水稻施用耐氨固氮菌的效应研究

定位试验表明：施用耐氨固氮菌能促进水稻根系对氮素的吸收，显著增加水稻产量．耐氨固氮菌具有固氮能力，但按现行的施用量则固氮水平不足３０ｋｇ／ｈｍ２．在施氮水平较高的情况下。施用耐氨固氮菌能增加土壤有机质、全氮和碱解氮含量．     

再生水灌溉对苜蓿生长及养分吸收的影响

论文在盆栽条件下,研究了再生水灌溉对苜蓿(Medicago sativa L.cv.‘Algonquin’)生长及养分吸收的影响。试验设置了清水、再生水两种灌水类型,高、中、低3个不同灌水水平。结果表明:同一灌水类型条件下,苜蓿植株生长高度随灌水量减少而降低,同一灌水水平下,灌溉水类型对植株高度无明显影响;不同的灌水水平对植株侧枝数的影响差异不显著,但灌溉水类型对植株侧枝数影响差异显著,所有处理中再生水高水平灌溉侧枝数增幅最大;与清水相比,再生水灌溉能显著增加苜蓿干物质产量;在苜蓿生长前期,再生水灌溉对苜蓿根系生长具有阻碍作用;灌溉水类型对苜蓿植株体内吸收氮、磷、钙、镁吸收量的影响主要在其生长前期,灌溉水类型对苜蓿体内钾含量无明显影响。     

中试MBBR装置强化氨氮去除速率的影响条件研究

采用中试MBBR组合工艺处理深圳市布吉河道的城镇污水,进水平均氨氮浓度为(25.88±7.73)mg/L,出水平均为(1.11±1.93)mg/L.单因素小试研究表明,反应器中挂有生物膜的悬浮填料具有强化氨氮去除的效果,投加该填料时获得的比氨氧化速率比采用活性污泥进行反应提高了25.5%;试验条件下通过投加甲醇将COD从139mg/L提高至587mg/L,比氨氧化速率从2.55mg/(gMLVSS·h)下降至1.91mg/(gMLVSS·h);当MLVSS浓度从0.45g/L逐步提高到4.05g/L时,容积氨氧化速率从3.68mg/(L·h)线性增加至7.82mg/(L?h),拟合度R2为0.967,但比氨氧化速率随MLVSS浓度的提高反而逐渐下降,从8.24mg/(gMLVSS·h)降至1.93mg/(gMLVSS·h);当温度从5℃升高到35℃,比氨氧化速率从0.99mg/(gMLVSS·h)提高至2.89mg/(gMLVSS·h),采用Arrhenius经验方程描述时,拟合度R2为0.970;当DO浓度从0.5mg/L逐步增加至4.0mg/L时,比氨氧化速率从0.62mg/(gMLVSS·h)提高至2.28mg/(gMLVSS·h),Monod方程可以很好的描述DO浓度与比氨氧化速率之间的关系,拟合度R2为0.994,氨氧化半饱和常数值为3.0mg O2/L.     

两个CANON污水处理系统中氨氧化古菌的丰度和多样性研究

近期,氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)在各类环境中的发现,打破了人们原来认为氨氧化主要是由氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)完成的观点.但是在全程自养脱氮(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,CANON)污水处理系统中关于AOA的研究却鲜有提及.利用PCR、克隆、实时荧光定量PCR(quantitative real time PCR,q PCR)等分子生物学技术,对1个小试(lab-scale,L)和1个中试(pilot-scale,P)CANON系统中的生物膜和活性污泥絮体两种形态的污泥进行AOA数量和种属特征的研究.结果表明:1系统L和P中,AOA的amo A基因数量平均值(以dry sludge计)分别为2.42×106copies·g-1和6.51×106copies·g-1;2 AOA的amo A基因丰度随污泥形态不同数量相差很大:L系统中,生物膜AOA amo A丰度约为活性污泥絮体的11.1~15.1倍;P系统中,污泥絮体AOA amo A数量是生物膜中的2.8倍;3多样性方面:P系统的AOA多样性较低,仅出现一个OTU,该OTU属于Nitrosopumilus subcluster 5.2类群;L系统AOA多样性较高,共有8个OTU出现,分别属于Nitrososphaera subcluster 9、subcluster 8.1、subcluster 4.1、subcluster 1.1和Nitrosopumilus subcluster 5.2这5个类群.总之,在同一个CANON系统中,污泥形态不同,AOA的丰度和群落结构相差较大;AOA可能发挥着氨氧化的作用.     

温度、pH值和有机物对厌氧氨氧化污泥活性的影响

通过厌氧氨氧化速率的测定研究了温度、pH值和有机物对厌氧氨氧化污泥活性的影响.结果表明:温度和pH值对污泥的厌氧氨氧化活性有明显影响,最佳温度为30～35℃,在20～30℃之间,厌氧氨氧化速率与温度之间的关系可以用修正的Arrhenius方程式描述;最佳pH值为7.5～8.3,在pH值为7.0～9.0之间,厌氧氨氧化速率与pH值之间的关系可以用双底物双抑制剂模型描述;厌氧氨氧化污泥中存在着异养反硝化菌,有机物的存在会导致其与厌氧氨氧化菌之间的基质竞争.     

厌氧氨氧化启动过程及微生物群落结构特征

采用UASB反应器以体积比1∶2接种实验室培养的具有厌氧氨氧化(ANAMMOX)功能的厌氧污泥和城市污水厂的好氧污泥,耗时17 d成功启动ANAMMOX反应,启动阶段分为菌体水解期、活性提高期和稳定运行期.稳定运行后,逐步提高反应器容积负荷富集厌氧氨氧化菌,当容积负荷由0.10 kg·(m~3·d)~(-1)增至0.44 kg·(m~3·d)~(-1)时,总氮(TN)去除负荷也随之由0.09 kg·(m~3·d)~(-1)提高到0.42 kg·(m~3·d)~(-1),反应器污泥逐渐由浅红色加深,粒径大于0.2 mm的污泥所占比例由10.90%增至38.37%.采用高通量测序对接种污泥和负荷提高期的污泥进行检测,其中绿曲挠菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、WWE3门、放线菌门(Actinobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)等占据主导.随着厌氧氨氧化菌富集程度的增大,脱氮功能菌中的变形菌门所占比例逐渐减少,从21.60%降至14.20%,而浮霉菌门随之增多,相对丰度由0.73%升至15.50%.当反应器的容积负荷增到0.44 kg·(m~3·d)~(-1)时,浮霉菌门中,Candidatus Brocadia属、Candidatus Jettenia属和Candidatus Kuenenia属是主要菌属,Candidatus Brocadia属占13.40%,是主要的厌氧氨氧化菌属.     

短程反硝化耦合厌氧氨氧化强化脱氮工艺研究与应用进展

短程反硝化耦合厌氧氨氧化(PD-A)工艺外加碳源和曝气成本较低、NO₂^-生成稳定高效、总氮去除率高,并且可以减少温室气体N₂O的排放,是一种新型的生物脱氮工艺。现有关于PD-A的研究多以水质条件单一的模拟废水为对象,针对实际废水的研究尚少。分析了PD-A工艺的机制与特点,通过对比核心功能菌短程反硝化菌和厌氧氨氧化菌的最佳生长条件,并结合现有研究提出PD-A工艺运行的优化策略,继而分析了PD-A工艺在实际废水中的应用案例。结果表明,优化COD/NO₃^-、接种不同结构的污泥和添加生物膜载体等有利于工艺高效稳定地运行;PD-A工艺在实际生活污水、养殖废水、高硝酸盐废水的处理中实现了较高的脱氮率,说明其处理实际废水具有可行性。最后,对PD-A工艺的发展进行展望,认为应以实际废水为处理对象,进一步研究系统内核心菌群的协同作用机制和混合生物脱氮调控方式,以提升工艺的稳定性及碳氮协同处理效率。     

匹配厌氧氨氧化的SHARON工艺启动研究

氧化部分氨氮到亚硝酸氮,然后进行完全自养厌氧氨氧化反应,即称SHARON-ANAMMOX工艺,该工艺是近年开发的针对高浓度氨氮废水生物处理较为经济合理的技术之一。其过程控制的关键是第一步亚硝化(SHARON)工艺积累亚硝酸菌,并使氨氮氧化到亚硝酸氮的转化率控制在50%左右,以最合理满足厌氧氨氧化对底物的需求。在进水pH=7.6,ρ(氨氮)=750 mg/L时顺利启动了SHARON反应器,氨氮的转化率达50%左右。研究结果表明,进一步提高氨氮浓度和进水pH,反应器可以维持稳定运行。     

污泥好氧颗粒化过程中氨氧化菌群结构的演替与分析

为了揭示颗粒污泥形成过程中氨氧化菌(AOB)群落结构的演替规律,利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)、克隆测序和实时定量聚合酶链式反应(real-time PCR)等分子生物学技术对AOB群落的演替进行了研究。DGGE结果表明,污泥接种驯化期,AOB群结构的变化较为剧烈,在外加选择压的作用下,种群多样性迅速下降;但随着污泥颗粒化的完成而趋于稳定。测序结果表明,接种污泥中的大多数亚硝化单胞菌属因可快速适应工艺的淘洗过程而被保留在系统内,而亚硝化螺菌属逐渐被淘汰。real-time PCR结果表明,在经历了运行初期的淘洗后,AOB含量随着污泥浓度的提高而逐渐增长;但污泥的氨氧化活性随着污泥浓度的增长而降低。     

干旱对北方冬小麦产量影响的风险评估

对非灌溉与灌溉两种不同的背景,以水分平衡原理求得的自然水分亏缺率为轴线,以风险评估技术方法为核心,分别从基于实际产量和生产潜力的两种不同途径,研究了北方地区干旱对冬小麦产量影响的风险水平.建立了基于灌溉地区的冬小麦实际产量与自然水分亏缺率的相关关系,根据其敏感性的不同,确定出A、B两类不同干旱年型的自然水分亏缺率及其相应的实际减产率指标.结果表明(1)水分对生产潜力的影响各地差别较大,光温生产潜力的减产率和气候生产潜力的减产率在陕西、山西和河南3省的概率分布呈由南向北增大的趋势,而在山东呈由南向北、由东向西增大的趋势,且整个北方冬麦区呈现较好的连片性和区域性.(2)根据自然水分亏缺率,划分出5种干旱年型轻旱、中旱、重旱、严重干旱和极端干旱,与其相应的缺水率分别为＜20%,20%～30%,30%～40%,40%～70%和＞70%.A类不同干旱年型的实际减产率分别为＜9%,9%～12%,12%～14%,14%～21%和＞21%,该类指标适用于山东东部及中部的部分地区、陕西南部渭河一带、河北中部的部分地区;B类不同干旱年型的实际减产率分别为＜9%,9%～15%,15%～21%,21%～40%和＞40%,该类指标适用于本区的其它地区.