人工湿地高效好氧反硝化菌的分离鉴定及反硝化特性研究

从增氧型复合垂直流人工湿地中采集样品,利用间歇曝气法富集好氧反硝化菌,并进行分离纯化,共得到10株好氧反硝化菌。其中编号为B13的菌株在初始硝态氮含量为277.23mg·L-1、碳氮比为5的条件下,24h的硝态氮去除率达92.80%,亚硝态氮积累只有12.57mg·L-1,脱氮速率达到20.58mg·L-·1h-1。16S rDNA序列分析表明,该菌与Pseudomonas stutzeri同源性达100%。选用四因素三水平L（934）正交试验表设计实验,通过测定对硝态氮去除能力和亚硝态氮的积累量,研究碳源、碳氮比（C/N）、pH以及溶解氧含量（DO）4种不同因素对B13号菌株好氧反硝化性能的影响。结果表明,该菌株对硝态氮的去除率最大可达99.88%,几乎没有亚硝态氮积累。对硝态氮去除率影响最大的因素为碳氮比,其次为pH,溶解氧含量和碳源。对应的最优条件是碳源为葡萄糖,碳氮比为10,pH为9,溶解氧含量为1.84～3.57mg·L-1。     

氨化细菌对植物浮岛人工湿地中有机氮强化分解

鉴于人工植物浮岛生态塘出水氨氮浓度高、去除率较低这一难题,将实验室筛选的一株具有高效氨化能力的工程菌应用于植物浮岛人工湿地中进行强化分解有机氮试验,以提高植物浮岛生态系统中有机氮、氨氮的去除效果。菌株动力学试验研究表明：有机氮分解反应符合零级反应,降解速率为0.76 mg/(L·h),在48 h时有机氮的分解率为81.80%。采用常绿植物蕙兰构建植物浮岛污水处理模拟生态系统,以未加菌剂做为对照组,以加入氨化细菌菌剂做为试验组,进行对比试验。结果表明,在48 h时未加菌剂的植物浮岛中有机氮的分解率为75.66%,有机氮质量浓度为8.23 mg/L;加入菌剂的植物浮岛中有机氮的分解率为86.50%,有机氮质量浓度为4.40 mg/L,加入菌剂比未加菌剂时有机氮的分解率提高了11.16%,有机氮质量浓度降低3.83 mg/L。在72 h时,加入菌剂的植物浮岛中氨氮质量浓度为6.74 mg/L;而未加菌剂在72 h时氨氮还未开始降解,在144h时氨氮质量浓度为9.86 mg/L-1。加入氨化细菌菌剂后,植物根系能够更多的吸收氨氮,为植物根系周围的微生物群提供了充足的氧气进行硝化作用,提高了植物浮岛对氮素的去除效果。该研究可为人工湿地中提高氮素去除效果提供参考。     

一株棒状杆菌的氨氧化活性研究

自鸡粪好氧发酵过程中筛选出一株棒状杆菌属(Corynebacterium)的高效异养氨氧化细菌。为明确它的氨氧化活性及其它氮转化特性,研究了初始有机物浓度、氨态氮浓度、pH值、C/N、溶解氧含量、培养温度等环境条件对其氨氧化活性的影响;同时还测定了氨化、硝化和反硝化等氮转化特性。结果显示,该菌株在自养条件下氧化氨态氮仅生成亚硝态氮不生成硝态氮,而在异养条件下氧化氨态氮能同时生成亚硝态氮和硝态氮,且氨态氮利用和亚硝态氮、硝态氮生成总是同步进行的。该菌株氨氧化最适环境条件是有机物浓度680 mg/L、氨态氮浓度424 mg/L、pH值7、C/N 1.77、培养温度35℃和高溶氧量;该菌株除了异养氨氧化特性外,还同时具有氨化、硝化和反硝化等多项氮转化能力。     

养殖废水中异养硝化细菌的分离筛选和鉴定

为了获得脱氮功能强的异养硝化菌株用于养殖废水的脱氮处理,通过富集、分离和纯化等步骤,并结合格利斯试剂检验菌株硝化能力的方法,从某养猪场污水处理池污泥中分离筛选了4株具异养硝化功能的菌株,分别标号为79、84、L116、L117,通过16SrDNA序列分析和美国全自动微生物分析仪Biolog鉴定,4株菌均为粪产碱杆菌（Alcaligenesfaecalis）,并验证了这4株菌的硝化能力。结果表明,当液体培养基初始氨氮浓度为90mg.L-1左右时,在振荡培养48h内,菌株79、84、L116、L117培养基中氨氮和总氮均快速下降,氨氮去除率分别达到44.4%、47.9%、61.3%和56.4%,总氮（除菌）去除率达到39.9%、38.5%、43.4%和40.7%。     

四川省龙泉湖表层沉积物与表层水体中各种形态氮含量及其相关关系

以四川省龙泉湖湖泊表层沉积物和表层水体为研究对象,分析了表层沉积物的各种水溶性氮含量和表层水体的硝态氮和氨氮的含量。结果表明,表层沉积物中水溶性总氮、水溶性氨氮和水溶性硝态氮的平均含量分别为6.64,1.22和2.83mg/kg,水体中硝态氮和氨氮的平均含量分别为5.09和0.05mg/L;表层水体和表层沉积物中的硝态氮含量无显著相关关系,但表层水体和表层沉积物中的氨氮含量呈显著正相关,说明表层水体中氨氮可能是由沉积物释放而来。     

草坪-土壤系统消纳沼肥氮的环境影响

为了研究草坪-土壤体系下施用沼肥对地下水氮的环境影响,在北京的气候条件下,采用地下渗滤系统土柱试验装置年沼肥施氮量分别为20、60、100、140?g/(m2·a)和年化肥施氮量为20?g/(m2·a) 5种条件下,对1?m以下草坪土壤渗滤液中氨态氮、硝态氮和总氮浓度进行了测试,并分析不同用量沼肥氮对其的影响。结果表明：随着沼肥施氮量的增加,土壤渗滤液中氨态氮、硝态氮、总氮浓度升高。氮肥施用量为20?g/(m2·a),化肥处理渗滤液的氨态氮、硝态氮、总氮浓度高于沼肥。各处理氨态氮去除率均在99.8%以上;总氮去除率为86.7%～95.6%之间,沼肥施氮量为60?g/m2时,总氮去除率最高为95.6%。根据地下水环境质量标准（GB/T 14848-93）,施氮量为20和60?g/(m2·a)时,渗滤液硝态氮均达到III类水质标准;而施氮量为100和140?g/(m2·a)时,分别有10%和32.5%的监测样本超过III类水质标准,且主要集中在7和8月份。该研究表明,以III类水质硝态氮质量浓度20?mg/L为评价标准,年沼肥施氮量600?kg/(hm2·a)没有对地下水环境造成硝态氮的污染。     

植烟土壤中微生物特性及氨化、亚硝化菌分离鉴定与活性研究

针对烤烟生产中施用有机肥后植烟土壤有机态氮素分解速率不易调控的问题,并为配制有机氮分解微生物菌剂提供优良菌株,本研究以化肥、牛粪、玉米秸秆、油枯处理下的烤烟根区土壤为材料,分离筛选出高活性氨化、亚硝化土著菌,并分别测定其对有机氮降解及氨氮分解的效果。结果表明:在烤烟生长旺长期,施用有机肥处理的土壤可培养细菌、真菌、放线菌、氨化菌数量均高于单施化肥处理;在烤烟成熟期,施用有机肥处理,烤烟根区土壤氨化菌、亚硝化菌、真菌、放线菌数量均高于单施化肥。通过各类菌株的土样来源分析,氨化作用强度较高的优势菌株均来源于有机肥处理的土样,植烟土壤施用有机肥较单施化肥能够获得较高活性的氨化细菌。各类菌活性研究显示,短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、嗜热脂肪地芽孢杆菌(Geobacillus stearothermophilus)、巨大芽孢菌(B.megaterium)培养液有机氮含量降幅最大,较初始有机氮含量分别降低84.74%、92.74%、79.52%;寡养单胞菌(Stenotrophomonas sp.)兼具有亚硝化作用及硝化作用,培养7 d后,培养液中硝态氮含量增加了0.617 mg·L~(-1);嗜麦芽寡单胞菌(S.maltophilia)亚硝化作用最强,培养7 d后,培养液中亚硝态氮含量为0.518 mg·L~(-1)。氨化菌培养48 h后有机氮分解速率降低,具有亚硝化及硝化作用的菌株培养到第7 d活性仍处于较高水平。因此,试验分离出的不同功能细菌在配制解氮复合微生物菌剂时需在不同时间加入菌株进行发酵,以获得高活性微生物菌剂。根据分解有机氮、解氨试验及相关文献中各菌株作用功能分析,筛选出纳西杆菌(Naxibacter sp.)、寡养单胞菌、短小芽孢杆菌、嗜热脂肪地芽孢杆菌、同温层芽孢杆菌(B.stratosphericus)、纤维菌(Cellulosimicrobium cellulans)、高地芽孢杆菌(B.altitudinis)和巨大芽孢菌8株高效氮素功能菌株用于有机氮分解微生物菌剂的配制。     

潜流人工湿地除氮的生态动力学模拟

对某潜流人工湿地建立生态动力学模型,利用MATLAB编程模拟湿地中氮素的迁移转化过程,确定了主要除氮机制。模拟结果显示,该模型能较好地模拟出水中有机氮、氨氮和硝态氮浓度的变化趋势和范围。进一步进行氮素质量平衡分析可知,该人工湿地的主要除氮机制为硝化、反硝化和植物吸收,有机氮、氨氮和硝态氮的总去除率为60.53%,其中反硝化过程去除43.10%,植物吸收去除13.98%,沉淀去除3.45%。     

一株根际好氧反硝化菌的筛选及其反硝化条件研究

为丰富好氧反硝化菌株种类,本文从不同环境样品中富集筛选好氧反硝化细菌,最终得到一株高效根际菌株RWX31,其在初始NO3--N浓度140 mg/L时24 h去除率为82％,并在好氧条件下可进行反硝化作用产生N2O.通过单因素试验研究该菌株进行反硝化作用的条件和特性,结果表明,菌株RWX31最适培养基条件分别为:以柠檬酸钠为碳源,接种量为1％,Mg2+浓度为0.05 g/L,反硝化初始氮源中NO2--N比例为0.最适培养条件为:温度28℃～32℃,pH为7.0～7.5,C/N为8～ 12,DO浓度约6.5 ～ 7.0 mg/L.在这些培养条件下菌株NO3--N去除率可增至90％以上.菌株RWX31的NO3--N去除能力高于以往报道的反硝化菌株,是一株具有实际应用价值和潜力的菌株.     

极大硬毛藻无性系对海水养殖废水中氮盐的去除效果

养殖水体中无机氮的高效去除是开展循环水养殖的重要保障条件之一。该论文研究了极大硬毛藻无性系(简称极大硬毛藻)对循环水养殖水体中无机氮盐的去除效率及特征。结果表明,当藻体密度为(10±1) g/L时,在一定浓度范围(氨氮:0～15 mg/L,亚硝酸盐氮:0～3 mg/L,硝酸盐氮:0～15 mg/L),极大硬毛藻对海水中3类无机氮盐的吸收速率随着时间变化即氮盐浓度降低而降低;其中藻类对氨氮的吸收速率变化较大,而对亚硝酸盐和硝酸盐的吸收速率相对稳定。当3种氮盐质量浓度为3 mg/L,极大硬毛藻首先选择吸收氨氮;当氨氮质量浓度降至1.5 mg/L时,藻开始吸收亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。极大硬毛藻对人工模拟养殖废水中氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的15 h去除率可达到94.3%、100%、82.2%。该研究可为极大硬毛藻在循环水养殖水体净化的应用、养殖废水资源化利用和无害化处理技术的建立提供科学依据。     

盐碱草甸植被退化对土壤硝化作用强度的影响

为了解不同退化阶段盐碱草甸草原土壤硝化作用强度特征及其影响因素,采用空间代替时间的方法,以松嫩平原盐碱草甸草原植被退化过程中4种典型植物群落为对象,以未做处理为参照,设置刈割、施氮和刈割同时施氮3种处理,测定了土壤的硝化作用强度(NI)、pH值、电导率(EC)、含水量(SMC)和有效磷(OP)、硝态氮(NO^-₃-N)、铵态氮(NH+4-N)及全氮(TN)的含量。结果显示:(1)土壤NI与pH值、电导率、含水量、OP和NO^-₃-N呈极显著正相关关系(p<0.01);通过逐步回归分析的方法得出土壤NI的重要影响因子,重要影响因子对土壤NI影响强弱表现为:pH值>有效磷含量>含水量>硝态氮含量,并推断土壤硝态氮含量可作为土壤NI的一个重要表征参数。(2)未作处理时,星星草群落与碱蓬群落土壤硝化作用强度分别为13.4,13.5 mg/(kg·h),显著高于羊草群落和退化羊草群落的5.0,2.5 mg/(kg·h),刈割和施氮处理分别使星星草群落土壤NI提高96.88%,253.77%,混合处理使其提高413.70%,显著高于其他3种植物群落,由此可见,在人为刈割和施氮肥的干预下,星星草群落土壤铵态氮可能更易转变为硝态氮,氮素流失的风险也更大,因此可认为星星草群落处于盐碱草甸退化过程中的关键阶段。     

厨余与园林废物共堆肥过程氮素转化及损失

为获得适用于厨余垃圾与园林废物的共堆肥工艺,采用密闭式好氧堆肥,在含水率75%和通风量0.2 L/(kg·min)的条件下,以厨余垃圾和园林废物为研究对象,探讨了两者干物质质量比为4∶1(N1)、3∶1(N2)和2∶1(N3)时对发酵温度、pH值、C/N、GI、氨气、全氮、有机氮、铵态氮与硝态氮等的影响,以期揭示二者共堆肥过程中氮素的转化与损失规律。结果表明,在厨余垃圾与园林废物共堆肥过程中,两者为2∶1时,不但升温速度快,有效提高了反应过程的最高发酵温度,高达63.4℃,无害化程度彻底,而且初始C/N较适宜,在第21天实现了完全腐熟状态,加速了发酵进程;N3较N1、N2处理分别减少了30.30%、12.96%的全氮损失与7.8%、15.71%的氨气挥发损失,有效促进铵态氮向有机氮和硝态氮转化,氮素损失最小。因此,厨余垃圾与园林废物为2∶1时,更利于促进二者协同发酵处理,为提升共堆肥产品氮素养分含量提供理论支持。     

脱氮副球菌的好氧反硝化特性及对养殖水体中氮素的控制

以一株脱氮副球菌（Paracoccus denitrificans）为试验菌株,研究了其在好氧环境下的最适生长条件以及在不同溶氧条件下对NO2--N、NO3--N的转化去除情况。结果表明,脱氮副球菌好氧下的最适生长温度为30℃,最适生长pH值为7.0。在溶解氧比较充足的情况下（6.6～7.3mg.L-1）,脱氮副球菌对NO2--N、NO3--N的去除以同化吸收为主,少部分是经由反硝化作用去除,最大去除率可达100%和97.58%。随着溶氧的降低,脱氮副球菌的反硝化能力增强,NO2--N、NO3--N通过反硝化作用去除的比例增加。将活菌数≥109个.mL-1的脱氮副球菌按1.0、2.5mg.L-1的浓度加入养殖水体,在10d内可使养殖水体中的NH4＋-N下降41.89%～49.23%,NO2--N下降33.33%～42.86%,NO3--N下降48.28%～67.74%,对养殖水体中的氮素污染具有较好的控制效果。研究显示,脱氮副球菌的好氧反硝化作用可以为养殖水体有氧条件下的脱氮提供一条新的思路。     

低温条件下满江红对地表水氮磷的去除效应研究

在冬季低温条件下研究了利用固氮植物满江红对模拟的不同磷浓度地表水的氮磷去除效应。结果表明,在各种磷浓度下,满江红对铵态氮、硝态氮和可溶性磷均有较好的去除效果,在试验结束的时候,溶液铵态氮、硝态氮去除率分别达94.04%和95.46%以上。磷的去除率随污染水体磷水平提高而增加,在处理前水体磷污染水平分别为0.1,0.4,1.6 mg P/L的条件下,其去除率分别达到87.0%,96.8%,99.0%。在磷污染水平提高时,满江红的生长量均有增加。满江红的生长量、植物体氮和磷浓度均随水体中磷的水平增加而提高。研究表明,满江红对富营养化地表水营养盐去除效果较好,可作为富营养化地表水修复植物。     

低温条件下满江红对地表水氮磷的去除效应研究

在冬季低温条件下研究了利用固氮植物满江红对模拟的不同磷浓度地表水的氮磷去除效应。结果表明,在各种磷浓度下,满江红对铵态氮、硝态氮和可溶性磷均有较好的去除效果,在试验结束的时候,溶液铵态氮、硝态氮去除率分别达94.04%和95.46%以上。磷的去除率随污染水体磷水平提高而增加,在处理前水体磷污染水平分别为0.1,0.4,1.6 mg P/L的条件下,其去除率分别达到87.0%,96.8%,99.0%。在磷污染水平提高时,满江红的生长量均有增加。满江红的生长量、植物体氮和磷浓度均随水体中磷的水平增加而提高。研究表明,满江红对富营养化地表水营养盐去除效果较好,可作为富营养化地表水修复植物。     

人工湿地-电活性菌藻膜技术处理养猪废水中试试验

人工湿地由于具有运行成本低、维护简单等优点而被广泛应用于养殖废水处理。然而,人工湿地技术普遍存在污染物去除效率受温度影响大等问题。在该研究中,通过构建电活性菌藻生物膜来强化人工湿地系统,对养猪废水进行了自然温度下的处理效能与微生物群落研究,在室外开展了18个月试验,结果表明：电活性菌藻生物膜强化组在夏季化学需氧量、氨氮、硝态氮、总氮、总磷、亚硝态氮的去除率分别达到98.26%、97.96%、85.45%、95.07%、94.64%和85.45%。在冬季化学需氧量、氨氮、硝态氮、总氮、总磷、亚硝态氮的去除率分别达到96.10%、91.56%、75.29%、89.94%、92.12%和83.15%。具有良好低温适应性。强化组冬季化学需氧量、氨氮、硝态氮、总氮、总磷、亚硝态氮的出水浓度均满足《禽畜养殖业污染物排放标准》（GB18596—2001）。相比未构建电活性菌藻生物膜的对照组,以上污染物去除率均分别提高。电活性菌藻膜在冬夏季节的优势微生物均为Cyanobium、Shewanella、Azoarcus,群落结构稳定性高,有利于促进冬季污染物去除率,为提高系统污水处理可靠性提供了保障。     

池塘系统在农村面源污染防治中的应用

 农村生活污水是农村面源污染的重要来源。通过为期1年的农村污水水质监测,研究松花坝水源区建立池塘系统对农村污水的净化效果。结果表明:1)池塘系统对铵氮、总氮、总磷的输出具有较好的控制效果,最高去除速率分别为3.78、4.20、1.06g/(m2.d),最大去除率分别为88.35%、79.28%、86.49%;2)由于硝化和反硝化作用同时存在,硝态氮的含量变化不能准确地反映池塘对硝态氮的去除效果;3)池塘系统对污染物的去除效果与污染物的输入速率呈负相关关系。研究结果可为松华坝水源区农村面源污染治理提供一定的理论依据。     

黑土区坡耕地次降雨硝态氮径流及壤中流迁移研究

为了研究黑土区坡耕地土壤养分硝态氮径流及壤中流迁移规律,开展了野外原位监测试验,揭示了玉米根系及犁底层影响下径流及壤中流驱动硝态氮迁移特征。结果表明:降雨特征对黑土区坡耕地地表径流影响显著,径流过程表现出多变的历程特点。不同降雨特征条件下,地表径流硝态氮迁移呈现相同的上升、下降及平缓3个阶段,约4 min上升段达到峰值开始下降,12 min以后趋于平缓。黑土区坡耕地不同降雨特征条件下壤中流增长及消退变化历程一致,快速增长阶段历时约6 min,累积出流量9.0 ml/m,快速消退阶段历时约14 min,累积出流量21.2 ml/m,中间稳定阶段壤中流径流强度为6 ml/(min·m)。壤中流稳定阶段硝态氮迁移强度约为0.09 mg/(min·m),上升及消退阶段累积迁移量平均为0.20,0.25 mg/m。上升、消退段壤中流流量(硝态氮)之和加壤中流历时与壤中流(硝态氮)峰值强度乘积,可得到壤中流(硝态氮)出流总量,两次计算与实测壤中流流量(硝态氮)误差为0.7,2.4%(1.2,11.8%),精度较高,说明计算方法可行。上升、消退段壤中流流量(硝态氮)之和加壤中流历时与壤中流(硝态氮)峰值强度乘积,可得到壤中流(硝态氮)出流总量,两次计算与实测壤中流流量(硝态氮)误差为0.7,2.4%(1.2,11.8%),精度较高,说明计算方法可行。     

牡蛎壳作生物滞留填料对城市地表径流污染物去除效果研究

选择磷吸附性能最强的牡蛎壳作为填料,在实验室构建3个生物滞留模拟装置(A柱:养殖牡蛎壳;B柱:海滩牡蛎壳;C柱:养殖牡蛎壳存在淹没区),采用道路径流模拟配水作为进水,研究牡蛎壳作为填料对青岛市城市径流常见污染物氮磷及COD的处理效果,并对各污染物去除机理进行探讨。结果表明:3种牡蛎壳填料的生物滞留设施对总磷的去除效果最好,在进水磷浓度为0.57～1.83 mg/L条件下,无淹没区装置平均去除率为96.12%,存在淹没区的装置平均去除率为91.02%。养殖牡蛎壳与海滩牡蛎壳对磷的去除效果并无明显差异,淹没区不利于磷的去除。在前期进水过程中(前5次进水)3个模拟装置氨氮(NH_4~+)的出水浓度高于进水浓度,延长落干期后,装置的NH_4~+去除率均上升,B柱NH_4~+平均去除率(58.83%)相对于A柱(48.77%)及C柱(53.06%)更高,有无淹没区对NH_4~+去除并无明显影响。由于填料中有机物的渗沥,首次进水出现严重COD淋出,在随后的进水过程中,COD去除效果迅速上升并稳定,3个模拟柱去除率分别为50.34%,23.47%和47.75%。由于反硝化作用受阻,对硝氮(NO_3~-)的去除效果不佳。整体看来,养殖牡蛎壳可以应用于青岛市生物滞留设施的填料,为加强滞留设施NO_3~-的去除效果,还需要采用强化脱氮措施。     

集约化猪场废水强化生化处理工艺试验研究

该文采用新型厌氧反应器技术和强化生物脱氮及硝化技术处理猪场废水。试验结果表明：新型厌氧反应器容积COD_Cr负荷可达8 kg/(m³·d)以上，稳定运行COD_Cr平均去除率为75％；生物脱氮及硝化采用一体式A/O反应器，缺氧段水力停留时间为1 h，好氧段水力停留时间为3 d，氨氮浓度可控制在10 mg/L以下。总出水COD_Cr平均550 mg/L，BOD₅平均53.0 mg/L，NH₃-N平均8.8 mg/L，总COD_Cr去除率87%，总BOD₅去除率96%，NH₃-N总去除率在98％以上；采用原水碳源优化分配强化生物脱氮，TN去除率为77.11%左右。总出水BOD₅/COD_Cr约0.10，出水COD_Cr中难生物降解成分占绝大多数，需经过后续物化处理才能达到广东省水污染物控制标准(DB44/26-2001)。