不同碳氮比下污水反硝化过程中亚硝氮积累的特性研究

以乙酸钠为碳源,在不同的碳氮比(COD/NO_3~--N)条件下,通过控制反应器中反硝化时间,将NO_3~--N仅还原至NO_2~--N,实现NO_2~--N的稳定积累.结果表明,反硝化时间从60 min缩短至20 min,NO_3~--N还原速率和NO_2~--N积累速率分别增大至0.417 g·g~(-1)·h~(-1)(以VSS计,下同)和0.402g·g~(-1)·h~(-1).经过108 d的培养,NO_2~--N的积累率为95%.反硝化活性随碳氮比的增大而增大,而较低碳氮比更有利于NO_2~--N的稳定积累.在反硝化亚硝氮积累过程中,当碳源充足时,由于电子受体NO_3~--N和NO_2~--N相互竞争碳源,NO_3~--N的存在会抑制NO_2~--N的还原,从而导致NO_2~--N积累;而当碳源不足时,基质限制使NO_3~--N优先还原,导致NO_2~--N的积累.微生物宏基因组测序结果表明,培养污泥中的优势菌群为Thauera(71.85%),该菌仅能将NO_3~--N还原为NO_2~--N,从而导致NO_2~--N的积累.     

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。     

碳源对生物滞留系统中硝酸盐异化还原成铵的影响研究

通过构建模拟实验,利用~(15)N同位素示踪技术研究在生物滞留系统中碳源对生物滞留系统中硝酸盐异化还原成铵(DNRA)的影响。结果表明:5个处理组(葡萄糖50,100,150,200,250 mg/L)中NO_3~-发生转化的量分别为41.1%、47.9%、50.7%、56.2%和57.6%。以葡萄糖为碳源,初始浓度为100 mg/L时,DNRA作用效果最显著,~(15)N-NH_4~+含量占初始添加~(15)N的24.7%;初始浓度为250 mg/L时,DNRA作用最弱,~(15)N-NH_4~+含量占初始添加~(15)N的13.7%。反硝化和DNRA作用同时进行,系统中~(15)N-NO_3~-含量的减少均伴随着DNRA过程中间产物~(15)N-NO_2~-含量的积累和最终产物~(15)N-NH+4含量的增加。     

异养硝化-好氧反硝化菌协同竞争对脱氮特性的影响

为了探讨在脱氮过程中异养硝化-好氧反硝化菌类之间的协同和竞争作用,以A2/O工艺好氧污泥中筛出的三株异养硝化-好氧反硝化菌——XH02、XH03和FX03为研究对象,经16S rDNA基因序列系统发育分析,鉴定XH02为人苍白杆菌(Ochrobactrum sp.),XH03和FX03为假单胞菌(Pseudomonas sp.).在此基础上,分别考察了单菌株和复合菌株(XH02+XH03、XH02+FX03、XH03+FX03和XH02+XH03+FX03) 在异养硝化和好氧反硝化条件下的脱氮特性.结果表明:菌株XH02和XH03具有高效脱氮特性,在异养硝化过程中,第24小时对NH₄+-N的去除率分别为90.2%和89.5%;在好氧反硝化过程中,二者在第24小时对NO₃--N的去除率分别为91.8%和94.0%.复合菌株XH02+XH03无论在异养硝化还是好氧反硝化过程中,均能相互协同,促进生长,进一步提高了脱氮效率,在第24小时对NH₄+-N和NO₃--N的去除率分别达到97.1%和96.7%.在硝化和反硝化过程中,菌株FX03对XH02、XH03均存在着竞争关系,FX03的存在会抑制菌株XH02和XH03的生长,显著降低脱氮效率.研究显示,异养硝化-好氧反硝化菌XH02和XH03之间的协同作用可以强化废水生物处理,提高脱氮效率.      

CuO/ZSM-5系列催化剂的脱硫脱硝性能研究

采用浸渍法制备了不同质量分数的催化剂x％ CuO/ZSM-5 (x =2、4、6、8、10、12、50),并考察了其在CH4为还原剂条件下的脱硫脱硝性能.同时,采用X射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、NH3-程序升温脱附(NH3-TPD)、比表面积(BET)、扫描电子显微镜与能谱分析(SEM-EDS)等测试手段对催化剂进行表征.实验结果表明:10％ CuO/ZSM-5催化剂的活性组分具有较好的晶型结构,且高度分散在ZSM-5骨架中.在CH4+NO+ SO2反应中,10％ CuO/ZSM-5催化剂具有最好的脱硫脱硝活性,最高脱硫率和脱硝率分别为97.4％和94.6％.     

移动床生物膜反应器净化模拟水产养殖废水的研究

采用移动床生物膜反应器（MBBR）净化模拟水产养殖废水.结果表明,MBBR净化模拟水产养殖废水效果良好.在水力停留时间（HRT）为8 h,DO为2.0~3.0 mg·L^-1的条件下,反应器启动迅速、运行稳定,能使COD和氨氮去除率均达到80%以上,TP去除率达到50%左右;有机负荷为（0.76±0.03）kg·m^-3·d^-1时,TN及氨氮去除效果最好,去除率分别达到71.73%及98.42%.为达到良好的TN去除效果,有机负荷不宜低于0.5 kg·m^-3·d^-1;DO为（3.00±0.25）mg·L^-1时,TN去除效果最好,最有利于同步硝化反硝化;为保持较高的氨氮去除效率,并减少亚硝态氮积累,DO浓度不应低于2.0 mg·L^-1;HRT过短会使氨氮去除效率降低,且可能出现亚硝态氮积累;采用序批式进水运行方式,对TP的去除效果优于连续进水方式,但运行周期后半段会出现亚硝态氮积累,对鱼类产生危害.     

金属氧化物组合改性活性焦脱硝性能的研究

采用浸渍法改性活性焦,实验分析了不同氧化物组合对活性焦改性后的脱硝性能影响。在实验中,用于改性的氧化物分三组:CuO和Fe2O3,CuO和CeO2,CuO和Cr2O3。结果表明:金属氧化物组合改性活性焦的脱硝性能明显高于单一氧化物改性活性焦。在150℃反应温度下,CuO和Fe2O3组合改性活性焦脱硝率为96%。     

Starch/polyvinyl alcohol blended materials used as solid carbon source for tertiary denitrification of secondary effluent

Starch/polyvinyl alcohol （PVA） blended materials for using as a solid carbon source （SCS） were prepared by blending PVA and gelatinized starch in an aqueous solution system, in which PVA served as framework material and starch as carbon source. The optimization of starch content and temperature effects were investigated. It was indicated that higher denitrification efficiency could be achieved with more starch in the materials. The average specific denitrification rates were 0.93, 0.66, 0.37 and 0.36 mg/（g·day） corresponding to starch content of 70%, 60%, 40% and 30% respectively at 37℃. The denitrification rates increased when operating temperature was raised from 23℃ to 30℃ and then 37℃. The mechanism of carbon release was analyzed incorporating the experimental results of abiotic release in deionized water. The organic carbon was mainly hydrolyzed by microbes, and the biological release efficiencies were at the range of 89.2% to 96.0%. A long-term experiment with a continuous flow reactor with SCS material containing 70% starch was conducted to gain some experience for practical application. When the influent nitrate concentration was in the range of 35.2 to 39.1 mg/L, hydraulic retention time of 4 hr, and operating temperature of 30℃, a nitrogen removal efficiency up to 94.6% and denitrification rate of 0.217 kg/（m3.day） was achieved. The starch-based materials developed in this study can be used as a solid carbon source for tertiary nitrogen removal from secondary effluent.     

青藏高原高寒湿地春夏两季根际与非根际土壤反硝化速率及nirS型反硝化细菌群落特征分析

反硝化是生态系统氮循环的关键过程.目前对于生态系统氮排放及反硝化细菌群落的研究大多基于人为影响显著的环境,对于人为干扰较低的自然生态系统的研究较少.本研究选取青藏高原黄河源区不同海拔（唐克、久治、玛多和达日）不同季节（春季和夏季）的高寒湿地植物根际与非根际土壤作为研究对象,采用¹⁵N同位素标记法测定反硝化速率,高通量测序技术测定nirS反硝化细菌群落组成及相对丰度,并探究环境因子（气温、海拔）和土壤理化性质（pH、土壤有机碳、铵态氮、硝态氮和亚硝态氮）对nirS型反硝化细菌群落的影响.结果表明,高寒湿地土壤反硝化速率范围为0.80~14.98 nmol·（g·h）^-1,对总N₂释放的贡献率为11.23%~71.16%.唐克、久治和达日的土壤样品,均呈现出根际土壤反硝化速率高于非根际的趋势（P<0.05）.Proteobacteria是青藏高原高寒湿地植物根际和非根际土壤中主要的反硝化细菌门;在属水平上,各土壤样本中相对丰度最高的是一种未分类的变形杆菌（unclassified Proteobacteria,2.86%~29.41%）,这表明主导青藏高原高寒湿地反硝化作用的可能有一些独特的未被鉴定的反硝化菌属,相对丰度其次为假单胞菌属（Pseudomonas,2.45%~26.52%）和贪铜菌属（Cupriavidus,0%~34.14%）.基于距离的冗余分析结果表明,高寒湿地的反硝化细菌群落结构主要受到海拔、pH、NO₂^-含量影响（P<0.05）;相关分析表明反硝化速率和Shannon指数与pH呈显著负相关（P<0.05）,且主要反硝化菌群相对丰度受到温度和pH的影响.本研究结果可为进一步了解青藏高原高寒湿地这一特殊生境中的氮循环提供参考依据.     

基于污水厂污泥资源化利用的粗放型绿色屋顶水质控制效果

基质材料是影响粗放型绿色屋顶降雨出水水质的重要因素.采用污水厂稳定污泥作为基质主要营养成分,配合改良材料生物炭、双层基质结构,构建5个绿色屋顶中试设施,通过1a的现场实验,考察设施出水水质控制效果.结果表明将3%稳定污泥添加进粗放型绿色屋顶基质中,出水总氮(TN)和硝氮(NO_3~--N)的年平均质量浓度为3. 27 mg·L~(-1)和1. 61mg·L~(-1),在上海当地降雨与气温条件下稳定污泥的使用不会导致TN和NO_3~--N大量淋失;为改善使用污水厂稳定污泥作为营养基质的设施的出水水质,添加生物炭作为基质改良成分,出水中TN和NO_3~--N年平均质量浓度下降至2. 16 mg·L~(-1)和1. 38mg·L~(-1),吸附层的设置可降低出水总磷(TP)和化学需氧量(COD)浓度;对各中试设施系统进行TN平衡分析表明,经过一个汛期的使用,基质中存留的TN占到初始量的55%以上,污泥作为营养基质可以满足植物较长时间的生长需求.添加生物炭后基质存留TN减少和出水NO_3~--N浓度降低,分别与落干期期间矿化作用、降雨期间反硝化作用增强有关.从污染物质量负荷的角度出发,污泥不是营养物质N的污染源,是P的污染源.添加生物炭并设置双层结构能有效降低设施TN和COD出水负荷.