设施农业土壤中聚磷菌的筛选及其生物学特性分析

为在设施农业土壤中筛选获得兼具高效除磷能力和良好环境适应性的聚磷菌(Phosphorus accumulating organisms,PAOs),从设施大棚采集40 cm以上土样,梯度稀释后经PAOs平板初筛、异染粒染色复筛聚磷菌,结合形态学和16S rRNA测序鉴定种属。采用钼锑抗分光光度计法测定聚磷菌的除磷率和菌体磷含量,PCR验证聚磷作用关键基因ppk。采用活菌计数法分析聚磷菌的耐盐和耐高温率,对峙培养法分析对病原菌的抑菌率。本研究共筛选得到7株聚磷菌,经鉴定分别属于节杆菌(Arthrobacter spp.)、微杆菌(Microbacterium spp.)、红球菌(Rhodococcus spp.)和芽孢杆菌(Bacillus spp.)4个菌属。好氧条件下,所有菌株均具有除磷作用,其中A.ureafaciens Fp64的除磷率最高(70.52%),R.rhodochrous Fp31的菌体含磷量最高(18.74%)。在除磷率大于50%的4株聚磷菌中,均可扩增获得ppk基因。所筛选聚磷菌兼具多种其他生物学特性,其中A.ureafaciens Fp64和A.keyseri Fp38具有病原菌拮抗和耐盐性,M.esteraromaticum Np20具有病原菌拮抗和耐高温性,R.rhodochrous Fp31具有极其显著的耐盐性。本研究所筛选的菌株具有较高的除磷能力和菌体含磷量,兼具拮抗病原菌和良好环境适应性等特点,有望用于控制土壤渗漏液磷流失,为进一步研发针对设施农业土壤环境的高效生物除磷技术提供了优良菌种。     

高效聚磷菌的筛选及除磷特性分析

从运行稳定的SBR反应池好氧末端的活性污泥中分离筛选出1株高效聚磷菌LB4,结合生理生化特征分析和16S rDNA分子生物学技术,鉴定该聚磷菌为鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii);以EBPR工艺过程为载体,模拟将来可能采用的含可利用碳源的工业废水作为进水,探讨了不同营养条件下菌株LB4的除磷行为,初步分析了其代谢机理,研究表明:菌株LB4除磷的最佳温度为30℃、最适pH值为7.0,微量元素的有无对该菌株的除磷效能影响不大,提高生物除磷系统除磷效率的关键是提高厌氧释磷量.     

乳酸作为EBPR进水碳源的可行性研究

[目的]探索乳酸作为强化生物除磷(EBPR)进水碳源的可行性.[方法]首先采用厌氧-好氧型序批式生物反应器,以乳酸为唯一进水碳源驯化EBPR污泥(SBR-2),并与以乙酸为唯一进水碳源的EBPR污泥(SBR-1)对比;待SBR-2达到稳态运行后,在1个运行周期定期取样,测定混合液中化学需氧量(COD)、磷酸根、氨氮和硝氮等参数的周期变化,并与SBR-1比较;通过研究不同进水磷浓度对2个反应器除磷效率的影响,比较2种EBPR污泥的除磷能力.[结果]以乙酸为进水碳源的SBR-1和以乳酸为进水碳源的SBR-2分别经过8和31 d的驯化期实现了稳定的EBPR功能;与乙酸驯化的EBPR污泥类似,乳酸驯化所得的EBPR污泥也表现出典型聚磷菌(PAO)的代谢特征.以乳酸为碳源驯化而成的EBPR污泥其主要特征参数如有机酸吸收速率、磷释放速率和磷吸收速率均明显低于以乙酸为碳源驯化而成的EBPR污泥,但是由于其厌氧释放的磷浓度较低,结果仍可在相同的时间内完成磷的吸收.在进水磷酸根质量浓度小于等于12 mg· L-1时,以乳酸为进水碳源的反应器可以实现稳定高效的除磷效果,出水磷酸根质量浓度稳定在0.3 mg·L-1以下.[结论]采用乳酸作为EBPR的进水碳源是可行的.     

反硝化聚磷菌C18脱氮除磷特性研究

从城市生活污水处理厂好氧池活性污泥中筛选出的一株反硝化聚磷菌C18,经16S rDNA初步鉴定为假单胞菌(Pseudomonas grimontii)。C18在pH 6.5~7.5之间能正常生长,pH为7.5时,脱氮除磷效果最好。C18生长对温度没有特殊要求,当温度为30℃时,磷和氨氮去除率分别达到85.9%和83.6%。厌氧/缺氧最佳连续培养时间为厌氧2 h、缺氧4 h。     

聚磷菌厌氧释磷性能及其模型的拟合

生物除磷的主要途径是利用除磷菌(包括PAOs和DPB)的过量吸磷作用。PAOs在厌氧阶段的释磷量越多,在好氧阶段的吸磷量也就越多。厌氧阶段的污泥浓度越高、释磷时间越长,PAOs的释磷效果越好,释磷量越多;有机物种类直接影响PAOs厌氧释磷效率。针对聚磷菌厌氧释磷性能建立模型Pt=Pm/[1+(Pm-P0)e-KPmt/P0],利用1stOpt软件和Excel软件进行拟合,效果良好。在污泥性状、进水水质基本一致的情况下,污泥浓度越高,PAOs含量越高,PAOs体内的最大可释磷的质量浓度Pm越高,厌氧释磷速率常数K基本相当。     

球形红杆菌磷耐受能力和除磷特性的研究

通过纯种培养试验,考察了废水生物除磷优势菌球形红杆菌的磷耐受能力和除磷特性。结果表明,球形红杆菌具有较强的磷耐受能力,且磷酸盐含量会对其除磷特性产生一定的影响。缺磷环境会使菌体产生过量摄磷现象;而在高磷环境下,菌体摄磷量的变化趋势与直接转入富磷培养类似:磷酸盐含量为1%时,菌体摄磷量基本未发生变化,当磷酸盐含量达到2%时,由于菌体的生长受到影响,摄磷量略有下降。结果还表明,球形红杆菌在微好氧培养过程中能达到与厌氧—微好氧培养过程相似的除磷效果,从而提示只要废水中存在足够的碳源,即使全部是微好氧过程,该菌也能有效地摄取磷酸盐而达到较好的除磷效果。由此可见,将球形红杆菌应用于高浓度含磷废水的实际处理工艺中前景看好。     

国内外水体富营养化现状及聚磷菌研究进展

水体的富营养化打破了水环境原有的生态平衡,严重者会导致水生生物大量死亡,加剧水环境污染.水体富营养化主要由氮、磷等营养盐含量过多引起,其中磷是导致水体富营养化最为关键的因素之一.控制水体中的磷含量是解决水体富营养化问题的关键一环.有一类聚磷菌在厌氧/好氧交替培养下能将大量的磷吸入,并以多聚磷酸盐的形式储存于体内.利用这些细菌控制水体磷含量,不仅成本低、效率高,而且不会造成二次污染,是一种环境友好型的解决方法,对解决水体富营养化问题、缓解水资源匮乏以及改善城乡居住环境具有重要意义.针对水体富营养化问题,着重介绍了国内外水体富营养化现状及危害;比较了几种常用除磷方法的优缺点;总结了生物除磷的发展历程,目前分离筛选的聚磷菌种类、特性及其聚磷机理以及聚磷菌在除磷工艺中的应用;探讨了聚磷菌在富营养化水体治理中的应用前景,以期为解决磷超标问题提供有益的参考.     

微生物除磷研究与工艺技术的发展前景

综述聚磷菌的生物除磷机理和影响除磷效果的主要因素,并在此基础上提出对湖泊底泥应用生物除磷和纳米材料除磷的观点,为应用生物除磷方法来解决富营养化水体中作为限制因子的磷的有效去除问题提供技术研发依据。     

微生物除磷研究与工艺技术的发展前景

综述聚磷菌的生物除磷机理和影响除磷效果的主要因素,并在此基础上提出对湖泊底泥应用生物除磷和纳米材料除磷的观点,为应用生物除磷方法来解决富营养化水体中作为限制因子的磷的有效去除问题提供技术研发依据。     

生物除磷的研究

以巢湖底泥为原料进行梯度驯化,利用平板分离技术,从底泥中分离到三株聚磷菌株,参照伯杰氏手册进行菌种分类鉴定,初步确定均属假单胞菌属(Pseudomonasspp)。通过进行相应的单因子优化实验,初步确定其最佳生长条件为:三株菌的最适生长温度为30℃;K1菌最适pH为8,K2、K3菌最适pH为7;K1、K3菌最适菌量为OD=0.4,K2菌最适菌量为OD=0.6。同时研究了氧气、碳源对这3株菌聚磷能力的影响,在厌氧条件下出现放磷现象,好氧条件下过量摄磷现象;以乙酸钠为碳源时,其聚磷率高于以乳糖、甲醇、乙醇为碳源时的摄磷量。     

生物除磷的研究

以巢湖底泥为原料进行梯度驯化,利用平板分离技术,从底泥中分离到三株聚磷菌株,参照伯杰氏手册进行菌种分类鉴定,初步确定均属假单胞菌属(Pseudomonasspp)。通过进行相应的单因子优化实验,初步确定其最佳生长条件为:三株菌的最适生长温度为30℃;K1菌最适pH为8,K2、K3菌最适pH为7;K1、K3菌最适菌量为OD=0.4,K2菌最适菌量为OD=0.6。同时研究了氧气、碳源对这3株菌聚磷能力的影响,在厌氧条件下出现放磷现象,好氧条件下过量摄磷现象;以乙酸钠为碳源时,其聚磷率高于以乳糖、甲醇、乙醇为碳源时的摄磷量。     

除磷菌筛选及除磷效果和磷去向分析

为了对微生物在除磷效果及磷的去向方面进行研究,采用蓝白斑筛选法筛选出除磷菌株JS35,测试了菌株接种量、振荡搅拌速度、p H值、温度等因素对该菌株生长特性的影响;通过设计正交试验,研究了菌株JS35对总磷(TP)、正磷酸盐的最佳去除条件和效果;同时通过分析除磷菌细胞内外的磷含量以及产磷化氢量,探讨了除磷菌的除磷机理。结果表明,最佳总磷去除条件为TP浓度2.0 mg/L、p H 5.0、15℃,除磷率为80.43%;正磷酸盐最佳去除条件为TP浓度2.0 mg/L、p H 9.0、30℃,去除率为79.61%。胞内磷含量占生物除磷总量的72.1%,胞外磷含量占生物除磷总量的5.5%,磷化氢气体含量占生物除磷总量的6.8%。     

功能菌剂强化-无回流多级A/O处理村镇生活污水工艺研究

从活性污泥中筛选出1株具有高效反硝化能力的聚磷菌B8,将其投加于无回流多级A/O生物反应器中,进行生物强化去除总氮(TN)和总磷(TP)试验,考察B8对多级A/O工艺的脱氮除磷效果,推测B8生物强化脱氮除磷机理与TN降解动力学模型。结果表明,连续投加14 d B8菌液于无回流多级A/O反应器后,投菌阶段TP平均去除率为73.03%,而未投菌阶段TP平均去除率为57.31%,同时投菌阶段TN平均去除率为70.72%,未投菌阶段TN平均去除率为61.17%,从而证实投加B8菌液能有效强化无回流多级A/O工艺脱氮除磷能力。无回流多级A/O工艺对TN的降解符合Modified Stover-Kincannon动力学模式。     

Fe(Ⅲ)异化还原对聚磷菌厌氧性能的影响

以污水处理厂活性污泥中主要除磷功能菌为研究对象,探讨了Fe(Ⅲ)的异化还原对菌株生长和除磷特性的影响,并比较了不同Fe(Ⅲ)的质量浓度和不同pH值条件下的情况。实验表明,Fe(Ⅲ)的异化还原有利于菌株的生长,促进了菌株释磷和厌氧吸磷。Fe(Ⅲ)质量浓度为0.078 g/L时,菌生长情况较好,厌氧释磷和吸磷效果较佳;pH=6.5时,菌株释磷和厌氧吸磷效果较好。     

具有脱氮除硫能力的假单胞菌的筛选·鉴定与活性研究

[目的]从污水处理厂旁的土壤中富集和筛选鉴定出具有脱氮除硫能力的菌株,并研究温度、p H、金属离子对其脱氮除硫能力的影响。[方法]通过形态学特征、生理生化鉴定、16S r DNA测序,测定硝态氮和硫酸根浓度。[结果]筛选鉴定出1株硝态氮降解率93.9%、硫酸根生成率74.9%的假单胞菌JD4,其脱氮除硫最适温度为30℃,p H 7.0~7.5。[结论]该菌种能在以硝酸盐为氮源、碳酸氢盐为碳源、硫化物为能源的无机培养基中生长,具有成为生物脱氮剂的潜力。     

絮凝剂产生菌的筛选及产生絮凝剂的影响因素研究

从活性污泥中分离出 6 3株菌株 ,培养、筛选得到具有絮凝活性的菌株 17株 ,其中 2株絮凝活性较高。研究了这 2株菌在不同培养时间的生长情况及其絮凝活性等 ,得出絮凝活性与菌生长量呈正相关关系。通过改变培养基的碳源、氮源、无机盐等因素 ,得出 2株絮凝活性较高的菌株产生絮凝剂的最佳条件 :真菌 IV- 2 1,以蔗糖为碳源 ,蛋白胨为氮源 ,Na Cl为无机盐 ,p H为 6 .0 ,培养温度为 30℃时 ,絮凝效果最好 ;细菌 I- 9,以葡萄糖为碳源 ,尿素为氮源 ,K2 HPO4 为无机盐 ,培养基初始 p H偏碱性 ,培养温度为 30℃时 ,絮凝效果最好。     

泥龄对反硝化除磷效能的影响

在厌氧/缺氧(A/A)SBR反应器中考察了污泥龄对反硝化除磷系统效能的影响。结果表明,泥龄对污水中有机物的降解并无明显影响,进水COD基本上都能降解完全;系统脱氮效能受SRT影响不大,只要系统保持SRT大于多数反硝化菌的时代时间,脱氮率基本在90%以上。除磷效果则对SRT变化较为敏感,SRT过低和过高都不利于系统的稳定运行,当SRT为18 d时是维持污泥浓度和除磷效果的最佳结合点。     

菌剂强化多级A/O工艺处理低温农村生活污水脱氮除磷效果

针对冬春季分散式农村生活污水处理设施脱氮除磷效果差、普遍超标的难题,构建生物填料型多级A/O试验装置和48 t/d的示范工程处理设备,形成生物膜/活性污泥混合净化系统,以投加反硝化聚磷菌(B8)为强化手段,考察B8菌对多级A/O系统去除氨氮、总氮和总磷的强化效果,同时跟踪监测示范工程的应用效果。结果表明,投加B8菌剂可以一定程度上强化低温条件下(9～13℃)多级A/O工艺的脱氮除磷效果,与未投菌装置的氨氮、总氮和总磷的出水浓度4.13、16.29、和0.67 mg/L相比,投菌装置的出水浓度分别为2.31、10.11和0.48 mg/L,达到一级A排放标准。更低温度条件下(3～7℃)时,投菌、未投菌装置对氨氮、总氮、总磷的去除效果未见明显差异,分别维持在35%、30%和43%左右。经过B8菌剂强化后的农村污水处理设施(48 t/d)出水水质有所改善,氨氮平均去除率由86.4%增至92.6%,总氮平均去除率由45.9%增至57.3%,总磷平均去除率由67.8%增至76.1%,但COD_(cr)的平均去除率为72.8%,较未投菌的74.5%相差不大。氨氮出水达到一级A排放标准,COD_(cr)、总氮、总磷出水达到一级B排放标准。     

生物净化槽中除磷菌的筛选鉴定与工艺优化

[目的]筛选出1株专性除磷菌并优化其培养条件。[方法]利用筛选及分离培养基从采自崇明岛使用的生物净化槽的菌种中筛选出专性除磷菌并优化其培养条件。[结果]筛选出的菌株C-7为杆菌,革兰氏染色反应呈阳性,茵落呈灰白色,圆形,鞭毛侧生。培养温度为35℃时,菌株C-7的除磷效率最高。培养液的总磷（TP）去除率在前4d里逐渐增大,至第5天达最大值,此后基本保持稳定。鉴定结果表明,该菌株为枯草杆菌。该菌株生长的最佳初始pH值和初始温度分别为6．5～7．0和30～35℃,5d后培养液中TP的降解率达20．3％。崇明岛厌氧净化槽一生态浮床组合工艺对磷平均去除率为79．4％,厌氧净化槽对去除’IP的贡献率为53％。该菌株在最佳环境条件下的除磷率可达20．3％。[结论]该研究为农村地区的生活污水处理提供了技术支持。     

纤维素降解菌的筛选及其酶学性质研究

从霉变甘蔗叶中分离到1株纤维素降解菌,对其部分重要培养条件和酶学性质进行了研究,结果表明:该降解菌最适培养条件为碳源羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、碳源浓度2.0%、氮源酵母粉、培养温度20℃、培养p H 6.5,培养时间96 h。该降解菌所产滤纸酶和CMC酶的酶活性最适温度为40℃,最适p H为5.5。