聚乙烯醇凝胶包埋固定化细菌联合植物的除氮研究

为了解聚乙烯醇(PVA)凝胶包埋固定化菌在富营养化水体生态修复中的效果,利用PVA凝胶包埋固定硝化和反硝化细菌并联合水芹(Oenanthe clecumbens)和蕹菜(Ipomoea aquatica)2种植物进行21 d的除氮试验。结果表明,加菌试验组TN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N及TP去除率显著高于无菌试验组(P0.05);各试验组N的去除效率与添加PVA凝胶包埋固定硝化和反硝化细菌呈显著正相关(P0.05)。添加PVA凝胶固定硝化和反硝化细菌的蕹菜和水芹试验组植物的平均生长速率(RGR)分别为38.5和19.6 mg·g-1·d-1,而单纯蕹菜和水芹试验组RGR分别为29.9和9.5 mg·g-1·d-1。     

贵州草海人工湿地系统硝化-反硝化作用研究

人工湿地作为新兴的污水生态处理技术在村镇污水处理中得到广泛使用,系统中氮去除的最主要途径是微生物的硝化-反硝化作用。研究湿地污水处理系统微生物硝化-反硝化作用,对湿地污水处理工艺的优化及运行管理具有重要意义。2013年分春、夏、秋、冬四季对贵州草海污水湿地处理工程进行采样,研究了长期运行的湿地污水处理系统中氮循环菌数量、硝化-反硝化作用时空分布特征和系统内氮的空间分布规律。结果表明,草海污水人工湿地处理系统对TP和COD的处理效果较好,去除率分别达到57.8%和80.8%,但对TN和NH_4~+-N的去除率仅为43.3%和38.6%;硝化-反硝化作用在草海人工湿地系统中同时发生,硝化作用强度为0.9 mg·kg~(-1)·h~(-1),反硝化强度为30.5 mg·kg~(-1)·h~(-1),反硝化强度是硝化强度的30倍;硝化-反硝化作用在季节上均表现为夏季最高、春季最低,水平空间上呈逐级降低趋势;硝化-反硝化作用强度与总氮去除率呈现显著负相关(P0.05);4类脱氮细菌中,氨化细菌数量最大,高达10~9 MPN·g~(-1),反硝化菌次之,亚硝化菌最低,仅10~2 MPN·g~(-1);脱氮细菌数量与总氮去除率相关性不显著,脱氮过程可能受亚硝化菌的限制。总之,由于长期运行的人工湿地系统缺乏氧气,导致反硝化作用远大于硝化作用,硝化-反硝化作用的失衡最终影响湿地脱氮效率。因此,针对长期运行的人工湿地系统可以通过强化供氧促进硝化作用从而提高湿地脱氮效果。     

施用不同尿素对稻季不同层次土壤溶液中氮形态的影响

在太湖地区乌栅土上,利用大型原状土柱比较研究了不同尿素品种、施肥量(0、普通尿素150、300和包膜尿素100、150 kg·hm-2,以N计算)处理对稻季不同层次(30、65、80 cm)土壤氮素动态变化的影响.结果表明:所有处理渗漏水中NO3--N质量浓度均低于饮用水标准,常规施肥未显著增加氮的淋溶损失;各处理在不同层次土壤均发生反硝化作用;包膜尿素促进土壤反硝化强度,在65 cm和80 cm处尤为明显.施用包膜尿素可能增强浅层地下水的反硝化作用而降低水体NO3--N质量浓度.其影响机理及在对其它类型土壤上氮素淋失和反硝化的影响,值得进一步研究.     

太湖典型入湖河道中氨氮去除研究

入湖河流是湖泊营养物质的一个重要来源,因此入湖河道水质的改善是控制湖泊富营养化的关键。文章采用自行研制的新型仿生填料直接布设在河道内的生物接触氧化法,在不影响河流生态结构和原有使用功能的前提下,对河流微污染水体进行氨氮的去除研究。研究结果显示,氨氮的净去除率在5.35%~39.91%,其中最高为7月的39.91%,最低月为12月的5.35%。试验期间生物膜的平均厚度为0.8~1.1mm(雨后略厚),生物膜内的微生物主要是一些贫营养微生物,数量少,因此形成的生物膜较薄,生物膜由表及里几乎全是好气层。同时,根据氨氮去除率与硝化菌的数量关系也可以看出试验河段内氨氮的去除主要是靠硝化菌的硝化作用来完成的。     

近地层臭氧浓度升高对麦田土壤氨氧化与反硝化细菌活性的影响

利用臭氧FACE(free-air O3concentration enrichment,开放式空气臭氧浓度增高)试验平台,研究近地层臭氧浓度(臭氧摩尔分数平均为70 nmol.mol-1)升高对小麦不同生育期植株氮吸收量,土壤w(全氮)、w(矿质氮)、脲酶活性、氨氧化细菌数量、反硝化细菌数量以及小麦成熟期土壤硝化与反硝化作用强度的影响。结果表明,与对照(臭氧摩尔分数平均为45 nmol.mol-1)相比,臭氧浓度升高条件下小麦不同生育期氮吸收量总体趋于升高,土壤w(全氮)、w(铵态氮)和w(硝态氮)总体趋于下降,在小麦成熟期土壤w(全氮)和w(铵态氮)分别比对照下降9%和71%(P0.05),而w(硝态氮)比对照下降36%;臭氧浓度升高使小麦不同生育期土壤脲酶活性总体趋于增强,在拔节期、抽穗期和灌浆期均显著高于对照(P0.05);随着小麦的生长,臭氧熏蒸土壤氨氧化细菌和反硝化细菌数量也趋于升高,在小麦成熟期均显著高于对照(P0.05)。在小麦成熟期,尽管臭氧熏蒸土壤单个氨氧化细菌的硝化活性比对照下降57%,但土壤整体硝化强度却比对照提高123%;臭氧熏蒸土壤反硝化作用强度与对照相比无明显差异,但单个反硝化细菌的反硝化活性却比对照降低96%,达显著水平(P0.05)。认为臭氧浓度升高促进了小麦对土壤氮素的吸收,导致土壤氮素库存量降低,进而加快了土壤中氮素的转化,表现为脲酶活性升高,氨氧化细菌和反硝化细菌数量增加,但它们的代谢活性反而下降。     

近地层臭氧浓度升高对稻田土壤氨氧化与反硝化细菌活性的影响

利用中国唯一的稻麦轮作臭氧FACE（free-air O3 concentration enrichment,开放式空气臭氧浓度增高）试验平台,研究近地层臭氧浓度升高对稻田不同生育时期植株氮吸收量、土壤氮含量与脲酶活性、土壤氨氧化细菌与反硝化细菌数量以及成熟期土壤硝化与反硝化作用强度的影响。结果发现,臭氧浓度升高条件下,单株水稻（Oryza sativaL.）的氮吸收量趋于升高,土壤全氮含量趋于下降、脲酶活性趋于增强,在成熟期土壤全氮与对照相比平均下降9%,土壤脲酶活性与对照相比平均升高13%。在水稻整个生长季节,土壤氨氧化细菌和反硝化细菌的数量均呈现出先增多后减少的趋势,且均在开花期达到峰值,但臭氧熏蒸土壤与对照相比趋于升高;在水稻成熟期,土壤中单个氨氧化细菌和反硝化细菌的活性均趋于下降,土壤硝化强度和反硝化强度与对照相比也平均下降17%和24%。结果表明,近地层臭氧浓度升高条件下,稻田土壤氮素转化因为水稻氮素吸收增强而加快,土壤氨氧化细菌和反硝化细菌的数量均趋于增多,但它们的生理代谢活性均趋于下降。     

太湖不同湖区无机氮转化潜力

采集太湖梅梁湾和东太湖的水样和积物,在实验室内模拟研究不同湖区水体中溶解性无机氮(DIN)短期内的转化潜力.研究结果表明,太湖藻型湖区(梅梁湾)和草型湖区(东太湖)水体中存在着强烈的硝化作用,NH 4-N和NO3-N含量之间表现出显著的负相关关系(P＜0.05或P＜0.01),NH 4-N质量浓度下降速率为0.08～0.19 mg·L-1·d-1.在同样的试验条件下,藻型湖区硝化速率高于草型湖区.NH 4-N初始浓度越高则硝化速率也越高,不添加外源氮时硝化速率随着时间的推移而逐渐降低.藻型湖区的反硝化作用强于草型湖区.室内模拟试验20 d后,沉积物中TN含量平均下降了3.7%,东太湖水样中平均下降26.7%,梅梁湾平均下降42.2%.湖泊沉积物是进行反硝化作用的重要场所.短期内DIN的转化潜力反映了不同湖区氮素转化速率,也反映了不同生态类型水体对湖泊氮素转化的影响.     

沣河水系脱氮微生物群落结构研究

河流水体氮素的超负荷不仅破坏了水体生态环境,也严重威胁着人类的生存和发展.水体中有机氮、无机氮（氨氮、亚硝氮、硝氮）和分子氮之间的转化（氮循环）有赖于水体中大量的氮循环微生物（固氮细菌、硝化细菌和反硝化细菌）,然而这些氮循环微生物的生长繁殖也受到包括氮素的形态和浓度在内的多种环境因子的影响,这些因素也通过影响氮循环微生物的生长繁殖进而使得水体中氮素的转化速率发生变化,对水体氮污染的防治有不可忽视的作用.本研究通过在沣河设置不同的研究断面,采集水体样品,进行水质分析,并通过现代分子生物学技术（PCR-DGGE）方法对研究断面水体中氮循环微生物（固氮细菌、硝化细菌和反硝化细菌）的群落结构进行分析.再通过统计学软件对所得分子生物学信息与水质环境因子的相关性进行统计学分析,发现沣河水体中氮循环微生物群落结构受到多种环境因子共同影响,且在枯水期和丰水期表现出不同的特征.在丰水期沣河水体中,硝化细菌群落在中游表现出较高的多样性和丰富性,这与沣河中上游农业COD（化学需氧量）、BOD（生化需氧量）氨氮及有机氮污染物排放量较大,沣河水体DO（溶解氧）高有关.水体中的氨氮、亚硝氮、温度的增加是促进水体中硝化细菌的均匀性和丰富度的增高的主要因子,而pH 值的升高,使得水体中硝化细菌的均匀性和丰富度降低.反硝化微生物在中游和下游的多样性和丰富度较高,与有机物及硝酸盐含量相关.水体中的BOD、COD、TP（总磷）、硝氮的增加是促进水体中反硝化细菌的均匀性和丰富度的增高主要相关因子,而DO 的增多则会对部分反硝化细菌产生不利影响,使得水体中反硝化细菌的均匀性和丰富度降低.本研究结果为沣河以及其他河流的污染控制以及基于微生物的生态修复提供了科?     

三种载体上生物膜硝化作用动力学初步研究

通过测定水中COD、：NH4^ —N、NO2^-—N及NO3^-—N的浓度变化，研究了淹没式废水处理装置中沸石、活性炭和沙粒3种载体上硝化作用生物膜的动力学过程和反硝化作用。结果表明，3种载体上生物膜降解有机物(以COD表示)的过程可用一级动力学方程描述，反应速率常数分别为：沙粒0．0848h^-1、活性炭0．1187h^-1、沸石0．1334h^-1。3种载体上生物膜去除氨态氮的过程则可用零级动力学方程描述，反应速率常数分别为：沙粒-0．7743h^-1、活性炭-0．9886h^-1、沸石-1．0714h^-1．附着于沙上的生物膜去除亚硝酸盐氮的过程也可用零级动力学方程描述，反应速率常数为-0．6057h^-1，水中硝酸盐氮浓度较高时，载体沸石和活性炭上可能附着生长反硝化菌。图5表2参15。     

不同河流水体颗粒物对硝化过程的影响

采用模拟实验的方法对比研究了长江和黄河水体颗粒物对硝化过程的影响.结果表明:(1)当颗粒物含量分别为0g·l-1和2g·l-1时,长江水样的平均硝化速率在前10d分别为0.21mg·l-1·d-1和0.70mg·l-1·d-1,黄河水样分别为0.18mg·l-1·d-1和0.32mg·l-1·d-1.采用Logistic模型对氨氮的硝化作用进行拟合发现,颗粒物含量为2 g·l-1时的硝化速率常数均显著高于无颗粒物存在时的硝化速率常数,说明有颗粒物存在时的硝化过程较快.(2)有颗粒物存在时,水体氨化细菌、亚硝化细菌和硝化细菌的数量均显著高于无颗粒物存在的水体,而且长江水样中各种菌的数量明显高于黄河水样.(3)长江水样中氨氮的平均硝化速率和硝化速率常数明显大于黄河,这是由于长江水样较高的细菌浓度水平和两条河流颗粒物不同的理化性质所导致.     

不同进水有机物浓度下移动床生物膜反应器(SBMBBR)脱氮除磷特性

考察了不同进水有机物浓度下厌氧/好氧序批式移动床生物膜反应器（SBMBBR）污染物去除特性,实验结果表明,SBMBBR能够实现低碳源污水中氮和磷的同步去除,在进水TN和TP浓度分别为116.7 mg.L-1和11.5 mg.L-1、COD浓度为456 mg.L-1的条件下,TN和TP去除率分别达到94.3%和92.2%以上.反应器除磷是基于常规生物除磷和反硝化除磷过程实现的,脱氮主要是基于好氧段发生的同时硝化反硝化（SND）作用而完成.由于生物膜内部存在的DO扩散梯度,在好氧阶段混合液DO浓度不断提高的条件下反应器内具有良好SND反应的发生.进水COD浓度由149 mg.L-1提高至456 mg.L-1的过程中,反应器硝化效果不变,反硝化和除磷效果改善.反应器在好氧阶段pH值基本维持在7.0—7.1之间,为各类菌群的生长创造了条件.碱度变化较pH值更能反映硝化和反硝化反应发生的程度.反应器中微生物相丰富,生物膜以丝状菌为骨架,其上附着大量的球状菌和杆状菌,而悬浮活性污泥中丝状菌较少,形成了由细菌、真菌到原生动物和后生动物的复杂的生态体系,为系统取得稳定的污水处理效果提供了有效的保证.     

不同pH值条件下悬浮载体SBR反应器处理污染河水的试验

研究了不同pH值条件下悬浮载体SBR反应器处理污染河水的脱氮性能和微生物活性。结果表明,初始pH为7.0时,悬浮载体SBR反应器处理污染河水的脱氮性能最好,NH4^＋-N和TN去除率分别为100%和36.6%。在初始pH 7.0时,悬浮相和附着相污泥亚硝化活性均达到最高,分别为6.81 mgNH4＋/（gMLVSS.h）和5.42 mgNH4^＋/（gMLVSS.h） 悬浮相污泥在pH 9.0时硝化性能最好,达到2.31 mgNO2^-/（gMLVSS.h）,而附着相污泥在pH 8.0时硝化性能达到最佳状态,为1.03 mgNO2^-/（gMLVSS.h） 在pH 8.0时,悬浮相和附着相污泥反硝化活性最强,分别到达13.98mg NO3^-/（gMLVSS.h）和12.72 mgNO3^-/（gMLVSS.h）。     

氨氮废水的厌氧氨氧化生物脱氮研究

利用从厌氧污泥中筛选和驯化的厌氧氨氧化（Anammox）菌直接启动UASB反应器,通过缩短水力停留时间（HRT）提高系统运行负荷,探讨水力停留时间对模拟废水脱氮性能的影响。结果表明,（1）富含Anammox菌的颗粒污泥能够快速启动反应器（只需14d）。（2）连续91d的HRT测试期间,系统具有良好的脱氮性能,且随着HRT的缩短,系统的脱氮效率具有波动上升的特点。NH4＋-N、NO2--N和TN（总氮）的平均去除率超过70.0%。（3）系统总氮容积负荷（TNLR）和总氮去除负荷（TNRR）最大值（以N计）分别为2.04kg·m-3·d-1和1.56kg·m-3·d-1。（4）系统能够比较好的遵循Anammox生物脱氮的理论途径：NH4＋-N、NO2--N的去除速率与NO3--N的生成速率的比例为1？1.15？0.22,与其相应理论值（1？1.32？0.26）非常接近。     

Advanced nitrogen and phosphorus removal in A2O-BAF system treating low carbon-to-nitrogen ratio domestic wastewater

A laboratory-scale anaerobic-anoxic-aerobic process (A²O) with a small aerobic zone and a bigger anoxic zone and biologic aerated filter (A²O-BAF) system was operated to treat low carbon-to-nitrogen ratio domestic wastewater. The A²O process was employed mainly for organic matter and phosphorus removal, and for denitrification. The BAF was only used for nitrification which coupled with a settling tank Compared with a conventional A²O process, the suspended activated sludge in this A²O-BAF process contained small quantities of nitrifier, but nitrification overwhelmingly conducted in BAF. So the system successfully avoided the contradiction in sludge retention time (SRT) between nitrifying bacteria and phosphorus accumulating organisms (PAOs). Denitrifying phosphorus accumulating organisms (DPAOs) played an important role in removing up to 91% of phosphorus along with nitrogen, which indicated that the suspended activated sludge process presented a good denitrifying phosphorus removal performance. The average removal efficiency of chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and NH ₄ ⁺ -N were 85.56%, 92.07%, 81.24% and 98.7% respectively. The effluent quality consistently satisfied the national first level A effluent discharge standard of China. The average sludge volume index (SVI) was 85.4 mL·g^?1 additionally, the volume ratio of anaerobic, anoxic and aerobic zone in A²O process was also investigated, and the results demonstrated that the optimum value was 1:6:2.     

Nitrifying and denitrifying bacteria in aerobic granules formed in sequencing batch airlift reactors

The purpose of this study was to investigate nitrifying bacteria and denitrifying bacteria isolated from aerobic granules. Aerobic granules were formed in an internal-circulate sequencing batch airlift reactor (SBAR) and biodegradation of NH₃ ^?-N was analyzed in the reactor. Bacteria were isolated and determined from aerobic granules using selected media. The growth properties and morphology of bacteria colonies were observed by controlling aerobic or anaerobic conditions in the culture medium. It was found that bacteria in aerobic granules were diverse and some of them were facultative aerobes. The diversity of bacteria in aerobic granules was a premise of simultaneous nitrification and denitrification.     

种植不同冬季作物对稻田甲烷、氧化亚氮排放和土壤微生物的影响

研究双季稻收获后填闲种植不同冬季作物在其生长季节内甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）的排放特征,对合理利用冬闲稻田、发展冬季作物生产及合理评价不同种植模式具有重要意义。采用静态箱-气相色谱法对冬季免耕直播黑麦草、紫云英和冬闲的双季稻田中CH4和N2O排放及其相关微生物数量变化进行了分析。在冬季作物生长期,不同冬季作物稻田CH4和N2O排放通量均显著高于对照（冬闲）,CH4和N2O排放通量均表现为免耕直播黑麦草〉免耕直播紫云英〉冬闲;免耕直播黑麦草和紫云英处理稻田CH4排放量分别为2.28和1.07 g·m^-2,分别比对照增加241.92%和60.63%;N2O排放量分别为0.59和0.48 g·m^-2,分别比对照增加71.93%和40.06%;各处理稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化细菌、硝化细菌及反硝化细菌的数量变化范围分别为0.33×10^2 163.37×10^2 cfu·g^-1、11.05×10^3~245.68×10^3 cfu·g^-1、3.21×10^3~178.26×10^3 cfu·g^-1和10.47×10^5~198.88×10^5 cfu·g-1,免耕直播黑麦草和紫云英处理稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化细菌、硝化细菌和反硝化细菌的数量均显著高于冬闲,其中免耕直播黑麦草处理稻田土壤的产甲烷细菌、甲烷氧化细菌和硝化细菌数量显著高于免耕直播紫云英处理,而免耕直播紫云英处理稻田土壤反硝化细菌的数量则显著高于免耕直播黑麦草处理。研究结果显示,种植不同冬季作物能促进稻田生态系统中CH4和N2O的排放,而这两种气体的排放量与稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化菌、硝化细菌和反硝化细菌数量变化密切相关。     

磺胺类兽药对土壤微生物数量的影响

采用室内培养的方法,研究磺胺类兽药(磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲噁唑)污染对土壤微生物数量(细菌、真菌、放线菌、固氮菌、兼气性固氮菌、硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌及氨化细菌)的影响.结果表明,磺胺类兽药对土壤细菌数量有一定的激活作用,其最大激活率在700%以上.兽药对土壤真菌数量的影响主要呈现抑制作用,其最高抑制率为92.9%.兽药对土壤放线菌数量有一定的抑制作用,对土壤固氮菌数量则有一定的激活作用.兽药对土壤兼气性固氮菌数量的影响表现为较低浓度时(10 mg.kg-1)抑制,而较高浓度时(50 mg.kg-1)则激活.兽药对土壤硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌及氨化细菌有一定的激活作用,其中对硝化细菌的最大激活率可达1000%以上.     

好氧反硝化菌种DF2的分离鉴定及生理生化特性分析

分离了新型的高效反硝化细菌并研究其生物脱氮效率。通过观察形态学、生理生化鉴定和16SrRNA基因同源分析来鉴定菌种,致力于研究微生物污水脱氮处理的实际效果和克服反硝化过程中有害中间产物的积累。利用BTB培养基从水平潜流人工湿地基质中初步筛选出了9株平板阳性菌,革兰阴阳性均有。经试验研究发现该9种菌株在好氧条件下均具有一定的脱氮能力,其中以DF2和DF3 2种菌株脱氮能力最为显著,在3 d时间内NOX--N去除率达到了95%以上,NO2--N仅有微量积累;而其它7种菌株对NO3--N的去除率可以达到98%以上,但是NO2--N积累比较严重,积累量达到了NO3--N去除的50%~70%左右。经测序分析鉴定DF2和DF3分别属于德克斯氏菌属(Derxia)和假单胞菌属(Pseudomonadaceae)。德克斯氏菌属作为除氮的反硝化菌属在以往的研究中鲜有报道,该菌在好氧条件下可以合成周质NAR的亚基基因(napA)。     

好氧反硝化菌种DF2的分离鉴定及生理生化特性分析

分离了新型的高效反硝化细菌并研究其生物脱氮效率。通过观察形态学、生理生化鉴定和16SrRNA基因同源分析来鉴定菌种,致力于研究微生物污水脱氮处理的实际效果和克服反硝化过程中有害中间产物的积累。利用BTB培养基从水平潜流人工湿地基质中初步筛选出了9株平板阳性菌,革兰阴阳性均有。经试验研究发现该9种菌株在好氧条件下均具有一定的脱氮能力,其中以DF2和DF3 2种菌株脱氮能力最为显著,在3 d时间内NOX--N去除率达到了95%以上,NO2--N仅有微量积累;而其它7种菌株对NO3--N的去除率可以达到98%以上,但是NO2--N积累比较严重,积累量达到了NO3--N去除的50%~70%左右。经测序分析鉴定DF2和DF3分别属于德克斯氏菌属（Derxia）和假单胞菌属（Pseudomonadaceae）。德克斯氏菌属作为除氮的反硝化菌属在以往的研究中鲜有报道,该菌在好氧条件下可以合成周质NAR的亚基基因（napA）。     

低溶解氧条件下生物脱氮研究中的新现象

活性污泥法中 ,曝气主要起供氧和扰动混合的作用 ,曝气提供的氧被微生物用来氧化有机物并合成细胞 .反应器中的溶解氧 (DO)浓度是重要的运行参数 ,曝气池中DO偏低 ,好氧微生物不能正常生长和代谢 ;DO过高 ,不仅能耗增加 ,而且细菌的活力也会降低 .一般要求曝气池中DO不低于 2mgL-1的水平 ,但在实践中常常会出现曝气强度过高的情况 .因而有必要通过有效手段将DO控制在适当的水平 ,既不影响微生物的正常生长和有机物的去除 ,同时又避免过多能耗 .传统观点认为 ,低DO条件会促进丝状菌生长 ,破坏污泥絮体的沉降性能 ;使胞外多聚物的产生量…