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%)。     

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.     

AAO工艺反硝化生物滤池中氨氮去除的影响因素研究

[目的]介绍水解酸化-缺氧-好氧（AAO）工艺处理氨氮的方法。[方法]介绍了生物脱氮技术-反硝化脱氮技术,并分析了监测水温、pH、DO、SS、停留时间等因素对氨氮去除效果的影响,最终确定了最佳试验条件。[结果]厌氧池中需投加甲醇来补充反硝化菌进行同化代谢时需要的碳源;厌氧池中反硝化菌以pH 6.5～8.0为最佳;污水处理厂的温度对反硝化菌无太大影响;反硝化停留时间以8 h为宜。[结论]为城镇污水处理厂出水氨氮能达到新的排放标准提供了参考。     

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。     

生物电化学措施下潜流人工湿地反硝化性能的强化及微生物学特征

通过两种类型共4组人工湿地装置的优化对比试验,分析电解强化潜流人工湿地(E-CW)在不同电压梯度下(0.5、1.0、1.5、2.0和2.5 V)自养反硝化阶段的脱氮性能的变化及微生物群落结构特征,考察电解对湿地系统的影响。结果表明,在1.5 V电压条件下,虽然E-CW耦合系统的NH₄⁺-N去除率低于不加电解强化措施的CW湿地装置,但是E-CW系统的反硝化速率较高,使得TN去除率高,其中E-CW3的TN平均去除率为9.52%,显著高于CW1;E-CW4的TN平均去除率为45.66%,显著高于CW2。各湿地中共发现14个优势菌门和30个优势菌目,优势菌门中的变形菌门相对丰度最高并且在各湿地中均有分布,含有许多硝化细菌和反硝化细菌,对污染物的去除起重要作用;优势菌目中的红杆菌目(Rhodobacterales),鞘氨醇菌目(Chiti-nophagales),伯克氏菌目(Burkholderiales),懒杆菌目(Ignavibacteriales),Saccharimonadales和厚壁菌门中的芽孢杆菌(Bacillus)在E-CW中的相对丰度...     

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。     

膜序批式生物反应器（MSBR）脱氮除磷性能研究

[目的]研究膜序批式反应器系统（MSBR）对城市生活污水的脱氮除磷性能。[方法]采用厌氧-好氧-缺氧＋膜出水的运行方式（AOA—MSBR）。考察MSBR系统对生活污水的脱氮除磷性能去除效果,并分析氮磷的去除机理。[结果]在水力停留时间为11h,污泥浓度为4000—5000mg／L的条件下,通过AOA—MSBR运行方式可实现高效脱氮除磷功能,对COD,氨氮、总氮、总磷平均去除率分别达到95％、97％、89％和90％,且系统具有较强的抗冲击负荷能力。MSBR系统存在同步硝化反硝化和反硝化除磷现象,分别占总氮和总磷的总去除率的15．5％和16．5％。[结论]在厌氧-好氧-缺氧的环境下,MSBR系统具备很好的硝化和反硝化条件,有利于氮磷的去除,同时系统存在同步硝化反硝化和反硝化除瞵现象,增强了对氮磷的去除能力。     

低温条件下人工湿地氨氧化微生物的群落结构特征

为了解冬季低温条件下人工湿地沉积物的氨氧化潜力及其影响因素,以北京市汉石桥湿地自然保护区内的人工湿地为研究对象,测定了不同湿地单元沉积物的硝化潜势(PNR)及其相关功能基因的丰度。结果表明,沉积物的PNR较高,说明冬季人工湿地具有较高的硝化潜力。PNR从入水段到出水段呈现先增加后减少的趋势。通过建立硝化活性与功能微生物丰度的线性回归模型发现,氨氧化古菌(AOA,以AOA的amoA基因丰度表征)是影响硝化潜势的主要功能微生物。进一步构建硝化微生物丰度与环境因子的回归方程,发现影响AOAamoA基因丰度的主要环境因子是碳氮比(C/N),影响氨氧化细菌(AOB,以AOB的amoA基因丰度表征)丰度的主要环境因子是全氮(TN)含量。高通量测序测定人工湿地沉积物AOA和AOB的群落组成,各湿地单元检测到的AOB群落优势门为Proteobacteria,主要是β-Proteobacteria纲,AOA主要属于Crenarchaeota和Thaumarchaeota 2个门类。湿地4单元和5单元,1单元和6单元在AOB菌群群落组成上较为接近;湿地6单元、7单元、8单元在AOA菌群群落组成上较为接近。     

3种沉水植物根际对沉积物中典型氮循环微生物功能基因丰度的影响

【目的】硝化—反硝化和厌氧氨氧化是湖泊生态系统重要的脱氮方式,而氮循环微生物的丰度和群落结构的变化能反应湖泊生态环境的情况,作为评判生态修复的重要指标。【方法】本研究通过模拟培养实验、原位悬挂实验和荧光定量q PCR的方法,探讨水蕴草(Egeria densa)、狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)和苦草(Vallisneria natans)对根际沉积物中无机态氮含量和氨氧化古菌(ammonia oxidizing archaea,AOA)、好氧氨氧化细菌(aerobic ammonia-oxidizing bacteria,AOB)、反硝化细菌、厌氧氨氧化菌(anaerobic ammonium oxidation,Anammox)数量的影响。【结果】3种沉水植物均能显著降低根际沉积物中的铵态氮含量(P0.05);狐尾藻和苦草根际沉积物nir S、nir K、nos Z基因拷贝数升高;苦草和狐尾藻AOA amo A拷贝数升高,AOB amo A拷贝数降低;水蕴草根际沉积物nir S、nir K和nos Z功能基因拷贝数均降低,但hz O基因拷贝数显著增加(P0.05)。【结论】反硝化是狐尾藻和苦草根际沉积物的主要脱氮方式;苦草和狐尾藻对AOA amo A具有选择性,AOA是沉积物中氨氧化过程的主要承担者;厌氧氨氧化过程是水蕴草根际沉积物的主要脱氮方式。     

CASS反应器中反硝化除磷污泥的微生物群落结构

为深入了解CASS系统内的反硝化除磷污泥微生物群落结构,对反应器内初始接种污泥和驯化成功的污泥进行高通量测序分析,测序结果显示CASS系统反硝化除磷污泥中富集了一定比例的、具有脱氮除磷能力的菌群,优势菌群主要有变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。目水平上鞘脂杆菌目(Sphingobacteriales)和红环菌目(Rhodocyclales)丰度增长较大,科水平上红环菌科(Rhodocyclaceae)的丰度增长最大,可能包含具有反硝化功能的菌群。此分析结果也显示出CASS系统具有一定的脱氮除磷功能。     

倒置A2/O工艺处理混合污水的研究

[目的]探讨倒置A2/O工艺处理混合污水关键工艺参数的作用规律。[方法]以实际混合污水为进水,采用倒置A2/O工艺处理混合污水脱氮,研究水力停留时间、好氧区溶解氧浓度、外回流比、泥龄和水温对脱氮的影响。[结果]水力停留时间的延长有利于混合污水处理系统脱氮,为实现高效脱氮,水力停留时间至少应维持8 h;在1.01.5 mg/L浓度范围内增加溶解氧对混合污水脱氮有促进作用;在60%100%的范围内提高外回流比对硝化反硝化有利;为保证较高的硝化率,泥龄宜控制在20 d以上,泥龄在1530 d时,对总氮去除影响不明显;水温的升高对脱氮有明显促进作用,高温对反硝化更为有利。[结论]试验结果在妥善处理粪便污水,实现城市污水厂混合污水的稳定达标排放,减轻水环境氮污染方面具有一定参考价值。     

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.     

用于地表水反硝化的淀粉碳源选择研究

[目的]解决地表水反硝化脱氮过程中的低C/N比问题,向反应体系中添加以聚乙烯醇为骨架的固态缓释淀粉碳源作为电子供体。[方法]从江南大学校内湖水富集接种微生物,选取来源较为广泛的小麦、玉米、马铃薯、木薯淀粉构建碳源材料,结合静态筛选试验对淀粉的有机物释放以及反硝化系统中NO3--N的降解特性进行综合分析。[结果]在未接种条件下,4种有机质的释放量为γ木薯〉γ小麦〉γ玉米≈γ马铃薯;在接种条件下,马铃薯和小麦淀粉合成材料表现出了良好的有机质释放和硝酸盐降解能力,第7天的脱氮率即可达到96.59%和92.53%,且在重新加入硝酸盐后,脱氮率仍在95%以上。[结论]综合考虑各因素后,选取马铃薯作为最佳地表水反硝化的淀粉碳源。     

1株用于生物强化的高效反硝化菌的筛选鉴定

从生物脱氮工艺的反硝化段活性污泥中分离到7株反硝化菌,考察了其脱氮能力后优选出代表菌株FH2,该菌在400 mg/L NO3--N浓度下,对NO-3-N的去除率为100%,且脱氮过程中亚硝酸盐基本无积累,表现出了很强的脱氮能力,可作为生物强化法处理高浓度氨氮废水的菌源。通过对该优势功能菌株进行形态观察、生理生化试验及16S r DNA的序列测定和同源性分析,结果表明该菌株为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)。该菌反硝化能力强,且具有芽孢微生物的特点,以该菌做为菌源进行生物强化反硝化脱氮研究有很好的应用前景。     

复合垂直潜流人工湿地中硝化和反硝化细菌的筛选及其特性分析

[目的]通过在复合垂直潜流人工湿地系统中筛选高效的硝化细菌和反硝化细菌,以降低氮素污染对养殖水域生态系统的危害,为加强人工湿地氮素净化功能提供科技支撑.[方法]在复合垂直潜流人工湿地—池塘循环水养殖系统的不同运行阶段采集样品,利用选择性培养基定向筛选,选择一株高效硝化细菌和一株高效反硝化细菌,对其进行菌种鉴定,并分别研究对应菌株的硝化特性或反硝化特性.[结果]通过个体形态特征观察、生理生化鉴定及16S rDNA同源性比对分析,确定硝化菌株ZX2属于不动杆菌属(Acinetobacter),反硝化菌株ZF7属于假单胞菌属(Pseudomonas).在pH为7.0,温度为30℃,亚硝酸钠浓度为0.8 g/L的条件下硝化菌株ZX2的硝化能力最强,OD600可达0.80以上,硝化速率达68.4 mg/(L·d).在pH为7.0,温度为35℃,接种量为6%的条件下反硝化菌株ZF7的反硝化能力最强,OD600可达1.00以上,脱氮率达94.5%.[结论]筛选得到的硝化细菌和反硝化细菌具有很好的氮素净化效果,可为下一步强化人工湿地氮素净化功能提供备用菌株.     

好氧反硝化有效微生物群的筛选及特性研究

[目的]为生物快速脱氮、净化水处理提供有用的菌源和技术。[方法]通过反硝化培养基定向筛选,从厕所旁土壤中分离获得好氧高效反硝化有效微生物群,并研究其脱氮特性。[结果]该有效微生物群命名为OAI-EM,其反硝化速率为143.71mg/(L.d)。OAI-EM在以淀粉为有机碳源时,反硝化速率达到了144mg/(L.d),Cu2+、Ni2+和Hg2+能抑制OAI-EM的反硝化作用,而Fe3+、Zn2+和Mn2+能激活OAI-EM的反硝化作用。高浓度硝酸盐也能抑制OAI-EM的反硝化作用,并且随着C/N的增加,OAI-EM的反硝化速率和硝酸盐去除率均有所增加。在C/N为25:1的条件下,OAI-EM的硝酸盐去除率达到100%,反硝化速率为184mg/(L.d)。[结论]该有效微生物群具有培养基成分简单、反硝化速率快等优点,有较好的应用前景。     

医药化工废水同步硝化反硝化的研究及工程应用

[目的]为同步硝化反硝化技术在工程上应用提供依据。[方法]利用序批式反应器,研究医药化工废水的同步硝化反硝化(SND)生物脱氮工艺,并对SND工程应用进行尝试。[结果]实现SND最佳脱碳、脱氮效果的溶解氧(DO)浓度应控制在1.0~2.0mg/L,最佳进水pH值为7.0~7.5,在该条件下,COD去除率达80%以上,氨氮去除率达80%~82%,总氮去除率达74%~78%。在SND工程应用中,控制DO浓度为1.0~2.0 mg/L、进水pH值为7.0~7.5、水温为28~32℃时,COD、氨氮、总氮去除率分别为78.8%、78.4%和74.5%。水温过高将影响SND脱氮、脱碳的效果,且污泥微生物有一定适应调节能力,总体上COD、氨氮、总氮平均去除率分别为72.1%、66.2%和57.5%。[结论]同步硝化反硝化生物脱氮工艺有广阔的工程应用前景。     

一株反硝化细菌的分离及其反硝化特性

[目的]研究微生物对氮素污染的脱除作用,为在生产实践中更好地开发利用反硝化细菌提供依据。[方法]通过定向富集法,从淄博市一印染厂的污水处理系统中采集的活性污泥中分离出一株反硝化细菌D3,并对该细菌的反硝化特性进行系统的研究。[结果]反硝化细菌D3为一革兰氏阴性短杆菌,在限制性反硝化培养基中60 h内可将硝酸根脱除10.43%~13.13%。该菌可利用蔗糖、葡萄糖、乙酸钠、柠檬酸钠和碳酸氢钠为唯一碳源进行反硝化,其中最适碳源为柠檬酸钠。适合该菌反硝化的碳氮摩尔比为12.0∶1.0。最适投菌浓度为9.6×108CFU/L。[结论]牛肉膏、酵母粉、蛋白胨和乙酰胺等含有机氮的添加因子不能有效促进硝酸根的脱除,而反硝化细菌D3则更适合脱除有机氮含量低的一些工业污水中的硝态氮。     

潮汐流人工湿地除污效果和基质酶活性

为探究植物和水位对潮汐流人工湿地净化能力的影响,对无植物和不同水位运行的黄菖蒲湿地除污效果、污染物降解动力学和基质酶活性进行了研究.结果表明,黄菖蒲使总氮(TN)和总磷(TP)去除效果分别提高26.56个百分点和21.35个百分点,低水位使铵态氮(NH+4-N)去除效果提高12.77个百分点,饱和黄菖蒲湿地整体除污效果最佳,化学需氧(CODCr)量、NH+4-N、TN和TP平均去除率分别为89.00％±2.68％、68.08％±2.90％、75.23％±2.81％和94.35％±1.18％.CODCr、NH+4-N和TP在淹没1 h内高效去除,无植物湿地淹没46 h后会发生磷解析,而TN去除需要较长的淹没时间.无植物湿地、半饱和及饱和黄菖蒲湿地脱氮限制路径分别为硝化作用、反硝化作用和硝化/反硝化协同作用.此外,不同基质酶对黄菖蒲和水位响应不同,黄菖蒲能提高脲酶和磷酸酶活性,这2种酶可作为湿地水质净化效果的评价指标,且脲酶对水位较为敏感.     

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%。