人工湿地中生物脱氮新路径分析

综述了人工湿地中除氮的传统路径和新型路径,包括氨化、硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化和全程自养脱氮等脱氮方式,对生物脱氮的机理、优越性、影响因素以及在人工湿地中的应用现状进行分析,为采用新型脱氮路径,建立脱氮效果更好的人工湿地奠定了基础.     

限制自养硝化反硝化工艺脱氮机制及强化研究进展

限制自养硝化反硝化(OLAND)工艺是短程硝化和厌氧氨氧化相耦合的生物脱氮工艺,与传统的生物脱氮相比,能耗低,反应时间短,污泥产量少,不需投加碳源,脱氮效率高,在较低温度下仍可正常运行,在技术研究和开发上具有良好的潜力和经济价值。基于OLAND工艺原理,从微观上分析了工艺中微生物的种类、分布及特性,从宏观上探讨了溶解氧质量浓度、底物质量浓度、p H值及温度等对OLAND脱氮过程的影响,并从提高厌氧氨氧化脱氮效率入手,讨论了添加物(竹炭、二氧化锰、铁离子等)、菌种流加技术等对工艺的强化作用。指出多因子协作及其作用机制、OLAND脱氮效率的强化措施及机制研究是今后OLAND工艺研究的重点。     

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（NH+4-N浓度6.0~7.2 mg·L-1、NO-3-N浓度0.81~5.14 mg·L-1 、TN浓度为8.9~12.07 mg·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（1 609.1±303.4）~（2 265.2±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。     

全自养脱氮工艺研究进展

全自养脱氮工艺比传统的硝化反硝化工艺节省大量的硝化需氧量和反硝化需COD量,是废水生物脱氮技术的研究热点。介绍了CANON工艺、SHARON-ANAMMOX联合工艺和OLAND工艺的研究进展,论述了全自养脱氮颗粒污泥的培养、强化及中间产物N2O产生的影响因素。最小沉降速率和体积交换比是培养全自养脱氮颗粒污泥的关键控制条件;添加微量NO2和N2H4可强化全自养脱氮过程;影响中间产物N2O排放的因素包括NO2-浓度、DO等。     

废水脱氮除硫处理工艺及其研究现状

大量同时含氨氮和硫酸盐的废水不断排入水体,带来的环境问题极其严重。首先综述了目前主要研究的废水脱氮处理工艺、废水脱硫处理工艺,包括物理化学法和生物法;然后介绍了废水同步脱氮除硫原理及研究现状,总结了几种主要技术,包括传统生物脱氮除硫、基于脱氮硫杆菌的反硝化同步脱氮除硫、厌氧氨氧化型同步脱氮除硫及厌氧流化床微生物燃料电池同步脱氮除硫及产电。为废水脱氮除硫的深入研究提供了一定的参考价值。     

河流反硝化过程及其在河流氮循环与氮去除中的作用

全球每年通过人类活动新增的"活性"氮导致全球氮循环严重失衡,并引起水体的富营养化、水体酸化、温室气体排放等一系列环境问题。河流作为重要的氮汇,其氮循环对整个生态系统氮收支的影响、水体氮污染的改善和减少温室气体的排放与控制气候变化均具有重要意义。为了有助于理解反硝化过程中控制反硝化产物组成的影响因子,以利于增加反硝化最终产物氮气的释放,减少温室气体氧化亚氮的释放,从而加强对河流氮输送和氧化亚氮排放的管理,就河流反硝化的如下关键问题进行了综述:第一,河流反硝化作用的发生地点、时间以及其主要影响因素;第二,河流反硝化对河流氮负荷变化的响应机制;第三,河流系统的水文和地形地貌的变化对反硝化的影响,换言之,河流反硝化与河流水力学滞留时间及河流氮负荷的关系;第四,从生态系统尺度上讲,与陆地、海洋等生态系统相比,河流系统单位面积的反硝化率的时空变化特征,以及河流系统总的反硝化通量所占比例;第五,河流反硝化研究的主要方法。     

利用膜进样质谱同时测定河流沉积物反硝化和厌氧氨氧化

为深入了解水体脱氮过程及机理,结合膜进样质谱(MIMS)和15N同位素配对技术(15N IPT)测定太湖地区西部六条河流沉积物的反硝化和厌氧氨氧化潜势,即将15N标记的硝态氮和铵态氮加入到混匀沉积物的上覆水中进行培养,用MIMS直接在线测定培养过程产生的29N2和30N2。结果表明,用MIMS测定29N2和30N2的产生速率是合适的,应用该方法在太湖地区西部研究河流的测定值与已报道的相关研究结果具有可比性。河流沉积物反硝化和总脱氮潜势范围分别为(18.5±2.8)～(133.2±27.1)μmol N·m-2·h-1和(30.0±2.4)～(161.1±30.4)μmol N·m-2·h-1,其中反硝化脱氮贡献率在(61.3±4.5)%～(83.2±2.1)%之间,二者都表现为由研究区域西北部向西南部递减。河流沉积物厌氧氨氧化潜势范围为(10.4±2.3)～(28.0±4.4)μmol N·m-2·h-1,其脱氮贡献率在(16.9±2.1)%～(38.7±4.5)%之间,厌氧氨氧化脱氮贡献率的空间变化趋势与反硝化潜势相反。相关分析显示,沉积物的硝态氮和可溶性有机碳含量是研究区域河流沉积物反硝化和厌氧氨氧化作用的关键影响因子。研究表明,MIMS和15N IPT结合的方法避免了复杂的脱气步骤可能带来的分析误差,同时具有测定直接、所需样品少以及测定速度快等优点,适用于淹水环境反硝化和厌氧氨氧化过程的同时测定,在今后深入开展水体氮循环研究中具有良好的应用前景。研究区域河流沉积物脱氮过程存在显著空间异质性且脱氮过程以反硝化作用为主,但厌氧氨氧化的脱氮作用也不容忽视。     

浮萍分布与水环境因子的相关性研究

以江苏、广东2省多点的浮萍及其生活水体为研究对象,调查浮萍种属分布、水质状况,并分析浮萍分布与水环境因子的相关性。经DNA barcoding鉴定,江苏采集的浮萍属于青萍、多根紫萍、少根紫萍、芜萍,而广东采集的浮萍均为青萍。通过对水体pH值、氨氮、硝氮、总磷、铬(Cr)、锰(Mn)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、镉(Cd)、铅(Pb)11种环境因子进行测定,发现青萍对pH值、氨氮、硝氮、总磷、Mn、Ni、Cu、Zn的耐受能力较其他浮萍强,而紫萍对Cr的耐受能力较好。通过相关性分析,发现水体环境的差异会造成浮萍分布的差异,而冗余分析(RDA)发现,氨氮、pH值与浮萍分布具有显著相关性,氨氮是影响浮萍分布最主要的环境因子。而广东采集的水体氨氮浓度过高,对氨氮耐受能力较弱的浮萍品种难以存活,这也是造成广东地区浮萍品种单一的原因之一。综上所述,本研究对选择浮萍品种处理水体具有一定的指导意义。     

稻田伴生浮萍碳、氮汇及对水稻产量影响的研究进展

浮萍是一种常见于静水环境中的水体漂浮微观植物。以大气CO₂浓度增高为主导致的温度上升为特征的气候变化威胁着粮食安全。或因气候变暖及灌溉水体富营养化等，近年来我国稻田浮萍伴生有逐年加重趋势。本文综述了浮萍对稻田的影响，发现了一些重要信息：浮萍伴生降低稻田水体温度0.8—2.76℃及pH 0.10—0.45，改变了微生物群落结构，减少稻田NH₃挥发18.2%—59.0%，提高氮利用率17.2%—78.0%，结果增加了稻田氮汇及稻谷产量(9.0%—34.6%)；伴生浮萍生长繁殖快，其年产生物量可达8×10³—13×10³ kg·hm^-2，碳汇几乎与当季水稻相当；水稻浮萍的互利共生总体大于竞争，二者伴生呈现了稻田生态系统对环境变化适应的现象。但未来本领域仍需深入研究，包括浮萍伴生，特别是与环境因子互作(高温及高CO₂浓度等)条件下，对稻田生态环境变化、水稻生长、产量、品质的影响及机制和可能带给稻田的风险等，为未来基于水稻-浮萍等生物协作开发适应气候及环境变化、维持...     

脱氮硫杆菌及其在水产养殖中的应用

利用反硝化技术净化养殖水体污染的研究日益受到重视,而脱氮硫杆菌作为反硝化细菌的一个主要类群则越发被关注。该文在阐述养殖水体中亚硝酸盐和硫化物积累对养殖生态造成的影响以及脱氮硫杆菌的生长特性和自养反硝化原理的基础上,着重介绍了脱氮硫杆菌在分子生态学水平的应用研究进展,并对其在水产养殖上的应用进行了展望。     

浮萍放养体系中氮的平衡与浮萍体内氮的亚细胞分布研究

采用15N示踪技术研究了浮萍放养体系中氮的平衡与浮萍体内氮的亚细胞分布.结果表明,两个不同氮浓度处理浮萍的含氮量分别为3592.0和3366.0 mg/kg FW、标记氮的吸收量分别为每瓶0.2919和0.3031 mg,差异不大,可能与处理浓度较高,已能满足浮萍对氮的需求有关.两个处理未能回收的15 N量也比较接近,分别为每瓶0.8921和0.8206 mg,由于溶液pH控制在5.5左右,氨挥发作用十分有限,可以认为是由硝化-反硝化作用所致.研究还发现,浮萍吸收的外源15N标记铵态氮主要分布在可溶性组分中,即细胞质液和液泡溶液中,以可溶性蛋白质(包括酶)、多肽和游离氨基酸等形态存在,这有利于浮萍的资源化利用.     

短程硝化-反硝化过程中氮素形态变化研究

 为防止湖泊和其他受纳水体富营养化的发生, 各城市污水处理厂均应用新的运行方法和控制策略进行脱氮除磷。短程硝化一反硝化是污水节能脱氮新技术之一, 其关键在于实现短程硝化。影响短程硝化反硝化的主要因素有温度、pH,氧气含量等等。研究结果表明,在水温为16.5℃,pH为7.4时,NH+4 N和TN的去除效果分别为42.59%和25.26%,是3个月中去除效果最好的,水温为11.5℃时次之,水温为7℃时,NH+4 N和TN的去除效果最差。可见温度是控制该过程脱氮效果的主要因素。     

太湖流域浮萍种质资源及其生长水环境调查

对太湖流域多个县(市)浮萍分布情况进行调查,观测各地浮萍种类及其生长水体的水质状况,探讨水体p H值,铵态氮、硝态氮、总氮、总磷含量及其与浮萍分布的关系。调查结果表明,浮萍适宜生长在静止的水体中,流动的河流中较为少见。太湖流域采集到3属5种浮萍,分别为Spirodela polyrrhiza、Lemna minor、Lemna turionifera、Lemna aequinoctialis、Landoltia punctata。其中,紫萍属(Spirodela genera)和青萍属(Lemna genera)分别占到49%和37%,为该地区主要的浮萍种类。少根紫萍适宜在中性的环境中生长,而紫萍适宜生长在偏碱性的水体中;相对而言,青萍生长的p H范围更广,在p H值6.34~8.78均有分布。太湖流域浮萍生长水环境中氮、磷含量范围较广,铵态氮、硝态氮、总氮和总磷质量浓度范围分别为0.28~19.67、0.01~5.18、0.10~24.62、0.03~2.45 mg/L。尚未发现自然环境中浮萍的分布与水体氮、磷含量间的必然联系。调查还发现,太湖流域浮萍淀粉含量在10.95%~23.27%之间,均值为15.95%。在太湖流域水生植物修复过程中,可优先考虑利用当地优势浮萍品种及不同品种浮萍的共生复合系统,构建浮萍塘生态系统,来去除水体中的氮、磷等营养物质。     

氮循环菌群的构建鉴定及其脱氮性能研究

南氨化菌、亚硝化菌、硝化菌和反硝化菌构成的氮循环菌,在代谢过程中可将含氮物质最终转化为无害的氮气释放到空气中,有效地降低水体中氮的浓度.利用从活性污泥、猪粪发酵液、鱼塘水及上壤等多种环境样品中分离得到效果较好的氨化细菌5株、亚硝化细菌4株、硝化细菌4株及反硝化细菌5株,选取不存在拮抗作用的不同氮循环功能的菌株构建菌群,并对其脱氮能力进行测定研究.结果表明,AGIQ和AGMR两个组合的脱氮能力较强,在室内模拟富营养化水样中,4 d内脱氮率分别可以达到80.92％和82.36％,这两个组合不仅能够降低总氮和氨氮浓度,而且不积累亚硝酸盐氮和硝酸盐氮.对效果最好的AGMR组合的4个菌株进行了菌种鉴定,确定分离的菌株为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、门多萨假单胞菌(Pseudomonas mendocina)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)和类产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes).     

不同氮磷浓度对浮萍生长的影响

本文以常见的浮萍(青萍)为研究对象,采用正交试验的方式研究了氮磷浓度对浮萍生长的影响。结果表明,浮萍对不同浓度的氮、磷需要一定的适应时间,较高浓度及特定氮、磷比有利于浮萍的大量生长。研究结果可以为污染水体的净化提供参考。     

低温条件下海水暂养装置脱氮系统的构建及其应用效果

[目的]设计一种可有效降低海水暂养循环系统中氮浓度的新型脱氮技术工艺,提高鲜活海产品的暂养存活率,以确保健康安全海产品的流通及满足人们的膳食需求.[方法]针对暂养水体温度低、碳氮比低及溶解氧高等特点,采用农业废弃物玉米芯作为碳源和生物膜载体,通过驯化低温脱氮菌(硝化菌和反硝化菌)并结合人工强化挂膜方式建立同步硝化反硝化脱氮系统.[结果]经低温、高盐驯化富集培养的硝化菌富集液和反硝化菌富集液均以变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为主,但在纲水平上,硝化菌富集液中以γ-变形菌纲(Gammaproteo-bacteria)和α-变形杆菌纲(Alphaproteobacteria)为主,其相对丰度分别为83.50%和12.90%,而在反硝化菌富集液中γ-变形菌纲为主要纲,其相对丰度为91.30%.通过电镜扫描发现,置于脱氮反应器内的玉米芯表层有微生物膜覆盖,其表层孔隙数量明显减少;玉米芯还作为固相碳源,促使反硝化过程持续进行.玉米芯脱氮反应器装置运行60 d内,出水口水样的总氮、氨氮和硝氮去除率均随时间推移呈先升高后降低的变化趋势,最高去除率分别达(63.46±0.55)%、(62.79±0.52)%和(65.00±0.63)%.[结论]以玉米芯为碳源和生物膜载体、利用人工强化挂膜构建的玉米芯脱氮反应器装置能同步实现硝化反硝化过程,脱氮效果佳且可保证系统长期运行,还具有构建工艺简单、体积小及成本低等特点,适用于大部分海产品低温暂养系统.     

含氨废水短程硝化工艺的探讨

含氨废水的短程硝化能够实现节能降耗,是目前废水生物脱氮领域的研究热点.本文分析了短程硝化的原理及基于短程硝化的新型生物脱氮工艺的优势,探讨了温度、pH、溶解氧、游离氨、污泥龄等控制条件对实现短程硝化的影响以及适宜的参数范围,并介绍了短程硝化的工艺途径.     

皎口生态湿地脱氮除磷的效果研究

以宁波市皎口生态湿地为研究对象,通过长期定点监测,研究了湿地总体运行效果、功能模块脱氮途径及不同植物配置间的脱氮除磷差异。结果表明,湿地对总氮、总磷的平均去除率分别为39.3%和28.5%,夏秋季湿地对总氮的去除效果显著高于春冬季,总磷的去除效果基本不受季节变化的影响。微生物反硝化脱氮是湿地功能模块(2-1,3-1)总氮去除的重要途径,后续湿地工艺设计中,可针对总氮偏高水体适当增设反硝化功能区块。水生美人蕉+钱币草对总氮的平均去除率较茭草+钱币草高8.5%,对总磷的去除效果无显著差异,二者脱氮除磷效果差异不显著,但不同植物配置有利于保护湿地生态多样性。     

富营养化水体生物修复研究进展

近年来,大量含有氮、磷元素的营养物质排入河湖加剧了水质下降及水体富营养化进程,影响到水体的生态环境,控制水体富营养化成为当务之急;削减水体氮、磷负荷是消除富营养化、恢复生态系统的关键,在外源性营养物质减少后,对内源性营养物质的控制中,生物措施越来越受到重视。其中生态浮床技术最具经济和技术合理性,国内研究主要包括浮床植物的筛选、浮床的机理、浮床材料及应用等方面;微生物强化技术是利用微生物作为生态系统的分解者,通过脱氮菌、去磷菌、光合细菌、复合光合细菌、有效微生物群(EM)、溶藻菌等去除水体污染,由于传统微生物修复的限制,新型脱氮菌群、反硝化聚磷菌的筛选以及固定化技术、微生物制剂等的应用成为研究的新热点,今后生物修复富营养化水体更加侧重于植物—微生物的联合应用。     

温度对矿化垃圾生物反应床脱氮的影响研究

[目的]研究温度对矿化垃圾生物反应床脱氮能力的影响,为实现反应床对氮污染物的经济、高效处理提供指导。[方法]以埋龄为3年的矿化垃圾填充反应床,研究不同温度条件下反应床脱氮的效果和机理。[结果]30℃时脱氮效果最佳,出水中TN浓度为19.31mg/L,NH3-N近乎被全部去除,满足GB16889-2008的特别排放限值,而10℃时脱氮效果最差,出水中TN浓度为59.62mg/L,NH3-N浓度为54.22mg/L,远超出GB16889-2008的排放浓度限值;矿化垃圾反应床脱氮过程主要由亚硝化菌、硝化菌、好氧反硝化菌和厌氧反硝化菌四大类菌群共同作用完成,床内亚硝化菌群和硝化菌群合适的生长温度范围为15～30℃,床内多数反硝化菌群最适生长温度范围为30～37℃。[结论]温度对矿化垃圾生物反应床脱氮效果和其中的脱氮菌群影响显著,30℃为反应床运行的最佳温度。