生物滞留系统中~(15)NO_3~-的迁移转化及丹麦草对此过程的影响研究

通过构建模拟试验,利用~(15)N同位素示踪技术研究~(15)NO_3~-在生物滞留系统中的迁移转化以及丹麦草对此过程的影响。结果表明:在处理组(植物组)中约79.6%的NO_3~-发生了转化,其中反硝化作用、硝酸盐异化还原为铵(DNRA)、微生物固定和植物吸收参与转化分别占所添加~(15)N的32.7%、10.4%、24.2%和12.3%;在对照组中,约60.5%的NO_3~-发生了转化,其中反硝化作用、DNRA作用和微生物固定参与转化部分分别占所添加~(15)N的21.6%、19.5%和19.4%。两组中,反硝化作用均为优势反应,其次是微生物的固定和DNRA作用。在处理组中,丹麦草的直接吸收对NO_3~-的去除起到一定作用,同时间接促进了反硝化作用和微生物固定,加快了生物滞留系统对NO_3~-的去除。     

太湖西部河湖氮污染物来源及转化途径分析

通过2014年枯水、丰水两期监测,综合分析了太湖西部入湖河流与湖区水体及其沉积物的无机氮形态与同位素特征,并利用δ~(15)N识别了太湖西部上游区氮污染来源及转化途径的生物化学作用机制.结果表明:NO_3~--N与NH_4~+-N为研究区域入湖河流无机氮的主要形态,而NO_3~--N为西部湖区水体无机氮的主要形态;δ~(15)N-NO_3~-的数值范围揭示了西部入湖河流在枯水季NO_3~--N主要来源于农用化肥,有少量矿化土壤有机氮,而丰水季则以生活污水为主,有少量矿化土壤有机氮及农用化肥;δ~(15)N-NH_4~+的数值范围说明了生活污水是河流水体NH_4~+-N的主要来源;通过水体及沉积物样品NO_3~--N、NH_4~+-N、δ~(15)N-NO_3~-、δ~(15)N-NH_4~+的协同分析可知,湖区氮的赋存形态主要受湖区水体硝化作用及沉积物内反硝化作用的影响.     

3种生物滞留设计对城市地表径流溶解性氮的去除作用

城市地表径流溶解性氮(N)的有效控制具有挑战性.2015构建了3种不同设计的生物滞留设施:壤砂种植紫穗狼尾草(CB)、壤砂种植紫穗狼尾草设置饱和带(MB1)、壤砂种植紫穗狼尾草设置饱和带并添加10%木块(MB2).在模拟城市地表径流水文、水质变化条件下,研究3种生物滞留种植植物、设置饱和带以及添加碳源对城市地表径流溶解性N(NH_4~+-N、NO_3~--N)的去除作用.通过为期1年试验监测表明,在进水NH_4~+-N浓度平均值为(5.45±2.21)mg·L-1情况下,3种生物滞留对NH_4~+-N均具有显著的去除作用(去除率95%).基质吸附、硝化与植物吸收是生物滞留有效去除城市地表径流NH_4~+-N的主要途径.在进水NO_3~--N平均值为(5.88±2.32)mg·L-1情况下,CB、MB1和MB2出水NO_3~--N浓度的平均值分别为(4.04±2.64)、(0.84±1.18)和(0.26±0.48)mg·L-1,相应去除率分别为31.3%、85.7%和95.6%.生物滞留种植紫穗狼尾草、设置饱和带以及添加碳源均可显著降低出水NO_3~--N浓度,减少NO_3~--N淋溶输出,提高NO_3~--N去除率.植物吸收和微生物反硝化是生物滞留去除NO_3~--N的主要途径.进水NO_3~--N浓度、水量、间隔天数是影响生物滞留出水NO_3~--N浓度的主要因素.生物滞留种植紫穗狼尾草、设置饱和带并添加碳源,在水文、水质变化情况下,仍可有效去除城市地表径流溶解性N.     

生物强化生物滤池去除海水养殖废水中氨氮

针对海水养殖水生物脱氮效果差的问题,将海洋菌株SF16接种到曝气生物滤池中,构建生物强化海水养殖废水处理系统,以未投加菌株SF16的曝气生物滤池作为对照,研究了水力停留时间(HRT)、盐度、碳氮比、溶解氧(DO)等因素对氨氮去除效果的影响。结果表明,菌株SF16能显著提高曝气生物滤池耐盐性和异养硝化-好氧反硝化脱氮效果。菌株SF16强化曝气生物滤池在HRT为4 h,盐度为3%～5%,高锰酸盐指数/NH_4~+–N为14,DO为4～5 mg/L的适宜工艺条件下,处理初始NH_4~+-N浓度为10 mg/L的模拟海水养殖废水,NH_4~+-N、TN和高锰酸盐指数的去除率分别达到95%、93%和80%以上,NO_3~-–N和NO_2~-–N积累量分别低于0.1 mg/L和0.02mg/L,出水无机氮和高锰酸盐指数达到《海水养殖水排放要求》(SC/T 9103-2007)的一级排放标准。该研究结果能够为菌株SF16在海水(浓海水)养殖系统废水处理工程中应用提供技术支持。     

菌株Desulfovibrio sp. CMX的DNRA性能和影响因素

微生物的硝酸盐异化还原为铵(DNRA)过程对自然界中铵根离子的存在和转化具有重要影响,然而关于SRB菌株DNRA过程影响和机制尚未探明.本文考察了实验室筛选的SRB菌株Desulfovibrio sp.CMX的DNRA能力、影响因素及其影响机制.结果表明,无外加氮源的情况下,分别以10 mmol·L-1NO_3~-和NO_2~-作为唯一电子受体,菌株Desulfovibrio sp.CMX最终NH_4~+生成率分别达到85.8%和97.3%,且无N2和N2O等副产物产生.实验探究了不同外加氮源、不同初始浓度的SO_4~(2-)、S~(2-)对菌株DNRA过程的影响.酵母浸粉作为外加氮源可促进菌株的生长和代谢从而促进菌株DNRA过程;SO_4~(2-)对于NO_3~-还原为NO_2~-阶段起促进作用,而对NO_2~-还原为NH_4~+阶段起抑制作用,综合两方面影响,最终表现出对菌株DNRA过程的抑制作用;S~(2-)对菌株生长及DNRA过程都表现出抑制作用,且S~(2-)浓度越高抑制作用越强,当S~(2-)浓度达到6 mmol·L-1后,S~(2-)对于NO_3~-还原为NO_2~-阶段的抑制作用强于NO_2~-还原为NH_4~+阶段的抑制作用,NO_3~-还原为NO_2~-速率低于NO_2~-还原为NH_4~+速率,此时体系中不再有NO_2~-的积累.     

脱甲河水系N2O关键产生过程及氮素来源探讨

开展氮素迁移转化研究有助于深入了解农业小流域氮循环过程,也可为小流域氮素流失溯源提供典型案例.为深入了解和识别脱甲河水系N_2O关键产生过程和流域氮素主要来源,采用稳定同位素方法,于2016年11月至次年10月分析了脱甲河4级(S1~S4)河段水体硝态氮的氮氧双同位素(δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-)和沉积物有机质氮同位素(δ~(15)N_(org))、碳氮比值(C/N)特征;探讨了流域氮素的迁移转化过程及其来源.结果表明,水体δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-分别在-19.87‰~8.11‰和-3.03‰~5.81‰范围内变化,氮素来源具有多元化特征且各河段存在差异.S1~S4河段δ~(15)N-NO_3~-均值分别为1.72‰、2.62‰、4.10‰和-1.28‰,而δ~(18)O-NO_3~-均值依次为2.60‰、-0.06‰、0.85‰和-0.62‰.S1河段硝态氮来源于土壤流失氮,而S2和S3来源为土壤流失氮、铵态氮肥和人畜粪便,S4则来源于铵态氮肥的硝化反应;硝态氮来源受生产生活影响显著.沉积物有机质δ~(15)N(δ~(15)N_(org))和C/N值波动范围分别是-0.69‰~11.21‰和7.30~12.02,S1~S4河段δ~(15)N_(org)均值分别为1.91‰、2.96‰、4.72‰和3.23‰,C/N均值分别是10.62、8.63、9.05和9.22.S1河段沉积物氮素来源于土壤有机质,而S2~S4河段δ~(15)N_(org)虽存在差异,但其来源均主要为流域内的污水.而硝化过程中δ~(18)O-NO_3~-分别是-7.01‰、-0.17‰、-0.28‰和-0.60‰;δ~(15)N-NO_3~-与δ~(18)O-NO_3~-的比值分别为0.66、-41.01、-30.23和9.39;S1~S4河段NO_3~--N质量浓度为1.08、1.46、1.54和1.50 mg·L-1,δ~(15)N-NO_3~-与NO_3~--N浓度呈正相关.因此,脱甲河水系中氮素转化可能以硝化过程为主体,硝化过程对N_2O的贡献可能占据优势.     

人工湿地的氮稳定同位素特征及污染源解析

对2016年4,6,和8月合肥市塘西河人工湿地水体中的溶解态硝酸盐进行稳定氮同位素分析。通过不同的季节人工湿地内硝酸盐的稳定氮同位素值(δ~(15)N-NO_3~-)的变化情况来研究水体中氮的迁移、转变等生物地球化学过程,从而揭示其环境行为,同时对该人工湿地氮的循环机制进行探究。研究发现:该人工湿地的δ~(15)N-NO_3~-值分布在13.9‰~22.7‰,表明其硝酸盐氮的主要来源是人畜排泄物或城市生活污水。4,6,8月水体中的δ~(15)N-NO_3~-值都受硝化、矿化、植物同化作用的影响;6月水体中的δ~(15)N-NO_3~-值还受藻类同化吸收作用的影响;8月水体中的δ~(15)N-NO_3~-值还受雨水混合、藻类同化吸收与反硝化作用的影响。     

太子河流域中游地区河流硝酸盐来源及迁移转化过程

选取太子河中游地区为研究对象,联合硝酸盐(NO_3~-)、氯离子(Cl~-)、硝酸盐氮、氧同位素(δ~(15)N和δ~(18)O)和水的氧同位素(δ~(18)O)识别不同季节2016年5月和8月(对应枯水期和丰水期)地表水硝酸盐来源及迁移转化过程.结果表明通过ManWhitney U检验,枯水期ρ(Cl~-)、ρ(NO_3~-)、ρ(NH_4~+-N)和δ~(18)O-NO_3~-显著高于丰水期,δ~(15)N-NO_3~-无显著时间差异.根据NO_3~-/Cl~-,δ~(15)N-NO_3~-和δ~(18)O-NO_3~-的范围,发现不同采样期,硝酸盐主要来自于多种源的混合.丰水期,细河、蓝河和下达河硝酸盐来源是化学肥料、土壤氮和生活污水及畜禽粪便排放废水.二道河主要是土壤氮和化学肥料.枯水期,下达河硝酸盐主要来自于化学肥料和土壤氮,细河、蓝河和二道河硝酸盐来源主要是土壤氮和生活污水及畜禽粪便的排放.丰水期,ρ(NO_3~-)与ρ(NH_4~+)呈负相关关系,与δ~(15)N-NO_3~-呈正相关关系,说明研究区域发生了氨氮的挥发和硝化过程.二道河和蓝河随着ρ(NO_3~-)和ρ(Cl~-)降低,ρ(NH_4~+)和δ~(15)N-NO_3~-增加,说明有明显的反硝化过程发生.不同采样期NO_3~-和Cl~-呈显著正相关关系,表明各采样河流均发生了混合过程.研究结论为丘陵地区硝酸盐来源的季节差异分析提供参考.     

环境因素对荧光假单胞杆菌低温脱氮的影响

采用单因素试验研究了温度、pH、碳氮比、碳源、氨氮浓度对菌株低温氨氮去除效果的影响。结果表明,在低温8~15℃范围内,氨氮去除率较高(70%),20℃时氨氮去除率最高(81.3%)。pH 7.0~9.0利于菌株低温生长及氨氮去除,氨氮去除率为71.4%~68.6%。当C/N5时氨氮去除率较低(40%),C/N5时氨氮去除率较高(68.9%~82.2%),C/N=10氨氮去除率最高(82.2%)。以柠檬酸钠、醋酸钠、葡萄糖、碳酸钠和甘油作碳源氨氮去除率无显著差异。初始氨氮浓度低于200 mg/L氨氮去除率高,大于200 mg/L氨氮去除率低。因此,温度、pH、碳氮比和氨氮浓度对菌株低温氨氮去除影响较大,不同碳源对菌株低温氨氮去除影响不大。     

微生物强化猪场沼液脱氮效果研究

微生物强化可以提高序批式生物反应器(SBR)的处理效果。对高NH_4~+-N(氨氮)、低COD/N猪场沼液脱氮条件进行优化,结果表明,投加硝化细菌对促进SBR活性污泥系统硝化作用不明显,总氮(TN)去除率为1.7%,以甲醇为碳源的投菌组,当COD/N为11:1时总氮去除率约为84%。此外,使用低聚果糖废液作为混合碳源,同等COD/N条件下,脱氮效果优于甲醇,约为95%。优化投菌比例,综合碳源实验,脱氮效果最佳条件为硝化细菌10~5 CFU/mL、反硝化细菌10~5 CFU/mL,水力停留时间为3 d,NH_4~+-N、TN去除率分别为(99±0.4)%,(95±1.5)%,出水的相应浓度分别为(2.63±0.88)、(13.80±4.34)mg/L。此外,COD从最初的530 mg/L降低至100 mg/L以下。改进的工艺出水氨氮和总氮优于一级A标准,为养殖废水的深度脱氮提供了基础数据。     

芬顿反应强化污泥脱水试验及机理研究

胞外聚合物(EPS)是影响剩余污泥脱水性能的关键因素。脱水试验过程中,将芬顿试剂和剩余污泥混合,控制芬顿试剂和稀硫酸的投加量,测定剩余污泥的毛细吸收时间和比阻,总结出芬顿反应对剩余污泥脱水性能的影响规律。试验表明:Fenton反应的最佳条件是pH为3,H_2O_2投加量为12.4g/L,Fe~(2+)投加量为1.5g/L,反应12min后,对应的毛细吸水时间(CST)和污泥比阻(SRF)分别为21s和0.3×1012m/kg。分析表明:Fenton反应能够破坏剩余污泥中EPS的蛋白质和多糖成分,瓦解EPS锁水结构,改善污泥的脱水性能。     

活性污泥体系中C/N/S对硝酸盐还原过程的影响

采用序批式活性污泥反应器（ASBR）,通过调整进水C/N和S/N,在活性污泥体系中探究电子受体有限的条件下,不同电子供体（有机物或者S^2-）对反硝化和硝酸盐氮异化还原成铵（DNRA）过程的影响.结果表明：较高的C/N进水条件,有利于反硝化过程的进行;而较高的S/N进水条件,更有利于DNRA过程的发生;DNRA过程的特征产物NH₄⁺-N,在C/N/S=2：2：3、2：2：4条件下的出水中较明显,其中C/N/S=2：2：4条件下,NH₄⁺-N浓度达到最高为10.65mg/L.说明在电子受体有限时,过量的电子供体可促使反硝化向DNRA过程转变.采用16SrRNA分子生物学技术对不同C/N/S下的微生物菌群结构进行分析,发现与氮还原相关的Proteobacteria、Anaerolineae、Bacteroidia、Actinobacteria等菌群丰度较高,且Actinobacteria菌与DNRA过程相关.不同电子供体环境下氮转移途径的研究可为污水处理过程中碳,氮,硫的同步去除提供指导.     

Biodegradation of Crystal Violet by Agrobacterium radiobacter

Agrobacterium radiobacter MTCC 8161 completely decolorized the Crystal Violet with 8 hr (10 mg/L) at static anoxic conditions. The decreased decolorization capability by A. radiobacter was observed, when the Crystal Violet concentration was increased from 10 to 100 mg/L. Semi-synthetic medium containing 1% yeast extract and 0.1% NH4Cl has shown 100% decolorization of Crystal Violet within 5 hr. A complete degradation of Crystal Violet by A. radiobacter was observed up to 7 cycles of repeated addition (10 mg/L). When the effect of increasing inoculum concentration on decolorization of Crystal Violet (100 mg/L) was studied, maximum decolorization was observed with 15% inoculum concentration. A significant increase in the activities of laccase (184%) and aminopyrine N-demethylase (300%) in cells obtained after decolorization indicated the involvement of these enzymes in decolorization process. The intermediates formed during the degradation of Crystal Violet were analyzed by gas chromatography and mass spectroscopy (GC/MS). It was detected the presence of N,N,N′,N′′-tetramethylpararosaniline, [N; N-dimethylaminophenyl] [N-methylaminophenyl] benzophenone, N; N-dimethylaminobenzaldehyde, 4-methyl amino phenol and phenol. We proposed the hypothetical metabolic pathway of Crystal Violet biodegradation by A. radiobacter. Phytotoxicity and microbial toxicity study showed that Crystal Violet biodegradation metabolites were less toxic to bacteria (A. radiobacter, P. aurugenosa and A. vinelandii) contributing to soil fertility and for four kinds of plants (Sorghum bicolor, Vigna radiata, Lens culinaris and Triticum aestivum) which are most sensitive, fast growing and commonly used in Indian agriculture.     

污水生物脱氮反硝化过程N_2O的释放影响研究

针对污水反硝化处理过程中N_2O释放不明确的问题,在序批式反应器中探究了不同电子受体及初始碳源浓度对N_2O的释放影响并探究相应机理。结果表明以乙醇为电子供体时,NO_3~--N作为电子受体能够减少N_2O的释放,N_2O的最大释放量仅为0.061 mg/L,是NO_2~--N为电子受体的0.1倍。N_2O为电子受体能够抑制N_2O的还原酶活性。当乙醇的初始浓度由50 mg/L增加至150 mg/L时,反应过程中未出现NO_2~--N的积累,但反硝化过程得到强化,NO_3~--N的浓度由40 mg/L下降至15 mg/L,N_2O的释放量由0.61 mg/L下降至0.32 mg/L。机理研究表明乙醇浓度提高减少N_2O释放的主要原因在于强化反硝化过程。     

穗花狐尾藻对外源15N在水-沉积物界面迁移转化的影响

通过构建室内模拟系统,利用同位素示踪技术研究过量外源NO3-在微环境中的归趋及生长期的穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)在外源氮迁移转化中的作用.结果表明:在穗花狐尾藻组,反硝化作用、微生物固定、沉水植物吸收、异化硝酸盐还原成氨(DNRA)和转化为可溶性有机氮(DON)的去除作用分别占添加15N的47.54%、25.24%、12.76%、0.52%、1.21%;在对照组,反硝化作用、微生物固定、DNRA作用和转化为DON的去除作用分别占添加15N的32.74%、30.79%、0.54%、5.83%.在穗花狐尾藻组和对照组中约87.24%和69.90%的NO3-进行了转化.反硝化作用是去除两处理组中NO3-的主要方式,其次是微生物的固定作用,穗花狐尾藻的直接吸收也对NO3-的去除起到重要作用,DNRA作用和DON对NO3-的去除作用较小.穗花狐尾藻促进了反硝化作用,加快了NO3-在微环境中的迁移转化,直接或间接地促进了微环境对外源NO3-的去除.     

麦芽糖假丝酵母10-4降解酚类化合物的研究

为了探索微生物处理多种酚类污染物的可能性,研究了高效脱酚菌麦芽假丝酵母１０－４对１５种酚类化合物的降解能力及降解生理。该菌能利用二元酚及三元酚为生长碳源,降解３种二元酚最快,３００ｍｇ／Ｌ浓度４８ｈ能去除９７％￣９９％,甲酚、硝基酚和氨基酚均不能作为生长碳源,硝基酚和氨基酚可以作为生长氮源。在培养基中添加碳,氮源可以明显促进该菌的生长和提高对这些取代酚的降解能力,３００ｍｇ／Ｌ浓度的单硝基酚可去除     

厌氧氨氧化脱氮除碳功能菌群结构及代谢途径

为明确不同有机物浓度(50～150mg/L)和竹炭同时存在下厌氧氨氧化颗粒污泥系统的脱氮除碳功能菌群结构及代谢途径差异,采用宏基因组测序技术对其微生物分布规律和碳氮代谢基因表达进行了研究.结果表明,当COD浓度为50,150mg/L,添加竹炭显著提升了厌氧氨氧化菌(AnAOB)的相对丰度,Candidatus_Kuen...     

碳源对固定化污泥反硝化性能的影响

在生物法反硝化脱氯的过程中,碳源的种类与浓度对反硝化的速率有重要影响。研究了不同碳源,如乙醇、乙酸钠、葡萄糖、苯酚以及天然碳源对固定化污泥反硝化性能影响。结果表明：乙酸钠为最适宜的碳源;最佳碳氮比为4：1：硝酸盐氮去除率可达99．7％,出水硝酸盐氮质量浓度小于5mg／L。反硝化过程为零级动力学,反应分为2个阶段,第一阶段的动力学方程为Y=-37．897x＋127．75,第二阶段的动力学方程为Y=-13．458x＋64．412。     

AF反应器对芳香族化合物反硝化降解特性研究

以苯、联苯和萘为模型化合物,研究了厌氧滤池（AF）反应器在反硝化及连续运行条件下对含这几种芳香族化合物模拟废水的处理效果,并以葡萄糖为补充碳源,考察了不同C/N对有机物反硝化降解特性的影响.结果表明,在长期连续流运行及反硝化条件下,AF反应器对废水中几种典型芳香族化合物具有良好地去除效果,当进水COD浓度约为1?000mg/L,苯、联苯和萘总浓度为60mg/L时,出水COD去除率可达到90％,芳香族化合物的去除率可达到84％.苯比萘和联苯更易于反硝化降解.C/N在5～30范围内,苯的降解率均达到90%,C/N对苯的降解没有明显影响;COD、萘和联苯去除率受C/N影响较大,C/N为15时,COD、萘和联苯去除率最大,分别为90%、78%和82%.     

底物条件对兼氧MBR气化除磷效能的影响

以模拟养猪厂排放的高磷废水为研究对象,通过改变底物条件,考察初始C/P值、进水PO3-4-P浓度对兼氧MBR气化除磷效能的影响。结果表明:底物条件对兼氧MBR气化除磷效能的影响显著,初始C/P值过高或过低都不利于磷酸盐的去除与磷化氢的生成。当初始C/P为50时,兼氧MBR反应器对磷酸盐的去除率达到最高,平均去除率为34.22%,磷化氢的产量也达到最高,平均为277.5μg/L。同时,在碳源充足的条件下,当进水ρ(PO3-4-P)浓度为40mg/L时,兼氧MBR反应器对磷酸盐的去除率达到最高,磷化氢的产量也达到最高。工艺适用性分析表明,兼氧MBR气化除磷工艺适用于处理养殖废水、屠宰废水、肉食品加工废水等碳源充足的高磷污(废)水。