电极-SBBR对集中型沼液的脱氮除铜研究

为了处理集中型沼液中过高的氨氮和由饲料添加剂带入的铜,将电极生物膜法与序批式生物膜反应器(SBBR)工艺的优势进行互补,构建电极-SBBR耦合新工艺,以同时去除氮与铜。通过实验室配水与沼液试验,探讨了电极-SBBR体系同步脱氮除铜的工艺参数及其效果。结果表明,集中型沼液电极-SBBR体系的操作工序为:进水→厌氧→曝气→缺氧/厌氧→出水→闲置,运行参数为:水力停留时间7.0h,厌氧0.5h、曝气4.0h、缺氧/厌氧2.5h;电流30～60mA,溶解氧(DO)4.0～5.0mg/L,碳氮比(C/N)>10.0。电极-SBBR体系对沼液中全氮(TN)、Cu2+、化学耗氧量(COD)的去除率分别达到45.79%、86.53%和84.86%,可以作为沼液脱氮除铜的新工艺。     

不同氮硫浓度及氮硫比对硫酸盐还原厌氧氨氧化脱氮效果的影响

在硫酸盐还原厌氧氨氧化（Sulfate-Reducing Anaerobic Ammonium Oxidation,SRAO）脱氮工艺的基础上,探究了SO42-浓度在100 mg/L的条件下,控制NH4+的投加量在不同N/S（NH4+-N/SO42-）浓度比下ASBR（Anaerobic Sequencing Batch Reactor）反应器的运行效果及其脱氮性能。N/S从1.0增大到3.0时,ASBR中氨氮的平均去除率从78.5%增加到94.4%,但体系内SAD（Sulfur Autotrophic Denitrification）菌的丰度及活性未受到明显抑制,SRAO作用和ANAMMOX（Anaerobic Ammonia Oxidation）作用始终是ASBR脱氮的主要途径。当N/S的浓度比由3增至4时,ASBR中氨氮的平均去除率由94.4%下降为69.2%。这表明随着N/S的增大,体系内ANAMMOX菌和SRAO菌活性的降低,抑制了体系脱氮性能。这时SAD菌的丰度及活性略有增加。硫的去除率随N/S比的变化趋势和总氮的去除规律类似,在N/S=3时达到最大74.2%。结合高通量测序结果,说明不同N/S下的脱氮微生物优势菌群会不断变化,改变体系脱氮除硫性能。     

凤眼莲及底泥对富营养化水体反硝化脱氮特征的影响研究

利用改进的漂浮箱法,通过直接测定水体释放的N2O、N2,在模拟实验中研究种养及未种养漂浮植物凤眼莲条件下富营养化水体硝化、反硝化脱氮释放N2、N2O特征及其对消减水体氮的贡献。结果表明,种养或未种养凤眼莲的富营养化水体硝化、反硝化脱氮的产物以N2为主,硝化、反硝化脱氮释放N2O而脱除的氮仅占水体TN损失量的0．01％＋0．003％。在实验设定的水体富营养化条件下（NH4^＋ —N浓度6．0～7．2mg·L^-1、NO3^- -N浓度0．81～5．14mg·L^-1、TN浓度为8．9～12．07mg·L^-1）,种养凤眼莲的富营养化水体（无底泥）以向大气界面累积释放N2形式损失的氮量（N2-N量,以N计）为（1609．1±303．4）-（2265．2±262．6）mg,占水体氮损失量的63．2％-17．0％,凤眼莲吸收的N仅占水体TN损失量的（23．7±3．1）％～（28．7±4．8）％,并不是净化水体氮的唯一途径。未种养凤眼莲的富营养化水体（无底泥）向大气界面累积释放N2形式损失的氮占整个水体N损失量的（40．7±8．6）％-（43．6±0．8）％,是富营养化水体自净脱氮的主要途径。施加底泥进一步促进了水体通过反硝化脱氮释放N2而损失的氮量。凤眼莲与底泥对促进反硝化脱氮过程具有良好的交互作用（P〈0．01）。种养凤眼莲的富营养化水体向大气界面释放N2的浓度显著（P〈0．05）高于相应处理下未种养凤眼莲的对照水体,说明凤眼莲可能对水体反硝化脱氮过程有促进作用。     

中试膜生物反应器中猪场沼液部分亚硝化快速启动试验

膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)具有出水水质好、污泥龄(Solid RetentionTime,SRT)长等优势,该研究在中试MBR中开展猪场沼液部分亚硝化工艺研究,为部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺在实际工程上的示范应用提供技术参数。结果表明,常温状态下控制反应器内溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)在0.2～0.5 mg/L,p H值8.0±2.0条件下,成功启动并稳定运行部分亚硝化工艺,亚硝酸盐氮积累率保持稳定,最高达到87.95%,出水的亚硝酸盐氮和氨氮浓度比值稳定在1.1∶1,达到进行厌氧氨氧化反应的基质需求。部分亚硝化过程中,氨氧化细菌活性明显的提高且维持在(0.4±0.02)g/(g·d)。反应器内微生物多样性增加,菌群结构发生明显变化,优势菌门由Chloroflexi(绿弯菌门)、Firmicutes(厚壁菌门)变为Proteobacteria(变形菌门),Nitrosomonas(亚硝化单胞菌)成为反应器内的优势菌属。     

生物反应器电子受体反硝化聚磷PAOs-GAOs竞争及N2O释放特性

利用厌氧-缺氧-好氧序批式生物反应器（Anaerobic/Anoxic/Oxic-Sequencing Batch Reactor, An/A/O-SBR），以乙酸钠为电子供体，NO3-/NO2-为电子受体，控制反硝化电子受体电子需求为90 mmol/L，经长时间驯化，考察了不同电子受体驯化SBR反硝化除磷及N2O释放特性，并利用化学计量法确定了聚磷菌（Phosphorus Accumulating Organisms, PAOs）和聚糖菌（Glycogen Accumulating Organisms, GAOs）间竞争关系。结果表明，NO3-还原过程中，SBR系统总氮（Total Nitrogen, TN）和总磷（Total Phosphorus, TP）去除率均达95%以上，平均N2O产率为2.4%，PAOs转化碳源（CODin）和反硝化脱氮比例分别为62.0%和76.2%。NO2-增加，厌氧段糖原（Gly）酵解性能增强，Gly消耗与碳源转化比例（ΔGly/CODin）由0.67增至0.80，PAOs活性受抑制，聚磷（Poly-P）合成减少，GAOs竞争优势增强。NO2--N为30 mg/L，SBR内TP去除率降至50.5%，平均N2O产率达9.9%，PAOs转化碳源和脱氮比例分别降至36.0%和50.6%。PAOs-GAOs共生体系内，GAOs反硝化脱氮过程，削弱了高NO2-对PAOs反硝化除磷的抑制，缺氧阶段NO2-/HNO2积累耦合GAOs反硝化脱氮比例增加，导致高NO2-下TP去除率下降和N2O产率增加。     

生物法脱除好氧出水中的亚硝态氮

从溶解氧、温度、水力停留时间、pH值、C／N五个方面对一株好氧反硝化菌脱除生活污水处理过程中好氧出水中亚硝态氮的效果进行了研究讨论。从实验数据得出，当DO为2．5．温度为30℃，HRT为7h，pH为8，C／N比为6时，出水中亚硝态氮含量达到最低值。     

Na+和K+共存对A2/O工艺脱氮除磷效果及污泥性质的影响

为了揭示多种金属离子共存的含盐废水生物处理系统污染物的去除机制和污泥特性,考察Na~+、K~+共存对A~2/O工艺污染物去除率、污泥性质和微生物群落的影响,采用高通量测序技术分析了厌氧区、缺氧区和好氧区的微生物群落结构,结合脱氮除磷效果和污泥性质的变化,探讨不同Na~+/K~+摩尔比下A~2/O工艺优势种群的演替规律,以期从微生物角度明确Na~+、K~+共存对含盐废水污染物去除率的影响。结果表明:当进水Na~+/K~+摩尔比分别为2、1和0.5时,A~2/O工艺的COD去除率分别为80%、84%和86%,TN去除率分别为73%、77%和80%,K~+浓度的提高缓解了Na~+对COD和TN去除率的抑制作用;厌氧区释磷率分别为70%、73%和74%,缺氧区吸磷率分别为53%、55%和58%,好氧区吸磷率分别为70%、72%和75%。随着进水Na~+/K~+摩尔比的降低,厌氧区、缺氧区和好氧区微生物群落的丰富度和多样性降低,微生物群落差异显著,变形菌门的相对丰度均升高约30%,拟杆菌门和绿弯菌门相对丰度逐渐降低。陶氏菌属和固氮弧菌属作为优势菌属,其相对丰度逐渐增大,有利于氮磷污染物的去除。通过增加K~+的浓度有利于提高氮、磷去除率,增强污泥的生物絮凝性和反硝化聚磷菌的活性。     

减氮和秸秆还田对旱地土壤微生物和硝化潜势的影响

通过3年田间试验,研究减氮和秸秆还田对黄土高原南部旱地春玉米产量、硝态氮残留量及微生物学特性等指标的影响。研究共设置不施肥（CK）、传统施氮（N250）、传统施氮配合秸秆还田（N250+S）、减氮20%（N200）、减氮20%配合秸秆还田（N200+S）5个处理。结果表明：（1）连续3年减氮20%和秸秆还田可以提高玉米产量,阻控土壤硝态氮淋溶,N200较N250处理玉米增产5.9%,N200+S较N200处理玉米增产7.4%,N250+S较N250处理玉米增产9.1%;0－300 cm土层,N200较N250处理硝态氮残留量减少51.3%,N200+S较N200处理硝态氮残留量减少18.0%,N250+S较N250处理硝态氮残留量减少41.2%。（2）减氮和秸秆还田是调控土壤硝化潜势的有效措施,N200较N250处理硝化潜势降低8.8%,N250+S较N250处理硝化潜势降低14.2%,N200+S较N200处理硝化潜势降低20.4%。（3）秸秆还田显著提高土壤微生物量碳氮（SMBC、SMBN）含量,N250+S较N250处理SMBC、SMBN分别显著增加17.5%和24.0%,N200+S较N200处理SMBC、SMBN分别显著增加18.4%和31.3%。（4）施氮和秸秆还田对氨氧化古菌（AOA）影响较小,但增加了氨氧化细菌（AOB）数量。（5）氨氧化细菌（AOB）丰度与硝态氮、铵态氮、土壤微生物量碳氮（SMBC、SMBN）和硝化潜势均呈极显著正相关,而氨氧化古菌（AOA）丰度和影响因子没有明显的相关性。研究结果可为黄土旱塬春玉米种植区氮肥管理和农业可持续发展提供科学依据。     

NaCl盐度对A2/O工艺去除废水污染物和系统微生物的影响

为了提高含盐废水的有机物去除率和脱氮效率,考察NaCl盐度对A~2/O工艺污染物去除和微生物群落的影响,采用高通量测序技术分析了厌氧区、缺氧区和好氧区的微生物群落结构,结合有机物去除和脱氮效率的变化探讨不同盐度下A~2/O工艺优势种群的演替规律,以期揭示含盐废水生物脱氮机理。结果表明:1)随着NaCl盐度的增大,A~2/O工艺污染物去除率下降,当盐度由0增大至40 g/L时,A~2/O反应器厌氧、缺氧和好氧区域COD去除率分别由52%、80%和56%下降至30%、50%和40%;厌氧区和好氧区NH4+-N去除率分别由33%和61%下降至11%和39%;缺氧区NO3--N去除率由63%下降至47%。2)与无NaCl废水相比,加入NaCl后,微生物的多样性降低;高盐度(40 g/L)与低盐度(0、10 g/L)处理的微生物群落结构差异较大;缺氧区陶氏菌属和副球菌属、好氧区梭菌属和硝化螺旋菌相对丰度的降低是导致A~2/O工艺脱氮效率下降的主要原因;厚壁菌门中的部分菌属(如Lactobacillus、Streptococcus、Tepidibacterium、Veillonella、Lachnoclostridium、Zoogloea)相对丰度增大,具有较强的耐盐性;随着盐度的增大,与脱氮相关的微生物(如变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门等)一直是A~2/O工艺厌氧区、缺氧区和好氧区的优势菌门,保证了不同盐度下A~2/O工艺始终具有一定的脱氮效能。     

沼液替代化肥及与秸秆联用对稻田土壤反硝化和硝态氮氨化潜力的影响

为揭示沼液替代化学氮肥及与秸秆联用对土壤反硝化（Denitrification, Den）和硝态氮氨化（Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium, DNRA）特征的影响,本文以江苏东台典型滨海稻田为对象,进行田间小区实验,设置单施化肥（C）、单施沼液（B）、沼液秸秆联用（BS）和化肥秸秆联用（CS）以及对照（CK）5个处理,借助15N同位素示踪技术研究水稻不同生育期各处理土壤Den和DNRA潜力的变化特征。结果表明：①整个水稻生育期内,沼液替代化肥可有效降低稻田土壤Den强度（1.48 μg·kg-1·h-1）,N2O总生成量减少27%,但沼液秸秆配施与化肥秸秆配施相比导致N2O生成总量显著增加70%。②从不同生育期看来,成熟期N2O的调控显得尤为必要。沼液处理（B、BS）与化肥处理（C、CS）均在成熟期出现N2O产生高峰,平均占总产生量的70% ~ 71%与75% ~ 92%。沼液替代化肥有利于N素在土壤的保存,分蘖期土壤DNRA潜力最高,并且B和BS处理DNRA潜力显著高于C和CS处理。③相关性分析发现,单施沼液或化肥处理Den潜力均与pH正相关,与C:N负相关,其中C:N的升高是沼液替代化肥（即B处理）Den强度降低的重要原因。配施秸秆,主导Den潜力变化的因子转变为NO3--N和NH4+-N,且C:N的降低导致Den强度增加。本研究明确了沼液替代化肥与秸秆还田对稻田土壤Den、DNRA过程的影响及其环境效应评估,以及滨海农田沼液施用模式的探索提供一定理论依据。     

绿狐尾藻湿地对养殖废水中不同污染负荷氮去除效应

为研究绿狐尾藻湿地对不同污染负荷养殖废水氮去除效应和影响因素，该研究在野外建立了9条表面流绿狐尾藻湿地，以低负荷（60 L/d废水+120 L/d清水）、中负荷（120 L/d废水+60 L/d清水/d）和高负荷（180 L/d废水）养殖废水为处理对象，研究了不同污染负荷下绿狐尾藻湿地水体氮素时间变化规律；结合线性混合模型，进一步探究了影响绿狐尾藻湿地氮去除的关键环境因子。结果表明，整个试验期间（2014-07－2015-05），绿狐尾藻湿地对低、中、高负荷废水铵氮（NH4+-N）和总氮（Total Nitrogen，TN）去除率均较高，其中NH4+-N平均去除率为85.0%～98.6%，TN平均去除率为83.6%～97.1%。线性混合模型分析结果表明，影响绿狐尾藻湿地NH4+-N去除的关键环境因子是水体溶解氧和硝态氮以及底泥NH4+-N含量，其中水体溶解氧对绿狐尾藻湿地NH4+-N去除影响最大。由于绿狐尾藻湿地对不同污染负荷废水NH4+-N和TN去除率均达到80.0%以上，因此绿狐尾藻可作为耐铵植物处理高负荷养殖废水。该研究结果可为绿狐尾藻湿地在规模养殖场的实际应用提供参考。     

菜地追施猪粪沼液后NH3和N2O排放特征及氮损失率

将厌氧发酵残留物作为肥料还田是其资源化利用的有效途径,但国内外对其还田后氨气（NH3）和氧化亚氮（N2O）的排放特征及氮素利用率的报道较少。本研究通过微区试验,探讨了冬季和夏季大棚菜地追施猪粪沼液（DPS）后NH3和N2O的排放速率及氮素损失率。结果发现, 追施DPS后菜地NH3挥发激增,通常发生在施肥后的48 h 内;而N2O排放量在第一次施肥后大幅增加,随后逐步趋于稳定。追施DPS的处理其NH3和N2O的排放量均显著高于施用化肥的处理,冬季和夏季二者的损失量分别占肥料总量的16.4%～23.2%和24.7%～27.5%。土壤温度、水分和pH对沼液中氮素以NH3和N2O的形式损失的影响较大。     

镇江市古运河河岸沉积物氮及有机质分布特征

为揭示镇江市古运河河岸带表层沉积物中氮元素含量的分布特征,结合古运河周边环境状况,选择6个典型的采样点对其表层沉积物进行样品采集,对各样品沉积物总氮（TN）,氨氮（NH₄⁺-N）,硝氮（NO₃^--N）,亚硝氮（NO₂^--N）以及有机质（O.M）和pH值进行了分析,并根据经验公式对沉积物有机氮进行了计算。结果表明,TN,NH₄⁺-N,NO₃^--N,NO₂^--N以及Org-N含量介于0.39~2.40 g/kg,1.63~11.31 mg/kg,2.46~6.95 mg/kg,0.54~2.29 mg/kg,0.99~2.32 g/kg,总氮和有机氮的变异系数最大,为83.59%,氨态氮、硝态氮以及亚硝态氮的变异系数介于40.36%~49.15%,表现为中等离散程度,表明研究区域总氮和有机氮的离散程度较高,其在空间分布上呈现较为明显的异质性;古运河沉积物有机质含量介于0.99%~2.32%,变异系数为32.50%,表现为中等变异性,表明各采样点的沉积物有机质含量变化幅度中等;通过沉积物C/N值来判断,古运河有机质主要以陆源贡献为主;相关性分析结果表明,NO₂^--N与TN的关系最为密切,而氨氮与硝氮、亚硝氮以及有机氮之间的相关性不强,说明氨氮与其他形态氮在沉积物方式上存在一定的差异性。此外,pH值对古运河表层沉积物氮形态的具有较为显著的影响。     

微藻培养技术处理猪粪厌氧发酵废水效果

为降低猪粪厌氧发酵废水－沼液对环境的污染,研究通过培养微藻的方法对其处理的效果。分别采用灭菌和不灭菌的方式对沼液进行预处理,接种微藻后测定培养过程中微藻的生长状况和沼液中主要水质指标COD、NH3-N、TN及TP的降低情况。结果表明,各项指标均有较为明显的下降,其中最重要的2个指标COD和NH3-N分别降低了85%和55%,由此说明,利用沼液培养微藻可以有效地清除废水污染物,同时可以获得具有商业价值的微藻细胞。     

不同碳氮比条件下4种可控因素对垂直流人工湿地总氮去除的影响

以模拟垂直流人工湿地为研究对象,采用正交试验法考查了在不同碳氮比（C/N）条件下,进水流量、水位高度、湿干比及运行周期4个可控因素对垂直流人工湿地脱氮的影响。结果表明,增加C/N可提高总氮去除效率,4个可控因子对污水总氮的去除有显著影响,进水量是总氮去除最重要的影响因素,干湿比的影响强度随着C/N的增大而增加,当C/N为1∶1和3∶1时,总氮的去除效果最优组合为：水位高度为50cm,湿干比为2∶1,周期为24h且进水流量为80cm·d-1;当C/N为5∶1时,总氮的去除效果最优组合为：水位高度为25cm,湿干比为1∶1,周期为24h且进水流量为80cm·d-1。     

闽西北农田生态系统中大气氮湿沉降研究

在福建省三明市将乐县连续3年定位收集湿沉降,研究闽西北地区农田生态系统大气氮素湿沉降的浓度、沉降量以及时间变化规律。结果表明:降水中TN、TIN、DON、NH4+-N和NO3--N的平均浓度分别为1.22,0.83,0.38,0.53,0.30mg/L,无机氮与有机氮的比例达到2.18,且在每次降雨中总氮的浓度均超过水体富营养化阈值(0.2mg/L)。该地区湿沉降氮输入量有明显的季节性变化,春、夏季高,秋、冬季低。在湿沉降输入氮中NH4+-N、NO3--N和DON占总氮的比例分别为43.77%,24.78%和31.45%,湿沉降以无机氮(TIN)为主,平均年无机氮(TIN)沉降量为8.71kg/hm2,占总氮(TN)沉降量的68.55%。总氮(TN)年输入量为4.17～18.00kg/hm2,平均值为12.71kg/hm2。大气中氮素湿沉降对生态环境有一定的风险。     

高浓度沼液淹灌土水系统中氮、磷和有机物的动态变化

通过室内静置培养模拟试验,研究了高浓度沼液淹灌稻田土壤后上覆水和土壤中氮、磷和有机物的动态变化特征。结果表明,全沼液淹灌处理的上覆水中总磷和NH+4-N浓度分别在30 d和50 d内降低到允许排放标准以下;降低灌溉沼液的浓度,可缩短排放达标所需时间;但硝态氮浓度经过迅速下降后又会显著升高,全沼液灌溉处理100 d后,上覆水中NO-3-N的浓度比灌溉初期提高了44.9%。灌溉沼液中污染物浓度的降低,主要是降解和挥发作用的结果,只有少部分留在土壤中。因此,在水田休闲期进行高浓度的沼液淹灌,不仅可以消解和净化沼液中污染物质,还能有效改善土壤养分性质,不会引起土壤中氮、磷和有机物质的过量积累。     

人工降雨条件下不同坡长和覆盖度对氮素流失的影响

用植被覆盖度(20%,45%,60%,90%)和坡长(1,2,3,4,5m)作为可变因素,设定固定雨强2.0mm/min进行室内模拟降雨,研究氮素的流失特征,探索坡长、覆盖度和径流对氮素流失的影响。通过对试验数据的分析,结论为:(1)相同覆盖度,不同坡长全氮(TN)流失量随时间延长而逐渐增加,并且随着坡长的增加,流失量逐渐增大,但径流中总氮的浓度变化差异不明显。硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)流失量的变化与TN较为相似,流失浓度随着时间变化主要表现为径流前期浓度较高,随着降雨时间的延长,浓度逐步降低并最终趋于稳定。(2)降雨过程中,径流中的氮流失主要以溶解态的氮为主,并以NO3--N比NH4+-N含量高,但是随着降雨时间的延长,不溶性氮的比例也会有所增加。(3)径流量对各形态氮的流失影响十分明显,植被覆盖度和坡长分别与TN、NO3--N的流失量呈显著负相关和显著正相关。     

硝态氮和铵态氮供应比例对雷竹碳、氮、磷化学计量的影响

【目的】硝态氮（NO₃--N）和铵态氮（NO₄+-N）是土壤中容易被植物吸收利用的两种无机态氮,对植物养分吸收的影响不同。研究不同比例硝态氮（NO₃--N）和铵态氮（NO₄+-N）供应下植物器官碳（C）、氮（N）、磷（P）化学计量特征,有助于了解土壤养分对植物体内C、N、P营养元素分配规律的影响。【方法】采用盆栽方法,以一年生雷竹（Phyllostachys violascens）为试材,进行了NO₃--N和NO₄+-N配比试验。在供氮量均为12.5 g/pot的前提下,设5个硝、铵供应比例处理:1:0、2:1、1:1、1:2、0:1。试验处理20天后,取雷竹竹冠上、中、下部叶片和细根样品,测定其C、N、P含量,并对其异速生长关系进行分析。【结果】不同硝铵比例处理间雷竹叶片和细根C含量差异不显著,N、P含量差异显著。随着氮素供应中NO₄+-N比例的增加,叶片和细根的N、P含量均在硝铵比为1:1、1:2时显著高于其他处理,C:N、C:P、N:P总体上呈降低趋势,表明生长速率提高;叶片和细根N与C、N与P的Ⅱ类线性回归斜率在硝铵比为1:1、1:2时显著增大,表明相同N供应水平下,硝铵比为1:1、1:2时,C、P有更多的积累量。【结论】不同硝铵比显著影响着雷竹叶片和细根C、N、P的化学计量特征,合理的硝铵混合比例可促进雷竹对C的固定和N、P吸收,以硝铵比为1:1、1:2较适宜雷竹生长与养分积累。