目的:微生物是降解磺胺类抗生素(sulfonamides,SAs)的主要驱动者,但在抗生素胁迫下易处于活的非可培养状态(viable but non-culturable,VBNC)而无法筛选得到;利用藤黄微球菌产生的复苏促进因子(resuscitation-promoting factor,Rpf)改善VBNC降解菌群的生长繁殖特性,提高废水的抗生素去除效果.方法:以磺胺二甲嘧啶(sulfamethazine,SMZ)废水为处理对象,利用Rpf蛋白的复苏作用驯化SMZ废水处理系统内活性污泥中潜在的功能降解菌群.结果:当SMZ质量浓度为0.5mg/L时,投加Rpf蛋白后,SMZ的去除率提高了 9.38％;当SMZ质量浓度增加到20 mg/L时,SMZ的去除率提高了 17.10％;高通量测序结果表明,Rpf蛋白的投加主要促进了与SMZ降解相关的归属于变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidota)的unclassified_f_Comamonadaceae、OLB8、Shinella和Rhodococcus等在系统内的富集,进而提高了 SMZ去除效果.结论:首次利用Rpf强化微生物降解SMZ废水,为Rpf应用于其他磺胺类抗生素的去除提供了理论基础.

为挖掘降解氯霉素的微生物菌种资源,从处理氯霉素废水的生物接触氧化反应器内活性污泥中分离筛选得到1株氯霉素降解菌CC18,通过形态观察、生理生化特征、16S rRNA基因序列分析,鉴定菌株CC18归属于墨西哥假黄单胞菌(Pseudoxanthomonas mexicana).菌株CC18降解氯霉素的最佳条件:接种量4％、pH值为7、培养温度28 ℃,24 h后其对20 mg/L氯霉素的降解率为22.9％.响应面试验结果表明,当接种量为3.6％,pH值为7.6,温度为30 ℃时,24 h后菌株CC18对20 mg/L氯霉素的降解率为30.6％.研究发现,墨西哥假黄单胞菌具有降解氯霉素的能力,不仅丰富了氯霉素降解菌库,也为环境中氯霉素污染的微生物强化处理提供了理论基础.

水产养殖过程中氮元素超标易造成水质恶化,威胁水产动物的生长繁殖,亟需安全、高效的脱氮方法.从福建某水产养殖池底的污泥中筛选出一株氨氮降解菌,菌种鉴定后进行适应性驯化,并研究不同条件对菌株生长和氨氮降解的影响,随后又以亚硝态氮为唯一氮源检测菌株的好氧反硝化特性.菌株经 16S rRNA鉴定为阿氏芽孢杆菌Bacillus aryabhattai,命名为JN01;驯化后,菌株的生长、氨氮去除率均有不同程度提高,初始NH4+-N浓度为 200 mg/L的氮去除率最高达 87.29%;影响菌株脱氮的单因素实验结果表明,当NH4+-N浓度为 200 mg/L、丁二酸钠为碳源、碳氮比为 15∶1、pH 7.5、培养温度为 30℃时,菌株的氨氮降解率可以达到 92.78%.在亚硝态氮为唯一氮源的条件下,菌株JN01 也能进行好氧反硝化转化,NO2--N降解率为 82.30%.B.aryabhattai JN01 具有良好的异养硝化和好氧反硝化特性,具备同时解决养殖废水中氨氮和亚硝酸盐超标的应用潜力.

为实现甲醛的高效无害处理,以甲醛为唯一碳源,从天津市某污水处理厂的好氧池活性污泥中分离筛选得到1株高效甲醛降解细菌WY0,研究其生长特性及不同培养温度、接种量、pH值、甲醛质量浓度、NaCl质量浓度以及外加碳氮源等条件对菌株降解甲醛的影响,并运用Three-Half-Order动力学方程拟合菌株在不同质量浓度甲醛下的降解过程.结果表明:通过菌落形态和分子生物学鉴定,将WY0鉴定为马氏无色杆菌(Achromobacter marplatensis).菌株WY0的最大比增长速率(SGompertz模型)为0.603,在10％接种量、温度25～35℃、pH值4～6、NaCl质量浓度为0～30 g/L的条件下均能高效降解甲醛,能够耐受1 000 mg/L甲醛,Three-Half-Order模型与菌株的甲醛降解过程拟合度良好,R2均大于0.96.A.marplatensis可在高盐环境下正常降解甲醛,为甲醛废水的生物处理过程提供了新的菌种选择.

[背景]喹啉是一种典型的含氮杂环污染物,广泛存在于焦化废水,具有致畸、致癌、致突变作用,易通过水体污染环境.微生物技术因其绿色高效的特点,被认为是喹啉废水污染最有前景的修复手段之一.[目的]筛选得到一组高效喹啉降解复合菌群,实现含喹啉废水的高效工业化处理.[方法]使用逐级递增驯化法从焦化废水厂污泥中筛选出一组高效喹啉降解复合菌群,结合形态学观察并通过酶活测定、底物广谱性研究,完成对该复合菌群的初探.然后将该复合菌群的培养pH、温度、转速、装液量、接菌量、不同浓度外加碳氮源进行单因素优化,结合优化结果以喹啉降解率为目标进行响应面优化,并通过降解动力学研究喹啉对复合菌群降解行为的影响.[结果]分离出可 30 h降解 1 500 mg/L喹啉的高效复合菌群,可以降解多种含氮杂环化合物;响应面优化结果表明,当pH、温度、转速分别为 6.8、30℃、200 r/min时,降解率最高达 66%;降解动力学分析发现,当喹啉浓度为 1 154 mg/L时,比降解率最大高达 60.0 mg/(L·h).[结论]该复合菌群具有高效喹啉降解能力和底物降解广谱性,为微生物高效处理含喹啉废水的工业化处理提供了良好基础.

文章基于高通量测序技术对污水处理厂微生物群落多样性进行分析研究,并针对污水处理脱氨氮效率低,产生二级污染物等问题,筛选分离出同步硝化好氧反硝化菌实现高效脱氮,探索其脱氮特性,为强化微生物法处理高氨氮废水提供新的菌源.微生物多样性分析结果显示,脱氮系统具有丰富的群落多样性,其主要菌门为变形杆菌门(Proteobacteria),主要优势菌属为陶厄氏菌属(Thauera sp.).从污水处理系统的活性污泥中分离鉴定高效脱氮菌株.通过形态观察和 16S rDNA基因序列比对,鉴定分离菌株为康德拉氏副球菌(Paracoccus kondratievae);测定不同氮源降解过程中菌体生长量变化和脱氮效率,分析其同步硝化好氧反硝化性能,结果显示,其 24h内的氨氮去除率为 99.91%,将菌株应用于实际污水处理中,其总氮、氨氮、硝氮脱除率分别为 60.70%,88.77%和86.35%.

针对传统人工湿地治理污染河湖水工艺中存在的脱氮效率低、环境安全性差等问题,从污水处理厂生化池污泥中分离纯化获得菌株TY(CGMCC1.18865,该菌种已于2020年在中国普通微生物菌种保藏中心入库),通过配水试验,验证菌株脱氮特性,并进一步以火山岩为填料,采用湿地模拟系统装置对比附配TY菌的湿地系统与传统湿地系统对污染水体的脱氮效果的差异;通过16S rRNA基因序列分析,鉴定获得的菌株TY,同时对其表现出的反硝化作用进行分析研究.结果表明:分离获得的TY菌株为假单胞菌属(Pseudomonas sp.),配水试验中对氨氮和总氮的去除率分别为84.2％和93.6％.通过对模拟湿地系统出水氨氮、总氮和化学需氧量(COD)监测,发现30 d平均去除率分别可提升至94.3％、88.0％和82.3％,较传统湿地分别提高27.9％、28.8％和7.3％.研究表明,TY菌脱氮过程中有少量的硝态氮和亚硝态氮的积累,可降低对环境的不利影响、有利于脱氮反应连续进行,从而提高人工湿地脱氮效率,具有进一步探究的前景.

针对传统污水处理脱氮工艺过程中工艺流程复杂、处理高氨氮废水效率低等问题,利用三株不同种属的高效异养硝化-好氧反硝化细菌构建异养硝化复合菌YM,探讨其异养硝化-好氧反硝化特性及其生物强化脱氮效能研究,从而为异养硝化菌强化处理高氨氮废水工程应用提供理论依据.结果表明:异养硝化复合菌YM的增殖速率、异养氨氧化、好氧反硝化能力均优于单一菌种,YM强化后的污泥系统氨氧化速率较未强化系统从7.04 mg/L/h提高到12.2 mg/L/h,并且生物强化作用可有效提高污泥系统的抗冲击负荷能力,一定程度上提高了系统的处理能力.研究表明异养硝化菌强化污水脱氮处理具有显著的应用潜能,尤其对于目前尚缺少经济高效处理技术的高污染物浓度废水处理而言,无疑是一条具有高潜在应用价值的新途径.

好氧颗粒污泥是微生物通过自凝聚作用形成的一种特殊的生物聚集体,具有结构致密、沉降性能优异、抗冲击负荷能力强、多功能微生物分区定殖等特点,其在废水强化脱氮除磷与难降解有机物去除方面具有明显的技术优势.针对目前工业和养殖废水及城镇生活污水等碳氮比低、处理出水总氮达标压力大等突出问题,综述基于好氧颗粒污泥的全自养、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、短程硝化-厌氧氨氧化、异养硝化-好氧反硝化等强化脱氮工艺,介绍其脱氮机制及技术优势,阐明不同好氧颗粒污泥脱氮工艺的特点与颗粒污泥特性,同时总结各种工艺的启动条件及富集相应功能菌的好氧颗粒污泥的形成因素,评估不同工艺应用于实际废水生物处理的可行性.在此基础上进一步分析进水基质组成(不同碳氮比)、运行模式(连续曝气和间歇曝气)、运行条件(溶解氧浓度、温度和pH)等对好氧颗粒污泥工艺强化脱氮性能与稳定运行的影响.最后提出应进一步优化好氧颗粒污泥强化脱氮工艺的运行参数,解析好氧颗粒污泥微生物菌群功能,揭示好氧颗粒污泥形成与结构稳定的微生物学机理.

在(38±0.5)℃的温度下,研究不同配料比对餐厨垃圾和市政污泥混合厌氧消化过程中系统参数及微生物群落多样性的影响,设定餐厨垃圾和市政污泥的挥发性固体的质量比为1:0、0:1、1:1、1:2和2:1,并采用高通量测序技术分析厌氧消化过程中微生物组成的多样性.结果表明:质量比为1:1的体系混合厌氧消化时,产甲烷效果最佳,单位质量的挥发性固体含量的产甲烷量可达到232.86 L/kg,挥发性固体含量的去除率达46.09％.各个混合比例体系中的优势物种为拟杆菌门(Bacteroidetes)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcina).在餐厨垃圾中添加市政污泥混合厌氧消化能够提高微生物群落的多样性,促进菌种间的协同作用,进而提升产气效率.