北美海蓬子生态浮床对养殖海水的净化和对虾的增产效果

为了探讨不同覆盖面积生态浮床对养殖海水的净化效果及其对北美海蓬子和南美白对虾生长的影响,以不设置浮床为对照,在养殖对虾的水面上设置了3种不同面积北美海蓬子生态浮床,覆盖面积分别为25%、50%和75%。实验进行期间每2 d监测1次水质,实验结束后测定海蓬子和对虾产量,并对氮和磷进行衡算。结果表明:15 d后,50%覆盖面积生态浮床对水体总氮、铵态氮、硝态氮和CODMn的去除效果最好,去除率分别为44.90%、34.43%、44.45%和35.64%;75%覆盖面积生态浮床对水体总磷的去除效果最好,去除率为30.32%;各处理间pH、溶解氧和温度没有显著性差异,但盐度随浮床面积增加而有所下降;各处理间海蓬子生长没有显著性差异,但对虾产量差异显著,以50%处理的产量最高,比不设置浮床增产7.8倍;设置浮床后,水体和其他途径总氮减少,海蓬子和对虾总氮增加,水体总磷和对虾总磷减少,其他途径和海蓬子总磷增加。北美海蓬子生态浮床对养殖海水具有显著的净化效果,对虾具有显著的增产效果,其中以50%覆盖面积效果最佳。     

SBR单级自养脱氮系统氮素转化途径

利用氮素计量关系和批式实验研究了SBR系统中基于短程硝化的单级自养脱氮特性和脱氮途径。结果表明,SBR系统获得良好脱氮效果,TN最高去除负荷和去除速率分别达0.49 kg N/(m3.d)和0.20 kg N/(kg VSS.d);系统中82%的氨氮转化成气体脱除,10%的氨氮转化成硝酸盐氮。批式实验结果表明,SBR系统中的污泥同时具有厌氧氨氧化、亚硝酸盐氧化和自养反硝化活性,三者的反应速率分别为0.12 kg NH4+-N/(kg VSS.d)、0.04 kg NO2--N/(kg VSS.d)和0.03 kg NO2--N/(kg VSS.d)。综上,SBR系统中氮的脱除是短程硝化、厌氧氨氧化和反硝化共同作用的结果,产生的硝酸盐是厌氧氨氧化和硝化作用所致。     

新型的脱氮工艺--SHARON工艺

SHARON是一种用来处理高浓度、低碳氮比含氨废水的新型脱氮工艺。该工艺根据亚硝酸菌和硝酸菌的不同生长条件，通过控制反应器的水力停留时间和pH，使亚硝酸菌成为反应器的优势菌属，从而将氨氮的氧化控制在亚硝化阶段，随后再进行反硝化。与传统脱氮工艺相比，SHARON工艺具有流程简单、脱氮速率快、投资和运行费用低等优点。     

连片生态浮床对微污染河水的净化效果

选取漕桥河的支流庙尖浜作为实验河段,以睡莲(Nymphaea alba)、菖蒲(Acorus calamus Linn)和水芹(Oenan-the javanica(Blume)DC)作为微污染水体净化的浮床植物,研究连片生态浮床的净化能力随季节的变化和浮床面积对连片生态浮床净化能力的影响。结果显示,秋-冬-春季节内植物的净化能力随季节变化呈"U"型,相应的河水水质的变化呈一个倒置的"U"型;在一定营养负荷和植物正常生长状况下,沿水流方向,氮、磷含量随浮床面积的增加而降低——春季时,随浮床面积增加,菖蒲区对TN的去除率由8.6%增加到26.7%,TP的去除率由17.1%增加到58.2%,水芹区对TN和TP的去除率最高可达22.0%和28.0%。研究表明连片生态浮床是河道水质改善的有效可行的方法之一,可为太湖入湖河流的营养物质控制提供科学依据。     

多元组合系统净化富营养化水体的示范工程

杭州西湖上游龙泓涧受到周边茶园面源污染,水体出现严重的富营养化,为解决此问题,基于生物净化技术与工程措施相结合的思想,开展景观水体的净化处理示范工程研究。该工程根据河道特点,将生态廊道,生物沸石和生态浮床3种技术组合,对水体进行多重净化作用,水质得到了明显的改善。多级生态廊道可相对延长水流的流程,尽量减少死水区和短流。生物沸石本身具有物理截留和吸附作用,表面形成的生物膜对富营养化水体中的污染物能保持长效和稳定的去除作用。以陶粒为载体,悬挂立体弹性填料的多层次立体生态浮床通过植物和微生物的共同作用对水体进行生态修复。结果表明,该工程净化效果良好,对水体中的COD、TP、TN、NH_4~+-N、NO_3~--N的平均去除率分别为24%、46.24%、31%、24.43%、13.42%,达到示范工程的预期目标,并且夏季的处理效果高于冬季,该技术具有一定的应用前景。     

生物同步脱氮除硫工艺研究进展

传统生物脱氮除硫过程中存在着许多问题。近年来,通过对脱氮微生物的深入研究,生物脱氮技术取得了突破性进展,而在生物同步脱氮除硫方面发展相对缓慢。总结了包括反硝化除硫、硫酸盐还原—自养反硝化—硝化、反硝化氨氧化以及硫酸盐型厌氧氨氧化等生物同步脱氮除硫工艺的特点,分析了各自的工艺原理及面临的挑战,并提出了今后的研究方向。     

PCR-DGGE研究亚硝化-电化学生物反硝化全自养脱氮工艺细菌多样性

采用分子生物学手段PCR-DGGE技术对亚硝化-电化学生物反硝化全自养脱氮工艺细菌的多样性进行了研究。结果表明,亚硝化段内主要的细菌种群为相似于Nitrosomonas sp.(AJ224410)和Nitrosomonas sp.NM41(AF272421)的种群,相似性分别为97%和94%;电化学生物反硝化段细菌类群主要有β-proteobacteria类群、γ-proteobacteria类群和Chlo-roflexi类群。填料上生物膜细菌种群较底部泥水混合物丰富,两者细菌种群相似性为75%;底部泥水混合物样中存在与厌氧氨氧化菌Brocadia anammoxidans(AF375994)相似性为93%的菌种,而填料上生物膜中存在与Thioalkalivibrio sp.K90mix(EU709865)和Thiobacillus thioparus(AJ243144)相似性分别为94%、97%的菌种,其中Thiobacillus thioparus(AJ243144)是典型的硫自养反硝化菌,表明填料上生物膜中有大量的硫自养反硝化菌。     

有机物对自养脱氮工艺影响的研究进展

自养脱氮工艺中同时存在亚硝酸化、硝酸化、厌氧氨氧化和反硝化4个过程,而有机物增加了自养脱氮工艺4个过程的脱氮复杂性,但也增加了更多的可能性。综述了有机物对亚硝酸化、硝酸化、厌氧氨氧化和反硝化的影响,整理了同步亚硝化/厌氧氨氧化/反硝化(SNAD)工艺和反硝化氨氧化(DEAMOX)工艺的最新研究进展。     

蠕虫床污泥减量对A2O-MBR系统中细菌特性的影响

蠕虫捕食是实现污泥减量最有前景的技术之一,具有高效和环保的优点。为了考察蠕虫捕食对污水处理系统微生物特性的影响,建立了厌氧-缺氧-好氧-膜生物反应器(A~2O-MBR)与蠕虫床耦合系统,并以传统的A~2O-MBR、A~2O-MBR-空白蠕虫床耦合系统为对照,3组系统同时稳定运行120 d,采用16S rRNA高通量测序对反应器的微生物特性进行对比分析研究。结果表明,A~2O-MBR-蠕虫床系统微生物丰度变大,多样性降低,有效促进了优势菌的富集;耦合系统中脱氮除磷功能菌得到强化,其中反硝化除磷菌比例达12.71%,使脱氮与除磷过程相互协同,蠕虫床的耦合提高了A~2O-MBR系统脱氮除磷效能。以上研究结果为蠕虫捕食技术在污泥减量与污水处理中的工程应用提供了一条有效途径。     

ANAMMOX与反硝化协同作用及氮素负荷研究

向成功启动并稳定运行630 d后的UASB生物膜反应器系统连续添加有机物,分析其对厌氧氨氧化反应脱氮效果的影响,并进行氮素浓度负荷试验.在厌氧氨氧化反应器系统中连续投加有机COD(葡萄糖),系统运行稳定,有机COD(葡萄糖)存在对系统去除氮素能力影响不大,有机COD去除率达到92.0%,仅用23 d,在同一反应器系统中成功实现了厌氧氨氧化与反硝化协同作用脱氮.氮素浓度负荷试验阶段,进水氨氮(NH 4-N)、亚硝氮(NO-2-N)以及总氮(TN)浓度负荷分别从0.063 kg/(m3·d)和0.063 kg/(m3·d)和0.126 kg/(m3·d)提升到了0.239 kg/(m3·d)、0.315 kg/(m3·d)和0.554 kg/(m3·d),相应去除率分别为84.0%、93.0%和85.0%,厌氧氨氧化工艺的UASB生物膜反应器对氮素浓度负荷仍有很大提升空间.     

低动力复合净水系统净化生态农庄景观池水质

采用生物填料、阿科蔓生态基和生态浮盆等材料构建低动力复合净水系统(LCWPS)进行生态农庄人工景观池水质净化技术示范研究。系统稳定运行后的周年监测结果表明,整体系统使人工景观池的CODMn、TN、NH4+-N、TP和浊度分别下降61.1%～62.8%、36.0%～39.9%、14.3%～35.7%、66.7%～79.5%和76.8%～79.8%,水质溶解氧浓度(DO)上升72.7%～126.0%,景观池水质达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中景观水域需要的V类水质标准,并能长期保持稳定。从管理维护成本角度考虑,利用LCWPS净化生态农庄人工景观池水质能达到节能节水的目的。     

冬季生态浮床对浮游藻类数量及生物多样性的影响

为了考察生态浮床在冬季的运行效果,选择世博园区白莲泾生态浮床工程为研究对象,研究了冬季生态浮床对浮游藻类数量及生物多样性的影响。结果表明,取样期间浮游藻类生物总量逐月增加,且对照区明显高于浮床区;浮床区与对照区浮游藻类的种群结构差异明显,浮床区以硅藻门为主,而对照区以绿藻门为主。并且,小环藻与细微颤藻的优势度指数均有明显的下降。同时,浮床区的Shannon-Wiener多样性指数明显高于对照区。以上结果均证明,虽然在冬季较低温的情况下水生植物新陈代谢缓慢,但生态浮床仍会影响浮游藻类的数量及生物多样性,从而对水质净化起到一定的改善作用。     

人工浮床对汾江河水质净化的研究

对佛山市汾江河内布置浮床的水域的7个断面进行采样监测,分析了布置浮床侧与未布置浮床侧各水质指标的差异,以考察人工浮床对汾江河水质的净化效果。同时比较了圆币草、水罂粟、梭鱼草、狐尾草、美人蕉和鸢尾6种浮床植物的生物量和氮磷吸收量。结果表明,布置人工浮床一侧的水质TN、TP、COD和NH4＋-N含量均显著低于未布置浮床一侧的水质,表明人工浮床对水体水质的有净化效果。总面积约4 900 m2的浮床植物经过3个月的生长,从水体中共吸收了192.5 kg的氮和76.1 kg的磷。6种浮床植物中,狐尾草的净增生物量最高,达到64.2 kg/m2;圆币草次之,为62.2 kg/m2。狐尾草和圆币草对氮磷的吸收能力在6种植物中处于较高水平,每平方米狐尾草和圆币草从水体中分别吸收了51.61g氮、19.79 g磷和46.90 g氮、22.93 g磷。综合比较得出,狐尾草和圆币草在生物量和氮磷吸收量上均保持在较高水平,是较好的浮床植物。本研究为人工浮床在南方类似河流中的应用及植物选择提供了参考依据。     

Effect of biochar on nitrous oxide emission and its potential mechanisms

Extensive use of biochar to mitigate nitrous oxide (N₂O) emission is limited by the lack of understanding on the exact mechanisms altering N₂O emission from biochar-amended soil. Biochars produced from rice straw and dairy manure at 350 and 500 °C by oxygen-limited pyrolysis were used to investigate their influence on N₂O emission. A quadratic effect of biochar levels was observed on the N₂O emissions. The potential mechanisms were explored by terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) and real-time polymerase chain reaction (qPCR). A lower relative abundance of bacteria, which included ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and nitrite-oxidizing bacteria (NOB), was observed at 4% biochar application rate. Reduced copy numbers of the ammonia monooxygenase gene amoA and the nitrite reductase gene nirS coincided with decreased N₂O emissions. Therefore, biochar may potentially alter N₂O emission by affecting ammonia-oxidizing and denitrification bacteria, which is determined by the application rate of biochar in soil.

Implications:Biochar research has received increased interest in recent years because of the potential beneficial effects of biochar on soil properties. Recent research shows that biochar can alter the rates of nitrogen cycling in soil systems by influencing nitrification and denitrification, which are key sources of the greenhouse gas nitrous oxide (N₂O). However, there are still some controversial data. The purpose of this research was to (1) examine how applications of different dose of biochar to soil affect emission of N₂O and (2) improve the understanding of the underlying mechanisms.     

凤眼莲-固定化氮循环细菌联合作用对富营养化水体原位修复的研究

应用生态工程技术和原理，在夏季利用凤眼莲（Eichhornia crassipes Mart.）结合固定化氮循环菌对富营养化水体进行原位修复研究。试验结果表明，凤眼莲+固定化氮循环细菌联合作用和单独的凤眼莲处理对富营养化水体总氮和铵态氮去除之间存在显著的差异，凤眼莲+固定化氮循环细菌联合作用对富营养化水体中总氮和铵态氮的去除率分别达77.2%和49.2%；而凤眼莲处理则分别达73.7%和32.3%；但两者对富营养化水体中硝态氮的去除没有显著差异。接种固定化氮循环微生物有利于水体中Chla、COD_Mn的降低和水体透明度的提高，但两者没有明显的差异。当凤眼莲处理系统接种固定化氮循环细菌时，除了氨化细菌变化不明显外，亚硝化菌，硝化菌，反硝化菌群数量比单独凤眼莲处理系统增加1～1.5个数量级，且接种固定化氮循环细菌还有利于凤眼莲生物量及其体内氮积累量的增加。     

漂浮植物塘协同处理农村分散生活污水研究

通过实验考察了漂浮植物塘对经模拟化粪池简易处理的农村分散生活污水的深度净化效果，结果表明：水葫芦、大薸、聚草塘对上述污水均具有良好的净化效果，水葫芦塘对TP的去除效果最好，大薸塘对TN和NH⁺₄-N的去除效果最好。当水力停留时间为20 d时，3种漂浮植物塘的出水污染物含量可低于GB/T 18921-2002观赏性景观环境用水河道类标准。在南方农村宅沟园河内种植漂浮植物是构建农村实用生活污水收集处理系统、控制农村生活污水对河道污染的一种有效措施。     

水产养殖自身污染及其生物修复技术

介绍了生物修复的概念、水产养殖存在的自身污染问题及其主要生物修复技术.营养物污染、药物污染和底泥富集污染是水产养殖存在的主要自身污染问题;微生物修复、水生植物修复和水生动物修复是污染养殖水域生物修复的3种主要形式;微生物的有效性、生物入侵、二次污染、修复生物的季节性和非水生植物的利用等方面是实施生物修复应注意的主要方面.最后指出,推行清洁生产、实行生态养殖是水产养殖业可持续发展的出路.     

水产养殖自身污染及其生物修复技术

介绍了生物修复的概念、水产养殖存在的自身污染问题及其主要生物修复技术。营养物污染、药物污染和底泥富集污染是水产养殖存在的主要自身污染问题；微生物修复、水生植物修复和水生动物修复是污染养殖水域生物修复的3种主要形式；微生物的有效性、生物入侵、二次污染、修复生物的季节性和非水生植物的利用等方面是实施生物修复应注意的主要方面。最后指出，推行清洁生产、实行生态养殖是水产养殖业可持续发展的出路。     

Assessing biological and chemical signatures related to nutrient removal by floating islands in stormwater mesocosms

Aquatic floating plants on BioHaven mats were tested for their potential use as a Best Management Practice to be incorporated within existing stormwater detention ponds. Plants were analyzed for their capability to remove nutrient-pollution in parallel with the study of ecological dynamics. Experiments were carried out in cylindrical mesocosms of 5 m diameter and 1.2 m height, above-ground pools with a water volume of 14 m³. The design parameters tested were for 5% and 10% vegetated floating island coverage of the mesocosm, both with and without shoreline plants called littoral zone. This littoral shelf was 0.5 m thick, graded at a downward slope of 1:5 toward the center using loamy soil with low organic matter content, excavated from below turf grass. Endemic plant species were chosen for the experimental location in central Florida based on a wetland identification manual by the Florida Department of Environmental Protection to ensure the study was not compromised by unique climate requirements of the plants. Nutrient and aquatic chemical conditions such as pH, dissolved oxygen, temperature, turbidity, and chlorophyll a were monitored to understand their relationships to the general wetland ecosystem. Real-time polymerase chain reaction analysis identified the microbial activity near the rhizospheric zone. Logistical placement considerations were made using spatial sampling across the horizontal plane of the mesocosms, beneath and around the root zone, to determine if nutrients tend to aggregate around the floating island. This study concluded that the application of floating islands as a stormwater technology can remove nutrients through plant uptake and biological activity. The most cost-effective size in the outdoor mesocosms was 5% surface area coverage of the mat.     

组合型生态浮床对水体修复及植物氮磷吸收能力研究

在天鹅湖水体中构建以水生植物和陆生喜水植物为实验植物,浮法控制器、水循环增氧系统和造浪-输送系统相集合的组合型生态浮床。在中试研究中,研究了其对天鹅湖上覆水和沉积物中营养物质的修复动态。结果表明,经过4个多月的组合型生态浮床生态修复,天鹅湖上覆水中TN、NH4+-N和TP的去除率分别达到61.92%、63.09%和80.0%,沉积物中TN和NH4+-N含量的去除率分别达到23.79%和37.04%,TP含量升高了43.71%;组合型生态浮床的5种浮床植物的氮磷累积量差异显著,再力花和美人蕉对氮磷的吸收速率显著高于菖蒲、薄荷和水稻,再力花和美人蕉对氮的吸收速率达到12.19 g/(m2.d)和7.90 g/(m2.d),对磷吸收分别达到0.81 g/(m2.d)和0.99 g/(m2.d)。美人蕉和再力花对氮磷的吸收量均是茎叶>根系,其中美人蕉茎叶氮、磷吸收量分别为根系的2.73倍和1.93倍,再力花分别为1.83倍和1.19倍,通过浮床系统植物水上部分的收割可以去除水体中的氮磷。