不同固体碳源释碳特征及其对反硝化脱氮效果研究

碳源是低碳氮比废水反硝化过程的限制性因素之一,外加固体碳源可以强化微生物反硝化脱氮效果。为筛选出合适的外加碳源,本研究选用廉价的农业废弃物(稻草和锯木屑)和水生植物(绿狐尾藻和梭鱼草)作为固体碳源材料,分析不同固体碳源材料的释碳特征,比较其对反硝化过程的脱氮效果。结果表明,4种材料的释碳过程均符合二级动力学方程,其释碳能力大小为:稻草(25.64 mg/(g·L))梭鱼草(23.64 mg/(g·L))锯木屑(22.37 mg/(g·L))绿狐尾藻(20.45 mg/(g·L)),其中,绿狐尾藻的释放速率最快,其COD释放浓度达饱和浓度一半时所用时间仅为3.56 h。4种材料作为外加固体碳源可显著提高反硝化脱氮效率,其对水体硝态氮的去除率均达80%以上。由于梭鱼草在试验后期出现氨氮的大量积累,会造成水体二次污染。因此,稻草、锯木屑和绿狐尾藻适合作为外加碳源材料利用。     

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。     

利用农业废弃物强化人工湿地处理污水处理厂尾水机理研究

为研究3种典型的农业废弃物（玉米芯、玉米秸秆和小麦秸秆）作为人工湿地外加碳源脱氮的可行性,利用三维荧光和高通量测序分析了植物碳源在人工湿地中促进废水脱氮的增强机制。结果表明：农业废弃物材料可以很好地释放有机碳,累计碳释放量为119.78~172.84 mg·g^-1,同时分解释放的溶解性有机物（Dissolved organic matter,DOMs）主要由腐植酸和黄腐酸组成。在添加农业废弃物的人工湿地中,TN去除效率提高了30.8%~41.2%,并且脱氮菌属Pseudomonas、Thauera等的相对丰度提高了16.38%~22.02%。添加玉米秸秆的人工湿地具有较好的脱氮效果。研究表明,利用农业废弃物作为人工湿地外部碳源处理污水处理厂尾水,可以显著降低尾水中TN,这也为农业废弃物的处理找到了一个新的出路。     

降低脱氮成本的新型碳源与工艺研究概况

为了减轻外加商业碳源给生物反硝化带来的经济负担,降低生物反硝化法的处理成本,需要寻找无毒且更为廉价的碳源以及探寻具有可持续发展前景的强化生物脱氮技术,以取消或减少外部碳源的添加。阐述了目前已投入使用的几种新型碳源以及无外加碳源的序批式生物膜反应器(SBBR)脱氮工艺、两级序批式反应器(SBR)脱氮工艺和其他改进工艺。通过新型廉价碳源的合理利用及组合生物脱氮工艺技术的开发,可以在自有碳源有限的条件下提高生物脱氮效率。     

杭州城区及其边缘地区湿地反硝化潜力评价

以杭州湿地为例,对湿地反硝化强度及其特性进行了分析,结果表明:杭州市区及边缘地区的湿地由于受人类活动影响的不同及所处环境的差异,其湿地反硝化强度有较大的差异,反硝化强度在0.21～2.38 mg/(kg.h)之间,城市化并没有减弱湿地的反硝化强度,城区湿地的反硝化平均强度高于城市边缘区,农田湿地反硝化强度低于其它湿地;湿地反硝化强度主要与有机质含量、全氮、微生物生物量碳和细菌数量呈正比,而受质地、pH和CaCO3含量等的影响较小,因此,湿地系统中有机碳含量可作为其反硝化潜力的判断指标。     

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。     

SBR工艺同步硝化反硝化动力学模型研究

采用序批式生物反应器(SBR)处理实际生活污水,考察同步硝化反硝化(SND)过程中无碳源添加和有碳源添加氮的变化规律,采用硝化、反硝化动力学和物料平衡原理相结合的方法,导出同步硝化和反硝化两个阶段的动力学方程,建立SND的动力学模型,试验结果表明:SND动力学常数C1=7.0151,C2=0.3647,KM=0.0109.     

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.     

紫外辐射增强对人工湿地氮形态及去除的影响

通过构建人工湿地,模拟UV-B增强10%、20%,研究人工湿地基质中氮的形态,硝化与反硝化强度及氮去除率的变化。结果表明:UV-B辐射下,基质的氨态氮、硝态氮含量增加,与对照相比,UV-B增强10%、20%处理下人工湿地基质中平均氨态氮含量分别增加201%、220%,硝态氮含量也分别增加26%、52%。UV-B促进了人工湿地基质的硝化强度,但抑制了反硝化强度;UV-B增强降低了人工湿地对氮的去除率,其原因可能与UV-B增强促进凋落物分解导致氮释放和UV-B抑制反硝化强度有关。     

几种人工湿地基质微生物活性研究

人工湿地基质是人工湿地处理系统的重要组成部分,采用土壤培养和污水模拟试验相结合,选择4种基质研究其微生物活性变化及其对氮去除的影响.结果表明:砂子/土壤/泥炭的混合物,土壤/砂子的混合物,土壤和砂子的微生物活性(微生物生物量碳、微生物生物量氮、基础呼吸和酶活性)存在很大的差异,微生物活性的大小顺序是:砂子/土壤/泥炭混合物>土壤>土壤/砂子混合物>砂子.基质微生物活性受其碳含量影响并与碳含量呈正相关.氮去除量与基质微生物活性有关,并与基质微生物生物量碳、氮和基础呼吸呈显著正相关(P<0.05).微生物活性可以作为反映人工湿地净化能力的有效指标.     

填料组成对生物滤池除臭效果的影响

使用腐熟鸡粪堆肥分别与树皮、木片、泥炭、陶粒和木炭以1：1（V/V）混合组成生物滤池填料，分别以CB、CW、CP、KC及CC作为其编号，编号后加数字1和2标注表示填料组成分别在第1和第2轮试验中所使用，试验在填料层高度为50cm、气体停留时间为68.4s的情况下，比较了不同填料组成的生物滤池对鸡粪堆肥臭气去除效果的影响。结果表明，由堆肥和树皮组成填料的生物滤池比使用其他填料具有更强的氨去除能力。筛选试验1中，CB1对氨的累积去除率达到93.73%，CW1为83.09%，CP1为75.81%，CB1的氨去除效果最好;在筛选试验2中，CB2对氨的累积去除率最高达100%，CC2次之，KC2填料最差。对填料中各形态氮含量的分析表明，CB填料的3种无机态氮以及全氮的增加量均比其他4种填料的要高，表明腐熟鸡粪堆肥和树皮混合组成的填料较其他4种组合填料具有更好的氨吸附、吸收能力。     

不同有机物料对设施黄瓜生长及土壤性状的影响

为了减少设施菜田中由于超量施用有机肥导致的N、P累积,通过选取泥炭、腐植酸、菌渣、生物炭4种有机物料及其配施对传统鸡粪进行等C替代,开展了两茬田间试验,研究了有机物料等C替代鸡粪对土壤理化性质和黄瓜产量、品质的影响。连续两茬的试验结果表明,有机物料等C替代鸡粪对黄瓜产量无显著影响;但同鸡粪处理相比,泥炭、腐植酸和生物炭3种有机物料配施可显著提高黄瓜果实中维生素C的含量;除单施生物炭外,施用不同有机物料表层土壤(0~20cm)的pH值均显著高于施用鸡粪的处理,同时有机物料处理较鸡粪处理降低了表层土壤有效P含量51.6%~62.9%,提高了表层土壤C/N,其中,腐植酸处理土壤有效P的降低幅度最大,且其表层土壤C/N与鸡粪相比显著提高了92.2%,腐植酸处理土壤(0~60cm)的C储量也最大;各有机物料处理N盈余量均小于鸡粪处理,其中生物炭处理的养分盈余量最小,与鸡粪相比减少了73.1%,各有机物料处理的P盈余量与鸡粪处理相比显著降低了65.3%~92.3%,P削减效果腐植酸>泥炭+腐植酸>泥炭+腐植酸+生物炭>生物炭>泥炭>泥炭+菌渣>菌渣。因此,有机物料等C替代鸡粪后,在保证黄瓜产量的同时可以提升黄瓜果实营养品质,大幅度削减土壤中N、P盈余,其中,腐植酸对提高土壤有机质以及P盈余削减效果较好,泥炭+腐植酸+菌渣配施对改善黄瓜品质的效果较好。     

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...     

有机物料腐植酸和碳氮比对有机肥品质的影响

本试验通过对7种不同物料的总氮（N）、有机质（OM）和总腐植酸（HA）测定,计算腐殖化率（HR）和碳氮比（C／N）。结果表明,糠醛渣和风化煤有机质含量较高,分别为78．61％和85．84％,C／N比也高,腐殖化率则较低,而沼渣、污泥、草炭有机质含量在44．63％～55．03％之间,其C／N低,但腐殖化率较高,特别是草炭,腐殖化率在90％左右。     

小兴安岭草本泥炭沼泽土壤有机碳、氮和磷分布特征

对小兴安岭草本泥炭沼泽湿地土壤有机碳、氮和磷含量分布特征进行研究。结果表明:漂筏苔草湿地土壤有机碳含量最高,有机碳平均含量为438.40g/kg,平均碳密度为88.99kg/m3,碳储量为35.40kt/km2,且10～20cm碳含量高于其他土层。修氏苔草湿地土壤有机碳含量随土层加深而逐渐减少,平均碳含量为98.74g/kg,碳密度为56.27kg/m3,碳储量为20.03kt/km2。2类湿地土壤全氮、水解氮和速效磷垂直变化均表现为随土层加深而逐渐减少,漂筏苔草湿地土壤全氮、水解氮、全磷和速效磷含量均高于修氏苔草湿地,分别是修氏苔草湿地的271%、548%、132%和216%。漂筏苔草湿地40cm土层氮、磷储量分别是修氏苔草湿地的4.40和1.33倍。土壤有机碳与全氮、水解氮、全磷和速效磷呈极显著正相关(P0.01),土壤有机碳、氮、磷均与土壤密度呈极显著负相关(P0.01)。     

铁改性木本泥炭对镉砷复合污染稻田的修复效果研究

铁改性木本泥炭是一种新型环保有机类土壤调理剂,在稻田镉砷复合污染治理方面具有很大的应用潜力。为研究铁改性木本泥炭对稻田镉砷同步钝化效果的稳定性,在珠三角地区开展了三年的田间定位试验。结果表明:施加铁改性木本泥炭可显著降低稻米镉砷含量,下降率分别达到了41.3% ～ 57.6%和40.1%～55.8%;;可显著促进水稻增产,水稻单季撒施2 250 kg/hm~2铁改性木本泥炭,水稻增产810 ～1 125 kg/hm~2,增产率为14.3% ～18.4%;土壤的有效态镉和有效态砷含量同步降低,下降率分别为25.8% ～ 46.4%和42.6%～ 56.1%。而单施木本泥炭仅对稻米镉的吸收积累表现出较好的抑制作用,单施铁粉仅抑制了稻米砷的积累。此外,施加铁改性木本泥炭后,土壤pH提高了0.33 ～ 0.44个单位,有机质增加了2.1 ～ 3.3 g/kg,阳离子交换能力(CEC)提高了1.0～2.6 cmol/kg。这表明铁改性木本泥炭可以有效改善土壤的理化性质。对比2016—2018三年(六季)铁改性木本泥炭修复稻田镉砷复合污染效果发现,3年间早稻稻米镉砷含量下降率、产量增幅的年际差异均较小,晚稻亦然,表明铁改性木本泥炭可以稳定地抑制稻米镉砷积累、提高稻米产量。     

无柄小叶榕容器育苗轻型基质配方筛选

为确定无柄小叶榕Ficus concinnavar.subsessilis容器苗基质最佳配方,以轻型基质泥炭土、珍珠岩、木屑、稻谷壳等农林废弃物为基本材料,采用单形重心混料设计的试验方法,并用多目标决策综合评价得出,泥炭土（46%）、珍珠岩（27%）和木屑（27%）的比例组成是无柄小叶榕容器苗最为理想的轻型基质配方。     

滨海木麻黄林下3种乡土树种苗木的生长及其影响因素

[目的]研究海南3种乡土树种肖槿（Thespesia lampas）、海棠果（Calophyllum inophyllum）、莲叶桐（Hernandia sonora）在海岸木麻黄林下的生长状况及与环境因子的关系。[方法]对定植肖槿、海棠果、莲叶桐植株的滨海沙土进行了添加木屑、蔗渣及空白对照处理,分析定植1年后3种乡土树种的生长状况。[结果]①1年的生长期后,各树种生长指标表现为存活率肖槿〉莲叶桐〉海棠果、基径净增长量莲叶桐〉肖槿〉海棠果、株高净增长量肖槿〉海棠果〉莲叶桐。肖槿和海棠果存活率差异极显著,海棠果和莲叶桐的存活率差异也达显著水平,而肖槿和莲叶桐的存活率差异不显著;肖槿、海棠果、莲叶桐株高1年净增长量均达到极显著差异,基径净增长量只有肖槿和海棠果的差异显著。②不同土壤处理下,添加木屑、蔗渣处理的肖槿、海棠果、莲叶桐存活率大于对照处理,且添加木屑与添加蔗渣的肖槿存活率与对照处理间的差异均达到显著水平,而添加木屑和蔗渣这2种处理间的差异不显著。③3种苗木生长指标与环境因子都有一定的相关性（｜r｜〉0.3）,其中肖槿存活率与土壤pH值、土壤水分相关性较高,基径、株高与土壤pH值、土壤温度有一定的相关性;海棠果存活率与土壤pH值、土壤温度、光照强度相关性均较高,基径、株高都与土壤温度有一定的相关性;莲叶桐存活率与土壤盐度、土壤温度相关性均较高,基径、株高都与土壤温度有一定的相关性。肖槿、海棠果、莲叶桐的基径与株高的相关性均较高（r〉0.5）,且均达显著水平。[结论]在木麻黄林下1年生长期内,肖槿苗木生长状况最好,是与木麻黄混交最有潜力的树种。