團隊全家福

哈爾濱工業大學污水處理技術研究所成立時間：2014年

主要研究方向：

（1）再生水水質安全評估

（2）廢棄固體資源化與污染控制

（3）污水生物處理理論

團隊成員：陳志強（教授/博導）、溫沁雪（副教授/博導）及20余名博士與碩士研究生

團隊承擔主要項目：

1）國家自然科學基金：養殖場糞便好氧堆肥過程中抗性基因的分布與削減機制研究，2016/01-2019/12

2）國家自然科學基金：基于污泥定向產酸及產PHA菌富集系統評價的污泥碳源合成生物可降解塑料的研究，2014/01-2017/12

3）國家自然科學基金：基于物理及生態雙重選擇壓力的PHA合成菌富集新工藝及餐廚垃圾碳源優化利用研究，2016/01-2019/12

4）國家重點研發計劃：難生物降解污染物深度脫除關鍵技術與應用示范，2016/07-2019/06

2017年發表的代表性SCI論文

1. Chen Z, Li M, Wen Q, et al. Evolution of molecular weight and fluorescence of effluent organic matter (EfOM) during oxidation processes revealed by advanced spectrographic and chromatographic tools[J]. Water research, 2017, 124: 566-575.（IF：6.942）

中文題目：通過高級光譜和色譜工具揭示出水有機物的分子量和熒光特性在氧化過程中的轉化行為

中文摘要：污水廠二級出水有機物由于其難降解特性，其對受納水體的環境風險的研究是一個熱點問題。本文研究了出水有機物在臭氧、紫外過氧化氫（UV/ H2O2）、紫外過硫酸鹽（UV/PS）中的降解。通過三維熒光平行因子分析（EEM-PARAFAC）和二維相關凝膠色譜分析（2D-COS）揭示了出水有機物在氧化過程中的變化。結果表明DOC、UV254和熒光組分在氧化過程中符合假一級動力學。有機指標在臭氧中的降解速率高于兩種紫外高級氧化，而等摩爾氧化劑量下UV/PS比UV/H2O2更加有效。臭氧和過硫酸根自由基優先和陸源腐殖酸反應，而羥基自由基傾向于和蛋白類有機物反應。在氧化過程中，高分子量有機物優先受到攻擊，臭氧把大分子物質（表觀平均分子量MW為3510Da和575Da）轉化為小分子物質（MW為294Da），而在兩種高級氧化過程中，有機物在各分子量區間均表現出下降趨勢。由于臭氧和出水有機物具有較高反應速率，因此臭氧可以作為高級氧化預處理以減輕自由基消耗，促進有機物在高級氧化中進行礦化。最終研究了有機指標去除速率和氧化劑衰減速率間的關系，發現二者存在線性相關關系。

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2.Long Huang,Zhiqiang Chen,Qinxue Wen,Lizhi Zhao,Duu-Jong Lee,Lian Yang,Yao Wang, Insights into Feast-Famine polyhydroxyalkanoate (PHA)-producer selection: Microbial community succession, relationships with system function and underlying driving forces, Water Research, 10.1016/j.watres.2017.12.033.(IF：6.942)

中文題目：產PHA菌群富集過程解析：菌群演替、其與系統功能的聯系及內在驅動機制

中文摘要：Feast（底物充盈）-Famine（底物匱乏）工藝被廣泛應用于混合菌群體系中PHA合成菌的富集，但是目前在生理生態層面對該工藝過程的認識還不夠充分。在三組工況一定的富集反應器中，混合菌群的表觀性質呈現一致的變化趨勢，菌群結構發生了更為復雜的變化，其主要包括：非優勢菌的淘汰/富集以及優勢菌的劇烈更迭。對PHA功能基因的定量分析揭示：在細菌豐度劇烈更迭時期產PHA優勢菌能以一種接力的方式保證菌群整體PHA合成能力的穩定。Thauera屬的菌種OTU 7在混合菌群系統中是PHA合成的功能主體但同時也造成了菌群絮體沉降性能的波動。OTU 7這一特殊的代謝特征也成為其被另一種產PHA優勢菌（Paracoccus屬的OTU 1）競爭性排除的誘因。從微生物生態學層面分析，確定性過程（Deterministic process）主導了整個富集過程，這一過程使優勢菌在馴化期呈現必然性的更替并維持著菌群在成熟期相對穩定的PHA合成功能，但是中性過程（Neutral process）的存在（例如噬菌體感染）導致了產PHA優勢菌在成熟期難以預測的種群更迭。

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3.Long Huang, Zhiqiang Chen, Qinxue Wen, Duu-Jong Lee, Enhanced polyhydroxyalkanoate production by mixed microbial culture with extended cultivation strategy, Bioresource Technology, 2017(24):802-811.(IF：5.651)

中文題目：混合菌群擴大培養用于提升PHA產量的研究

中文摘要：較低的生物量產出是制約混合菌群PHA合成工藝產量的關鍵因素。本研究提出了混合菌群擴大培養策略，該工藝策略可以在快速擴增產PHA混合菌群生物量的同時有效保持菌群的PHA合成能力。經過10天的擴大培養試驗，排泥和無排泥控制的擴增組混合菌群分別取得了占細胞干重71.4%和66.7%的最大PHA含量（接種菌群的最大PHA合成能力為62.1%），其終生物量分別是初始生物量的43和52倍。將優化的擴大培養工藝嵌入到傳統三段式PHA合成工藝體系中，可以獲得極具競爭力的PHA合成表現：工藝整體PHA轉化效率和容積產率分別可以達到0.49 g COD PHA/g COD VFA和1.21gPHA/(L·d)；最終的總生物量為17.22g/L。本研究提出的基于混合菌群擴大培養的PHA合成工藝在規模化生產中具有良好的應用前景。

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4.Chen Z, Wang Y, Wen Q. Effects of chlortetracycline on the fate of multi-antibiotic resistance genes and the microbial community during swine manure composting.[J]. Environmental Pollution, 2017. (IF：5.099)

中文題目：堆肥過程中金霉素對多重抗生素抗性基因和微生物的群落的影響研究

中文摘要：畜禽養殖業中過度使用抗生素，導致抗生素殘留和抗生素耐藥性基因的積累，不合理的處理處置畜禽糞便會直接造成環境污染。在本研究中，針對常用的畜禽抗生素進行監測，包括金霉素、紅霉素、磺胺甲基嘧啶和恩諾沙星；同時監測四環素類、大環內酯類、磺胺類和喹諾酮類四種抗生素抗性基因；由于共抗性和交互抗性在抗性基因之間相互作用，畜禽糞便中殘留的多重獸用抗生素與抗性基因、細菌菌群之間的關系。通過研究表明，在堆肥結束時，外源添加20mg/kg金霉素的堆體中，有99%的金霉素都被去除，而其它三種抗生素殘留物也有效去除。堆肥過程中抗生素抗性基因的變化與細菌菌群的變化成正相關，堆肥的高溫期，擬桿菌屬和芽孢八疊球菌屬是抗生素抗性基因的主要攜帶者，而在堆肥的腐熟期，梭菌屬和假黃色單胞菌屬可能是導致抗生素抗性基因傳播的主要微生物。由此，得出結論，好氧高溫堆肥能夠有效削減抗生素抗性基因，提高畜禽糞便堆肥產品的安全性，以更好地進行還田利用。

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5.Chen Z, Li M, Wen Q. Comprehensive evaluation of three sets of advanced wastewater treatment trains for treating secondary effluent: Organic micro-pollutants and bio-toxicity[J]. Chemosphere, 2017, 189:426-434. (IF：4.208)

中文題目：綜合評估三套污水深度處理工藝處理二級出水：有機微污染物和生物毒性

中文摘要：有機微污染物（OMPs）的環境賦存對水生生物和人類健康造成潛在威脅。本文對三套常用的污水深度處理工藝（混凝沉淀-過濾、混凝沉淀-曝氣生物濾池和臭氧-生物活性炭）在去除15種OMPs和生物毒性方面進行了研究。OMPs和生物毒性在二級出水中具有較高的檢出水平（OMPs為0.69-14.71 μg/L，基因毒性為22.64μg4-NQO/L，雌激素活性為1.4 μg E2/L）。在混凝（混凝劑為20mg/L的聚合氯化鋁）和過濾工藝，OMPs和生物毒性去除效果不佳。臭氧在OMPs、基因毒性和雌激素活性去除方面較好。在臭氧投加量為1.25 mg O3/mg DOC情況下，OMPs的去除率超過80%，而OMPs在臭氧過程中的去除率和目標物與臭氧的二級反應速率有關。基于皮爾遜相關性分析，光譜學指標去除（UV254和總熒光強度）與基因毒性的去除存在正相關關系，而雌激素活性去除和OMPs去除之間相關性較好。因此二級出水的光譜學指標去除率在指示OMPs和生物毒性去除方面具有很大的應用潛力。

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6.Zhiqiang Chen, Long Huang, Qinxue Wen, Huichao Zhang, Zirui Guo，Effects of sludge retention time, carbon and initial biomass concentrations on selection process: From activated sludge to polyhydroxyalkanoate accumulating cultures，Journal of Environmental Sciences，2017(52)76-84. (IF:2.937)

中文題目：污泥停留時間、進水碳源和初始生物量濃度對富集過程的影響：從活性污泥到產PHA混合菌群

中文摘要：本研究使用以蔗糖廢水作為底物在好氧動態補料（Aerobic dynamic feeding，ADF）模式下連續運行的四組SBR來從城市污水廠活性污泥中富集產PHA菌群，四組SBR在污泥停留時間、進水碳源濃度以及接種污泥濃度三個工況條件上設置不同的參數組合。除了SBR的產PHA菌群富集能力，本研究也關注了反應器內混合菌群絮體的物理性狀，并且使用末端限制性片段長度多態性分析（T-RFLP）手段研究了ADF模式下所富集混合菌群的結構。對于產PHA菌的富集過程而言，最佳的工藝運行條件為：污泥停留時間5天，進水碳源濃度2.52g COD/L以及初始生物量濃度3.65g/L，在這種工況下，混合菌群的穩定性最佳且具有最優的PHA合成效果（最大胞內PHA含量為61.26%，在營養均衡條件下PHA轉化率為0.58g COD PHA/g COD S）。本文分別研究了污泥停留時間、進水碳源和接種生物量濃度對產PHA菌群富集過程的影響。在此基礎上，初步提出了分段的富集過程模型并闡述了污泥停留時間對每一階段的影響。

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第一期：江南大學李激教授團隊2017年發表了這些代表性SCI論文（2017-12-22）