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]石化工业废水具有高盐含氮的特点,高盐度会对微生物代谢造成抑制,导致普通反硝化微生物难以在高盐环境下有效脱氮.[目的]筛选在高盐条件下仍能保持反硝化能力的菌株并研究其特性.[方法]富集筛选出一株耐盐反硝化细菌,对其进行生理生化特性和 16S rRNA基因序列鉴定,对其生长条件进行优化并测定该菌株反硝化能力,对菌株在高盐环境下的产物进行定性定量分析.[结果]经鉴定菌株YA16-1 为表皮短杆菌(Brevibacterium epidermidis),可对硝态氮进行反硝化作用,在盐度为3%、初始氮浓度为55 mg/L的条件下,18 h的硝态氮转化率达到97%;初始硝态氮浓度为 250 mg/L时,24 h内硝态氮转化率达到 100%.该菌株的最适生长条件为:2%NaCl,碳源为玉米芯粉,氮源为酵母粉,pH值为 6.0,培养温度为 30℃.菌株在盐度为 2%-15%的培养基内生长良好.在 15%盐度下,菌株通过产四氢嘧啶维持渗透压,产量为 0.89 mg/mL.[结论]菌株YA16-1 具有良好的耐盐能力和反硝化能力,在高盐废水处理、保护生态环境和四氢嘧啶的制备具有潜在的应用价值.

随着医药及化工工业的快速发展, 大量排放的高盐有机废水对环境构成严重的威胁.因此, 从高盐环境中筛选出一株能生存并能降解各种有机物的耐盐微生物显得尤为重要.本研究从医药废水活性污泥中, 采用逐步提高盐浓度的方法, 驯化、筛选并分离出一株能耐18％Na Cl的高耐盐菌株W2, 经过形态学和分子生物学鉴定该菌株为毕赤酵母 (Pichia caribbica).将该菌株运用于高盐医药废水处理, COD去除率达到73％.本研究获得的高耐盐菌株将为各种极端高盐医药化工废水处理奠定基础, 同时也为环境保护提供菌种资源.

[背景]细菌生物膜在废水处理领域显示出良好的前景,但目前应用于海水养殖水体处理的菌株主要源自淡水菌株,存在难以适应海水高盐环境的问题.源自红树林的海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28应用于海水养殖水体处理,不仅具有高效除氮能力,而且趋光贴壁能力很强.[目的]阐明海洋着色菌(Marichromatium gracile) YL28的生物膜形成特性和规律,以期为海水养殖水体生物膜反应系统的开发和应用提供参考.[方法]以生物膜和游离菌体生物量、脱氢酶活性、生物膜多糖含量和蛋白含量、无机三态氮去除活性为测定指标,在光照厌氧环境中研究海洋着色菌YL28菌株的生物膜形成规律、生物活性和脱氮效果.[结果]随着时间延长,4 000 lx光照时游离菌体生物量逐渐升高,但在稳定期前快速降低,而成膜生物量经过延滞期后逐渐升高并趋于稳定,表明培养过程中游离菌体能趋光贴壁生长并形成生物膜.在0-5 000 lx光照范围内培养4d,低光照强度(500 lx)时成膜率(71.21％)最高,1 000-4 000 lx光照强度下成膜率虽然不是最高(54.64％-68.66％),但适宜菌体成膜,膜生物量干重达到0.60-0.80 mg/cm2.除了5 000 lx光照对成膜菌体脱氢酶活性有不利影响外,成膜菌体和游离菌体脱氢酶活性随光照强度升高而升高,而且没有明显差异.生物膜的形成会导致光反应器内部光照受限,但反应器内部游离菌体的脱氢酶活性并没有降低,由此表明,培养液中的菌体主要在生物膜及其界面生长并游离扩散至培养液中.随光照强度(1 000-5 000 1x)和培养时间(4-10 d)的变化,胞外复合物(Extracellular polymeric substances,EPS)中蛋白含量变异较大,多糖含量变化较小;随时间延长,蛋白含量升高,其中3 000 1x时蛋白含量最高;4 000 1x时生物膜菌体与游离菌体脱氮活性相比,单位质量菌体的氨氮和亚硝氮去除活性未受到明显影响,而硝氮去除活性有所降低.[结论]海洋着色菌YL28具有良好的生物膜形成能力,其成膜过程主要是菌体趋光贴壁生长成膜,成膜菌体具有良好的脱氮活性,这为利用生物膜系统消除海水养殖水体氮污染奠定了基础.

高盐含酚废水属于极难处理的废水之一,筛选具有生物学降解能力的嗜盐菌有助于解决这一难题.从新疆艾丁湖盐湖中分离筛选能够降解苯酚的中度嗜盐菌,了解盐湖中度嗜盐苯酚降解菌的多样性组成和降解能力.研究结果表明,10％(质量分数)的盐浓度条件下,分离得到166株嗜盐菌,通过以苯酚为唯一碳源的培养基进行降解活性筛选后得到45株阳性菌,根据细菌16S rRNA基因序列系统进化分析,这45株菌分别归类到3个门,5个科,9个属.其中拟诺卡氏菌属(Nocardiopsis)是优势菌,占总量的68.8％,其余菌分布于Bacillus、Gracilibacillus、Pontibacillus、Halobacillus、Marinococcus和Halomonas属.在含100 mg/L苯酚的液体培养基,经过l0d培养后,这45株菌降解效率为1％ ～ 17％.本研究为工业应用提供了嗜盐微生物种质资源,极具进一步发掘和研究价值.

[目的]为了获得能够在高盐环境下脱色偶氮染料的嗜盐菌群及其降解机理.[方法]采用富集驯化的方法获得一个嗜盐菌群,采用Illumina HiSeq2500测序平台对其群落结构进行测定;采用分光光度法测定了其降解特性;采用GC-MS和红外图谱分析了其降解机理;采用微核实验的方法比较了偶氮染料降解前后的毒性.[结果]该菌群在10％的盐度下,使100 mg/L的酸性金黄G在8h内脱色.菌群主要由Zobellella、Rheinheimera、Exiguobacterium和Marinobacterium组成.最适宜的脱色条件是:pH=6,酵母粉为碳源,蛋白胨或硝酸钾作为氮源,盐度为1％-10％.酸性金黄G降解产物的毒性比降解前降低.酸性金黄G主要的降解产物是对氨基二苯胺和二苯胺.此外,该菌群还能使酸性大红GR和直接湖蓝5B等多种偶氮染料脱色,具有较好的脱色广谱性.[结论]获得了快速降解偶氮染料的嗜盐菌群及降解机理,为该嗜盐菌群应用于高盐印染废水的处理提供菌种资源和理论支持.

广西的甘蔗糖蜜酒精发酵废液的COD高达100 000 mg/L,同时含有15 000 mg/L的硫酸根离子,属于高盐高浓度有机废水,严重抑制微生物的沼气化过程.为了获得耐受高COD和高硫酸盐的细菌群落的多样性数据,对特异性耐受高浓度糖蜜酒精废液的细菌群落进行分析.提取高浓度糖蜜酒精废液沼气池中淤泥样品的总DNA,应用Ⅲumina MiSeq高通量测序技术测定各样品中的细菌16S rDNA V3-V4变异区序列,并进行测序数据处理、OTUs聚类及物种注释,分析样品中细菌的复杂度和多样品间细菌组成差异.结果 显示:沼气池各样品的优势菌群均是厚壁菌门(Firmicute)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria).在废水消化旺盛区域的微生物种群含有泉古菌门(Crenarchaeota)和热脱硫杆菌门(Thermodesulfobacteria)等与硫酸根降解转化相关的菌株.本研究表明,特异性硫酸根转化菌株的富集揭示了这个细菌群落耐受高硫酸根废液的原因.高通量测序技术为高盐高浓度难降解有机废水沼气池淤泥细菌群落多样性的研究提供了科学有效的数据资源.

异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)是对传统自养硝化异养反硝化理论的丰富与突破.HN-AD菌在好氧条件下可快速实现氨氮、硝态氮(NO3--N)、亚硝态氮(NO2--N)三氮同步脱除.它们不仅具有分布范围广、适应能力强、代谢通路特殊等特点,而且还具有世代时间短、脱氮速率快、高活性持久等独特优势,在高盐、低温、高氨氮等极端条件表现出了巨大的脱氮潜力,因此在废水生物脱氮领域受到广泛关注.文中在介绍HN-AD菌属类别及代谢机理的基础上,重点总结了在高盐、低温、高氨氮等极端条件下进行氨氮脱除的HN-AD种属,系统分析了它们在极端条件下的脱氮特性及潜力,并简述了HN-AD菌在极端条件下的工艺应用研究进展,最后展望了HN-AD脱氮技术的应用前景和研究方向.

[背景]高盐含铬废水的去除过程中,Cr(Ⅵ)还原菌是研究者关注的重点,但目前对耐盐菌株的Cr(Ⅵ)脱毒特性及机理的分析仍较少. [目的]比较两株耐盐菌株的Cr(Ⅵ)移除特性,并区分Cr(Ⅵ)耐受机制的差异;通过基因组测序分析,从基因层面推测铬耐受相关基因;构建铬还原菌的混菌体系,考察两者对去除污染物的协同作用.[方法]从青海茶卡盐湖分离耐盐菌Staphylococcus sp.YZ-1,与Bacillus cereus CC-1进行基础特性和Cr(Ⅵ)去除性能的比较,并通过全基因组序列的分析验证特性测试的结果.[结果]两株菌都具有铬移除特性,但CC-1的铬移除效率更高,在初始CF(Ⅵ)浓度为0.1 mmol/L情况下,CC-1能在12h内移除95.3％的Cr(Ⅵ),而YZ-1只能移除40.1％.在进一步实验中发现YZ-1只能对Cr(Ⅵ)进行还原,将其转化为可溶的有机态Cr(Ⅲ),而CC-1能同时对Cr(Ⅵ)进行还原和吸附.全基因组分析发现YZ-1具有编码外排泵蛋白的基因和编码NAD(P)H氧化还原酶的基因,而CC-1具有编码铬转运蛋白ChrA和细胞色素C氧化还原酶的基因.两株菌的混菌体系在处理含Cr(Ⅵ)、Te(Ⅳ)的废水时,菌群能将还原产物聚集成团并沉淀到底部.[结论]菌株YZ-1和CC-1均为耐盐铬还原菌,但YZ-1中的铬还原酶为诱导型酶,CC-1则为组成型酶.基因组数据分析鉴别出两者可能同时存在多种铬耐受机制相关编码基因.混合菌群可以结合YZ-1的自絮凝特性和两者均有的Te(Ⅳ)/Cr(Ⅵ)还原活性,具有潜在的实用价值.

[背景]糖精钠废水是一种难处理的高盐有机工业废水.[目的]为了提高糖精钠废水的生物降解效果,需要研究糖精钠废水降解菌的特性.[方法]采用纯培养技术从处理糖精钠废水的多级生物接触氧化系统内的活性污泥中分离筛选糖精钠废水降解菌,对分离菌株的形态特征、生理生化特性和16S rRNA基因序列进行分析,利用单因素实验和响应面法考察分离菌株降解糖精钠废水的最佳条件.[结果]筛选获得一株糖精钠废水降解菌A20,归属于盐单胞菌属(Halomonas),当糖精钠废水的盐分为5％,菌接种量为15％,pH值为8.0,温度为30℃时,菌株A20对糖精钠废水中的化学需氧量(chemical oxygen demand,CODcr)去除率在60％以上;通过响应面法优化,菌株A20降解糖精钠废水的最佳条件为:pH 8.0,温度为30.3℃,接种量为14.1％,其CODcr去除率为65.4％.[结论]分离到一株能高效降解糖精钠废水中有机物的耐盐菌Halomonassp.A20,可为高盐、高浓度糖精钠废水的处理提供优良的微生物菌种资源.