Effects of the new nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP) on nitrate and potassium leaching in two soils

In this study, soil column was used to study the new nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP) on nitrate (NO3--N) and potassium (K) leaching in the sandy loam soil and clay loam soil. The results showed that DMPP with ammonium sulphate nitrate (ASN) ((NH4)2SO4 and NH4NO3) or urea could reduce NO3--N leaching significantly, whereas ammonium (NH4 -N) leaching increased slightly. In case of total N (NO3--N NH4 -N), losses by leaching during the experimental period (40 d) were 37.93 mg (urea), 31.61 mg (urea DMPP), 108.10 mg (ASN), 60.70 mg (ASN DMPP) in the sandy loam soil, and 30.54 mg (urea), 21.05 mg (urea DMPP), 37.86 mg (ASN), 31. 09 mg (ASN DMPP) in the clay loam soil, respectively. DMPP-amended soil led to the maintenance of relatively high levels of NH4 -N and low levels of NO3--N in soil, and nitrification was slower. DMPP supplementation also resulted in potassium leached less, but the difference was not significant except the treatment ASN and ASN DMPP in the sandy loam soil. Above results indicate that DMPP is a good nitrification inhibitor, the efficiency of DMPP seems better in the sandy loam soil than in the clay loam soil and lasts longer.     

Effects of a new nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate （DMPP） on nitrate and potassium leaching in two soils

In this study, soil column was used to study the new nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate （DMPP） on nitrate （NO3^-- N） and potassium （K） leaching in the sandy loam soil and clay loam soil. The results showed that DMPP with ammonium sulphate nitrate （ASN） （（NH4）2SO4 and NHaNO3） or urea could reduce NO3^--N leaching significantly, whereas ammonium （NH4^＋-N） leaching increased slightly. In case of total N （NO3^--N＋NH4^＋-N）, losses by leaching during the experimental period （40 d） were 37.93 mg （urea）, 31.61 mg （urea＋DMPP）, 108.10 mg （ASN）, 60.70 mg （ASN＋DMPP） in the sandy loam soil, and 30.54 mg （urea）, 21.05 mg （urea＋DMPP）, 37.86 mg （ASN）, 31.09 mg （ASN＋DMPP） in the clay loam soil, respectively. DMPP-amended soil led to the maintenance of relatively high levels of NH4^＋ -N and low levels of NO3^--N in soil, and nitrification was slower. DMPP supplementation also resulted in less potassium leached, but the difference was not significant except the treatment of ASN and ASN＋DMPP in the sandy loam soil. Above results indicate that DMPP is a good nitrification inhibitor, the efficiency of DMPP seems better in the sandy loam soil than in the clay loam soil and lasts longer.     

餐厨垃圾水解酸化液作碳源的脱氮效果研究

针对餐厨垃圾水解酸化液作外加碳源的反硝化脱氮效果进行研究,考察了人工配水条件下水解酸化液反硝化处理的适宜COD/NO3--N比范围,在适宜COD/NO3--N比条件下与甲醇、乙酸钠的反硝化效果进行对比,并验证了水解酸化液对于生活污水的反硝化效果.结果表明,人工配水条件下利用水解酸化液作碳源的适宜COD/NO3--N比为4.9~6.0,反硝化速率最高可达25.0mg NO3--N/(gVSS·h).反应过程存在2个不同的硝态氮去除速率阶段,并出现了亚硝氮积累.餐厨垃圾水解酸化液为含多种VFA成分的混合物,其反应过程中硝态氮的去除速率比甲醇、乙酸钠等纯物质做碳源时的硝态氮去除速率快.将餐厨垃圾水解酸化液用于生活污水脱氮处理,当COD/NO3--N比为6时,水中的硝态氮以及亚硝氮均能够得到较为彻底的去除.     

原水水质对输水管道硝化作用形成的影响

采用配制水样模拟Ⅱ类、Ⅲ类和劣Ⅴ类地表水,利用管道模拟反应器研究不同原水水质条件下输水管道中硝化作用的形成及对输水水质的影响.结果表明:原水中氨氮(NH4+-N)及溶解氧(DO)含量对NH4+-N去除均有一定影响,DO充足时,去除率随原水中NH4+-N含量的增加而增加,DO浓度低时,DO成为影响NH4+-N去除的主要因素;原水NH4+-N含量对运行初期NO2--N积累有重要影响,NH4+-N含量越高,NO2--N积累量越大,随着生物膜的成熟,影响作用逐渐减弱;反应器中AOB数量主要受原水NH4+-N浓度的影响,随NH4+-N浓度升高而增加;NOB数量受NH4+-N和DO浓度的双重影响,DO含量低会抑制NOB活性,使NOB数量减少,导致NO2--N积累;输水管道中的硝化作用是水中及生物膜中硝化细菌共同作用的结果,但生物膜中硝化细菌存在水平高,其硝化作用占主导地位.     

菌株qy37的异养硝化/好氧反硝化机制比较及氨氮加速降解特性研究

筛选出1株耐盐异养硝化-好氧反硝化菌qy37,通过形态观察、生理生化试验和16S rDNA序列分析,确定其为假单胞菌属(Pseudomonas).研究了异养硝化-好氧反硝化菌qy37的脱氮特性.在以NH4Cl为氮源的异养硝化系统内,该菌32 h内使NH 4+-N由138.52 mg/L降至7.88 mg/L,COD由2 408.39 mg/L降至1 177.49 mg/L,NH2 OH最大积累量为9.42 mg/L,NO 2--N最大积累量仅为0.02 mg/L,推测该菌将NH2OH直接转化为N2O和N2从系统中脱除.在以NaNO2为氮源的好氧反硝化系统内,该菌24 h内使NO 2--N由109.25 mg/L降至2.59 mg/L,NH2OH最大积累量为3.28 mg/L.好氧反硝化系统与异养硝化系统相比菌体生长量高,TN去除率低,COD消耗量低,NH2OH积累量低,并且检测到NO 3--N的积累.认为好氧反硝化在菌体生长和能量利用方面比异养硝化更有效率.在异养硝化-好氧反硝化混合系统内,16 h NH 4+-N去除速率比异养硝化系统提高了37.31%.混合系统的NH2 OH积累量低于异养硝化系统和好氧反硝化系统,但N2 O产出量高于二者.     

芽孢杆菌与硝化细菌净化水产养殖废水的试验研究

以枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和硝化细菌为实验菌种,对水产养殖废水中的各项水质因子(pH、DO、NH4+-N、NO2--N、COD)进行控制或处理。结果表明,经投加微生物菌液处理的养殖废水水质均优于对照组:枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌可以降低废水的COD和NO2--N浓度,出水COD浓度小于100mg/L,NO2--N浓度小于0.6mg/L,COD去除率分别为67.97%、70.16%,NO2--N去除率分别为99.28%、99.51%;硝化细菌可以将废水NH4+-N和NO2--N的浓度降低到0.6mg/L以下,去除率分别为99.38%、81.44%;而菌液的投加对养殖水体的pH值影响不明显。三种微生物在净化水产养殖废水的作用上各有特点,可为形成共生长效的养殖水产环境修复微生物种群提供基础。     

苯酚对厌氧氨氧化工艺耦合反硝化的启动及脱氮性能的影响

研究了ANAMMOX耦合异养反硝化反应器的启动过程,考察了苯酚浓度对耦合反应器脱氮性能的影响.接种2L(占反应器有效容积的20%)挥发性悬浮固体(MLVSS)为6000mg/L的ANAMMOX颗粒污泥,在pH7.8、温度为25℃、HRT为1.5h的条件下经过86d的培养,ANAMMOX耦合异养反硝化启动成功.实验结果表明,在稳定运行阶段,NH4+-N、NO2--N和TN平均去除率分别为85.4%、86.1%和79.9%,TN平均容积负荷和TN平均去除负荷分别为2.63,2.10kg/(m3·d);ANAMMOX颗粒污泥外面包裹着苯酚反硝化菌;系统内异养反硝化与ANAMMOX存在协同和竞争关系.当苯酚浓度≥0.3mmol/L时,ANAMMOX菌的活性受到很大抑制,苯酚浓度的升高加剧了苯酚反硝化菌与ANAMMOX菌之间的竞争;从脱氮效果及系统稳定两方面综合考虑,当苯酚浓度为0.2mmol/L时,耦合效果最好,消耗的NH4+-N、NO2--N与生成的NO3--N之比为1:1.52:0.11.     

硝化细菌在氨氮深度处理中的应用研究

通过使用硝化细菌增养液挂膜，用生物接触氧化法对生活污水处理厂出水以及富营养化河水中的氨氮进行了处理。试验结果表明：在很短的水力停留时间条件下（１ｈ），污水厂出水经处理后ＮＨ３－Ｎ全部达标并小于８ｍｇ／Ｌ，其去除率达７０％；ＮＯ＾－２－Ｎ小于４ｍｇ／Ｌ。富营养化河水在ＨＲＴ为１．２ｈ时，出水ＮＨ３－Ｎ与ＮＯ＾－２均小于１ｍｇ／Ｌ。试验出水中的氮主要以ＮＯ＾－３－Ｎ的形式存在。     

Organic matter and concentrated nitrogen removal by shortcut nitrification and denitrification from mature municipal landfill leachate

An UASB＋Anoxic/Oxic （A/O） system was introduced to treat a mature landfill leachate with low carbon-to-nitrogen ratio and high ammonia concentration. To make the best use of the biodegradable COD in the leaehate, the denitrifieation of NOx^--N in the reeireulation effluent from the elarifier was carried out in the UASB. The results showed that most biodegradable organic matters were removed by the denitrifieation in the UASB. The NH4^＋-N loading rate （ALR） of A/O reactor and operational temperature was 0.28- 0.60 kg NH4^＋-N/（m^3-d） and 17-29℃ during experimental period, respectively. The short-cut nitrification with nitrite accumulation efficiency of 90%-99% was stabilized during the whole experiment. The NH4^＋-N removal efficiency varied between 90% and 100%. When ALR was less than 0.45 kg NH4^＋-N/（m^3.d）, the NH4^＋-N removal efficiency was more than 98%. With the influent NH4^＋-N of 1200-1800 mg/L, the effluent NH4^＋-N was less than 15 mg/L. The shortcut nitrification and denitrifieation can save 40% carbon source, with a highly efficient denitrifieation taking place in the UASB. When the ratio of the feed COD to feed NH4^＋-N was only 2-3, the total inorganic nitrogen （TIN） removal efficiency attained 67%-80%. Besides, the sludge samples from A/O reactor were analyzed using FISH. The FISH analysis revealed that ammonia oxidation bacteria （AOB） accounted for 4% of the total eubaeterial population, whereas nitrite oxidation bacteria （NOB） accounted only for 0.2% of the total eubaeterial population.     

封闭循环海水育苗系统生物滤池的应用

针对循环海水育苗系统,进行了高效硝化菌剂在天然植物载体填料上的人工挂膜及生物滤池运行实验.结果表明,该系统在低温条件下,人工挂膜仍能快速有效地达到一定的运行效果,并能维持较长的时间.初步探讨了在极低的氨氮负荷和水温条件下,水力停留时间.进水氨氮浓度及温度对生物滤池硝化效果的影响.通过育苗过程的长期运行,证明该系统能够有效去除氨氮,使NH₄⁺-N,NO₂^--N,NO₃^--N及COD浓度长期维持在较低水平上.     

原水添加比例对猪场废水厌氧消化液后处理的影响

采用序批式反应器(SBR)处理猪场废水厌氧消化液,研究添加原水(配水)比例对处理性能的影响.连续动态试验表明,配水30%的处理,出水NH₃-N浓度低,一般在10　mg/L以下;配水10%、20%处理的出水NH₃-N浓度逐渐升高,至试验结束时,出水NH₃-N分别达300　mg/L和80　mg/L左右.主要是因为配水30%的反应系统,pH能稳定在7.7左右,而配水10%、20%的反应系统,pH逐渐下降直至降到5.5以下.1个运行周期的监测表明,配水10%、20%、30%的处理,NO^-₂-N峰值、NH₃-N低值分别出现在曝气第4　h、第3　h、第2　h.配水比例越大,NH₃-N氧化速度越快,原因是配水比例越高,反硝化程度越高,系统pH也越高.批式反硝化试验表明,BOD₅/TN越高,反硝化速率越快.动态和批式试验都说明,消化液好氧后处理系统正常运行的配水比必须达到30%以上.     

生活污水常温处理系统中AOB与NOB竞争优势的调控

常温（19℃±1℃）条件下,采用SBR工艺处理低碳氮比（C/N）实际生活污水,研究氨氧化菌（AOB）与亚硝酸盐氧化菌（NOB）竞争优势的调控,在接种全程硝化污泥的系统中使AOB成为优势菌群,启动并维持常温短程硝化.通过控制曝气量为40 L/h使系统溶解氧处于较低水平（DO_average<1.0 mg/L）,同时结合好氧硝化时间的优化控制,即在pH值“氨谷"点前及时停止曝气的短周期定时控制,强化AOB的竞争优势.待AOB的竞争优势初步形成后（亚硝酸盐积累率NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N达到50％）,每周期曝气时间随着NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N的提高由3 h逐步延长至4 h、 5 h,从而提高NH⁺₄-N去除率,进一步增强AOB在系统中的竞争优势,短程硝化成功启动,NO^-2-Ｎ/NO^-_x-N稳定在95%以上.FISH检测结果表明AOB大约占总菌群的9.97％.在线控制好氧硝化时间可以很好地维持短程硝化效果,NH⁺₄-N去除率达到97%以上.研究还表明,对于全程硝化污泥常温下如果不限制溶解氧,单纯依靠短周期定时控制无法使AOB成为优势硝化菌群.     

亚硝酸盐对外碳源反硝化过程N2O还原的影响

本试验通过批次试验考察了亚硝酸盐对外碳源反硝化过程N2O还原的影响.结果表明NO2--N初始浓度为5.92~35.23mg/L时,随着NO2--N浓度的增加,反硝化过程中N2O的积累量逐渐增加;当NO2--N浓度为35.23mg/L时,NO2--N还原量的46.26%被转化为N2O.通过对比试验得出,N2O还原酶与亚硝酸盐还原酶对电子的竞争和游离亚硝酸(FNA)对N2O还原酶的抑制会导致N2O比还原速率下降,造成反硝化过程N2O积累.基于上述试验结果提出,污水处理厂可通过调控运行条件控制NO2--N浓度,降低反硝化过程的N2O的产生与释放;也可以通过短程硝化提高NO2--N浓度,促进反硝化过程N2O的积累,再通过N2O氧化甲烷减少N2O排放,同时提高产能37%.     

秸秆还田条件下氮肥用量对稻田氮素淋失的影响

通过田间小区试验,研究了秸秆还田条件下不同氮肥用量对稻田田面水、渗漏水中氮素动态变化和淋失量的影响.结果表明,稻季秸秆还田量为6t/hm2,氮肥用量分别为0,120,180,240,300kg/hm2时,稻季田面水、渗漏水中无机氮(NH4+-N与NO3--N)浓度随氮肥用量的增加而显著增加,秸秆还田显著降低田面水和渗漏水中NH4+-N和NO3--N浓度;田面水中NH4+-N浓度在每次施肥后的第2d、NO3--N在第2~4d达到峰值,渗漏水中NH4+-N在每次施肥后的第2~4d, NO3--N在施基肥后的第20d左右达到峰值;不同处理田面水中NH4+-N、NO3--N的平均浓度及变幅分别为1.23±0.88(0.01~9.89)、1.14±0.18(0.14~2.86)mg/L,渗漏水中分别为1.78±1.60(0.03~22.66)、1.42±0.24(0.22~2.66)mg/L.稻田渗漏量与水稻移栽后天数呈极显著负相关,整个水稻生育期内的总渗漏量为298mm.不同施氮处理稻季NH4+-N、NO3--N的平均净淋失量分别为4.77±4.37 (0.45~12.33)、1.76±1.08(0.49~3.31)kg/hm2,占施氮量的2.57%~4.11%、0.41%~0.56%,氮素损失以NH4+-N为主.     

碳氧调控下人工湿地净化效果的协同与拮抗研究

从人工湿地脱氮效果的重要限制因子——溶解氧和碳源着手,构建了一种人工湿地碳氧联合调控脱氮系统,研究了曝气、碳源投加、碳氧联合调控下人工湿地的净化效果.结果表明,曝气促进了TSS、COD、TN、NH4+-N、TP的去除,但夏季时会导致NO3--N的积累;碳源投加提高了TN、NO3--N的去除,但冬季时会导致COD去除率的下降.碳氧联合调控下人工湿地对TN、NO3--N的去除表现出协同作用,对NH4+-N、COD的去除表现出独立作用,而对TP、TSS的去除表现出一定的拮抗作用.另外,对于以氨氮为主的“低碳高氮”污水,人工湿地碳氧联合调控系统脱氮效率达87.3%,可见该强化系统适用于“低碳高氮”污水的处理.     

CEM-UF组合膜-硝化/反硝化系统处理低C/N废水及种群结构分析

本研究采用具有氨氮富集分离特性的阳离子交换膜-超滤(CEM-UF)组合膜与硝化/反硝化结合处理低C/N废水,考察该系统不同流量比下低C/N废水的硝化、反硝化脱氮特性,并通过对硝化、反硝化活性污泥进行16Sr DNA高通量测序,分析功能微生物群落结构特征.结果表明,系统进水TN为60 mg·L-1,COD/TN为2.65下,各流量比下硝化均有较好效果,平均氨氮去除率为98.7%,流量比值由1∶2上升到1∶6过程中,反硝化m(COD)/m(NO-3-N)随之升高,1∶6时平均硝氮去除率达到最高,为86.28%,系统总氮去除率由22.56%上升到46.8%.Illumina高通量测序结果表明,硝化污泥中可以固氮的Proteobacteria菌门占30.9%,重要的亚硝酸盐氧化菌Nitrospirae菌门占3.06%,属水平上检测到氨氧化菌(AOB)Nitrosomonas和Nitrosospira,亚硝酸盐氧化菌(NOB)Nitrospira和Nitrobacter,AOB与NOB菌比例较高,与硝化反应器中较好的硝化效果相一致.反硝化污泥中Proteobacteria菌门占主导地位(53.13%),其次是Bacteroidetes菌门(10.93%),在属的水平上检测到Dechloromonas、Thauera、Castellaniella、Alicycliphilus、Azospira、Comamonas、Caldilinea和Saccharibacteria多种具有反硝化脱氮作用的相关菌属,反硝化菌所占比例为25.91%,反硝化污泥中具有反硝化功能的微生物丰富,反硝化效果良好.     

钛基修饰电极催化电解去除水中硝酸盐氮的研究

利用热分解法制备CuO修饰Ti基阴极和SnO2-Sb2O5修饰Ti基阳极,组成无隔膜电解体系,以模拟废水(NO3--N 50mg/L)为对象,进行了水中NO3--N去除实验研究.结果数据表明,CuO修饰Ti基阴极对水中NO3--N的去除率随电流密度、极板间距、搅拌强度和电解时间增加而增加,在电流密度10mA/cm2、极板间距9mm、中等搅拌强度下电解150min,NO3--N催化还原去除率可达93.8%.Cl-支持电解可使NO3--N催化还原产物NH4+-N氧化为N2-N去除.在电流密度10mA/cm2、极板间距9mm、NaCl添加量600mg/L、中等搅拌强度下电解120min后,NO3--N和TN的去除率达到89.3%和86.9%,NO2--N和NH4+-N未检出.分析认为NO3--N还原机制为NOx中O被阴极表面Cu吸附固定,N—O键受氢攻击破坏,逐步还原.阳极电解Cl-生成HOCl,HOCl氧化NH4+-N成N2-N.     

饮用水中N0_3~-去除

研究了粒状滤床生化反应柱对NO_3~-去除特性。结果表明,当容积负荷范围为每日1.92～3.84kg(NO_3~--N)/m~3时,反硝化率为95.7％～100％,相应CH_3OH消耗量为每日4.9～9.8kg/m~3;COD_(Cr)去除负荷为每日7.3～14.6kg/m~3。进水NO_3~-浓度越低,达到完全反硝化所需的C/N值越高;投加的C/N值越高,实际消耗的C/N值越高;当投加的C/N值低时,其消耗的C/N值也低,越接近于理论值(CH_3OH:NO_3~--N=2.47),相应的出水残留有机物也低(COD_(Cr)<10mL);投加的C/N值低于一定值时,NO_3~-将不能全部转化成氮气,此时水中的NO_2~-浓度<1mg/L;反硝化过程导致pH提高,当NO_3~-浓度<40mg/L时,pH<8.5。     

厌氧氨氧化电子受体的研究

在无机条件下,以该课题组已经培养出来的厌氧氨氧化污泥作为接种污泥,分别以硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体来研究氨的氧化反应。从去除速率的角度来看,以NO2--N、NO3--N和SO42--S为电子受体的反应器,分别在运行的第24.5天、40天和31天时达到0.030 0 kg/(m.3d)NH4+-N去除速率,则氧化氨的能力由大到小依次是:亚硝酸盐>硫酸盐>硝酸盐;从标准吉布斯自由能变化来看,3种反应都是可以发生的;以亚硝酸盐为电子受体的反应过程是一个消耗酸度的生物过程,而以硫酸盐为电子受体的反应过程是一个消耗碱度的生物过程。     

实际垃圾渗滤液短程生物脱氮的常温实现及低温维持

采用单级UASB-SBR生化系统处理实际垃圾渗滤液,主要考察了常、低温条件下,该生化系统短程生物脱氮的长期稳定性,同时研究了SBR内短程硝化的实现机理及微生物种群特性.598d试验结果表明:单级UASB-SBR生化系统对渗滤液内COD,NH4+-N和TN的去除率分别为92.0%,99.2%和98.0%以上,实现渗滤液内有机物和氮的深度去除.经过116d运行,SBR系统实现了短程硝化,亚硝积累率(NAR)达到90%以上,此后稳定运行,成功跨越2个冬季,15℃以下共计171d,最低温度为10.2℃.游离氨(FA)和过程控制的协同作用是实现与维持SBR 内短程硝化的决定因素.荧光原位杂交(FISH)技术检测表明:氨氧化菌(AOB)已经成为SBR硝化菌群中的优势菌属.扫描电子显微镜(SEM)检测表明:AOB菌属以活椭球状亚硝化球菌属(Nitrosococcus)和杆状亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)为主.