纳米级零价铁去除水中硝酸盐的应用

介绍了纳米级零价铁去除硝酸盐的反应原理和影响因素,归纳了纳米铁在去除硝酸盐的应用中存在的问题,并给出了相关的建议。     

反硝化技术对模拟养殖池塘修复的研究

浙江奉化市池塘的底泥经过反复培养、驯化.从中筛选、分离出反硝化细菌,在模拟实验条件下,研究其对不同浓度的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的去除情况,讨论反硝化菌种的生长情况.结果表明,在初始浓度为1、25、50 mg·L-1的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮模拟池塘中,随着实验的进行,对污染物的去除效果逐渐提高.其中在1 mg·L-1的浓度组中,3 d内硝酸盐氮和亚硝酸盐氮去除率就分别达到了95.8%和90.2%;在25 mg·L-1的浓度组中,第6 d硝酸盐氮和亚硝酸盐的去除率分别为93.8%和87.8%;在50 mg·L-1的浓度组中,第6 d硝酸盐氮和亚硝酸盐的去除率分别为89.7%和78.7%.此外,反硝化菌对硝酸盐氮的去除效果略优于亚硝酸盐氮,而且硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的浓度越低,对其去除效果越好,达到稳定状态的时间越短.在模拟池塘中,菌种的生长情况与硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的浓度呈负相关,即污染物的浓度越高反硝化菌的生长情况越差.对反硝化菌的生态影响因子研究表明,其反硝化最适宜的pH值为6～7,温度为25～35℃;而且在同一pH值和温度条件下,硝酸盐氮和亚硝酸盐氮浓度越低,反硝化菌对其去除效果越好.     

一株好氧反硝化细菌的分离鉴定及反硝化能力初测

采用BTB(溴甲基酚蓝)平板涂布分离法,从鳜鱼养殖池塘水体中分离出17株具有反硝化作用的细菌,通过初步筛选和反硝化能力的测定,挑选出一株具有较强反硝化能力的好氧反硝化细菌,命名为8F-3。菌株8F-3在24 h内将总氮从100.00 mg/L降至6.51 mg/L,去除率达到93.49%;将氨氮从50.000 mg/L降至1.966 mg/L,去除率为96.07%;将硝酸盐氮从50.00 mg/L降至3.51 mg/L,去除率为92.98%;将亚硝酸盐氮从0.096 mg/L降至0.071 mg/L,去除率为25.79%。该试验结果表明,菌株8F-3对氨氮和硝酸盐氮具有较强的去除能力,对亚硝酸盐氮也有一定去除作用,反硝化能力较强。经生理生化测试和16 SrRNA分子鉴定,初步鉴定该菌属于不动杆菌属(Acinetobacter)。     

动态条件下壳聚糖稳定纳米铁去除水体中Cr（Ⅵ）的研究

以重金属Cr(Ⅵ)为目标污染物,在两种实验条件下(实验柱Ⅰ为模拟污染水样,实验柱Ⅱ为实际污染水样)考察了壳聚糖稳定纳米铁对Cr(Ⅵ)的去除能力。实验柱Ⅰ和实验柱Ⅱ分别在第160PV和127PV时发生了击穿效应。与实验柱Ⅰ相比,实验柱Ⅱ中壳聚糖稳定纳米铁对Cr(Ⅵ)的去除能力降低了25%。SEM表征显示,实验柱Ⅱ中壳聚糖稳定纳米铁的表面形成了许多葡萄状晶体,它们的存在导致实验柱Ⅱ中纳米铁的去除能力明显低于实验柱Ⅰ。XPS表征显示,由于Ca和Mg的氢氧化物替代了部分铁氢氧化物,导致实验柱Ⅱ中壳聚糖稳定纳米铁表面Fe原子的相对含量低于实验柱I。Cr元素高分辨率XPS能谱分析显示,在实验柱Ⅰ的条件下Cr(Ⅵ)被还原得更充分,而且在两种实验条件下都有部分Cr(Ⅵ)被吸附在纳米铁表面最终没有被零价铁所还原。     

耐高氨氮的水生产碱菌BJ17的筛选和脱氮特性

【目的】筛选出能够耐高氨氮的异养硝化-好氧反硝化菌株,并研究菌株的脱氮特性和污水脱氮应用潜力。【方法】从渗滤液中富集筛选出耐高氨氮的异养硝化-好氧反硝化菌株;筛选菌株在不同初始氨氮质量浓度、碳源、碳氮比、pH条件下的最适脱氮条件,探究该菌株的脱氮特性和应用潜力。【结果】筛选出一株耐高氨氮的异养硝化-好氧反硝化菌株BJ17;经过形态学、16S rRNA基因序列比对,确定菌株BJ17为水生产碱菌Alcaligenes aquatilis;该菌株最适脱氮条件为初始氨氮质量浓度为1 000 mg/L、碳源为柠檬酸三钠、碳氮比为8、pH9,其氨氮去除率为90.92%,总氮去除率为83.4%。检测到菌株的氨单加氧酶、羟胺氧化酶、硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶活性。在实际污水处理中,9 h将市政污水的氨氮全部去除;在垃圾渗滤液脱氮试验中,添加柠檬酸三钠,216 h可将含量4 758.06 mg/L的氨氮去除61.38%。【结论】菌株BJ17是一株能耐高氨氮的异养硝化-好氧反硝化作用菌株,且在高氨氮污水处理中具有良好的应用前景。     

异养型同步硝化反硝化处理氨氮废水及群落结构分析

从生物陶粒反应器中筛选出6株异养硝化细菌,采用乙酸钠-氯化铵培养基培养细菌进行硝化特性研究.经过12 d好氧培养,6株异养硝化细菌对COD的去除率在45%以上,总氮和氨氮最终去除率在60%以上,并且具有产生NOx--N的硝化性能.采用污泥驯化手段富集好氧反硝化细菌,将得到的驯化污泥分离纯化,共得到5株高效好氧反硝化细菌(f1、f2、f3、f5、f7),他们对总氮(TN)的去除率分别为90.4%、91.2%、94.6%、95.6%、97%,表现出较好的总氮去除能力.将6株异养硝化细菌和5株好氧反硝化细菌扩大培养后,建立SBR反应器进行氨氮去除的试验研究.PCR-DGGE图谱表明,在反应器运行的不同时期,微生物群落结构发生动态演替.在反应器稳定运行期间,筛选的异养硝化细菌wgy5,wgy21,好氧反硝化细菌d5和Pseudomonas sp.的细菌是系统的优势菌群.     

快速渗滤系统氮消减规律研究

通过对稳定运行的快渗池采样监测,对人工快渗系统进行了详细研究。重点讨论了人工快渗系统对氨氮(NH3-N)、有机氮、硝酸盐氮(N03-N)、和总氮(TN)的去除效果及N迁移转化全分析。结果表明,系统去除NH3-N的能力强,而去除TN的能力较差。进水中NH3-N占TN的90%以上,出水中TN的主要成分是NO3-N,其次是NH3-N,NH3-N出水浓度比进水高很多,系统内部的硝化反应进行彻底,而反硝化反应差。     

Fe0去除地下水中硝酸盐的条件研究

通过柱实验,考察了200~300目的还原铁粉(Fe0)在加入活性炭、粉煤灰及不同停留时间不同Fe0/C质量比的条件下对模拟浅层地下水中硝酸盐污染的去除效果.结果表明,加活性炭能促进Fe0还原硝酸盐,而且使得出水氨氮最大降低近50%,而粉煤灰却导致硝酸盐还原率降低15%~40%;停留时间对硝酸盐的去除率有重要影响,延长硝酸盐在反应区的停留时间有利于硝酸盐的去除;活性炭粒径对硝酸盐还原的影响差别不明显,但粒径为0.25 mm(60~80目)的较2~4 mm的更有助于降低出水的铵氮;在铁粉量相同时,不同Fe0/C质量比对硝酸盐的去除无明显差异,但当其比值为2时,出水氨氮质量浓度低于0.5 mg/L,而比值为8的出水氨氮质量浓度最大达14 mg/L;在加活性炭的处理中,出水亚硝态氮和可溶性铁质量浓度都小于0.20 mg/L,符合国家饮用水标准(GB 5749-2006).该研究表明以Fe0/活性炭/细砂为填料的反应墙用于原位修复偏碱性地下水的硝酸盐污染具有潜在的应用价值.     

以棉花为碳源去除地下水硝酸盐的研究

采用室内试验装置,研究了以棉花为碳源和反应介质的生物反应器去除地下水中的硝酸盐。结果表明,以棉花为碳源的反应器启动快。在室温25℃±1℃,进水硝酸盐氮浓度为22.6mgN·L-1,水力停留时间不小于9.8h时,反应器对硝酸盐氮可以100%去除,出水未检出亚硝酸盐。反硝化反应受温度变化及水力停留时间影响大:14℃的反硝化速率不到25℃的1/2;当水力停留时间为7.2h,N去除效率只有45%。反硝化反应受pH值和DO的影响小,当pH值在6～9,进水DO在2～6mg·L-1范围变化时,反应器去除效率没有变化。在反应进行过程中,棉花也被消耗掉。     

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).     

黄花鸢尾对富营养化水体净化的试验研究

利用黄花鸢尾(Irispseudoacorus)对含盐和氮磷较高的水体进行富营养化控制研究。结果表明,黄花鸢尾对于总氮、亚硝酸盐、硝酸盐等营养盐有较好的去除效果,水体中的硝酸盐变化趋势与溶解氧相同,氨氮变化趋势与溶解氧相反。黄花鸢尾可以有效地控制水中的叶绿素a,种植黄花鸢尾的水体中叶绿素a仅为对照的1/168,说明黄花鸢尾可以有效抑制藻类的繁殖生长。同时,种植黄花鸢尾能抑制水体pH值的提高,降低盐度,提高透明度,对改善水质有很好的效果。黄花鸢尾对营养盐的去除主要是通过植物根际微生物的作用。通过MPN(mostprobablenumber)法测定黄花鸢尾植物群落的分布可以看出,其根际的氮循环菌最为密集,由根际向外呈递减趋势。     

不同灌水模式和施氮处理下稻田N2O排放通量及其与硝化-反硝化细菌数量的关系

为获得减少稻田N_2O排放的合适灌溉模式和施氮管理,通过大田试验,研究了不同灌溉方式和施氮处理对生育期内稻田N_2O排放通量和不同时期土壤无机氮含量和硝化-反硝化细菌数量的影响,并分析了采样当天稻田N_2O排放通量与无机氮含量和硝化-反硝化细菌数量的关系。试验设3种灌溉方式,即常规灌溉(CI)、"薄浅湿晒"灌溉(TI)和干湿交替灌溉(DI),以及2种施氮处理,即全部施用尿素(RN1)和50%尿素+50%猪粪(RN_2),2种施氮处理氮用量相同。相同施氮处理下,TI模式可以降低稻田N_2O排放;DI和TI模式土壤无机氮含量、硝化细菌数量和亚硝化细菌数量较CI方式高,而CI和TI模式土壤反硝化细菌数量较DI模式高。相同灌水模式下,RN1处理可显著降低稻田N_2O排放,且RN1处理土壤无机氮含量、硝化细菌数量、亚硝化细菌数量和反硝化细菌数量较RN_2处理低。稻田N_2O排放通量与土壤反硝化细菌、硝化细菌数量和NH_4~+-N含量之间均呈极显著正相关关系(r≥0.309,P0.01),且土壤NH_4~+-N含量与硝化细菌数量和反硝化细菌数量之间也均呈极显著正相关关系(r≥0.555,P0.01)。因此,"薄浅湿晒"灌溉和尿素处理可以降低稻田N_2O排放,且稻田N_2O排放通量受到土壤NH_4~+-N含量、反硝化细菌数量和硝化细菌数量的综合影响。     

牛粪堆肥过程中nosZ型反硝化细菌动态变化

采用高通量测序技术,研究牛粪堆肥过程中不同时期与不同深度的nosZ型反硝化细菌群落组成的动态变化与多样性,并通过冗余分析(Redundancy analysis, RDA)和Spearman相关性分析,揭示了堆肥过程中nosZ型反硝化细菌与理化指标之间的相关关系。结果表明,堆肥不同时期nosZ型反硝化细菌群落结构差异显著,反硝化细菌群落多样性和丰富度均呈先降低后升高的趋势,在堆肥降温期不同深度的反硝化细菌群落结构和多样性指数差异显著。此外,理化因素显著影响堆肥反硝化菌群的群落结构与多样性,螯台球菌属(Chelatococcus)与温度呈极显著正相关(P0.01),Polymorphum与硝态氮呈极显著正相关(P0.01),生根瘤菌属(Mesorhizobium)与含水率和C/N呈极显著负相关(P0.01)。反硝化细菌的多样性与温度、pH、氨态氮呈极显著负相关(P0.01),与硝态氮呈极显著正相关(P0.01)。反硝化细菌的丰富度与温度呈极显著负相关(P0.01)。综上所述,堆肥时间和深度均为影响nosZ型反硝化细菌群落结构的重要因素,且该菌群群落结构变化受理化因子的显著影响。     

鸡粪锯末好氧堆肥过程中主要指标及反硝化细菌动态变化

以鸡粪、锯末为原料进行高温好氧堆肥试验,研究不同初始含水率及堆肥方式下主要指标及反硝化细菌群落的动态变化规律,以期为控制堆肥过程中的氮素损失、提高堆肥肥效及保护农业生态环境提供理论依据。结果表明:1)反硝化细菌并非存在于整个堆肥过程且群落结构及物种组成变化性较大,而铵态氮是导致反硝化细菌群落结构变化的关键因素。2)在堆肥结束时T1~T5硝态氮浓度为0.24、0.28、0.29、0.27、0.25g/kg(即T3T2T4T5T1),而反硝化细菌群落的物种丰富度与稳定性分别是T1T5T2T4T3,反硝化作用决定堆肥过程中硝态氮的最终含量,初始含水率的降低有利于反硝化细菌群落物种丰富度与稳定性的提高。3)从农业生产的角度来说,T3处理(初始含水率70%,通风加搅拌)硝化细菌群落物种较丰富稳定性较高,反硝化作用较弱且硝态氮含量最高,T3处理用于农业生产较理想。     

反硝化细菌对烟草特有亚硝胺的降解作用

反硝化细菌在降解烟丝中硝酸盐和亚硝酸盐含量,降低烟草特有亚硝胺(Tobacco-specific nitrosamines,TSNA)的过程中起着重要作用.反硝化细菌对TSNA的降解作用研究结果表明,B88、B237菌株在好氧条件下不能降解TSNA,增加湿度可促进烟叶TSNA的合成,菌悬液只有在微厌氧条件下才能降低亚硝胺的含量,作用最佳时间为48 h,降解率分别为24.30%和23.00%,喷施菌液对烟丝质量无明显影响.     

牛粪堆肥中反硝化细菌与理化参数的关系

以nos Z基因为标记,应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳法(PCR-DGGE)对牛粪堆肥过程中反硝化细菌群落结构进行研究,通过冗余分析(Redundancy analysis,RDA)法,分析反硝化细菌群落结构变化与堆肥过程中理化参数(堆体温度、pH、含水率、氨态氮和硝态氮)之间的关系。结果表明,反硝化细菌群落的Shannon-Weaver指数在堆肥0~4 d升高,在7~29 d减小。对优势条带进行测序发现Alcaligenes存在于整个堆肥过程中,判定其为此过程中优势菌属。反硝化细菌群落结构在堆肥前期(0~4 d)变化较小,而在降温腐熟期(23~29 d)变化剧烈。皮尔逊相关系数分析表明,反硝化细菌群落多样性与含水率呈极显著正相关关系(r=0.960,P0.01),与温度呈显著正相关关系(r=0.766,P0.05)。     

包气带土体反硝化作用对NO_3~-转化的试验研究

就河北平原山前地区包气带土体中的氮素循环转化及污染地下水的过程、包气带土体中反硝化细菌对硝酸盐转化的作用强度进行了试验研究。结果表明,生物反硝化作用是土壤包气带氮素转化的主要作用之一。该区包气带土体中由于有机物较少并随深度增加而减少,因此对NO-3细菌的反硝化作用强度也随深度加大而减弱,从而造成包气带土体中硝酸盐积累,进而污染地下水。如对包气带的有机碳源加以调控,可阻止地下水的污染。     

开放式大气CO2浓度增高对水稻土反硝化活性的影响

利用江都市小记镇的稻-麦轮作FACE平台,研究大气CO2浓度增高对农田反硝化活性的影响.在2005年水稻生长季研究不同施肥(施常规氮量和低氮量)、不同秸秆还田(秸秆半还田、秸秆不还田)处理土壤中的反硝化细菌数量、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性在大气CO2浓度升高(FACE)条件下随时间的变化情况,并且在拔节期测定对照及FACE土壤的反硝化潜势.结果表明:CO2浓度增高对水稻生长各时期的土壤反硝化细菌数量具有一定的抑制作用,这种抑制作用在常规氮肥施用及秸秆不还田情形下最为显著(P＜0.01).FACE对硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性几乎没有影响.对反硝化潜势的研究发现,在低氮与常氮施用条件下,FACE土壤的反硝化潜势分别为对照土壤的84.21%和97.46%.通过与土壤理化性质的相关性研究,认为主要是因为FACE促进植物生长和土壤中的微生物活性,反硝化微生物在竞争中受到抑制,使得反硝化活性降低.     

好氧反硝化菌筛选方法的研究进展

好氧反硝化菌是一类可利用好氧反硝化酶,在有氧条件下进行反硝化作用的细菌。与传统的细菌缺氧反硝化脱氮相比,利用好氧反硝化菌发展好氧脱氮技术具有独特优势。笔者就好氧反硝化菌间歇曝气法、酸碱指示剂法、呼吸抑制剂法、选择性培养基法、滴加试剂法、极限稀释法和综合筛选法等筛选方法及其机理,进行了系统综述,并对其未来的研究趋势进行了展望。