硝化抑制剂对我国蔬菜生产产量、氮肥利用率和氧化亚氮减排效应的影响:Meta分析

我国蔬菜生产系统由于长期过量施肥导致氮肥利用率低和环境问题严重,氮肥配施硝化抑制剂是降低活性氮损失、增加蔬菜产量和提高氮肥利用率的有效策略,然而缺乏系统研究.基于数据整合分析的方法,系统分析了氮肥配施硝化抑制剂［双氰胺（DCD）、3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）和2-氯-6-三氯甲基吡啶（NP）］对我国蔬菜生产的产量、植株氮吸收、氮肥利用率和氧化亚氮减排效应的影响,进一步揭示不同田间管理措施对其效果的影响.结果表明,氮肥配施硝化抑制剂能够显著提高蔬菜产量（9.2%）、植株氮吸收（10.4%）和氮肥利用效率（11.2%）,同时减少氧化亚氮排放（28.4%）.不同硝化抑制剂类型中,NP对增产效应和氧化亚氮减排效应的影响幅度最高,分别为16.1%和32.0%,其次是DMPP和DCD.硝化抑制剂在不同氮肥用量中能提高蔬菜产量（6.7%~14.7%）和减少氧化亚氮排放（14.6%~36.8%）.在中性和碱性菜地土壤中,硝化抑制剂的增产效应和氧化亚氮减排效应的影响幅度较酸性土大.硝化抑制剂在露地栽培、根菜类和叶菜类的条件下对产量的增加和氧化亚氮的减排效果较好.主成分分析表明,土壤总氮含量和土壤pH是影响硝化抑制剂对蔬菜产量形成和驱动氧化亚氮排放的主要因素.综上,硝化抑制剂是实现蔬菜系统提质增效、节肥减排的重要举措.同时,农户应根据土壤和田间管理措施选择适宜硝化抑制剂类型,以最大限度提高其有效性.     

移动床生物膜系统SND影响因素研究

采用移动床生物膜反应器实现了稳定同步硝化反硝化脱氮.实验研究了C/N对同步硝化反硝化脱氮的影响,结果表明,随着C/N的增加,同步硝化反硝化脱氮效率提高,在好氧条件下总氮去除率最高达到92.9%,但当C/N=12时,TN去除率提高并不明显;实验研究了pH对氨氮和TN去除效果的影响,结果表明,氨氮去除pH适宜区域为8.03~9.01,TN去除pH适宜区域为8.03~8.55;实验分析了实际生活污水中碱度和pH值对脱氮效果的影响,并对比研究了理论碱度和实际碱的关系,结果表明碱度和pH在同步硝化反硝化脱氮中对氮素去除的影响不大,不需要额外调节系统pH,也不需要在反硝化过程中补充碱度.单个周期内同步硝化反硝化过程中pH值和碱度变化规律的研究表明,pH可以指示SND中氮素转化过程.     

供氧模式对序批式活性污泥反应器硝化性能的影响

采用非固定氧供给模式和固定氧供给模式对序批式活性污泥反应器的硝化性能进行了研究。结果表明供氧模式对序批式活性污泥反应器的硝化能力、硝化产物和污泥组成有重要影响。在非固定氧供给模式下,亚硝酸化和硝酸化同时进行,最终反应产物为硝酸盐。在固定氧供给模式下,亚硝酸化和硝酸化顺序发生,如果反应时间不足,出流中将含有大量亚硝酸盐。亚硝酸菌具有碳氧化菌的饱食饥饿(feastfamine)能力;而硝酸菌则没有。饥饿对亚硝酸菌在低氧下的氧化起着关键作用。     

同步硝化反硝化耦合除磷工艺的快速启动及其运行特征

以低COD/N生活污水(C/N为3∶1~4∶1)为进水基质,在序批式活性污泥反应器(SBR)中接种好氧颗粒污泥(AGS),通过逐步降低溶解氧(DO)浓度的方式快速实现同步硝化反硝化耦合除磷.反应器运行20 d后(DO浓度为0.50~1.0mg·L-1),系统出现同步硝化反硝化耦合除磷的现象.在随后运行的40 d里,反应器对废水COD、NH+4-N、TN和TP的平均去除率分别为84.84%、93.51%、77.06%和85.69%;出水NO-3-N和NO-2-N平均浓度分别为4.01 mg·L-1和3.17 mg·L-1.反应器启动运行后期,污泥体积指数(SVI)为55.22 m L·g-1,沉降性能良好,颗粒结构较完整.不同氮源的周期曝气阶段结果表明,对TN的去除率为NH+4-NNO-2-NNO-3-N;对TP的去除率为NO-3-NNO-2-NNH+4-N,反应器主要以同步硝化反硝化脱氮和反硝化方式除磷.     

PN-ANAMMOX一体化反应器处理电子行业PCB废水

利用已经启动成功并达到稳定脱氮效能的部分亚硝化-厌氧氨氧化一体化反应器,研究碱性印制电路板(PCB)废水自养生物脱氮的可行性及运行特性.结果表明,将进水NH+4-N浓度维持在220 mg·L-1时,经过80 d的运行,一体化反应器出水NH+4-N、NO-2-N浓度降低并稳定在4.0 mg·L-1和9.8 mg·L-1左右,脱氮效能最高达到1.29 kg·(m3·d)-1.同时出水总氮小于50 mg·L-1,满足接管排放标准.一体化反应器内好氧区NO-2-N产生速率最高为2.05 kg·(m3·d)-1,厌氧区的厌氧氨氧化菌最高脱氮效能为2.91 kg·(m3·d)-1,说明各功能菌在相应区域得到稳定地增长.一体化反应器适用于无机含氨的碱性PCB废液自养生物脱氮处理.     

FNA对好氧吸磷的长期抑制及污泥吸磷方式转化

本研究采用交替厌氧/好氧(An/O)SBR反应器,在21~23℃的条件下启动系统并长期投加亚硝酸盐,考察游离亚硝酸(FNA)对系统好氧吸磷性能的长期抑制作用及驯化后污泥吸磷方式的转化.结果表明,投加FNA后,污泥的释磷和吸磷能力不仅未受到抑制,比释磷速率和比吸磷速率反而高于投加前.FNA浓度(以HNO2-N计)低于0.53×10-3mg·L-1时,系统除磷率均大于96.9%;当FNA浓度提高至0.99×10-3、1.46×10-3、1.94×10-3mg·L-1时,系统除磷率均会大幅下降,分别经过50、12、30 d的运行,除磷率恢复至64.42%、67.33%、44.14%,说明抑制作用导致的除磷性能恶化可以恢复且长期驯化作用能缩短恢复过程.值得注意的是,在低于1.46×10-3mg·L-1范围内,随着FNA投加量的提高,好氧段亚硝酸盐的损失量不断增大.研究还发现,经FNA长期抑制的好氧除磷系统内污泥吸磷方式发生转变,硝酸盐型和亚硝酸盐型缺氧吸磷能力分别为驯化前的3.35倍和3.86倍,说明长期投加FNA有利于富集以NO-2为电子受体的反硝化聚磷菌;而且,长期驯化有利于系统内污泥的沉降.     

乳山湾邻近海域沉积物中好氧氨氧化微生物分布特征

氮素循环是海洋生态系统物质循环的重要组成部分,对维持海洋生态平衡具有重要意义.由好氧氨氧化微生物(aerobic ammonia-oxidizing microorganism,AOM)推动的氨氧化过程是硝化作用的限速步骤.本研究通过荧光定量PCR技术,并结合潜在硝化速率(potential nitrification rates,PNR)的测定,研究了2014年8月乳山湾邻近海域沉积物中好氧氨氧化微生物种群分布特征.结果表明,3个采样站位中氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)amo A拷贝数均高于氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA);活性AOB占总AOB的比值低于1%,而活性AOA未检出;添加可抑制AOB活性的氨苄青霉素后,潜在硝化速率显著降低(P0.05).由此可知,AOB在8月乳山湾邻近海域沉积物氨氧化过程中发挥了重要作用.溶解氧浓度、温度及铵盐浓度对乳山湾邻近海域沉积物中好氧氨氧化微生物的种群丰度起着重要的调控作用.     

氨氧化细菌的富集培养及影响因素的研究

采用间歇培养方式,对富集氨氧化细菌的过程进行了研究,并探讨了温度、初始pH值、DO、碱度、进水氨氮浓度对短程硝化作用的影响.实验发现:氨氧化细菌富集完成后,氨氧化速率达到22.8 mg/(L·h),亚硝酸盐积累率在80％左右,氨氧化细菌的数量可提高至富集前的32.6倍.此外,对影响因素的研究发现,当温度30℃、pH=8.5、DO=0.5 mg/L、HCO3-/NH4+-N(摩尔比)=1.67、进水氨氮小于400 mg/L时,有利于实现短程硝化.     

不同生物炭用量对酸性菜地土硝化作用的影响

采集了种植过蕹菜(60 d)的不同生物炭用量(0、2%、5%、10%干土重)的盆栽酸性菜地土,在60%土壤持水量和温度25℃培养条件下对土壤硝化作用进行了研究,并探讨了土壤硝化作用与土壤性质的关系.结果表明,通过Logistic修正模型(延滞期为0)拟合得出土壤NO-3-N随时间的变化为"S"型增长,与不施氮肥(CK)和施氮肥(NB0)处理相比,生物炭处理土壤NO-3-N累积量较高,生物炭提高土壤最大硝化速率(Kmax)同时减少达到最大硝化速率所需时间(t0)是其主要原因.Kmax与土壤pH、氨氧化细菌数量、NO-3-N、微生物生物量碳、氮,t0与微生物生物量氮、氨氧化细菌数量,最大硝化潜势(Np)与脲酶活性间显著相关.尽管生物炭提高Kmax,但却降低Np,生物炭对酸性菜地土硝化作用的影响以及NO-3-N淋失风险还需要进一步研究.     

铜离子的持续负荷对活性污泥生物硝化活性的影响

重金属对生物硝化的抑制是困扰很多污水处理厂脱氮效果的难题.本文采用间歇式活性污泥反应器(SBR),研究了模拟废水中不同浓度的Cu2+持续抑制及负荷停止后硝化效率、硝化细菌活性和Cu分布的变化.结果表明,硝化活性易受Cu2+的影响,抑制程度随着Cu2+浓度的增大和施加持续Cu2+负荷的运行周期的延长而提高,当活性污泥内、外吸附Cu的总量达(14.0±1.0)mg·g-1(以MLSS计)时,氨氮去除率降至26.5%±4.0%.Cu2+对氨氧化细菌(AOB)的抑制作用大于亚硝酸盐氧化细菌(NOB).在Cu2+负荷为10和20 mg·L-1的体系中,NOB可以全部或部分被驯化而适应含铜废水.恢复阶段,AOB和NOB的活性完全或部分恢复,恢复速率和程度随抑制期Cu2+投加浓度的增加而降低.反应体系内Cu主要分布在细胞内部和表面,且不易解析,硝化抑制率与溶解的Cu2+浓度呈负相关性.