同步硝化反硝化菌（Alcaligenes faecalis WT14）养殖污水脱氮效果研究

为探究溶氧(Dissolved orygen,DO)控制对异养硝化-好氧反硝化(Heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)菌脱氮效力的影响,本文从绿狐尾藻人工湿地底泥基质中分离出高效HN-AD菌Alcaligenes faecalis WT14,通过室内和反应器装置试验,较系统地研究了WT14的HN-AD性能和不同DO条件对其NH_4~+-N、NO_3~--N去除能力的影响,并建立两级DO控制固定床反应器,通过DO控制分析了菌株WT14对养殖废水的处理效果。氮平衡试验表明,菌株WT14具有高效的同步硝化-反硝化能力,92.10%的NH_4~+-N以气态形式被去除,4.16%的NH_4~+-N被菌株WT14同化为胞内氮,同时NH_4~+-N的存在会促进NO_3~--N的还原。DO控制试验表明,菌株WT14的NH_4~+-N和NO_3~--N去除能力与DO浓度显著相关,低DO条件会抑制其NH_4~+-N去除能力,但是会促进NO_3~--N去除能力,且符合Boltzmann模型,其脱氨脱硝活性的半数DO抑制浓度分别为2.53 mg·L~(-1)和5.40 mg·L~(-1),最大NH_4~-N去除率和NO_3~--N去除率分别为94.0%和98.4%。在两级好氧(DO 4.00±0.30 mg·L~(-1))条件下,WT14对养殖废水的NH_4~+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、90.5%和97.5%,存在NO_3~--N和NO_2~--N的积累,而在连续好氧(DO 4.00±0.30 mg·L~(-1))-微氧(DO 0.50±0.10mg·L~(-1))条件下,WT14对养殖废水的NH_4~+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、97.6%和98.2%,且无NO_3~--N和NO_2~--N的积累。研究表明,两级DO控制中连续好氧-微氧显著促进了同步异养硝化-好氧反硝化菌WT14对NO_3~--N和NO_2~--N的还原,且不影响NH_4~+-N和COD的去除,提高了TN去除率。     

基于整合分析法的地下水反硝化强度研究

反硝化作用是地下水硝酸盐污染去除最重要的过程。为研究含水层中反硝化作用强度及其影响因素,采用整合分析法对不同含水介质类型中的反硝化强度范围进行了总结,揭示了反硝化强度在含水层中垂向分布规律,研究了不同取样深度和不同溶解氧(DO)浓度下的反硝化强度影响因素,分析了反硝化强度统计结果的不确定性。结果表明,大多含水介质中反硝化强度处于10~(-1)～10~2μg·kg~(-1)·d~(-1),砂和砂砾石含水介质中可以达到10~3μg·kg~(-1)·d~(-1)量级。含水介质粒间孔隙大小与反硝化强度未呈明显相关关系。反硝化强度沿含水层垂向上先逐渐增大后显著减小,在某深度处存在峰值,峰值对应的深度存在明显的区域差异。浅层含水层反硝化强度主要受有机碳浓度影响;深层含水层反硝化强度主要受Eh值影响。当DO浓度为0.2～2 mg·L~(-1)时,反硝化强度与取样深度、地下水位埋深、NO_3~--N浓度和Eh均呈不显著负相关关系;DO浓度介于2～6 mg·L~(-1)时,与取样深度呈显著负相关,与温度为显著正相关;DO浓度大于6 mg·L~(-1)时,与Eh呈显著负相关关系。反硝化强度测定、计算方法的不同和统计过程导致统计结果具有一定的不确定性。     

DO浓度和pH对沼液废水短程硝化反应的影响

目的]研究溶解氧(DO)浓度和p H对沼液废水短程硝化反应的影响。[方法]采用自制的SBR反应器,针对DO浓度和p H 2个影响因子进行单因素试验,考察其对亚硝酸盐积累的影响。[结果]在温度(25±2)℃,进水氨氮(NH_4~+-N)浓度550~600 mg/L、化学需氧量(COD)1 600~1 700 mg/L、p H 7.5,水力停留时间(HRT)为1 d的条件下,DO浓度在1.1~1.5 mg/L时,出水亚硝氮(NO_2~--N)/总硝氮(NO_x~--N)可达到0.85,NO_2~--N/NH_4~+-N接近于1。在温度为(25±2)℃、DO为1.3 mg/L和进水NH_4~+-N浓度为600 mg/L时,将p H控制在7.3~7.8,亚硝酸菌整体活性最高。[结论]DO浓度会显著影响亚硝酸盐的积累和转化,p H直接影响亚硝酸菌的生长,过高的p H会导致高NH_4~+-N沼液废水中游离氨的浓度升高,从而抑制亚硝酸菌的活性。     

阿氏节杆菌菌株DA-1的厌氧反硝化研究

阿氏节杆菌(Arthrobacter arilaitensis)菌株DA-1是一株氨氮降解细菌,且在有氧及厌氧条件下均具有反硝化作用.通过对该菌的厌氧反硝化条件进行优化,考察了碳源、C/N、温度和初始pH对其反硝化作用的影响.结果表明,乙酸钠为最佳的反硝化碳源,当C/N为10∶1、温度为30℃、初始pH为7.0时,A.arilaitensis DA-1能获得最高的反硝化效率,在该条件下,向硝酸盐模拟污水(NO3--N浓度为25mg/L)中接入2％(V/V)的A.arilaitensis DA-1菌剂,经过48 h的静置培养,N03--N的去除量达到了20.13 mg/L,而此时NO2--N积累浓度仅为0.56 mg/L.     

负载型纳米零价铁(nZVI)强化垂直流人工湿地反硝化作用研究

通过在垂直流人工湿地缺氧反硝化区添加负载型纳米零价铁(n ZVI),分析不同负载型n ZVI投加量对反硝化的影响,研究不同进水C/N条件下负载型nZVI参与反硝化的效果。结果表明:投加负载型nZVI 4 g的人工湿地装置对硝氮去除效果最佳,当C/N为6、HRT=1 d、进水NO_3~--N为50 mg·L~(-1)时,其NO_3~--N去除率比未添加负载型n ZVI的人工湿地装置提高15%;随负载型n ZVI投加量的增加,人工湿地装置出水pH值和NH_4~+-N、NO_2~--N的浓度增加;在进水C/N为0、2、4、6的人工湿地装置中,其对NO_3~--N的去除率随C/N升高而升高;统计分析表明,进水C/N与负载型n ZVI投加量对人工湿地反硝化都具有显著影响,且两者具有协同作用,碳源的存在可以促进负载型nZVI参与人工湿地反硝化。     

不同氮源对一株溶藻弧菌好氧反硝化效率的影响

为研究溶藻弧菌Vibrio alginolyticus HA2同步硝化反硝化过程中氮的代谢产物,分别用以铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、亚硝态氮(NO_2~--N)为氮源的培养基培养溶藻弧菌HA2 120 h,测定不同时间段菌液浓度,以及NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N、pH和发酵罐中气体(N_2、NO、N_2O)的含量,并且拟合菌株生长曲线。结果表明:溶藻弧菌对NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N降解率最高分别为99.97%、99.95%、36.87%;生长极限k值分别为4.769、5.477、5.567;培养基中的NH_4~+-N直接被氧化为NO_3~--N;试验中均未检测出NO、N_2O气体,各培养基中N_2量均有上升趋势;各培养基中pH均有增加趋势。研究表明,溶藻弧菌HA2具有开发为高效、环保、安全的硝化反硝化细菌的研究价值。     

洱海北部表流人工湿地氮截留的长效性及影响因子

以洱海北部正常运行10 a的罗时江河口湿地为研究对象,通过开展为期1 a的现场定点监测及文献调研,探讨洱海流域运行1、5、10 a的人工湿地氮截留动态变化及影响因子。结果表明:罗时江河口湿地上覆水无机氮浓度呈现显著干、湿季节分异,干季无机氮浓度显著高于湿季(P0.05);从空间分异看,湿地进水口TN、NH_4~+-N和NO_3~--N浓度平均值分别为3.34、0.75、0.77 mg·L~(-1),出水口浓度分别为2.01、0.42、0.45 mg·L~(-1),表明正常运行10 a的罗时江河口湿地仍具备氮截留能力。正常运行1、5、10 a后的人工湿地对TN、NH_4~+-N和NO_3~--N的平均截留效率呈下降趋势,但差异未达到显著水平(P0.05)。运行10 a后的罗时江河口湿地对TN、NH_4~+-N和NO_3~--N的平均截留效率分别为37.2%、34.6%和29.2%。冗余分析和Pearson相关分析结果显示,上覆水中DO、ρ(NH_4~+-N)、COD/TN及温度是罗时江湿地氮截留的重要影响因子。研究表明,处于氧化环境的上覆水有利于硝化过程,但不利于反硝化过程,后续湿地恢复、建设、管理中应重点优化湿地中的反硝化过程,以提升氮截留效果。     

一体化工艺中同步硝化反硝化脱氮的研究

采用一体化SBR反应器处理废水,研究溶解氧(DO)和水力停留时间(HRT)对系统同步硝化反硝化脱氮的影响.结果表明:进水NH3-N浓度在45 mg/L左右,COD在450～500 mg/L,pH值为7.2～8.5,MLSS在4 500 mg/L左右的情况下,DO控制在0.5～1.5 mg/L时TN去除率最大值达到69.62%,DO值过高或过低都会影响同步硝化反硝化的顺利进行.其他操作条件相同,DO在1 mg/L左右,HRT控制在7 h时TN的去除率最高达到71.53%.     

金井流域景观格局对地下水硝态氮时空分布的影响

以湖南省长沙县的金井流域为例,于2013—2014年春夏秋冬四季随机采集流域内120口饮用水井水体样品,研究景观格局对地下水硝态氮(NO_3~--N)浓度的影响。研究结果表明:金井流域地下水存在NO_3~--N污染,NO_3~--N浓度超过世界卫生组织饮用水标准(10 mg N·L~(-1))样品数占总样品数的4.9%~17.5%,且夏季和冬季NO_3~--N浓度超过世界卫生组织饮用水标准的频率高于春季和秋季;地下水文系统对NO_3~--N的输移使得流域地下水NO_3~--N浓度呈现明显的空间自相关性,采用Moran′s I全局指数评价方法的分析结果表明,夏季和秋季的空间自相关性较强(0.254~0.277),而冬季和春季的空间自相关性较弱(0.152~0.170);采样空间滞后模型对地下水NO_3~--N浓度与土地利用景观格局指数的拟合结果表明,地下水NO_3~--N浓度与农田、林地、居民地的面积比例显著相关(P0.05),且模型模拟的决定系数随季节和距离水井半径不同而变化。     

亚热带小流域浅层地下水不同形态氮含量的时空变异特征

为了定量研究流域尺度上氮素(N)形态的时空变异特征,以湖南省长沙县亚热带湘江源头小流域(134.4 km~2)为研究对象,2011年(1—12月)定位观测了小流域菜地、茶园、旱地、林地、两季稻田和一季稻田6种土地利用类型下浅层地下水总氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)浓度的动态变化,运用空间分析技术分析了各观测指标的时空变异特征。结果表明:研究区浅层地下水NH_4~+-N、NO_3~--N和TN均具有强烈的空间自相关性(块金系数分别为0.76%、8.50%、4.41%),结构变异占主导地位,变程分别为540、580、570 m。小流域浅层地下水TN、NH_4~+-N和NO_3~--N月均浓度变化趋势不尽相同,TN和NO_3~--N月均浓度的动态变化相对比较平缓,而NH_4~+-N的变幅较大,TN和NH_4~+-N的峰值出现在2011年7月,NO_3~--N无明显高峰;TN、NO_3~--N和NH_4~+-N的平均浓度分别为2.97、1.12 mg N·L~(-1)和1.32 mg N·L~(-1)。研究区浅层地下水N的浓度分布特征与土地利用类型关系密切,茶园、稻田为浅层地下水N分布高浓度区,且茶园地下水N浓度最高,林地为N分布低浓度区。     

低碳氮比畜禽粪水厌氧消化液短程硝化脱氮试验研究

针对畜禽粪水厌氧消化液存在低C/N、后续可生化性差等问题,提出利用短程硝化反硝化技术处理高氨氮畜禽粪水厌氧消化液。结果表明:在(29±1)℃条件下,通过调节曝气量控制DO在0.6~0.9 mg·L~(-1)之间,接种厌氧氨氧化颗粒污泥可快速实现短程硝化反硝化;之后在恒定曝气量下使反应器内DO为0.1~2.88 mg·L~(-1)时,在处理高氨氮粪水过程中,通过对比四组不同pH和游离氨(FA)发现,当pH=8、FA=18 mg·L~(-1)左右时更利于亚硝化菌的优势竞争并可长期稳定实现短程硝化反硝化;应用MPN法测得氨氧化菌(AOB)和亚硝酸氧化菌(NOB)数量之比为600∶1。SBR反应器稳定运行期间COD负荷和氨氮负荷分别为2.0~3.5 kg·m~(-3)·d~(-1)和0.6~0.8 kg·m~(-3)·d~(-1),COD去除率为63%~71%,NH~+_4-N去除率在94.9%以上,NO-2-N积累率(NAR)达到94.25%以上。     

河蟹生态养殖池塘不同水层水质变化的研究

为了探究河蟹生态养殖池塘不同水层水质因子昼夜变化规律,于2014年8月选择3个连续的晴天天气对上海松江泖港地区3个河蟹生态养殖池塘上层、中层和下层的水质因子进行昼夜监测。结果表明:水质因子均存在昼夜变化和分层现象,3个水层的水温、pH、COD_(Mn)浓度和PO_4~(3-)-P浓度昼夜变化差异不显著;上层和下层水体的DO浓度和NO_2~--N浓度差异显著;3个水层的NH_4~+-N浓度和NO_3~--N浓度均表现出显著差异。一天中,水温、DO浓度、pH和NO_3~--N浓度在5:00最低,NH_4~+-N、NO_2~--N浓度在5:00最高,COD_(Mn)浓度在1:00最高,PO_4~(3-)-P浓度较稳定;NH_4~+-N浓度和DO浓度的昼夜变化表现出负相关关系。     

采用SND工艺处理高NH3-N、低COD废水

在序批式活性污泥反应器(SBR)中通过控制好氧段实现同时硝化反硝化(SND)过程,对高NH3-N、低化学需氧量(COD)废水进行脱氮试验.研究了不同进水C/NH3-N和溶解氧(DO)对脱氮的影响,结果表明,温度为(27±0.5)℃时,当进水氨氮浓度为200 mg/L,C/NH3-N=6:1,DO为1.5 ～2.0 mg/L时,NH3-N和总氮的去除率最好,分别为95.81％和73.27％,系统运行良好.     

运移式滤器构制及其生物膜培养期间硝化性能

探讨了运移式简易滤器构制、亲虾池循环水培养生物膜可行性及其硝化性能。实验以常用滤料(沸石+纤维球+生化环=30.9 kg)与塑料桶(70 L)制成两个相同简易生物滤器Ⅰ、Ⅱ,滤器置于手推车可运移于车间各处净化池水。以亲虾越冬池(4 m~3)循环水(0.231、0.138 m~3/h流量)可简便培养滤器生物膜与有效净化虾池水质。结果表明:约经17 d以循环虾池水培养生物膜获成熟,并能有效降低池水TAN、NO_2~--N浓度;实验37 d,两滤器对TAN平均去除率分别为40.23%与45.3%,对NO_2~--N为58.4%与65.1%;两滤器TAN平均去除速率分别为0.138、0.081 mg/(m~2·d),NO_2~--N平均去除速率为0.053、0.035 mg/(m~2·d)。滤器Ⅰ与Ⅱ均具较强处理TAN、NO_2~--N的硝化能力,且无显著差异(P0.05)。     

NO_3~--N/NH_4~+-N配比对紫花苜蓿根系生长及固氮特性的影响

【目的】为了探明NO_3~--N/NH_4~+-N不同配比下紫花苜蓿根系生长及固氮特性,了解NO3--N与NH4+-N的最适配比,提高紫花苜蓿外源氮利用效率.【方法】室外防雨网室内,以‘甘农3号’为研究材料,采用盆栽营养液沙培法,在氮素水平210mg/L下,设NO3--N和NH4+-N的7个混合配比(1∶7、1∶3、3∶5、5∶5、5∶3、3∶1、7∶1),测定处理后紫花苜蓿各生育期根系相关指标.【结果】全生育期内,不同氮素形态配比下(NO_3~--N/NH_4~+-N)紫花苜蓿的根系生物量、根系总长度和根表面积均在NO_3~--N/NH_4~+-N配比为5∶3处理下显著高于其他处理;根瘤数、根瘤质量和固氮酶活性在紫花苜蓿生长的前中期(苗期和现蕾期)均在NO_3~--N/NH_4~+-N配比为1∶7处理下最大,而中后期(盛花期、结荚期和成熟期)在NO_3~--N/NH_4~+-N配比5∶3处理下达到最大值.整个生育期,各处理下紫花苜蓿的根系生物量差异显著,而根系总长度、根表面积、根瘤数、根瘤重在前中期差异显著,而后期差异不大.【结论】NO3--N和NH4+-N均能促进紫花苜蓿各时期根系生长,但二者混合使用且NO_3~--N/NH_4~+-N比例为5∶3时,紫花苜蓿根系生长最好,肥料报酬率高.与此同时,紫花苜蓿自身固氮能力也最强,对氮素的利用率达到最高.     

顺义潮白河再生水受水区反硝化作用初探

以顺义潮白河段再生水受水区为研究对象,沿受水区再生水补给路径布设监测点,利用N_2∶Ar法和膜进样质谱仪(MIMS)直接测定反硝化产物溶解性N_2浓度,计算水-气界面N_2通量,探究N_2通量变化特征和硝酸盐氮沿流向变化的受控因素,概算硝氮转化过程中主要作用的贡献。结果显示:减河段N_2通量为8.92~15.20 mmol N2·m~(-2)·d~(-1),潮白河段N_2通量为17.07~33.01 mmol N_2·m~(-2)·d~(-1)。NO_3~--N含量在不同河段的变化主要受控于反硝化作用和浮游植物的同化吸收,其中减河段反硝化作用除氮量和浮游植物同化吸收固氮量分别为0.041 mmol·L~(-1)和0.017 mmol·L~(-1),分别占NO_3~--N变化量的68.33%和28.33%;潮白河段为0.254 mmol·L~(-1)和0.125 mmol·L~(-1),分别占NO_3~--N变化量的63.50%和31.25%。     

针叶蕨藻对养殖废水中氮盐的净化

为了阐明大型海藻针叶蕨藻对海水养殖废水的净化效果,设置针叶蕨藻密度为20,60 120 mg·L~(-1)实验组和无针叶蕨藻的对照组,每组3个重复,分析海水养殖废水中NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N的浓度变化。研究结果表明,各实验组水质处理效果均较好;实验进行8 d后,20 mg·L~(-1)处理组NH_4~+-N去除率为99.91%,NO_3~--N去除率为25.80%,;60 mg·L~(-1)处理组NH_4~+-N去除率99.96%,NO_3~--N去除率为25.39%;120 mg·L~(-1)处理组NH_4~+-N去除率为99.94%,NO_3~--N去除率为64.15%。不同处理组NO_2~--N浓度基本无变化。在NH_4~+-N去除速率方面不同处理组间存在极显著差异(P0.01)。     

固定反硝化菌强化人工湿地处理低污染水研究

将固定反硝化菌Pseudomonas stutzeri(以聚乙烯醇、海藻酸钠为材料包埋固定)投加至人工湿地不同位置,进行低污染水模拟脱氮实验,以探究固定反硝化菌的最佳投加位置;采用高通量测序技术分析各系统微生物组成,并考察最优系统在低温下的脱氮效果。结果表明,上层投加固定反硝化菌对湿地脱氮的强化效果最佳,TN与NO_3~--N去除率分别为60.31%与64.98%;微生物多样性指数显示,投加固定反硝化菌虽降低了系统微生物丰富度,但各处理系统内主要微生物物种差异不大,Proteobacteria(变形菌门)丰度最高,投加固定反硝化菌系统中Nitrospira(硝化螺旋菌门)比例增大,有利于脱氮效果的提高。在15℃条件下,上层投加固定反硝化菌系统的TN与NO_3~--N去除率分别为50.86%与55.06%,高于空白湿地系统(TN与NO_3~--N去除率为24.81%与27.53%)。     

SBR法处理高浓度生活污水研究

对SBR法处理高浓度生活污水的可行性进行了研究。结果表明,该工艺在悬浮性固体(MLSS)含量为3 g／L,COD容积负荷为1．0 kg／(kg·d),好氧4 h,溶解氧(DO)3～5 mg／L;厌氧2 h,DO<0．2 mg／L;好氧1 h,DO3 mg／L;缺氧1 h,DO<0．5 mg／L以及试验温度22～28℃,周期为9 h的运行条件下,对COD、NH(?)-N、TP去除率分别为97．5％,94．9％,97．1％;该工艺有利于反硝化除磷过程的同步实现,其适宜的污泥龄为20 d。     

"猪-草-鱼"生态循环养殖池塘水体营养盐及浮游植物群落结构研究

"猪-草-鱼"生态种养模式是将猪粪尿经过发酵处理后种植优质高产牧草,再用牧草养鱼的一种生态高效种养模式。以"猪-草-鱼"生态种养模式为研究对象,研究该模式中池塘水体营养盐及浮游植物群落结构变化,监测水体温度(T)、溶解氧(DO)、pH、透明度(TS)、总氮(TN)、氨氮(NH_4~+-N)、硝酸盐(NO_3~--N)、亚硝酸盐(NO_2~--N)、总磷(TP)、磷酸盐(PO_4~(3-)-P)、化学需氧量(COD)、浮游植物群落结构。结果表明,NO_3~--N、PO_4~(3-)-P、pH、DO和TDS是控制"猪-草-鱼"生态种养模式中池塘浮游植物群落结构的主要水环境因子。NH_4~+-N、NO_2~--N、PO_4~(3-)-P含量的最高值分别为0.61、0.03、0.16 mg/L,COD呈逐渐下降趋势,为21.89~32.46 mg/L。养殖前期及中期,蓝藻种群在水体中占绝对优势,分别占83.58%、89.17%;后期蓝藻种群优势显著下降,占52.18%,绿藻占43.80%。养殖前期浮游植物平均丰度为7.78×10~7个/L,中期为7.81×10~7个/L,后期为1.54×10~8个/L。养殖前期浮游植物平均生物量为11.05 mg/L,中期为8.46 mg/L,后期为18.72 mg/L。浮游植物群落多样性指数为1.32~2.63,且浮游植物群落多样性指数整体表现为养殖后期显著高于前期和中期。"猪-草-鱼"生态种养模式对水环境产生的生态效果显著,不会导致水体N、P过量累积,一定程度上抑制水体富营养化,且浮游植物群落多样性指数提高,池塘生态系统更加稳定。