辽河口湿地沉积物硝化细菌及硝化作用研究

2009年6月和8月,采用现场培养和实验室模拟培养相结合的方法对辽河口湿地表层沉积物硝化细菌数量、硝化速率及影响因素进行了研究.结果表明,辽河口湿地表层沉积物氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)数量6月在0.54×104～5.69×104个.g-1之间,平均值为(2.21±2.32)×104个.g-1,8月在1.90×104～7.90×104个.g-1之间,平均值为(3.61±2.87)×104个.g-1;沉积物潜在硝化速率6月在9.72～16.45 mmol.(m2.h)-1之间,平均值为(12.54±3.14)mmol.(m2.h)-1,8月在14.66～24.62 mmol.(m2.h)-1之间,平均值为(18.71±4.21)mmol.(m2.h)-1;净硝化作用速率6月(S1站)为0.41 mmol.(m2.h)-1,8月在0.20～0.53 mmol.(m2.h)-1之间,平均值为(0.35±0.16)mmol.(m2.h)-1.潜在硝化速率显著高于净硝化速率,AOB数量、净硝化作用速率和潜在硝化作用速率均表现为8月高于6月,芦苇根际效应对硝化作用有促进作用.通过SPSS 13.0软件统计分析,表明影响辽河口湿地表层沉积物硝化作用的主要环境因子有上覆水NH 4+-N浓度和沉积物pH、有机质、总氮(TN)、总磷(TP)、NH 4+-N含量以及AOB数量(p0.05),其中上覆水NH 4+-N浓度和沉积物总磷(TP)、NH 4+-N含量对硝化作用影响较大,是辽河口湿地硝化作用影响的关键因素.根据研究结果估算辽河口湿地沉积物硝化作用每天可以将1.14×105kg的NH 4+-N转化为NO 3--N,对河口湿地氮的循环具有重要意义.     

饮用水生物处理小试工艺中NH＋４-N的非硝化去除途径分析

通过计算N和DO的质量平衡,研究饮用水生物处理小试工艺中是否存在NH4 -N的非硝化去除途径,并探讨其可能机制.结果表明,当生物流化床和生物滤池进水NH4 -N浓度大于2 mg/L时,前者进水的NH4 -N、NO2--N和NO3--N之和比出水高出0.91 mg/L,后者理论上消耗的DO比实际多约2.90 mg/L,说明这2种工艺中均有氮亏损现象发生,一部分NH4 -N通过与DO无关的非硝化作用被去除.对非硝化去除途径的分析表明,因为反应器对磷元素和有机物的利用不随氮亏损发生变化,可以排除掉同化作用和反硝化作用;因为反应器进水低碳高氮的特性NO2--N的积累与发生氮亏损的废水生物处理系统相似,据此提出在生物膜缺氧内部发生、通过短程硝化和厌氧氨氧化的偶联(或OLAND反应)将NH4 -N和NO2--N同时转变为N2脱除的自养脱氮是饮用水生物处理中氮亏损的可能途径.     

复合膜生物反应器脱氨环境的试验研究

利用复合膜生物反应器工艺研究填埋场垃圾渗滤脱氨运行环境,在常温环境下运行结果表明:HSMBR反应器大量截留并使世代时间长的硝化菌在最短的时间富集成为优势菌种,对垃圾渗滤液中NH4+-N具有高效的去除效率;工艺运行参数在硝化池HRT为50～60 h环境下,NH4+-N的MLSS负荷为0.06～0.09 g/(g·d),DO质量浓度为3.0～3.5 mg/L,硝化池pH值在7.50～7.80,脱除NH4+-N的效果较好,去除率在95%～98%.     

多级强化地下水修复技术对NH_4~+-N的去除机制

为解决地下水污染修复技术中PT(抽出处理)和PRB(渗透性反应墙)存在的一些不足,搭建了MET(多级强化地下水修复技术)小试装置,以NH4+-N为目标污染物,研究MET对地下水中NH4+-N的去除效果及机制.结果表明,在进水水力负荷为14.68 m3/(m2·d)、ρ(NH4+-N)为25.0 mg/L的条件下,装置连续运行45 d,NH4+-N去除率呈先降后升、平稳后再下降的趋势,平均值达90%以上.出水ρ(NH4+-N)平均值为2.0 mg/L,其中,硝化作用和微生物同化作用使ρ(NH4+-N)平均下降13.9和5.2mg/L,分别占进水ρ(NH4+-N)的54%和20%;植物作用、基质永久吸附作用和挥发作用分别使ρ(NH4+-N)下降2.9、0.7和0.7mg/L,占进水ρ(NH4+-N)的12%、3%和3%.综上,MET对地下水中NH4+-N的去除率可达90%,实现了高效去除NH4+-N的目标.     

同步硝化反硝化耦合除磷工艺的快速启动及其运行特征

以低COD/N生活污水(C/N为3∶1~4∶1)为进水基质,在序批式活性污泥反应器(SBR)中接种好氧颗粒污泥(AGS),通过逐步降低溶解氧(DO)浓度的方式快速实现同步硝化反硝化耦合除磷.反应器运行20 d后(DO浓度为0.50~1.0mg·L-1),系统出现同步硝化反硝化耦合除磷的现象.在随后运行的40 d里,反应器对废水COD、NH+4-N、TN和TP的平均去除率分别为84.84%、93.51%、77.06%和85.69%;出水NO-3-N和NO-2-N平均浓度分别为4.01 mg·L-1和3.17 mg·L-1.反应器启动运行后期,污泥体积指数(SVI)为55.22 m L·g-1,沉降性能良好,颗粒结构较完整.不同氮源的周期曝气阶段结果表明,对TN的去除率为NH+4-NNO-2-NNO-3-N;对TP的去除率为NO-3-NNO-2-NNH+4-N,反应器主要以同步硝化反硝化脱氮和反硝化方式除磷.     

生物滤器处理海水养殖水过程中亚氮积累与影响因素

实验研究了竹环填料曝气生物滤器在处理高盐度、低氨氮负荷的海水养殖水体过程中NO2--N的积累现象,考察了进水有机负荷、NH4+-N负荷、温度、pH值和溶解氧等运行条件以及反硝化作用对NO2--N积累的影响.结果表明,在进水有机负荷为0.65~0.75kg/(m3·d)、NH4+-N负荷为0.058~0.077kg/(m3·d)、温度为20.9~22.2℃、pH值为7.50~8.14和溶解氧为7.43~9.73mg/L条件下,生物滤器内较低的溶解氧(0.91~1.36mg/L)是NO2--N积累的主要原因.同时,研究了反硝化过程中低溶解氧、不同碳氮比(C/N)及碳源类型等因素对NO2--N积累的影响,查明了生物滤器内含氮化合物的浓度变化与反硝化细菌的数量和功能,验证了反硝化过程对NO2--N积累的影响,明确了反硝化作用对NO2--N积累的促进作用.     

大亚湾典型养殖区沉积物-海水界面营养盐扩散通量及其环境意义

通过2005年6月对大亚湾两部的大鹏澳养殖海域进行沉积物柱状样采集分析,探讨了间隙水中NH4-N、NO3-N、NO2-N和PO4-P含量及空间分布特征,估算了沉积物-海水界面营养盐的扩散通量.结果表明,网箱养殖区柱状样间隙水中NH4-N、PO4-P平均含量分别为325.3μmol/L、20.4 μmol/L,远高于贝类养殖区及对照区.网箱养殖区NH4-N、PO4-P、NO2-N 平均扩散通量在三个区域中均居首位,分别为692.9、36.5和6.1 μmol/(m2·d),贝类区次之.网箱养殖大大提高了营养盐由沉积物向海水界面的扩散通量,使养殖海域成为一个极具潜力的污染内源.     

太湖北部三个湖区各形态氮的空间分布特征

通过对太湖北部竺山湾、梅梁湾和贡湖上覆水、间隙水和表层沉积物中各形态氮含量的分析,探讨了其中各形态氮的空间分布特征,计算了沉积物-水界面氨氮(NH4+-N)的扩散通量,并对上覆水、间隙水和沉积物中各形态氮进行了相关性分析.结果表明,空间上,上覆水、间隙水和沉积物中,NH4+-N的平均浓度为竺山湾>梅梁湾>贡湖的分布趋势;NO3--N在上覆水和沉积物中为贡湖>梅梁湾>竺山湾的分布趋势,但间隙水中梅梁湾>贡湖>竺山湾;TN在上覆水、间隙水和沉积物中的分布与NH4+-N相似.NH4+-N在竺山湾、梅梁湾和贡湖的平均扩散通量分别为1009.27μmol/(m2×d)、49.35μmol/(m2×d)和3.14μmol/(m2×d).相关性分析表明:上覆水、间隙水、表层沉积物之间NH4+-N存在相关性.     

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.     

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.     

胶州湾海域水质现状评价

通过对2009年胶州湾监测数据的分析,采用单因子指数法,对胶州湾海域水质现状进行了评价。结果表明2009年10月份胶州湾海域,一类和二类水质面积占胶州湾总水域面积的60.0%,劣四类水质面积占10.0%,胶州湾现状水质定性结论为一般。各点位各有机监测项目均为未检出,说明胶州湾内尚未产生有机污染。胶州湾内石油类的浓度范围为1.8 23 ug/L,各测点均达到国家海水水质一类标准的要求。胶州湾内重金属未出现超标现象。     

胶州湾、套子湾及四十里湾表层沉积物中有机氯农药的含量和分布特征

从胶州湾、套子湾及四十里湾海域和邻近河流采集了48个表层沉积物样品,采用气相色谱的分析方法对沉积物中有机氯农药(HCHs、HCB和DDTs)进行了测定,目的是探讨其在该研究区域的分布特征和来源.结果表明,胶州湾HCHs、HCB与DDTs的含量平均值分别为0.33、0.31和10.33 ng·g-1;套子湾及四十里湾的平均值分别为0.26、0.10和4.56 ng·g-1.相对于国内其他海域,胶州湾沉积物中OCPs偏高,特别是DDTs的含量;而套子湾及四十里湾沉积物中OCPs含量水平较低.对OCPs的分布特征及其来源进行分析得出,研究区域HCHs主要是历史残留,但是个别站位高含量的γ-HCH则表明了存在林丹的点污染源;而DDTs主要来源于工业DDTs,但是在胶州湾青岛港附近的站位o,p’-DDT/p,p’-DDT较高,暗示该区域受到三氯杀螨醇类型DDTs的污染.胶州湾高含量的DDTs需要引起足够的重视.     

胶州湾潮滩湿地CHBr3通量特征及影响因素研究

在2016年7月~2017年5月期间,运用静态箱法对胶州湾潮滩湿地系统的CHBr₃排放通量进行了观测,并对影响CHBr₃通量的主要影响因子进行了探究.结果表明,胶州湾潮滩湿地是CHBr₃的排放源,互花米草湿地和光滩释放CHBr₃的通量均值分别为10.92nmol/（m²×d）和8.96nmol/（m²×d）,说明互花米草湿地在一定程度上能够促进CHBr₃的排放.不同潮滩湿地之间CHBr₃的排放通量有明显区别.互花米草湿地在夏秋季节较高的CHBr₃通量可能主要是受温度和植被生物量的影响,光滩在冬春季节较高的CHBr₃通量可能与冻融循环过程有关.胶州湾潮滩湿地环境因素变化比较复杂,CHBr₃的排放通量受多种因素的影响.温度对CHBr₃排放通量的影响显著,而植被生长状况、水盐条件和营养元素等对CHBr₃排放通量的影响也不容忽视.     

胶州湾环境演变与治理研究

调研了胶州湾近几十年的环境变化,结果主要是水域面积缩小、海岸线变迁、生物资源衰退、水体营养盐结构改变、环境质量下降等.胶州湾的环境现状调查相对滞后或局限于胶州湾的局部区域和个别项目,而不能满足社会经济发展的需要,鉴于胶州湾跨海大桥及海底隧道等大型建设项目的开工建设,亟需对胶州湾整体环境质量进行一次全面的综合调查,从而对近期的胶州湾环境有一个全面的掌握,为环胶州湾经济带的发展提供参考和依据.     

不同硝化负荷MBR去除类固醇雌激素的研究

以雌酮(E1)和17α-乙炔基雌二醇(EE2)2种典型类固醇雌激素为研究对象,考察了不同硝化负荷好氧MBR对其的去除特性.结果表明,硝化负荷为6.19,0.35,10.58mg/(gMLSS·d)的MBR对E1平均去除率分别为72.33%、64.06%和71.77%,去除负荷分别为29.98,23.06,27.66mg/(gMLSS·d);对EE2平均去除率分别为55.40%、42.87%和58.90%,去除负荷分别为22.39,16.54,23.58mg/(gMLSS·d).E1去除效果均优于EE2.MBR硝化负荷与氨氧化细菌之间有较好的线性关系;而SEs去除负荷与氨氧化细菌及硝化负荷之间不满足线性关系.硝化负荷为0.35mg/(gMLSS·d)时,SEs去除负荷较低,硝化负荷达到6.19mg/(gMLSS·d)时,SEs的去除负荷显著提高,而当硝化负荷增加到10.58mg/(gMLSS·d)时,SEs去除负荷不再有效提高.     

胶州湾COD、N、P污染物浓度数值模拟

在已建潮流模型的基础上，建立了胶州湾三维变边界污染物平流-扩散模型，模拟了胶州湾COD、N、P污染物现状浓度分布。结果表明，胶州湾主要污染因子为N，海湾东北部污染较为严重，东岸形成一条狭长的带状污染区，模拟结果与实测资料符合良好。本文统计了COD、N、P超标面积，N超一类水域面积为253km^2，占整个胶州湾面积的64％，COD和P大部分水域满足一类海水水质标准。模拟结果可为胶州湾水质管理、入海污染物总量控制提供依据。     

胶州湾入海污染物总量控制研究

在胶州湾水质数值模拟的基础上,建立了污染物总量控制模型.计算了各个点源的响应系数,分担率及环境容量.结果表明,胶州湾内COD各入海污染源均有余量,不需要削减.胶州湾东北部N、P污染较严重,污染物入海总量已经超过海域的环境容量.研究结果将为胶州湾污水排海、海域水质管理、总量控制规划编制提供科学依据.     

一种高效硝化菌联合体的分离

通过最大或然数液体分离法和固体平板分离法从武汉市西湖的湖泊底泥中分离得到了一种以氨盐为唯一能源,具有硝化作用的硝化菌联合体———A2-6-3。经16S rDNA菌种鉴定,此硝化菌联合体包含的菌种归属于硝化杆菌属、硝化螺旋菌属、红假单胞菌属,其中以硝化螺旋菌属为主。对硝化菌联合体A2-6-3进行硝化速率和传代稳定性研究,发现其将氨氮转化为硝态氮的平均硝化速率为4.02 mg/(L.d),最大硝化速率达到13.99 mg/(L.d)。硝化菌联合体A2-6-3的菌群组成和硝化性能传代后保持稳定。     

基于竖流式一体化反应器实现自养生物脱氮研究

为了更好地实现亚硝化和厌氧氨氧化工艺联合,根据亚硝化和厌氧氨氧化微生物的生长特性设计了一种新型的自养生物脱氮反应器.通过接种亚硝化和厌氧氨氧化微生物,研究了实现该反应器自养生物脱氮的可行性和运行特性.实验结果表明,该单一反应器能够实现亚硝化与厌氧氨氧化菌的分区培养.经过104d的运行,反应器脱氮效能从0.25kg/(m3·d)上升到1.46kg/(m3·d).利用亚硝化曝气尾气和厌氧区产生的氮气实现了亚硝化液的气升回流,进气量(X)与回流量(Y)呈现出Y＝2.8X－37.1的线性关系.回流比由最初的4上升到14,未对厌氧区环境产生影响,厌氧区ORP始终保持在-500mV左右.同时回流液稀释了进水氨氮浓度,缓和了基质对厌氧氨氧化菌的影响.     

胶州湾表层海水表观Cu络合容量

采用阳极溶出伏安法,对胶州湾12个站位的表层海水样品的表观Cu络合容量(ACuCC)和络合条件稳定常数(K)进行了测定和计算.结果表明:胶州湾表层海水的表观Cu络合容量的变化范围为327.3～587.2 nmoL/L,平均值为436.0nmol/L;条件稳定常数对数值的变化范围为7.45～8.34,平均值为7.73,平均值为95.05%.胶州湾表层海水ACuCC呈现东北及西北部高,湾中部及湾口低的特点.胶州湾表层海水Cu络合能力可能是以相对较强的配位体所控制.