水体颗粒物对有机氮转化的影响

以多泥沙河流黄河为例,采用微宇宙实验模拟研究自然水体中有机氮的转化过程和添加人工富集的黄河优势菌种条件下的有机氮转化过程.结果表明,自然水体条件下颗粒物对有机氮的转化有明显的促进作用,转化速率常数随颗粒物含量的增加而增加,用一级动力学拟合有机氮的转化过程发现,当有机氮的初始浓度为5 mg/L,颗粒物含量分别为0、5、10 　g/L时,转化速率常数分别为0.286、0.333、0.538 d^-1,用Logistic模型对硝化过程进行模拟,硝化速率常数K₄分别为0.001 8、0.003 8,0.005 0 L·(d·μmol)^-1.在添加人工富集微生物条件下,微生物初始数量一致,体系有机氮的转化速率常数和硝化速率常数K₄均随颗粒物含量的增加而增加.水体颗粒物对有机氮转化的影响机理是：①颗粒物含量不同的水体其初始微生物数量不同,颗粒物含量越高,微生物数量也越大;②颗粒物对微生物生长有促进作用,微生物亦主要存在于颗粒物表面,且颗粒物的存在使水体有机氮主要存在于颗粒相,有机氮的转化主要发生在水-颗粒物界面;③颗粒物的存在增加了微生物与有机氮的接触几率,促进了有机氮的转化.     

沸石强化生化装置脱氮功能的效果及机理初探

针对石化工业废水开展沸石强化脱氮处理试验研究,通过比较沸石浓度25 mg/L与空白,以及沸石浓度25 mg/L与50 mg/L 2阶段脱氮效果,探讨了沸石促进脱氮功能的机理.结果表明,曝气池中投加沸石可明显提高氨氮和总氮的去除率,硝化细菌总数和硝化功能也得到增强.与空白对照组相比, 沸石浓度25 mg/L的试验组稳定运行后,氨氮去除率提高约10%～13%,总氮去除率约提高13%,出水中NO^-₃-N含量约提高100%,氨氮与总氮之比下降6%,内源硝化耗氧呼吸速率可提高138%,硝化细菌总数是空白对照组2.2倍.沸石浓度提高到50 mg/L后,试验组的脱氮效果略有增加,但效果不明显.通过对试验结果的关联分析,认为沸石提高系统脱氮能力的原因一方面是因为沸石对NH⁺₄及硝态氮的交换吸附,另一方面NH⁺₄离子富集于沸石表面及内部、沸石颗粒独特的好氧-缺氧微环境,以及沸石离解出CO^2-₃ 或HCO^-₃增加碱度等条件,促进了硝化细菌和反硝化细菌的生长,从而提高了系统脱氮能力.     

异养硝化细菌Bacillus sp. LY脱氮性能研究

研究了异养硝化细菌Bacillus sp. LY的脱氮性能.结果表明,Bacillus sp. LY是1株具有脱氮能力的异养硝化细菌.在NH⁺₄-N浓度分别为40、80和120 mg/L 3种情况下,120 h反应后,氨氮的去除率分别是100%、85.7%、73.7%,总氮的去除率分别是76.6%、53.4%、64.8%,在菌液初始浓度相同的情况下,随着NH⁺₄-N浓度的增加,细菌的硝化速率以及脱氮速率呈现下降的趋势.有机物浓度是影响Bacillus sp. LY脱氮性能的重要因素,低的有机物浓度会阻碍细菌脱氮性能的发挥,中的有机物浓度会促进细菌脱氮性能的发挥,使体系的脱氮效果达到最佳,高的有机物浓度并不能再次提升细菌的脱氮性能.在Bacillus sp. LY作用下,有机氮经过氨化作用生成氨氮,通过2条可能的途径转化为氮气.1条途径是氨氮先硝化生成亚硝酸盐与硝酸盐,然后反硝化生成氮气.另1条途径是氨氮被氧化生成羟胺,然后脱氢生成氧化亚氮并进一步转化为氮气.这些研究可为开发新型高效生物脱氮工艺提供参考.     

利用固相反硝化同时去除水中硝酸盐和4-氯酚

研究了固相反硝化技术同时去除水中硝酸盐和4-氯酚的可行性.结果表明,以可降解餐盒为碳源和微生物附着载体进行异养反硝化,能有效去除水中的硝酸盐.在批式实验条件下,当NO^-₃-N初始浓度为50 mg/L时,平均反硝化速率为24.0 mg/(L·h).当4-氯酚浓度低于30 mg/L时,对反硝化脱氮有促进作用;大于40 mg/L时,对反硝化有抑制作用.在反硝化条件下,当4-氯酚的初始浓度分别为5 mg/L和30 mg/L时,8　h后其去除率分别为90%和71%,4-氯酚的去除是由于可降解餐盒的吸附作用及附着微生物的降解作用.     

凤眼莲对富营养化水体硝化、反硝化脱氮释放N2O的影响

以往有关大型水生漂浮植物消减富营养化水体氮(N)的研究主要侧重于植物对N的吸收效果,而忽略了硝化、反硝化反应途径对水体脱氮的贡献.基于此,本研究中借助具创新性的收集凤眼莲种植水体释放N₂O的装置和方法,通过模拟实验研究了凤眼莲对富营养化水体硝化、反硝化脱氮中间产物N₂O的影响.结果表明,凤眼莲可以促进富营养化水体的硝化、反硝化、成对硝化-反硝化反应过程,在本实验条件下凤眼莲种植水体在整个培养期内释放的N₂O气体浓度累积升高幅度较大,为453~4055 nL·L^-1(未加硝化抑制剂处理),通过释放N₂O而脱除氮素的量占整个水体N消减量的1.36%,为相应未种植凤眼莲水体的4.31倍.种植凤眼莲水体试验期间释放N₂O-N的量与水体氨态氮或硝态氮浓度的变化量均存在显著相关关系(p<0.05),说明N₂O释放量受到水体中NH₄⁺、NO₃^-浓度变化的影响.种植凤眼莲在实验中后期可以增加水体中硝化、反硝化细菌的数量,但其数量远低于凤眼莲根系附着的硝化反硝化细菌.水体中反硝化细菌数量与水体释放N₂O浓度之间并无显著相关性,说明种植凤眼莲水体反硝化脱氮释放N₂O过程可能主要是由根系共生微生物驱动的.     

黄河水体颗粒物对硝化过程的影响研究

针对黄河高含沙量的特点,通过模拟实验研究了颗粒物对氨氮硝化速率的影响.结果表明:颗粒物含量对水体的硝化速率存在着较显著的影响,颗粒物含量越高,硝化过程进行越快.其影响机制主要是:(1)水体颗粒物对氨氮存在吸附作用;(2)水体中颗粒物的含量影响体系氨化细菌、亚硝化细菌和硝化细菌的生长;(3)各种菌在固液两相生长规律不同.     

基于固定化氮循环细菌技术的镇江金山湖生态工程效果研究

通过细菌筛选、载体分析、固定化氮循环菌制备,获取了高效固定化氮循环细菌;采用固定化氮循环细菌技术对镇江金山湖富营养化水体进行了治理研究.结果表明,经过固定化氮循环细菌释放试验,金山湖示范工程区水体和水生植物根区氨化细菌、亚硝化细菌、硝化细菌和反硝化细菌数量明显增加,重建的金山湖示范工程区水体水质明显改善,TN、NH⁺₄-N、NO^-₃-N和NO^-₂-N平均比示范工程前分别降低44.70％、 67.17％、 31.79％和74.21％,氨氮达到Ⅱ类、总氮达到Ⅳ类水标准.固定化氮循环细菌技术对于荒漠化水体生态重建与修复具有重要意义.     

膜曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

炭膜作为膜曝气生物膜反应器膜组件处理人工合成废水,在单一反应器内实现了同时去碳脱氮.结果表明,当进水COD和NH^＋₄-N浓度分别为338 mg/L和75 mg/L,HRT为14 h,炭膜腔内压力为13.6 kPa时,COD、NH⁺₄-N和TN的去除效率分别为82.5%、 95.1%和84.2%.但是在反应器运行的后期TN去除效率明显下降,主要是因为高有机负荷导致无纺布上的微生物过度繁殖,严重影响了硝化过程的进行.通过荧光原位杂交和扫描电镜技术观察生物膜微生物结构,得出厌氧或兼氧菌主要分布在生物膜外层的缺氧区,而氨氧化菌主要分布在生物膜内层的好氧区.硝化细菌和反硝化细菌在生物膜内的共存实现了炭膜曝气生物膜反应器的同步硝化反硝化.     

两级UASB-SBR处理高氨氮垃圾渗滤液的快速启动及稳定运行

在严格控制试验条件的基础上,首次采用缺氧/厌氧UASB-SBR生化系统处理高氨氮垃圾渗滤液结果表明,经过5个阶 段(116 d)的连续运行,获得了稳定的工艺性能在进水COD为1 237.2～12 596.8 mg/L条件下,出水COD稳定在108.4～528.26 mg/L;在进水NH₄⁺-N为155.8～1 298.0mg/L的条件下,出水NH₄⁺-N稳定在0.12～4.1 mg/L,实现了有机物及氨氮的深度去除.SBR采用硝化出水回流的运行方式,对原水既有一定的稀释作用,又可使富含NO_x-N的硝化液借助原水中丰富的有机碳 源在缺氧UASB内进行反硝化,实现生物脱氮及降解有机物的双重目的缺氧UASB1、厌氧UASB2和SBR反应器的OLR_max(以COD计)分别为13、2.09、2.14 kg/(m³·d)UASB1、UASB2和SBR的OLR与相应的OLR_rem 均呈现较好的线性关系.SBR的NLR(以氮计)与NLR_rem也呈现较好线性相关此外,3个反应器的OLR与去除率(η)呈二次相关另外,SBR实现了氨氮的真正去除.整个试验过程中,SBR反应器在室温下运行,硝化阶段溶解氧低于1.0 mg/L,进水温度从20.7℃逐渐降低至10.3℃,SBR的硝化率和反硝化率始终维持在98.5％和97.7％以上,实现了深度脱氮     

一株异养硝化-好氧反硝化菌Bacillus flexus X1-L的分离鉴定及效能研究

近年来,随着中国经济的快速发展,水体中氨氮超标问题已严重影响到人类身体健康和生态环境平衡,有效去除水体中的氨氮已成为人们研究的热点.在传统污水生物脱氮处理中,常采用微生物的硝化、反硝化作用去除污水中的氮素,从而降低对环境的污染.本文从活性污泥反应器中分离出一株异养硝化-好氧反硝化菌株,并命名为X1-L.菌体经形态学观察、生理生化测定及16S rRNA基因序列分析,确定属于芽孢杆菌属（Bacillus sp.）,Genbank登录号为MT457091,并利用MEGA7.0软件建立了相应的系统发育树.在以NH₄⁺-N为唯一氮源的条件下,菌株X1-L生长较好,COD去除率为96.4%,氨氮去除率达到99.6%,经硝化作用去除的氮有43.7%,证明菌株X1-L具有异养硝化能力.在以NO₂^--N或NO₃^--N为唯一氮源的条件下,菌株X1-L生长也较好,COD去除率分别为95.3%和96.4%,NO₂^--N和NO₃^--N去除率分别为95.5%和96.5%,经反硝化作用去除的氮分别有67.7%和68.2%,证明菌株X1-L具有好氧反硝化能力.     

Nitrification performance of nitrifying bacteria immobilized in waterborne polyurethane at low ammonia nitrogen concentrations

Suspended and waterborne polyurethane immobilized nitrifying bacteria have been adopted for evaluating the e ects of environmental changes, such as temperature, dissolved oxygen (DO) concentration and pH, on nitrification characteristics under conditions of low ammonia concentrations. The results showed that nitrification was prone to complete with increasing pH, DO and temperature. Sensitivity analysis demonstrated the e ects of temperature and pH on nitrification feature of suspended bacteria were slightly greater than those of immobilized nitrifying bacteria. Immobilized cells could achieve complete nitrification at low ammonia concentrations when DO was su cient. Continuous experiments were carried out to discuss the removal of ammonia nitrogen from synthetic micropollute source water with the ammonia concentration of about 1 mg/L using immobilized nitrifying bacteria pellets in an up-flow inner circulation reactor under di erent hydraulic retention times (HRT). The continuous removal rate remains above 80% even under HRT 30 min. The results verified that the waterborne polyurethane immobilized nitrifying bacteria pellets had great potential applications for micro-pollution source water treatment.     

低DO微孔曝气变速氧化沟脱氮能力恢复效果分析

活性污泥法低温运行中的污泥膨胀主要是由丝状菌引起,微丝菌(M.Parvicella)则是污泥膨胀中的优势丝状菌.针对微孔曝气变速氧化沟中试系统中因低温引起的污泥严重膨胀及其污泥硝化能力降低的问题,采取增大曝气量快速培养污泥硝化菌含量,再逐渐增加A:O比为0,0.1,0.5,1.1,1.8提高反硝化能力,从而恢复污泥脱氮能力.在恢复期间,污泥絮体中的疏水性M.Parvicella附着于反硝化产生气体上,在选择池和氧化沟表面形成浮泥,对其进行去除,以减少絮体中丝状菌含量,提高硝化菌含量及其硝化能力.同时对不同微丝菌含量的污泥絮体(沟内混合液和表面浮泥)的硝化和反硝化速率进行测定,结果表明微丝菌含量高的活性污泥其硝化能力较弱,而快速反硝化能力较强,则对慢速和内源反硝化影响不大.进一步证明M.Parvicella也是除了DO浓度,水温和负荷之外影响活性污泥硝化能力和污泥沉降性能的重要因素之一.     

黄河流域河水氮污染分析

通过对黄河水系干、支流1980－1990－1997－1999年河水氮污染水质监测数据进行分析，发现：（1）自流域上游至下游，各主要支流河水氮污染有增加的趋势，造成干流河水氮污染沿程亦呈增加的趋势；（2）点污染对黄河干、支流河水氮污染的贡献较大，但在1990－1997年间，流域河水氮污染的点源／面源之比有降低的趋势，干流潼关站河水中总氮的点源与面源之比由1990年的2．7降至1997年的1．8；（3）黄河干、支流河水氨氮、总氮的含量在1980－1990－1997－1999年间存在明显的加速上升趋势，主要是由流域废污水排放量和氮肥施用量的增加所致。     

Water quality characteristics along the course of the Huangpu River （China）

Huangpu River is about 114.5 km from upriver Dianfeng to downriver Wusong,near the estuary of the Yangtze River.It plays a key role in supplying water for production,life,shipment and irrigation.With the industrial development,the pollution of the Huangpu River has become serious recently.The biological oxygen demand (BOD),total nitrogen (TN),total phosphorus (TP),oil,phenol and suspended solids (SS) were lower in the upstream sites than in the downstream sites,indicating pollutants being input along its course. Water quality was the worst in the Yangpu site,near the center of Shanghai City.Dissolved oxygen (DO) content was less than 2 mg/L in the site of Yangpu in July.Among relations between thirteen characteristics,relations between BOD,DO,TN,TP,NH_4~ -N, NO_3~--N and the count of total bacteria or Escherichia coli were significant and interdependent.Inner relationships between these main characteristics in the Huangpu River were studied.High nutrient concentration led to growth of microorganisms,including E.coli. Degradation of organic matters and respiration of bacteria made oxygen concentration decreased in the water body,and DO was a key factor for nitrification-denitrification process of nitrogen.In the Yangpu site,DO was decreased to less than 3.0 mg/L with BOD higher than 7.5 mg/L in May and July.Low DO concentration will decrease nitrification rate.Nitrification need at higher DO value than other organic substrate oxidation.Consequently,river water contains low NO_3~--N values with high amounts of TN and NH_4~ -N there.This will block the self-purification of surface water,by decreasing the rate of nitrification-denitrification transformation process in the water body.     

溶解氧对膜生物反应器处理高氨氮废水的影响

采用膜生物反应器(MBR)处理高氨氮有机废水,探讨了溶解氧(DO)对有机物、氨氮、总氮等去除效果的影响。当进水COD1500mg/L,NH4+-N150mg/L,TP为15mg/L,pH7.5～8.0,MLSS控制在6000～7000mg/L,DO在0.5～4mg/L时对COD的去除效果没有明显影响,都可高达95%;在DO为4.0和2.0mg/L时对NH4+-N的去除率都很高,最高可达99.17%,在DO为0.5mg/L时明显降低,最低降至48.30%。在DO2.0mg/L时,取得了较好的同步硝化反硝化效果,COD、NH4+-N、TN去除率分别高达97%、97%、68%。MBR中硝化反应的比氨氮消耗速率与氨氮浓度成零级反应动力学,比氨氮硝化速率为0.0979/d,比常规处理系统中的污泥硝化活性高。     

黄河支流非点源污染物(N、P)排放量的估算

为了估算黄河支流域非点源污染物的排放量,为今后黄河流域的治理提供科学的依据,对黄河流域的6个子流域(渭河流域、泾河流域、洛河流域、无定河流域、窟野河流域、黄甫川流域)进行了水样、土样和泥沙样的采集分析;结合6个子流域的多年水文资料,利用已经被证明了的平均浓度法对黄河6个子流域的氮磷污染物进行了定量描述,估算出各个流域的氮磷排放量.结果表明,95%的全磷、大于53%的全氮来自于非点源污染,非点源污染是造成黄河污染的主要原因.各流域非点源污染的发生具有明显的地域分异特征.硝态氮主要来自于渭河,铵态氮主要来自于泾河,其次是渭河.从全氮看,绝大部分氮来自于渭河和泾河.全磷则主要来自于泾河,其次是渭河.泾河和渭河是6条河流中对黄河污染物排放量贡献最大的2条河流.     

脱氮菌剂在低溶解氧黑臭水体中氮代谢特征

研究在低溶解氧浓度下氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌氮代谢能力,明确不同菌剂脱氮效率和氮转化关系,为大湾区黑臭水体治理提供理论依据.通过不同菌剂浓度和不同底物浓度,检测筛选出的氨化细菌(Staphylococcus sp. Ay)、硝化细菌(Microbacterium sp. Xw)和反硝化细菌(Arthrobacter sp. Fy)制成的菌剂在污水处理厂排放的水中的氮代谢特征;然后在低溶解氧条件下,研究不同Ay、Xw和Fy菌剂浓度在同浓度黑臭水体中氮代谢变化情况、以及相同菌剂浓度在不同浓度黑臭水体中的氮代谢特征.结果表明:Ay菌剂细菌浓度增加3倍,氨化效率没有成倍增加,说明增加氨化细菌浓度不是增加氨化速率的最佳方法; Xw菌剂对硝态氮浓度变化影响显著,低菌剂浓度条件下60 h硝态氮浓度增加180%,高菌剂浓度为231%,Fy反硝化效率较高,在较低浓度下能很快去除硝态氮.总氮浓度的适当提高可以增加Ay菌剂的氨化效率,过高会抑制Ay菌剂的氮氮代谢效率.Xw菌剂硝态氮的生成率在总氮浓度25 mg·L~(-1)条件下达到最好效果,浓度提高3 736%; Fy菌剂对氨氮去除效果不明显.总氮浓度为25 mg·L~(-1)时,Fy菌剂对硝态氮的去除达到最好效果.得出:氨化细菌和反硝化细菌原菌剂直接投加,氮代谢速率较高,硝化细菌菌剂浓度增加,可以提高硝态氮生成速率.在一定范围内,增加底物浓度可以增加菌剂氮代谢效率,浓度过高将抑制氮代谢效果,可为大湾区黑臭水体问题的解决提供数据支持.     

白洋淀府河中氮的来源与迁移转化研究

采用δ15N示踪法对白洋淀府河中含氮污染物来源以及氮的沿程迁移转化进行了研究.结果表明,府河氨氮(NH 4+-N)和硝氮(NO 3--N)中δ15N分别为1.35‰～8.01‰,-6.69‰～8.36‰.府河氮污染物的主要来源为保定市生产生活废水,农业面源对河流氮污染的贡献不大.枯水期,府河水体与沉积物之间的物质和能量交换频繁,硝化作用和反硝化作用受水体与沉积物二者的共同影响.丰水期,河流NH 4+-N主要通过植物吸收去除;NO 3--N减少约86.3%,其中反硝化作用贡献为44.6%,水生植物吸收占到55.4%.因此,通过恢复府河水生植物,可以强化植物对河流NH 4+-N和NO 3--N的吸收,从而缓解白洋淀富营养化状况.     

Microbial activity related to N cycling in the rhizosphere of maize stressed by heavy metals

A greenhouse experiment was carried out to compare differences in potential activities of ammonification, nitrification and denitrification in rhizosphere and bulk soil in a heavy-metal-stressed system. Exchangeable fractions of Cd, Cu and Cr were all higher in the rhizosphere of maize than in bulk soil. Results showed that the mineralization of N in soil was stimulated by low concentration of Cd.Addition of Cd at low levels stimulated the ammonifying and nitrifying activity in soil, while inhibitory influences were shown at high levels.Nitrifying bacteria was proved to be the most sensitive one, whilst the effect on denitrifying bacteria was very limited. Comparing Cd, Cu and Cr(Ⅵ) at 20 mg/kg soil, Cd was the most effective inhibitor of ammonification and denitrification, while Cr(Ⅵ) had the strongest influence on nitrifying activity. Root exudates played important roles on the different exchangeable metal fractions and bacterial activities between rhizosphere and non-rhizosphere. Nitrate was the main form of mineral N in soil, as well as the main form of N absorbed by plants, but the formation and relative absorption of ammonium were promoted in response to high Cd exposure.     

SBR反应器内短程硝化系统快速启动及影响因素研究

探讨了采用序批式反应器(SBR)快速启动自养短程硝化系统的方法,研究了溶解氧(DO)、pH、温度、外加有机碳源对自养短程消化系统的影响。以硝化污泥接种反应器(SBR),在纯自养条件下利用高浓度溶解氧1.0～1.6mg/L和中温(35±1)℃达到亚硝酸氮的快速积累。结果表明,在进水氨氮浓度为280～300mg/L,HRT为12h,控制pH值为7.5～8.5、温度在(28±1)℃、溶解氧浓度为0.8～1.2mg/L条件下,氨氮去除率达到90%以上,亚硝酸氮积累率高达95%。试验证明投加有机碳源(COD)50mg/L左右时,不会对短程硝化系统产生影响,且能实现较高氨氮去除率和稳定的亚硝酸氮积累率。