城市污水厂活性污泥强化自养反硝化菌研究

采集北京高碑店城市污水厂的反硝化污泥样品,以硫磺作为电子供体进行驯化培养. 测定污泥的增长率来确定污泥活性,分别测定NO^-₃-N、SO^2-₄浓度来确定硝酸盐的去除效率和硫酸盐生成速率. 当硝酸盐去除率达到90%以上时,提取污泥中微生物总DNA,构建16S rRNA基因片段克隆文库来分析细菌群落结构. 结果表明,污泥的增长率为0.177 g/(L·d),污泥中硝酸盐浓度与时间的关系符合一级反应. 污泥中细菌类群主要为Beta-Proteobacteria、Deta-Proteobacteria、Gamma-Proteobacteria和Unclassified bacteria,其中Beta-Proteobacteria类细菌占主导地位. 在成熟的反硝化污泥中,自养反硝化菌Thiobacillus denitrificans占所占比例高达48.65%. 此外,反应器中还存在Denitratisoma sp.、Curvibacter sp.、Thermomonas sp.、Geobacter sp.等细菌. 对自养反硝化污泥中细菌多样性的研究有利于优化反应条件,从而提高污泥的硝酸盐去除率.     

氮氧同位素联合稳定同位素模型解析水源地氮源

找出作为优质水源地的水库氮的来源对控制其富营养化问题非常重要.本研究选取杭嘉湖地区的4个水库(青山水库、对河口水库、四岭水库和里畈水库),利用氮、氧同位素技术结合稳定同位素模型(stable isotope analysis in R,SIAR),对水库的硝酸盐(NO_3~-)来源进行了识别并计算了各污染源的贡献率.结果表明,4个水库中存在严重的氮污染,以硝酸盐为主,受人类活动干扰较大的青山水库,污染严重.4个水库86%以上的δ~(18)O值小于10‰,93%样品的δ~(15)N/δ~(18)O值小于1.3,说明水库中硝化反应明显而反硝化作用不显著.4个水库硝酸盐的主要来源是化学肥料和土壤氮,两者的贡献率为75%~82%,种植业面源污染给水源地水库带来的氮污染已非常严重;青山水库硝酸盐的来源还包括贡献率为25%的生活污水及粪肥、贡献率为7%的降水和贡献率为6%的工业废水,说明在人类活动强度大的区域生活污水及粪肥的污染也不可忽视;对河口水库、四岭水库和里畈水库硝酸盐的来源还包括降水,其贡献率分别为21%、24%和15%,可见在人为干扰较少的地区,降水对于水体硝酸盐的影响也不可忽略.     

紫色土丘陵区农田源头沟渠一氧化氮排放的季节差异及影响因素

农田源头沟渠是农田养分迁移的重要水文通道和非常活跃的氮转化场所.本研究以紫色土丘陵区农田源头沟渠为对象,在2014年12月~2015年11月,采用静态箱-化学发光法对其一氧化氮（NO）排放开展原位观测.结果表明,有自然植被覆盖的农田源头沟渠生态系统（V）中的NO年累积排放量为14.17 g·（hm²·a）^-1,而无自然植被覆盖的对照处理（NV,代表沟渠中的沉积物-水界面系统）则为-0.4 g·（hm²·a）^-1.总体而言,沟渠生态系统的年综合排放通量是11.27 g·（hm²·a）^-1,全年平均排放通量为0.13 μg·（m²·h）^-1.农田源头沟渠仅在夏季是NO的排放源,且夏季NO累积排放量显著高于（P<0.05）春季、秋季或冬季.沟渠上覆水NO₃^--N浓度和温度是影响NO排放季节变化的主要控制因素.同时,沟渠生态系统中植物存在可显著提高所观测的NO排放通量,但对全年NO累积排放量无显著影响.     

硝酸盐连续回灌对生物反应器填埋场N2O产生的影响

异位硝化-原位反硝化是实现填埋场渗滤液脱氮处理的一种有效措施,但硝化反硝化过程中会产生强温室气体N2O.实验构建了3个新鲜垃圾生物反应器填埋场模拟装置,分别回灌NO-3-N浓度为50、100和300 mg·L-1的渗滤液,考察垃圾原位反硝化过程中N2O产生规律及其影响因素.结果表明,回灌不同浓度硝酸盐,N2O产生量均表现为初期浓度较大-下降-后期升高的规律;N2O产生量与回灌NO-3-N量正相关,其累积产生量分别为36 481、44 241、86 264μg,但反硝化消耗单位硝酸盐氮产生的N2O量(以N计)以及N2O转化率与回灌硝酸盐氮量呈负相关,N2O平均转化率分别为8.84‰、5.68‰和2.34‰.分析认为,各反应器垃圾降解后期反硝化碳源不足是N2O产生量高的主要原因.     

纳米乳化油修复硝酸盐污染地下水过程中的微生物特征模拟实验研究

为探寻纳米乳化油原位修复地下水硝酸盐氮污染过程中微生物堵塞的形成原因,本研究采用市售的反硝化细菌接种微生物,以纳米乳化油为碳源,中砂为介质,分别建立2组反应器进行模拟实验,分析不同反应器中硝氮的降解情况,同时采用MiSeq高通量测序技术表征不同反应器的微生物菌落结构和多样性.结果表明,纳米乳化油作为碳源具有良好的降解效果,添加纳米乳化油的反应器,反应周期内硝酸盐氮的总降解效率为91.76%,而对照反应器的降解效率仅为38.11%.在硝酸盐氮降解过程中,均存在以蛋白质和多糖为主的代谢产物胞外聚合物增加的趋势,且蛋白质的含量均显著高于多糖.反应结束时,实验组和对照组的胞外聚合物累积量分别为384.49 mg和279.45 mg,单位质量硝氮降解产生的胞外聚合物分别为1.79 mg·mg^-1和39.43 mg·mg^-1.高通量测序结果显示,添加纳米乳化油会引起细菌浓度的升高及细菌群落多样性的降低,但具有反硝化作用的微生物相对丰度增加.实验组和对照组反应器中共同的优势菌门为Proteobacteria、Bacteroidetes和Actinobacteria,相对丰度分别为73.35%、6.77%、8.49%及33.46%、47.15%、7.15%,纳米乳化油的添加会刺激Proteobacteria等具有较高反硝化作用的微生物增多,因此,以纳米乳化油作为碳源能够有效提高硝酸盐氮的降解效率,但与此同时纳米乳化油也会刺激微生物的生长及影响微生物群落演变.Sphingamonas、Rhodopseudomonas和Microbacterium菌属相对丰度增加,会引起粘性代谢产物增多,造成多孔介质渗透性下降和生物堵塞.     

木质素磺酸盐对尿素氮转化与蔬菜硝酸盐积累的影响

通过室内培养与小区蔬菜试验,研究了添加木质素磺酸盐对土壤中尿素氮转化的影响以及对蔬菜硝酸盐污染的控制机理结果表明,经过69h土壤培养,与对照比较,木质素磺酸盐对土壤中尿素水解有较好的抑制作用,土壤中残留尿素态氮含量高于脲酶抑制剂氢醌处理.木质素磺酸盐不仅能降低小区小白菜的硝酸盐含量,而且还可提高维生素C含量,并能提高蔬菜植株体内硝酸还原酶活性,加速N的同化,收获后土壤中脲酶活性较低,NH₄⁺-N仍较高,说明木质素对土壤氮素转化有较好的稳定作用与保肥效果因此,木质素磺酸盐可作为化肥氮素转化抑制剂在控释肥料中应用.     

复合填料生物渗滤系统处理城市雨水径流的研究

为有效控制无锡市道路雨水径流面源污染,根据当地径流污染的特点,设计了能去除多种道路径流污染物的复合填料生物渗滤系统,进行污染雨水净化效果的试验研究.结果表明,系统对道路雨水中的悬浮性颗粒物(SS)、耗氧有机污染物(COD)和氮磷污染物均具有明显的去除效果;所有类型的复合填料生物渗滤系统对于SS均具有较高的去除率,能够达到90%以上;以活性炭填料为主的渗滤系统(GAC)对于COD和磷类污染物的去除效果相对较优,以沸石填料为主的渗滤系统(ZFM)对氮类污染物的去除效果相对较优.木屑在系统中的添加能够有效提高系统对氮类污染物的去除率;在系统中混合分散放置木屑的装填方式相较于集中分层的装置方式能够减少木屑溶出物的释放,可使系统达到更高的COD和氮磷污染物的去除效率.     

不同缺氧段硝酸盐氮浓度条件下连续流单污泥污水处理系统PHA、TP代谢

根据试验结果和物料平衡分析,揭示了连续流单污泥污水处理系统在不同主要缺氧段硝酸盐氮质量浓度[c(NO3)]条件下运行时的PHA、TP代谢规律,从反应机制方面评价以c(NO3)作为连续流单污泥污水处理系统运行控制参数的有效性.采用PLC自动控制系统,以硝化液内循环流量作为被控变量,基于反馈控制结构,在c(NO3)设定值分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5以及4.0 mg·L-1的条件下进行试验研究,进水水质及其他运行设计参数保持不变.结果表明,当c(NO3)设定值为2.5mg·L-1时,厌氧段和预缺氧段PHA合成并贮存量、主要缺氧段PHA降解量、厌氧段和预缺氧段磷释放量、系统总吸磷量以及主要缺氧段磷吸收量等均达到最大值,分别为35.32、1.71、20.44、6.16、0.32、8.04、3.67 g·d-1.这从PHA和TP代谢机制角度进一步证实了c(NO3)可作为连续流单污泥污水处理系统的运行控制参数,其最佳设定值为2.5 mg·L-1.     

Phosphorus accumulation by bacteria isolated from a ontinuous-flow two-sludge system

In this article, polyphosphate-accumulating organisms （PAOs） from a lab-scale continuous-flow two-sludge system was isolated and identified, the different phosphorus accumulation characteristics of the isolates under anoxic and aerobic conditions were investigated. Two kinds of PAOs were both found in the anoxic zones of the two-sludge system, one of them utilized only oxygen as electron aeceptor, and the other one utilized either nitrate or oxygen as electron aeceptor. Of the total eight isolates, five isolates were capable of utilizing both nitrate and oxygen as electron acceptors to uptake phosphorus to some extent. And three of the five isolates showed good phosphorus accumulative capacities both under anoxic or aerobic conditions, two identified as Alcaligenes and one identified as Pseudomonas. Streptococcus was observed weak anoxic phosphorus accumulation because of its weak denitrification capacity, but it showed good phosphorus accumulation capacity under aerobic conditions. One isolates identified as Enterobacteriaceae was proved to be a special species of PAOs, which could only uptake small amounts of phosphorus under anoxic conditions, although its denitrification capacity and aerobic phosphorus accumulation capacity were excellent.     

生物-化学联合法去除地下水中硝酸盐

采用添加锯末和零价铁的土柱实验,比较了不同填料组成和不同填装方式对硝酸盐去除的影响,初步考察了生物-化学联合法去除水溶液中硝酸盐的效果.结果表明,同时添加锯末和铁粉比单独加锯末或铁粉的脱氮效果好;而只加堆肥腐熟后的锯末比只加锯末的脱氮效果好;只加锯末或堆肥锯末的效果比只加零价铁的好;增加锯末和零价铁的量都有助于硝酸盐的去除,而同时添加活性碳更有助于硝酸盐的去除.此外,填料的不同放置方式对硝酸盐去除有一定影响.在所有处理中,同时加了锯末和铁粉的出水中NO-2-N和NH 4-N浓度最低.这表明生物-化学联合法是一种很有前景的脱氮方法.