常温SBR厌氧-好氧反应器的短程硝化

短程硝化-反硝化是污水节能脱氮新技术之一,其关键在于实现短程硝化,而水温是控制短程硝化的主要因素。在生活污水氨氮浓度小于100mg/L的水质条件下,采用SBR厌氧-好氧反应器进行了常温短程硝化试验研究。研究结果表明,水温14．5℃～16．5℃的条件下,在好氧段可以实现短程硝化,亚硝化率达到了94．9%。亚硝化的程度还与曝气时间的长短有关,曝气时间短时,可以将氨氧化控制在亚硝化阶段,积累大量的亚硝酸盐,但是氨转化率比较低;曝气时间延长,氨氮去除率增加,同时部分亚硝酸氮会被进一步氧化成硝酸氮。该研究结果打破了只有在中高温条件下才能实现短程硝化的普遍看法,从而为在常温下实现短程硝化提供了新的依据。     

曝气量对微生物燃料电池脱氮的影响

实验构建生物阴极双室微生物燃料电池,探究在微氧条件下曝气量对其产电性能和阴极脱氮的影响.以乙酸钠为碳源,氯化铵为氮源.实验在25℃温度下,阴极持续曝气,并控制反应器内为微氧状态,富集培养短程硝化反硝化菌群.实现了在特定曝气量条件下生物阴极短程硝化反硝化脱氮.实验结果表明,在曝气量为1.64 mL·min-1的条件下,短程硝化反硝化脱氮效果最好.亚硝态氮积累率为81.70%,总氮去除率达到69.66%,最大稳定电压达0.47 V左右,库伦效率为43.8%,产电效能较好.针对实际污水处理开展相关实验,MFC阴极短程硝化反硝化总氮去除率可达到81.93%,优于全程硝化反硝化.在短程硝化反硝化的微生物群落中,Betaproteobacteria纲和Thauera菌属在短程硝化反硝化中得到了有效的富集,有利于生物脱氮,并且Nitrosomonas菌是主要的氨氧化菌属.     

新型废水生物脱氮的微生物学研究进展

生物脱氮是含氮废水处理公认的最佳处理方式,随着对生物脱氮微生物学原理研究的不断深入,许多新的生物脱氮特殊菌株或菌群及微生物转化机制不断被发现.本文在传统生物脱氮过程机理上,结合最近国内外生物脱氮的新发现,就短程硝化反硝化、同时硝化反硝化、厌氧氨氧化的微生物学原理进行了阐述.图1表2参23     

Cu、抗生素协同污染对土壤微生物活性的影响

随着畜禽养殖业的规模化发展,重金属和抗生素在土壤环境中协同污染的几率不断升高。为分析和评价重金属、抗生素协同污染对土壤微生物生态系统的影响,以Cu、磺胺甲基嘧啶为添加毒物,其中,Cu的添加质量分数为0、100、500mg·kg-1;磺胺甲基嘧啶的添加质量分数为0、5、25、50、100mg·kg-1,采用室内培养试验的方法研究分析了cu、磺胺甲基嘧啶协同污染对土壤微生物微生物基础呼吸、微生物量碳、微生物量氮、硝化势、尿酶以及脱氢酶等土壤微生物指标的影响。结果表明,与磺胺甲基嘧啶单独污染处理相比,在Cu的质量分数为100mg·kg。协同污染污染下土壤微生物呼吸,土壤微生物量碳、氮以及土壤尿酶等指标的活性均明显增加;即表明它们对Cu与磺胺甲基嘧啶的协同污染表现出不同程度的交互抗性;在cu的协同污染质量分数为500mg·kg-1,Cu与磺胺甲基嘧啶对土壤各微生物指标则基本表现为协同抑制作用;在不同剂量Cu的协同污染处理下,当磺胺甲基嘧啶处理质量分数≥10mg·kg-1时,各土壤微生物指标的活性随着其处理质量分数的增加而显著降低,表现出很好的剂量依赖效应。因此,低剂量的Cu．磺胺甲基嘧啶协同污染可能会诱导土壤微生物对二者产生交互抗性;而高剂量协同污染则对土壤微生物生态功能产生较为严重的协同抑制作用。     

DO对同步硝化反硝化影响及动力学

研究生物接触氧化法中DO对同步硝化反硝化系统脱氮效率的影响。研究结果表明:在溶解氧(DO)为1.0～3.0mg/L范围内,随着反应器内溶解氧浓度的降低,总脱氮去除率提高,保持较好脱氮率的最佳DO为2mg/L左右,并分析了其原因;同时探讨了DO为2mg/L时的动力学方程。     

SBR短程硝化的实现、维持及稳定性

以模拟生活污水为研究对象,控制SBR反应器内pH值在7.5～8.5的条件下,实现了短程硝化生物脱氮工艺,NO2--N/NOx--N的比率始终维持在90%以上,同时发现pH值和DO浓度变化特征曲线在短程硝化过程中具有良好的重现性。另外,保持DO浓度在0.5～1.0mg/L,硝化时间为5.5h,可较好的维持短程硝化生物脱氮过程,且经过1个月的运行硝化类型没有发生改变,亚硝酸盐积累率仍保持在90%以上。在此基础上,研究了系统对COD和NH4+-N浓度的抗冲击负荷能力。结果表明,该系统具有较强的抗冲击能力。     

不同滨岸带土壤反硝化潜力及影响因子

以太湖西部3个中小流域为研究区,于2017年7月15日—20日,采集各流域内3种典型滨岸带表层(0—20 cm)土壤,测定土壤理化性质和反硝化潜力,探讨不同流域滨岸带土壤反硝化潜力的差异和变化规律,并确定土壤反硝化潜力的主要影响因子.研究结果表明,各流域土壤反硝化潜力存在明显差异,天目湖流域、合溪流域和苕溪流域土壤反硝化潜力分别为0.294±0.226 (μg N (N_2O)·(g·h)~(-1))、0.542±0.327 (μg N (N_2O)·(g·h)~(-1))和0.821±0.494 (μg N (N_2O)·(g·h)~(-1)),总体表现为城镇化程度越高,土壤反硝化潜力越大.在相同流域内,林地滨岸带土壤反硝化潜力最大,其次为草地滨岸带和荒地滨岸带.相关分析结果表明,土壤反硝化潜力与土壤含水率、硝态氮含量、有机质含量和微生物碳含量都显著正相关(n=54,P0.01).结合回归分析,表明土壤含水率、硝态氮含量和微生物量碳含量是苕溪流域滨岸带土壤反硝化潜力的主要影响因子;土壤有机质含量和硝态氮含量分别是合溪和天目湖流域滨岸带土壤反硝化潜力的主要影响因子.综上,滨岸带土壤反硝化潜力与人类活动强弱有密切联系,其主要影响因子在不同城镇化背景下的流域间也各不相同.     

OLAND生物脱氮系统运行及其硝化菌群的分子生物学检测

采用两阶段限氧自养硝化 -反硝化生物脱氮系统 (oxygen limitedautotrophicnitrificationanddenitrificationsystem ,以下简称OLAND)处理高氨氮、低COD的废水 .应用内浸式多聚醚砜中空膜 ,实现了污泥的完全截留 ,阻止了生物量的大量洗脱 ,并通过控制溶氧在 0 .1～ 0 .3mgL-1之间 ,实现了硝化阶段出水中氨氮与亚硝态氮浓度的比例达到最适值〔1 (1.2± 0 .2 )〕 ,从而为第二阶段的厌氧氨氧化提供理想的进水 ,进而获得较高的脱氮率 .同时应用荧光原位杂交技术对硝化阶段不同时期硝化菌群的变化进行分子生物学检测 ,揭示了随溶氧浓度的降低 ,氨氧化菌的数量基本保持恒定、亚硝酸氧化菌的数量略有减少的变化规律 ,并且发现 ,在两阶段限氧自养硝化 -反硝化生物脱氮系统中氨氮的氧化主要是由Nitrosomonassp .完成 ,亚硝酸的氧化主要由Nitrobactersp .完成 .图 4表 2参 2 2     

三种抗生素对土壤呼吸和硝化作用的影响

抗生素广泛用于人体和动物疾病治疗,但使用后大部分以母体形式排除体外,通过污泥还田、污灌及其他各种途径进入土壤环境,对陆生生态环境产生潜在威胁。为评价抗生素对土壤微生物活性和功能的影响,以3种不同抗生素（磺胺嘧啶、氧四环素和诺氟沙星）为靶标化合物,采用OECD标准土壤呼吸实验和氮硝化实验方法,运用SPSS软件对实验结果进行统计分析,考察抗生素对土壤微生物活性和氮转化功能的影响。实验结果显示：在呼吸实验中,磺胺嘧啶和氧四环素在初始阶段对土壤呼吸具有一定的抑制作用,并且氧四环素的抑制强度低于磺胺嘧啶,其最高抑制率分别为76.8%和20.7%;在实验后期则出现一定激活作用,最高激活率分别为343%和218%,随着时间的推移激活效应减弱。诺氟沙星在呼吸实验初期对微生物活性出现激活作用,最高激活率为15.4%;后期则出现一定的抑制作用,最高抑制率为21.9%。在硝化实验中,磺胺嘧啶对土壤A的微生物硝化作用在各处理之间未出现显著性差异,而对土壤B则具有一定抑制作用,最高抑制率为20%;氧四环素和诺氟沙星则相反,在土壤A中对微生物硝化作用的抑制率分别为50%和19%,这种硝化作用差别性可能是由于土壤pH值和抗生素本身的抗菌谱所引起。通过以上实验结果可得出如下结论：3种不同类型的抗生素对土壤的微生物活性和氮转化功能会产生不同的作用,这种不同主要来自于抗生素种类、土壤类型及抗生素的浓度等因素的影响。因此,土壤中抗生素的引入将可对陆生生态环境造成一定影响,在实际粪便还田过程中应开展风险评估。     

好氧反硝化菌及其在生物处理与修复中的应用研究进展

好氧反硝化菌因其生长特性与同步异养硝化好氧反硝化功能,为环境生物脱氮提供了崭新的技术思路.综述了已分离获得的好氧反硝化菌类群及其生长特性,重点阐述了好氧反硝化菌生物脱氮性能、影响因素与好氧反硝化机理,探讨了好氧反硝化在环境生物修复领域的应用.已有研究表明,好氧反硝化菌在环境生物脱氮方面具有明显的技术优势,但有关好氧反硝化反应机理、影响因素等仍待解析,以期为好氧反硝化菌固定化、活性持留以及受污染环境水体修复等研究提供理论依据.     

聚糖菌颗粒污泥的反硝化特性与微生物群落分布

为了解聚糖菌在污泥颗粒化中的脱氮能力及其微生物生态特性,采用反应器工艺、批式试验、显微技术和荧光原位杂交技术来评估其反硝化能力,揭示其微生物群落的微观结构,探索聚糖菌和聚磷菌在不同粒径污泥中的分布特征.结果表明,污泥对有机物的吸收率稳定在90%以上.颗粒污泥的沉降指数(SVI10)稳定在30-50 mL g-1,远低于接种污泥的108.2 mL g-1.聚醣菌颗粒污泥对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的反硝化去除率分别达到了65%和70%,氮气为主要气态产物.聚糖菌颗粒污泥被大量的四联球菌结构所充斥,丝状菌在其中起到了重要的构架和搭桥的作用.荧光原位杂交结果表明聚糖菌可生存于各尺寸颗粒化污泥内;而聚磷菌受到严重抑制只能较少地分布在颗粒污泥的外围空间.上述结果表明,在SBR反应器中采用厌氧搅拌—排水—好氧曝气的处理模式成功培育出具有聚糖特性的颗粒化微生物聚集体,培育成功的颗粒污泥对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮均具有良好的反硝化特性.在整体颗粒污泥微生物群落中聚糖菌为优势种群.图8表1参19     

传统生物脱氮反硝化过程的生化机理及动力学

传统生物脱氮是指以硝酸盐为电子受体的一系列生物还原反应过程,该过程是在硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、一氧化氮还原酶和一氧化二氮还原酶的作用下完成的.反硝化的生化机理及动力学是生物脱氮技术的理论基础.为促进反硝化生物脱氮技术的进一步发展,理解反硝化一系列复杂的生化反应过程及其电子传递、能量转化模式是十分必要而有意义的.本文通过对反硝化生化反应过程相关机理的论述,系统归纳了一个涉及多种酶及多种中间产物并伴随着电子(能量)传递的复杂反硝化生化反应过程,详细总结分析了反硝化过程电子通过电子传递链从电子供体(NADH)传递到终端电子受体的传递模式,以及借助于Peter提出的化学渗透假说建立的能量产生方式.同时建议采用积分法和微分法来确定反硝化动力参数Vmax,NO3,μDmax,KS,No3-.     

长江三角洲地区典型废水中抗生素的初步分析

采用高效液相色谱-串联质谱方法,对城市生活污水、养猪场和甲鱼养殖场废水进行抗生素污染检测.污水处理厂污水中检出磺胺二甲嘧啶、磺胺甲氧嘧啶和磺胺甲恶唑3种磺胺类抗生素,浓度都低于5 μg·l-1.养猪场废水中检出磺胺甲恶唑、磺胺对甲氧嘧啶、磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶和磺胺氯哒嗪5种磺胺类抗生素(＜5μg·l-1),四环素类的四环素、土霉素和强力霉素(30.05-100.75μg·l-1).甲鱼养殖场废水检出氯霉素、甲砜霉素和氟甲砜霉素3种氯霉素抗生素,浓度低于检测下限0.1μg·l-1.结果表明,在3种典型废水中,养猪场废水检出抗生素的种类最多,浓度也最高;磺胺类在3种废水中检出频率最高,尤其是磺胺甲恶唑、磺胺二甲嘧啶和磺胺甲氧嘧啶.说明城市生活污水、畜禽养殖场废水和水产养殖废水都是水环境潜在的抗生素污染源.     

2种黏土矿物对磺胺嘧啶的吸附

选择蒙脱土和高岭土2种典型黏土矿物为吸附体, 通过静态吸附试验研究其对磺胺嘧啶的吸附行为,考察温度和pH值对磺胺嘧啶吸附的影响.结果表明,2种黏土矿物对磺胺嘧啶的吸附等温线均能较好地符合Freundlich和Langmuir吸附方程,且Langmuir方程拟合效果优于Freundlich方程;高岭土对磺胺嘧啶的吸附量大于蒙脱土;温度升高和pH值过高或过低均不利于磺胺嘧啶的吸附.     

异养硝化微生物菌剂及其好氧颗粒污泥的脱氮试验

在3个相同的反应器(No.1、No.2、No.3)中,向活性污泥中投加异养硝化微生物菌剂,以批次试验和SBR试验的方式,研究了异养硝化微牛物菌剂对模拟废水的处理效果.结果表明,该菌剂可以大幅度提高活性污泥对氨氮和COD的去除率.批次运行试验中,反应器No.1运行3 d,氨氮去除率大于98.11%,COD去除率大于99%.该投加菌剂的活性污泥每克干污泥的脱氮能力为15.77 mg d-1.以SBR方式运行16 d的试验中,可能是由于功能菌株的流失导致3个反应器的脱氮效果有逐步降低的趋势.采用该异养硝化脱氮微生物菌剂培育出的异养硝化好氧颗粒污泥对模拟废水进行了脱氮试验.在较低运行温度(11～13℃)下以SBR方式运行10 d,反应器处理效果稳定,氨氮去除率70.75%～76.42%,COD去除率在90%以上.该异养硝化好氧颗粒污泥每克干颗粒的脱氮能力为372.00 mg d-1.以上试验都没有发现硝酸氮和亚硝酸氮的积累.图5表1参19     

α-MnO2/水界面磺胺嘧啶的氧化降解动力学

通过反歧化法合成α-MnO2,并以α-MnO2为氧化剂,研究了不同锰氧化物剂量、不同磺胺嘧啶初始浓度和不同pH值下α-MnO2/水界面磺胺嘧啶的氧化降解动力学,并讨论了不同的反应条件对反应动力学的影响.结果表明,α-MnO2可以有效的氧化降解甚至矿化磺胺嘧啶,反应符合准一级反应动力学方程,在25 ℃,pH 4.6的反应条件下,反应120 min后,11.5 mmol·L-1的α-MnO2对0.02 mmol·L-1磺胺嘧啶去除率达到99.98%.α-MnO2剂量和磺胺嘧啶的初始浓度均与磺胺嘧啶氧化降解的动力学常数呈显著正相关关系,相关因子分别为0.67和0.18,相关系数R分别达到0.9961和0.9979;而磺胺嘧啶的降解动力学常数与体系的pH则呈显著负相关关系,相关因子为-0.25,相关系数R达到0.9975.初步探讨了锰氧化物氧化降解磺胺嘧啶机理.研究表明,土壤及沉积物中的锰氧化物可以有效促进其中残留抗生素类药物磺胺嘧啶的降解消除过程.     

农田土壤硝化-反硝化作用与N2O的排放

在北京潮土上研究了冬小麦夏玉米轮作体系下土壤硝化反硝化作用以及N2O排放情况.结果表明,小麦生育期土壤温度及含水量较低,无论是反硝化损失氮量还是土壤的N2O生成排放量均不高.土壤的N2O生成排放量与反硝化氮量相当或低于反硝化氮量.玉米生育期土壤温度升高以及孔隙含水量有较大的改善,反硝化损失氮量、N2O生成排放量有明显上升.通常情况下土壤反硝化损失氮量与N2O排放氮量基本处于同一水平.在玉米十叶期追肥后的较短时间内,N2O总排放量明显高于反硝化损失氮量,说明至少在这一阶段中,硝化作用在北方旱地土壤N2O的排放中发挥了主要作用.在评价北方旱地农田土壤氮素硝化反硝化损失中,硝化作用的氮素损失是不可忽视的重要方面.     

固定化反硝化菌在低污染水处理中脱氮性能研究

在面源低污染水的原位修复领域,人工湿地生物脱氮过程受温度、p H波动影响以及NO2--N积累抑制反硝化脱氮效果等问题,因此强化系统脱氮性能在实际工程应用中具有重要意义。固定化微生物技术具有环境变化适应能力以及耐毒害能力强等优点。该研究通过分离筛选高效反硝化菌,对其进行DNA序列分析鉴定及其种属和系统发育地位分析,并以包埋法加以固定,考察固定化反硝化菌在不同温度、p H、DO和C/N下的反硝化性能,分析各因素变化对固定化反硝化菌脱氮效果的影响,探究各影响因素对固定化反硝化菌脱氮性能的作用机理,以期为固定化反硝化菌强化人工湿地脱氮性能提供参考。经反硝化能力测定,筛选得到的高效反硝化菌株对NO3--N、TN的去除率分别为98.83%、98.36%,NO2--N积累量仅为0.28mg·L~(-1),24 h内脱氮效率为8.59 mg·L~(-1)·h~(-1),经16S r RNA测序结果表明该菌株与Pseudomonas stutzeri A1501的最大相似度为99.7%。采用PVA、SA为材料包埋固定该菌株,固定化反硝化菌的生物量为15.67 g·L~(-1),颗粒密度为0.93 g·m L~(-1)。通过对固定化反硝化菌处理低污染水的性能研究得知,p H、T、DO的波动对固定化反硝化菌的脱氮效果影响均小于游离反硝化菌,固定化反硝化菌在p H为7,θ为30℃,DO为0.87~1.54 mg·L~(-1),C/N为5时的脱氮效果最好。     

生物电化学脱氮技术研究进展北大核心CSCD

生物电化学系统（BES）因兼有污染物去除与能量回收等优点,近年来已成为环境污染治理领域的关注热点. 对生物电化学技术在脱氮方面的基本原理、含氮污染物的转化途径进行综述,主要的生物脱氮过程包括阴极反硝化、阳极氨氧化以及阴极同步硝化反硝化等,而非生物脱氮过程包括NH3/NH4^＋的跨膜转移、氨气逃逸等. 总结已报道的BES中主要脱氮微生物及其脱氮机制,BES中多数反硝化菌属于变形菌门（Proteobacteria）;硝化细菌主要是亚硝化菌属（Nitrosomonas）和硝化杆菌属（Nitrobacter）;在同步硝化反硝化过程中,电极上的硝化、反硝化菌有明显的分层现象. 最后阐述了生物电化学脱氮技术在生活污水、渗滤液、地下水处理等领域的最新应用研究,通过改变反应器构型以及运行模式等条件构建不同BES处理各类污水,以达到去除污染物同时回收电能或资源的目的. 基于目前BES的优势,认为减少脱氮中间产物（NO2^- -N、N2O）的积累及扩大BES规模对电能输出和污染物去除效果的影响将是未来的研究方向. （图3 表2 参66）     

一株贫营养异养硝化-好氧反硝化菌的筛选及脱氮特性

为了探究并优化菌剂应用于微污染水源水体修复的机制和条件,主要针对水库沉积物内筛选出的贫营养好氧反硝化菌进行了菌种鉴定及脱氮特性研究,考察菌株在不同环境条件下的脱氮效果,明确了该菌株的最适宜生长条件,并基于水库水体中贫营养条件对菌株进行水源水库原水的驯化培养试验研究,以期实现该菌株对微污染水源水库原水中氮源污染物的脱除,为原位投菌技术实际工程应用提供理论依据。从微污染水源水库沉积物中驯化筛分出一株高效异养硝化-好氧反硝化菌A14,通过扫描电镜观察、生理生化特征、16S rRNA基因测序和Biolog GenⅢ鉴定,确定该菌株为革兰氏阴性短杆菌,鉴定为皮特不动杆菌（Acinetobacter pittii）。在好氧条件下,菌株细胞内表达反硝化功能基因napA,以NO3-为唯一氮源进行反硝化作用时,36 h时NO3-去除率为78.89%。以NH4+为唯一氮源时,48 h NH4+去除率为95.25%,TN去除率达80.42%,TOC去除率达98.30%,表明该菌株具有异养硝化-好氧反硝化特性。在改变环境条件过程中,该菌株在以乙酸钠为碳源,温度为30℃,C/N为12,pH为7,接种量为10%时,NO3-去除率最高为86.62%,并且在10℃下脱氮率达到40.18%。在水源水库原水脱氮实验中,接种处理TN去除率为50.95%,NO3-去除率为80.25%。结果表明,菌株A14在微污染水源水体菌剂脱氮修复中具有良好的应用潜力。