NO-2-N浓度分别为990.4mg/L和121.9 mg/L的条件下,经过38 h运行反应器内NO-2-N浓度积累至85.60 mg/L,ANAMMOX菌活性被抑制了70.2%。通过pH的调控,使得铵盐的形态发生转化,出水NH+4-N和NO-2-N出现同步下降,ANAMMOX菌活性得到恢复,证实了游离氨(FA)才是ANAMMOX菌的真正抑制物。同时,随着进水NH+4-N浓度由1 000 mg/L增加到5 000 mg/L,厌氧氨氧化菌活性达到半抑抑所需的抑制时间由18 h缩短到了7 h,抑制时所对应的FA浓度不同。结果表明,FA对ANAMMOX菌的抑制水平与进水NH+4-N浓度、T、pH和t存在一定的函数关系。

推流式固定化絮体生物反应器培养ANAMMOX菌试验研究

对ANAMMOX菌的培养及恰当的反应器形式进行了讨论和试验研究。采用推流式固定化絮体生物反应器在半年时间内成功地获得了ANAMMOX活性，并培养出了红色颗粒污泥。在进水氨氮、亚硝酸盐浓度分别小于450mg/L、350mg/L时，出水氨氮、亚硝酸盐浓度基本为0mg/L。出水硝酸盐浓度70mg/L左右，总氮的去除率为80％。

MnO_2对海底沉积物ANAMMOX菌的富集培养影响

采用上流式固定床反应器，在常温下连续运行，考察MnO2对海洋性ANAMMOX菌富集培养的影响，其中接种的海洋海底沉积物采自大连市附近海域。结果表明，在反应器运行近150d中，加入MnO2的R1反应器的最大总氮去除速率为137．82gN／（m3·d），比没有加人MnO2的R2反应器高出近20gN／（m3·d）。在低温环境（10～15℃）运行时，R1反应器的氨氮和亚硝氮去除率比R2反应器均高出10％，且Rl反应器对温度变化的适应性和运行稳定性都好于R2反应器。这表明MnO2的加入确实在一定程度上促进了海洋性ANAMMOX细菌的富集，并增强了ANAMMOX反应器对温度变化的适应性，使其能够在较宽的温度范围下运行。

厌氧氨氧菌生长的主要影响因素

厌氧氨氧化反应是指在厌氧条件下,Anammox菌以亚硝酸盐为电子受体,将氨转化为氮气的脱氮过程。该工艺相对于传统脱氮过程的优势在于无需额外添加碳源,且污泥少,在高氨氮废水的处理方面具有广阔的应用前景。但Anammox菌生长速率低限制了该工艺的推广应用,本文总结了影响Anammox菌生长的主要因素,分别为基质和底物、溶解氧浓度、有机物和亚铁离子。

分子生物学技术及其在环境样品微生物分析中的应用

综述了荧光原位杂交(FISH)、多聚酶链式反应(PCR)、DNA克隆及DNA测序等分子生物学技术,并将这些分子生物学技术应用到淡水水体底泥厌氧氨氧化菌(anammox菌)和好氧氨氧化菌的原位检测中,从底泥样品中鉴别出这两种细菌,其中好氧氨氧化菌属于亚硝酸单胞菌属,厌氧氨氧化菌属于anammox菌的Brocadia分支,为进一步研究淡水环境中氮的微生物循环过程提供了一定的依据.

梯度递减曝气实现一体化部分短程硝化、厌氧氨氧化耦合反硝化工艺(SPNAD)的稳定运行

为了解决一体化部分短程硝化、厌氧氨氧化耦合反硝化(single-stage partial nitritation,anammox and denitrification,SPNAD)系统中部分短程硝化由于过曝气难以稳定维持及短程硝化出水不稳定的问题,在以氨氮质量浓度为80 mg/L、化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)质量浓度为150 mg/L的生活污水为进水的SPNAD系统中,通过曝气量控制进行了60 d的稳定进水负荷试验.在连续曝气控制0.3~0.5 mg/L的低溶解氧(dissolved oxygen,DO)过程中,会依次出现3次明显的DO跃变点Ta、Tb、Tc.结果表明:Tb可作为COD的降解完成指示点,Tc可作为部分短程硝化停曝气的指示点,Tc时刻NH4+-N、NO2--N平均质量浓度分别为20.11、22.83 mg/L,NO2--N和NH4+-N的质量浓度比值为0.93~1.37,适宜作为厌氧氨氧化进水;以DO变化率Δρ(DO)/Δt≥0.04 mg/(L·min)作为渐减曝气量和停止曝气量的设定值;将该梯度递减曝气控制策略应用于以实际生活污水(NH4+-N质量浓度为41.4~75.5 mg/L)为进水的SPNAD系统中,稳定实现了平均96.7%的总氮去除率(nitrogen removal ratio,NRR),平均出水总氮(total nitrogen,TN)质量浓度为2.11 mg/L.通过近150 d的试验为SPNAD系统的稳定短程硝化的稳定维持提出了一种梯度递减曝气控制策略,应用该控制策略可灵活调节本系统适应低氨氮、低ρ(COD)/ρ(TN)城市生活污水的水质变化且出水远优于国家一级A排放标准.

关于焦化废水处理微生物降解技术的应用

焦化废水是一种典型的难降解、有毒有害的有机废水,通常氨氮和有机物浓度较高。近年来,通过微生物对其进行深度吸附处理使焦化废水达标排放的技术有很多。主要针对微生物类型中的ANAMMOX菌、喹啉降解菌及苯酚降解菌在焦化废水的实际降解效果,以及基因工程菌微生物技术在今后焦化废水处理方面的潜力进行分析。

氨氮浓度对CANON工艺功能微生物丰度和群落结构的影响

为了研究CANON工艺在常温低氨氮基质条件下的宏观运行效能及微观生态系统,通过调节曝气量和水力停留时间(HRT)实现了CANON工艺在不同进水氨氮浓度下的稳定运行,并基于PCR-DGGE和荧光定量PCR方法,分析了氨氮浓度对反应器中氨氧化细菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(ANAMMOX菌)群落结构及丰度的影响.结果表明,较高氨氮环境中总氮去除负荷在1.0 g·(L·d)-1以上,当氨氮浓度降至100 mg·L-1时,总氮去除负荷明显降低.进水氨氮浓度对AOB的群落结构有重要影响,而对ANAMMOX菌群落影响较小.AOB和ANAMMOX菌的丰度随氨氮浓度的降低而减少,而亚硝酸盐氧化菌(NOB)的丰度随氨氮浓度的降低而增加,这可能是导致系统脱氮效果下降的主要原因.因此,需要通过一定的调控手段,减少AOB和ANAMMOX菌的损失,抑制NOB的生长,以便维持系统在低氨氮条件下的脱氮性能.

氨氮浓度对CANON工艺功能微生物丰度和群落结构的影响

为了研究CANON工艺在常温低氨氮基质条件下的宏观运行效能及微观生态系统，通过调节曝气量和水力停留时间（HRT）实现了CANON工艺在不同进水氨氮浓度下的稳定运行，并基于PCR-DGGE和荧光定量PCR方法，分析了氨氮浓度对反应器中氨氧化细菌（AOB）和厌氧氨氧化菌（ANAMMOX菌）群落结构及丰度的影响。