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四环素对污泥蚯蚓粪中微生物种群和抗性基因的影响

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环境科学 2019年第7期40卷 3263-3269页

作者：陈景阳夏慧黄魁吴颖兰州交通大学环境与市政工程学院

城市污泥中高含量的四环素可能会致使污泥蚯蚓堆肥产物中携带高丰度的抗性基因,降低其利用价值.本实验采用赤子爱胜蚓处理添加不同含量四环素(100、500和1 000 mg·kg-1)的新鲜污泥,以不添加为对照组,分析微生物种群和四环素抗性基因(te... 详细信息

城市污泥中高含量的四环素可能会致使污泥蚯蚓堆肥产物中携带高丰度的抗性基因,降低其利用价值.本实验采用赤子爱胜蚓处理添加不同含量四环素(100、500和1 000 mg·kg-1)的新鲜污泥,以不添加为对照组,分析微生物种群和四环素抗性基因(tet C、tet G、tet M、tet W和tet X)及整合子基因(int I1)在不同四环素选择性压力下的变化,揭示四环素含量对污泥蚯蚓堆肥中微生物种群和抗性基因的影响.结果表明,添加四环素降低了污泥蚯蚓堆肥产物中变形菌门的丰度但增加了拟杆菌门的丰度,且四环素的含量与细菌的Shannon和Pielou指数有明显的负相关关系.同时,添加四环素致使int I1增加了4.25倍;四环素类抗性基因增加了4.7~186.9倍,其中tet M基因丰度与四环素含量呈现出显著的正相关关系.因此初始污泥中较高含量的四环素会改变污泥蚯蚓粪的微生物种群结构,增加抗生素抗性基因的丰度和传播风险.

关键词：四环素蚯蚓堆肥微生物种群抗性基因污泥

脱氮除磷功能菌泥强化低溶解氧ACF-BAF工艺处理猪场沼液效能及微生物种群分析

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环境工程学报 2022年第7期16卷 2397-2407页

作者：刘思强信欣朱羽蒙叶芝祥羊依金郑启莲罗竣怀刘嘉丽成都信息工程大学资源环境学院成都610225

猪场沼液是一种高氨氮低C/N比废水,传统工艺处理时启动时间长、运行管理不便、能耗高、总氮难去除且除磷效果差。本研究以活性炭纤维(activated carbon fiber,ACF)作为曝气生物滤池(biological aerated filter,BAF)的滤料,接种特定的脱... 详细信息

猪场沼液是一种高氨氮低C/N比废水,传统工艺处理时启动时间长、运行管理不便、能耗高、总氮难去除且除磷效果差。本研究以活性炭纤维(activated carbon fiber,ACF)作为曝气生物滤池(biological aerated filter,BAF)的滤料,接种特定的脱氮除磷菌泥,在低溶解氧(DO=(0.6±0.1)mg·L^(-1))条件下,通过改变进水NH_(4)^(+)-N质量浓度的方式在100 d内成功启动了处理猪场沼液的生物强化ACF-BAF,对其微生物种群组成和功能菌群活性进行了分析,并探讨了其脱氮除磷的机理。结果表明,ACF-BAF启动成功后的NH_(4)^(+)-N、TN、TP和COD的平均去除率分别为61.03%、51.87%、52.58%和77.11%,其对氮、磷的去除负荷分别为0.1430 kg·(m^(3)·d)^(-1)和0.0093 kg·(m^(3)·d)^(-1),均显著高于传统工艺及部分新型工艺。其中NH_(4)^(+)-N、TP和COD的去除过程符合一级动力学方程,TN的去除过程符合二级动力学方程。高通量测序结果表明,处理猪场沼液的ACF-BAF反应系统中存在的与脱氮除磷功能相关菌属有Candidatus_Brocadia(2.22%)、反硝化菌norank_f__NS9_marine_group(4.02%)、Acinetobacter(8.34%)和除磷菌Micropruina(6.09%),norank_f__PHOS-HE36(2.36%)。ACF-BAF系统中脱氮过程以厌氧氨氧化和反硝化途径为主,除磷过程主要为微生物聚磷。将ACF-BAF工艺应用于实际猪场沼液处理,可快速启动并实现高效同步脱氮除磷,节约后续处理成本。

关键词：猪场沼液活性炭纤维(ACF) 曝气生物滤池(BAF) 生物强化同步脱氮除磷微生物种群

不同溶解氧浓度下硝化工艺中微生物种群结构对比

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环境科学 2019年第8期40卷 3706-3712页

作者：刘文如顾广发宋小康杨殿海苏州科技大学城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室苏州215009 苏州高新区浒墅关镇安全环保办公室苏州215009 苏州净研环保科技有限公司苏州215009 同济大学环境科学与工程学院上海200092

运用高通量测序技术分析了不同溶解氧(DO)浓度下硝化工艺微生物种群结构.结果表明,低氧硝化反应器(RL,DO浓度为0. 2~0. 3 mg·L^-1 )比高氧硝化反应器[RH,DO=(2. 0±0. 1) mg·L^-1 ]具有更高的种群多样性,而RH中微生物种群功能组织性更... 详细信息

运用高通量测序技术分析了不同溶解氧(DO)浓度下硝化工艺微生物种群结构.结果表明,低氧硝化反应器(RL,DO浓度为0. 2~0. 3 mg·L^-1 )比高氧硝化反应器[RH,DO=(2. 0±0. 1) mg·L^-1 ]具有更高的种群多样性,而RH中微生物种群功能组织性更高.尽管RH和RL共有物种信息达85%以上,但DO浓度的不同造成了单个物种在相对丰度上的显著差异.Proteobacteria门(80. 7%)在RH中被高度富集,其中Nitrosomonas菌属相对丰度达到65. 1%;而在RL中则以Proteobacteria(43. 8%)、Firmicutes (20. 0%)以及Bacteroidetes (15. 1%)为共同主导者,同时RL中含有大量Lactococcus、Anaerolineaceae以及Rhodocyclaceae等可在厌氧或缺氧条件下进行水解发酵作用的菌属. Nitrosomonas oligotropha和Nitrosomonas europaea分别为RH和RL中优势氨氧化细菌,而亚硝酸盐氧化细菌均以Nitrospira defluvii为主导.反应器中NH4+-N和NO2--N浓度(而非DO浓度)是上述硝化菌群被选择性富集的关键因素.

关键词：活性污泥硝化溶解氧微生物种群高通量测序

处理垃圾渗滤液的SBR中微生物种群与污泥比阻

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环境科学 2018年第2期39卷 880-888页

作者：蔡丽云黄泽彬须子唯江志斌林莉莉黄宇厦门大学嘉庚学院环境科学与工程学院生态安全与水环境健康福建省高校重点实验室漳州363105

为了研究活性污泥法处理垃圾渗滤液时污泥过滤性能与微生物种群的关系,采用两组运行参数相同的SBR反应器对某垃圾焚烧发电厂的垃圾渗滤液进行处理,一组置于太阳光照下(SBR1),另一组置于室内黑暗处(SBR2).在运行过程中发现SBR1在第30~50 ... 详细信息

为了研究活性污泥法处理垃圾渗滤液时污泥过滤性能与微生物种群的关系,采用两组运行参数相同的SBR反应器对某垃圾焚烧发电厂的垃圾渗滤液进行处理,一组置于太阳光照下(SBR1),另一组置于室内黑暗处(SBR2).在运行过程中发现SBR1在第30~50 d出现了轮虫等捕食性后生动物,污泥比阻在第35 d出现下降;而SBR2在第40 d发生了丝状膨胀,污泥比阻一直上升.为了研究两组反应器中微生物种群的差异,取两反应器运行至第50 d的活性污泥进行高通量测序发现:SBR1真菌中Rozellomycota为优势菌门,相对丰度为83.71%.SBR2真菌中Basidiomycota和Trichosporon为优势菌门和菌属,相对丰度分别为99.84%和99.78%.SBR1中细菌丰度较SBR2高,Thauera是SBR1中主要细菌菌属,其相对丰度为39.35%;Planktosalinus、Thauera和Ottowia为SBR2中优势细菌菌属,其相对丰度分别为16.84%、16.23%和12.55%.SBR2中主要真菌和细菌菌属类型和丰度均与SBR1存在差异,可见活性污泥中的微生物种群结构是影响污泥过滤性能的主要因素,同时太阳光照会影响活性污泥反应器中的微生物种群结构.

关键词：垃圾渗滤液 SBR 污泥比阻微生物种群太阳光照

农村污水处理强化ABR污泥流变及微生物种群特性研究

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环境科学学报 2021年第1期41卷 126-132页

作者：刘建伟赵梦飞高柳堂刘雪丽康心悦胡明王培京北京建筑大学北京市可持续城市排水系统构建与风险控制工程技术研究中心北京100044 石家庄以岭药业股份有限公司石家庄050035 北京市水科学技术研究院北京100048

研究了强化厌氧折流板反应器(强化ABR)在稳定运行期对农村污水的处理效果以及反应器不同格室内污泥的表观形态、流变及微生物种群特性.结果表明:强化ABR对进水COD的平均去除率达81.05%,其中第1、2格室对进水COD去除起主要作用.反应器不... 详细信息

研究了强化厌氧折流板反应器(强化ABR)在稳定运行期对农村污水的处理效果以及反应器不同格室内污泥的表观形态、流变及微生物种群特性.结果表明:强化ABR对进水COD的平均去除率达81.05%,其中第1、2格室对进水COD去除起主要作用.反应器不同格室内污泥表观形态存在一定差异,第1、2格室污泥表面微生物以球菌和杆菌为主,第3、4格室则以丝状菌为主;不同格室内污泥剪切应力随剪切速率呈指数增加趋势,而黏度则随着剪切速率的增加而减小,且逐渐趋近一定值.反应器不同格室内的优势细菌以水解、酸化菌为主,而优势古细菌以乙酸型产甲烷菌和氢营养型产甲烷菌为主,优势细菌和古细菌在不同格室内的分布均存在一定差异.研究结果可为强化ABR在农村污水处理中的应用提供科学依据.

关键词：强化厌氧折流板反应器农村污水污泥特性流变特性微生物种群

模拟空间废水生物处理系统的设计及运行与微生物种群结构分析

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北京理工大学学报 2018年第12期38卷 1314-1320页

作者：高海军杨一飞郭浩北京理工大学生命学院北京100081

废水循环利用是受控生态生保系统(environmental control and life support system,ECLSS)的关键技术之一.设计了空间废水组合生物处理系统,由两个序批间歇式反应器(sequencing batch reactor,SBR)、供氧部件、在线监测与控制部件等组成... 详细信息

废水循环利用是受控生态生保系统(environmental control and life support system,ECLSS)的关键技术之一.设计了空间废水组合生物处理系统,由两个序批间歇式反应器(sequencing batch reactor,SBR)、供氧部件、在线监测与控制部件等组成.利用该系统可同时处理卫生废水和尿液,降解卫生废水中的化学需氧量(chemical oxygen demand,COD),转化尿液中尿素生成硝态氮(NO-3),形成植物种植营养液.废水处理系统稳定运行后,模拟卫生废水COD去除率达到99.34%,出水NO-3浓度1 626.71mg/L,氮素转化率达到87.2%.对SBR中微生物的种群结构进行了分析,卫生废水反应器中γ-变形菌纲的Pseudomonas、Arenimonas属微生物占73.3%,尿液废水反应器中β-变形菌纲的Thauera、Nitrosomonas、Comamonas属微生物占48.8%,这些微生物对维持空间废水生物处理系统的正常运行具有重要作用.

关键词：受控生态生保系统空间废水生物处理序批间歇式反应器微生物种群

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污水处理厂冬季硝化强化与微生物种群分析

中国环境科学 2017年第9期37卷 3549-3555页

作者：裘湛上海城投污水处理有限公司上海201203

针对冬季低温抑制微生物活性导致硝化菌流失的问题,在实际污水处理厂通过两组10万m^3/d的反应池平行运行,考察了延长污泥龄对污水处理厂的出水水质、硝化速率和微生物种群结构的影响.研究结果表明,拉前延长污泥龄能够明显提升低温阶段CO... 详细信息

针对冬季低温抑制微生物活性导致硝化菌流失的问题,在实际污水处理厂通过两组10万m^3/d的反应池平行运行,考察了延长污泥龄对污水处理厂的出水水质、硝化速率和微生物种群结构的影响.研究结果表明,拉前延长污泥龄能够明显提升低温阶段COD、氨氮和TN的去除效率,硝化速率为对照组的3倍.焦磷酸测序结果表明,延长污泥龄后系统的微生物种群丰度和多样性均显著提高;氨氧化功能菌属Nitrosomonas(1.46%)和亚硝酸盐氧化功能菌属Nitrospira(0.13%)较对照组分别提高了12和13倍;反硝化相关菌属Hyphomicrobium、Thauera、Zoogloea等的相对丰度也明显增加.提前延长污泥龄这一方法能够实现硝化菌的富集,进而提升污水处理的硝化和脱氮效率.

关键词：污泥龄硝化污水处理厂微生物种群冬季

磁性纳米Fe_(3)O_(4)@C对SBR脱氮除磷性能及其微生物种群组成的影响

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环境科学学报 2021年第7期41卷 2664-2672页

作者：刘琴信欣周希廖娟段文瑶解宗兰叶恒成都信息工程大学资源环境学院成都610225

为探究磁性纳米Fe_(3)O_(4)@C对序批式活性污泥反应器(SBR)污水处理系统脱氮除磷性能的影响,建立了2个相同的SBR(编号分别为0号和1号),其中,0号反应器未投加任何磁性材料(对照组),1号反应器中投加0.5 g·L^(-1)的Fe_(3)O_(4)@C(实验组)... 详细信息

为探究磁性纳米Fe_(3)O_(4)@C对序批式活性污泥反应器(SBR)污水处理系统脱氮除磷性能的影响,建立了2个相同的SBR(编号分别为0号和1号),其中,0号反应器未投加任何磁性材料(对照组),1号反应器中投加0.5 g·L^(-1)的Fe_(3)O_(4)@C(实验组),并采用高通量测序和实时定量PCR(qPCR)技术对2个反应器内生物种群结构及关键脱氮除磷功能菌群进行分析.结果表明:(1)Fe_(3)O_(4)@C对SBR除污性能有显著影响,其中,1号反应器化学需氧量(COD)的去除性能得到增强,24 d后去除率稳定在90%左右;0号和1号反应器总氮(TN)平均去除率分别为35.83%和52.18%;从第43 d起,1号反应器除磷性能明显高于0号反应器,运行70 d后,0号和1号反应器对总磷(TP)的平均去除率分别为47.52%和56.33%.(2)添加Fe_(3)O_(4)@C材料后,反应器内变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度从23.91%增加至32.14%,优势脱氮菌门Planctomycetes、Nitrospirae的相对丰度分别从2.66%、0.46%增加至5.16%、2.23%.(3)添加Fe_(3)O_(4)@C后,SBR内细菌总数明显增多,16S基因拷贝数从1.77×10^(7) copies·g^(-1)增长到4.21×10^(7) copies·g^(-1);各功能菌数量也有大幅度增长,除磷功能基因PAO增加了3.4倍,脱氮功能基因nirS、Nitrospira、Nitrobacter、AOB分别增长了2.3、2.4、4.7和572倍.研究表明,磁性纳米Fe_(3)O_(4)@C能有效促进SBR脱氮除磷性能,可为SBR工艺的优化改进提供理论支撑.

关键词：磁性纳米Fe_(3)O_(4)@C SBR工艺脱氮除磷定量PCR 微生物种群

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糜子稠酒发酵中微生物种群特性的研究

糜子稠酒发酵中微生物种群特性的研究

作者：黄爽爽中国矿业大学

学位级别：硕士

糜子稠酒是陕北地区的特色发酵产品,有着广泛的饮用基础。现有的对糜子稠酒的研究多侧重于工艺的选择和产品风味的分析,对糜子稠酒发酵的本质却缺乏理论研究。为了了解糜子稠酒中微生物种群的发酵特性及在生产上获得更佳的品质,本研究... 详细信息

糜子稠酒是陕北地区的特色发酵产品,有着广泛的饮用基础。现有的对糜子稠酒的研究多侧重于工艺的选择和产品风味的分析,对糜子稠酒发酵的本质却缺乏理论研究。为了了解糜子稠酒中微生物种群的发酵特性及在生产上获得更佳的品质,本研究采用传统培养法结合高通量测序技术,对糜子稠酒发酵过程中的微生物多样性进行了全面解析,通过研究发酵过程中稠酒的理化指标及风味特征的变化情况,准确把握微生物生长代谢的规律,在此基础上,优化微生物代谢的环境条件,以获得品质更佳的稠酒产品,得出结论如下:（1）利用传统培养法观察菌落形态结合显微镜检结果,发现糜子稠酒发酵过程中主要的优势菌为曲霉菌、酵母菌和乳酸菌;通过菌落计数得出霉菌、乳酸菌和酵母菌分别在发酵36h、84h和120h菌落数量达到最大值。利用高通量测序技术检测稠酒发酵过程中的微生物种群分布,发现细菌菌群中属于乳杆菌目的小球菌属是绝对优势菌属,真菌菌群中,曲霉菌属在发酵前期以较高相对丰度存在,是稠酒发酵前期的优势真菌属。在发酵中后期,非酿酒酵母属、酿酒酵母属和伊萨酵母属的相对丰度迅速升高并保持稳定,因此成为优势真菌属。此结果与传统培养过程中,培养基上出现的优势菌群一致。（2）为了研究糜子稠酒发酵中的微生物生长代谢规律,对微生物所分泌的酶活和代谢产物以及生成的风味物质进行了测定,并探究了发酵过程对环境的影响,结果如下:随发酵的进行,糖化酶和蛋白酶活力均先上升后下降;还原糖含量呈现先上升后降低的趋势;总酸含量逐渐升高,随后保持平稳,维持在14.4g/kg左右;氨基态氮的含量总体呈上升趋势;而酒精度出现在发酵第5d,且含量逐渐升高后保持平稳。利用气相色谱法共检测出糜子稠酒中具有代表性的11种挥发性风味成分,包括醇类4种,酯类4种,酸类、醛类和酮类各1种,且主要的挥发性风味随发酵时间的增长,种类逐渐增多。利用高效液相色谱法对糜子稠酒中的有机酸进行了测定,从检测结果看,稠酒发酵中含量最高的是乳酸,其次是乙酸,然后是酒石酸、柠檬酸和琥珀酸;另外伴随发酵的启动,物料温度迅速升高,而后随着菌体细胞的衰老,发酵温度有所下降。同时在发酵过程中p H值是动态变化的,并随发酵时间的延长逐渐降低,最后维持在3.4左右。（3）为了提高生产效率,本研究新采用浸米蒸饭工序,并对比分析了传统稠酒和米料稠酒在微生物生产特性上的差异,结果如下:米料稠酒中的淀粉结构分散度更大,空隙更多,更有利于微生物的生长利用;米料稠酒发酵中的优势菌种和传统稠酒一致,但微生物菌落数量更多,且在米料稠酒中并未发现传统稠酒中出现的芽孢杆菌属、不动杆菌属和葡萄球菌属。（4）为了获得品质更佳的稠酒产品,本研究以感官评分为响应值,以菌种添加量、发酵温度和发酵时间为影响因素,进行响应面优化,得出的最佳条件为菌种添加量为2.9%,发酵温度为40℃,发酵时间6d。在此条件下进行3次平行发酵试验,获得稠酒的平均感官评分为95分,与预测的实验结果一致,同时测得3次平行试验中稠酒产品的酒精度均在3.5%vol以下,符合稠酒生产的品质要求,由此说明经优化后的发酵工艺条件切实可行,由此工艺获得的稠酒具有较好的品质。该论文有图40幅,表15个,参考文献110篇。

关键词：糜子稠酒微生物种群生长代谢品质提升