沉积物碳氮交互效应及其对河流水体脱氮治理的影响——以厦门市西溪中下游为例

通过福建厦门市内陆河流西溪中下游上覆水及沉积物中碳氮理化指标的时空分布特征,利用碳 (¹³C) 、氮 (¹⁵N) 稳定同位素技术研究了沉积物中厌氧氨氧化 (ANAMMOX) 、反硝化 (denitrification) 及反硝化型厌氧甲烷氧化 (DAMO) 的反应速率及其分布规律。结果表明：西溪中下游上覆水水质总氮为3.02~5.68mg·L⁻¹;利用¹⁵N同位素技术测得西溪中下游沉积物中厌氧氨氧化的平均速率为18.953 μmol·m⁻²·h⁻¹,平均脱氮贡献率为40.13%,反硝化平均速率为27.386 μmol·m⁻²·h⁻¹,平均贡献率为59.87%;起主要脱氮贡献的为反硝化反应,但厌氧氨氧化的脱氮作用仍不可忽视。利用¹³C同位素技术测得西溪中下游沉积物中DAMO反应速率为0~6.122 µmol·m⁻²·h⁻¹,平均速率为1.139 µmol·m⁻²·h⁻¹。这表明西溪中下游沉积物中存在DAMO反应,可在厌氧条件下以硝酸盐作为电子受体将CH₄转化为CO₂。在空间上,西溪中下游DAMO速率存在较大差异性;而在时间上,DAMO速率秋季高于冬春季。反硝化与厌氧氨氧化作用对西溪生态系统中脱氮具有重要意义,DAMO在西溪中下游沉积物虽然反应速率较低,但仍然证明了西溪沉积物生态系统存在连接碳氮循环的微生物反应。反硝化、厌氧氨氧化和DAMO的相互协同,在西溪中下游沉积物脱氮治理及相应过程中的温室气体减排中起到重要作用。     

A2/O工艺中的反硝化除磷

A2/O工艺是一种最简单的同步脱氮除磷工艺,但由于其系统中固有的基质竞争和污泥龄等矛盾,在实际应用中特别是处理低C/N比污水时脱氮除磷效率较低.反硝化除磷工艺作为近年来颇受关注的污水生物处理新技术.由于在脱氮除磷过程中可以在碳源利用上耦合,可从一定程度上缓解A2/O工艺中的基质竞争矛盾,使得其在处理低C/N比污水时也能实现较高的脱氮除磷效率.就反硝化除磷的技术原理,结合其在A2/O工艺中的最新研究成果及其控制策略,对A2/O工艺中的反硝化除磷的实现、维持及影响因素进行了分析和探讨,并对其发展方向进行了展望.     

蠡河底泥中反硝化复合菌群富集及菌群结构研究

从无锡市滨湖区蠡河底泥中富集培养反硝化复合菌群,研究其在不同富集培养阶段TN、NO-3-N、NO-2-N、NH+4-N和COD动态变化,分析反硝化过程中气体释放总量、释放速率和成分,通过构建全长16S r DNA克隆文库研究其菌落结构.结果表明,反硝化复合菌群富集在阶段4时脱氮效果最佳,仅在9 h内,330 mg·L-1的TN负荷下,TN去除率达90.9%,NO-3-N去除率达100%,中间产物NO-2-N和NH+4-N积累量最少,分别为3.39 mg·L-1和16.64 mg·L-1,COD去除率达85%;释放气体260m L,气体主要成分为N2,同时还有少量的CH4和CO2等.富集培养反硝化复合菌群细菌属于Pseudomonadaceae科和Rhodocyclaceae科,为Proteobacteria门,OUT丰度分别为57.8%和31.6%,Pseudomonadaceae科是优势类群.     

反硝化条件下微生物降解地下水中的苯和甲苯

利用实验室含水层物质微环境实验,对地下水中常见有机污染物苯和甲苯在厌氧反硝化条件下的微生物降解进行了研究．通过10种方案实验结果的分析对比表明,在强化反硝化条件下,微生物利用NO₃^-作为电子受体降解苯和甲苯;降解苯和甲苯的反硝化细菌来自于含水层物质;微生物所需要的宏量营养由苯、甲苯和硝酸盐提供,而微生物所需要的其他痕量元素来自于含水层物质;环境的酸碱条件对微生物降解具有重要影响pH值过高（pH＞10）或过低（pH＜4）均抑制微生物降解过程的进行这些结论对研究地下水有机污染及其生物治理具有一定的理论和实际指导意义     

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.     

SBR不同进水中反硝化除磷颗粒污泥的培养

分别以人工配水、加Ca~(2+)人工配水和实际生活污水为进水水源,在A/O/A运行模式的3套SBR反应器(R1、R2和R3)中培养反硝化除磷颗粒污泥,研究了其生化特性和启动过程的除污性能,分析了反硝化除磷能力,最后对颗粒化机理进行了探讨,重点考察了反硝化除磷颗粒污泥启动过程中对COD、NH_4~+-N、TN和TP的去除情况.结果表明,R1~R3均在30 d内成功得到反硝化除磷颗粒污泥,颗粒污泥平均粒径大于600μm,比重和比耗氧速率较大,含水率较低;培养过程中出水COD平均值低于40 mg·L~(-1),出水TN、NH+4-N及TP平均浓度低于1 mg·L~(-1);系统稳定后一个典型周期内试验表明,COD、NH_4~+-N、TN和TP的去除效果良好,对COD、NH+4-N、TN及TP的去除率可达90%以上;R1~R3中最大比释磷速率分别达14.34、8.32和2.32 mg·g·h~(-1)(以每g MLVSS每小时释放的P量(mg)计),R1~R2中最大比吸磷速率分别达14.13和2.34mg·g·h~(-1)(以每g MLVSS每小时吸收的P量(mg)计);试验结果表明,Ca~(2+)对颗粒化有促进作用.     

琼脂碳源生物反硝化去除水源水中硝酸盐

针对受硝酸盐污染的水源水,以琼脂为反硝化细菌的碳源和微生物载体,通过生物反硝化作用脱除水源水中的硝酸盐,并利用曝气生物滤池(BAF)去除琼脂反应器出水中残留的少量CODMn和NO2--N等污染物。实验结果表明,水源水自然接种的条件下,可以顺利启动琼脂反应器;在温度为25℃左右,琼脂反应器在进水NO3--N约25 mg/L、水力停留时间1.5 h时,能获得70%的硝酸盐氮去除率;曝气生物滤池在水力停留时间0.5 h、气水比2.8时,可控制最终出水的CODMn和NO2--N分别在5.0 mg/L和0.10 mg/L以下;琼脂反应器的脱氮效果与温度、进水NO3--N浓度及水力停留时间等有关。研究指出,琼脂反应器与曝气生物滤池构成的组合系统能较好地脱除水源水中的硝酸盐并且能控制最终出水水质,不会导致二次污染,从而获得合格的饮用水源水。     

发酵液作为EBPR碳源的动力学模拟

发酵液是一种优质的碳源,能够提高生物除磷系统(EBPR)的除磷效果.采用基于碳源代谢的修正ASM2模型,能够较好地模拟发酵液作为EBPR碳源的动力学变化规律.发酵液作为EBPR唯一碳源时,系统中的异养菌不仅不对聚磷菌(PAO)的生长构成竞争关系,反而促进PAO的生长.发酵液作为实际污水的补充碳源时,优化了污水中的碳源组成,创造了有利于聚磷菌生长的环境,使EBPR中聚磷菌达到微生物总量的40%以上,比实际污水作为碳源的EBPR中的PAO含量提高了3.3倍.     

三峡库区消落区周期性干湿交替环境对土壤磷释放的影响

以三峡库区消落区典型江段万州断面为试验基地,以释磷能力较强的紫色土为对象,根据三峡水库消落带的"干湿交替"空间和时间特征,进行万州断面土壤磷释放的实验室模拟试验,分析了周期性"淹水-落干"干湿交替对土壤磷释放的影响.研究发现,在"淹水-落干"干湿交替条件下各形态磷在水土界面释放的活性为:Ca2-P,Fe-P＞Cas-P,Al-P＞O-P＞Ca10-P;T-P在每次淹没时释放量递增,从第1次的15.4 mg·kg-1,到第3次26.5 mg·kg-1;磷在持续淹水状态下释放的主要动力为Ca2-P在水相的溶解和还原状态下Fe-P的释放,其中Ca2-P活性最高,由淹水初期的14 mg·kg-1降至5 mg·kg-1左右;而干湿交替条件下P的释放主要是氧化-还原条件变换下Fe-P的形态转换.淹水并不会使O-P释放,但可以使O-P活化,使其在落干氧化时转化为Fe-P,在下一次淹水时释放.研究发现每次淹水时土壤的有效磷水平都略有增加,每次落干时较上次落干时有效磷水平降低.     

中国磷消费结构的变化特征及其对环境磷负荷的影响

本研究先建立物质流分析模型,分析1980～2008年期间我国磷消费结构的变化特征及其对环境磷负荷的影响,随后探讨若干社会经济因素同我国磷消费污染之间的关联性.结果表明,城市生活和农村生活的人均磷养分输入分别由0.83 kg.a-1和0.75 kg.a-1增加到1.20 kg.a-1和0.99 kg.a-1,而城市生活磷养分循环比例则由62.6%下降到15.6%;畜禽养殖和种植业的磷养分输入持续增加,但前者磷养分循环比例由67.5%下降到40.5%,后者大量磷养分蓄积在农业土壤;人口、城市化水平、种植业发展水平以及畜禽养殖业发展水平与我国磷消费污染总负荷的相关系数达到0.90以上,说明它们是我国磷消费污染的重要诱因;环境Kuznets曲线研究表明我国目前仍处于初级发展阶段,牺牲环境质量以换取经济发展.研究表明,我国磷消费体系正向线性开放的代谢结构演变,磷养分流失持续增加,环境磷负荷大大加重.