复合垂直流人工湿地微生物特征对典型污水的响应差异

污水性质是影响人工湿地微生物特征的重要因子,而微生物对人工湿地污染物净化功能的发挥至关重要. 运用两组IVCW(复合垂直流人工湿地)分别处理模拟生活污水和污水处理厂尾水,比较研究两组系统下行流、上行流池的基质酶活性及硝化反硝化强度,并通过脂肪酸甲酯图谱分析系统中的微生物群落结构,以解析人工湿地微生物特征对两种污水的响应差异. 结果表明:处理生活污水的IVCW下行流池中脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶及硝酸盐还原酶活性均显著高于其他单元,四者平均值分别为其他单元的2.8~4.6、7.9~10.3、19.3~41.7和4.5~10.8倍. 处理生活污水IVCW基质的硝化强度是尾水处理系统对应单元的1.4~5.3倍(下行流)和1.3~3.9倍(上行流),而两组IVCW对应单元基质的反硝化强度之间无显著差异. IVCW下行流池中特征脂肪酸比值及微生物群落结构受污水类型的影响较小,均以厌氧细菌和革兰氏阳性菌为优势菌;上行流池微生物群落结构则受到污水类型的一定影响,真菌的相对丰度较高. 两种污水对IVCW基质酶活性和硝化强度的影响高于对反硝化强度和微生物群落结构的影响.      

浮萍塘中氮归趋模式模拟分析

通过模拟分析浮萍塘中氮的循环迁移过程,考察了N主要迁移途径对各形态氮的去除贡献,并确定了水环境季节变化对氮循环过程影响.模拟结果显示:浮萍塘中氮的去除主要通过硝化/反硝化作用实现,而有机氮沉降以及氨氮挥发作用对TN去除贡献仅为2.1%.浮萍塘中氨氮和硝态氮的变化主要受硝化和反硝化作用影响;有机氮主要受藻类腐败以及氨化作用影响;底泥中氮的变化主要由有机氮沉降和底泥中氮氨化过程控制.此外,浮萍塘能有效去除水体中藻类,并维持藻类的较低含量;浮萍主要通过促进硝化/反硝化速率来提高系统对TN的去除能力.     

Control strategy of shortcut nitrification

Shortcut nitrification for ammonium-rich wastewater is energy-saving and cost-effective procedure that has become one of the hotspots in the field of biological denitrogenation. An orthogonal experiment was performed to study the combined effects of operational parameters on the performance of internal-loop airlift bioreactor for shortcut nitrification. The optimum operational parameters for the shortcut nitrification were fotmd as temperature 35 ℃, pH 8.0, dissolved oxygen concentration 1.0 mg/L, ammonium concentration 4 mmol/L and HRT 16 h, which have different influence on the performance of shortcut nitrification reactor. The pH, temperature and dissolved oxygen concentration have significant bearing on the process. The results showed that the shortcut nitrification reactor could be successfully started up within 42 d, and the reactor performance is steady with minimum NO2-/NOx- of 85.2%, maximum 93.4% and average value of 91.4% in effluent. Based on the analysis of experimental data, a new control strategy named “priority ＋ combination” for shortcut nitrification was suggested. Through this strategy, the startup and operation of shortcut nitrification for ammonium-rich sludge digester liquids were optimized. The control strategy works well to keep the reactor operation in steady state and in achieving high-efficiency for shortcut nitrification.     

镉对北京城郊土壤潜在硝化速率的影响

采集北京城郊5个区县的3种土壤褐土、潮土和山地棕壤,通过急性毒性实验,研究了外源添加镉(Cd)对土壤潜在硝化速率(PNR)的影响。结果表明,5个采样点土壤的PNR分别随土壤中总Cd和有效态Cd含量呈先增后减的趋势。所有处理土壤的有效态Cd含量与PNR的相关关系(R2=0.42,p0.001)优于土壤总Cd含量与PNR的相关关系(R2=0.27,p=0.001)。在土壤总Cd含量和PNR的逐步回归分析中,引入土壤有机质和阳离子交换量(CEC)2个变量可提高其相关性。基于土壤总Cd的EC50(PNR降低至对照50%时的土壤Cd浓度)和有效态Cd的EC50的最大值与最小值之间分别相差2.3倍和3.3倍,而EC10(PNR降低至对照10%的土壤Cd浓度)的最大值与最小值之间分别相差8.5倍和10.8倍。基于总Cd的EC50最低值出现在CEC最小的丰台土壤,而最高值出现在有机质含量最多的灵山土壤,但这2个EC50值未达到显著性差异,表明5个采样点的土壤有机质和CEC虽然在一定程度上影响Cd对PNR的毒性,但不足以引起EC50的显著变化。     

Cu胁迫下土壤硝化功能的变化及其影响因素初探

随着养殖业的规模化发展,Cu、Zn等重金属元素作为饲料添加剂被广泛应用于畜禽养殖,并随着畜禽粪便的大量、广泛农用,Cu、Zn等低生物毒性的重金属元素在土壤中的逐渐累积以及污染问题日趋严重,这对土壤生态系统的稳定造成了严重的威胁。为探讨Cu胁迫下土壤生态功能的动态变化,文章采用室内模拟培养法,测定了红壤、黄土等8种典型土壤的潜在硝化势对Cu污染胁迫的时间效应;并利用统计分析手段研究了影响Cu胁迫下土壤的硝化功能恢复的主要因素。研究结果表明,在试验处理剂量下,Cu污染处理一周,各土壤潜在硝化势均受到完全抑制,即抑制率在80%以上;随着污染胁迫时间的延长,各土壤的硝化功能均有不同程度的恢复,且在540 d后,500 mg·kg-1 Cu处理土壤（除pH较低的红壤和黑土外）潜在硝化势的恢复率均达到其初始值的80%,即土壤硝化功能基本完全恢复;1000 mg·kg-1 Cu处理土壤（除褐土、棕壤和黄土3中土壤外）潜在硝化势的恢复率均显著低于80%。这表明Cu污染程度的增加可延迟土壤硝化功能的恢复。多元逐步回归分析表明,Cu 污染胁迫下土壤硝化功能的恢复与其初始硝化功能以及其对 Cu 耐受能力显著相关。由此可知,长期Cu污染胁迫下,土壤的硝化功能的恢复主要取决于土壤初始的硝化活性及其对Cu的耐受能力。     

潜流式人工湿地污水处理系统硝化能力研究

研究了潜流式人工湿地内部不同填料层和沿水流方向硝化能力的变化.结果表明:潜流式人工湿地中,硝化能力沿水流方向逐渐减小.底部填料层,即炉渣层的氨氧化速率常数和亚硝酸氧化速率常数分别为1.99～6.89mg·(h·kg)^-1和1.44～5.22mg(h·kg)^-1,而床体上部土壤层的氨氧化速率常数和亚硝酸氧化速率常数分别为0.53～0.89mg·(h·kg)^-1和0.96～1.39mg·(h·kg)^-1.因此炉渣层的硝化能力要明显高于土壤层,底部炉渣层在硝化过程中起主要作用.     

DPR-SNED系统处理低C/N城市污水与硝酸盐废水的运行特性

为实现低C/N城市污水与含硝酸盐废水的同步处理,采用SBR接种活性污泥,通过合理控制厌氧/缺氧/低氧时间和溶解氧(DO)浓度,实现了反硝化除磷耦合同步硝化内源反硝化(DPR-SNED)系统的启动,并对启动过程中系统的脱氮除磷特性进行了研究.结果表明采用厌氧/低氧的运行方式,控制厌氧时间为3 h,好氧段DO浓度为0. 5～1. 0 mg·L-1,60 d可实现同步硝化内源反硝化除磷(SNEDPR)系统的启动,出水PO_4~(3-)-P浓度0. 5 mg·L-1,系统氮磷去除率维持在90%以上,COD的去除率维持在80%以上,系统SNED率和CODins率分别维持在70%和95%左右;随后改变运行方式,采用厌氧/缺氧/低氧的方式运行,缺氧段前进含硝酸盐废水,45 d可实现DPR-SNED系统的启动,缺氧末PO_4~(3-)-P浓度1. 1 mg·L-1,出水PO_4~(3-)-P浓度0. 5 mg·L-1,系统磷、COD去除率均维持在90%以上,氮去除率维持在88%以上,系统SNED率和CODins率分别维持在62%和90%左右. DPR-SNED系统的成功启动后,厌氧段聚糖菌和聚磷菌对城市污水有限碳源的充分利用和强化储存,可为后续缺氧段及好氧段的脱氮除磷提供充足的内碳源.此外,DPR-SNED系统缺氧段内源短程反硝化的进行保障了系统在低C/N(4)条件下的高效脱氮.     

异养硝化细菌Pseudomonas putida YH的脱氮特性及降解动力学

针对传统污水处理过程脱氮处理效率低、工艺流程复杂、抗高氨氮冲击负荷能力弱等问题,以具有高效脱氮能力的异养硝化细菌Pseudomonas putida YH为研究对象,开展其生理生化特性、脱氮性能、影响因子及动力学分析.结果表明,菌株YH具有高效的异养硝化能力,氨氮最大去除率达99.1%,约53%的去除总氮转化为胞内氮,反应过程仅有少量的硝化中间产物积累;菌株YH还能够在好氧条件利用亚硝酸盐和硝酸盐进行生长代谢,最大去除率分别为99.8%和99.5%.同时,结合反硝化功能基因napA和nirK的PCR成功扩增,进一步证明菌株YH具有好氧反硝化特性;菌株YH生长特性与Logistic模型相匹配（R²>0.99）,氮素降解过程则符合Compertz模型（R²>0.99）,拟合所得氮素最大转化速率R_m为氨氮 > 硝氮 > 亚硝氮,迟滞时间t₀为硝氮 > 亚硝氮 > 氨氮;异养硝化最佳的条件是碳源为琥珀酸钠、C/N=10、T=30℃、r为160~200 r·min^-1以及pH=7,最优条件下平均氨氧化速率和R_m分别为8.35 mg·（L·h）^-1和16.71 mg·（L·h）^-1;菌株YH能够适应较宽范围的氨氮负荷,在高氨氮浓度下（1000 mg·L^-1）仍具有较高的异养硝化能力,体现了菌株YH具有处理高氨氮废水的潜能.     

15℃ SBBR短程硝化快速启动和稳定运行性能

本文通过控制C/N研究了15℃序批式生物膜反应器(SBBR)低氨氮污水短程硝化工艺的快速启动和稳定运行性能.结果表明,启动运行60个周期C/N为1. 5时成功快速启动短程硝化,C/N为0和3时快速启动失败;荧光原位杂交和激光共聚焦显微镜联用技术(FISH-CLSM)结果表明,生物膜载体在C/N为1. 5时成功富集氨氧化菌(AOB),C/N为0和3时,几乎没有AOB与亚硝酸盐氧化菌(NOB)的存在;启动成功的短程硝化在运行过程中可以不加入碳源,但投加适量的碳源可提升硝化性能,对短程硝化的稳定运行更有利.本实验在高溶解氧(DO)(约9 mg·L~(-1))下成功启动短程硝化,稳定运行过程中平均DO维持为6. 5 mg·L~(-1)左右,成功将实现短程硝化的DO值从低浓度解离出来.反应器内充足甚至过量的NH_4~+-N可以有效抑制NOB的生长,保证短程硝化的稳定运行. 15℃工况下,全量亚硝化工艺更适合处理高氨氮负荷的污水,而半量亚硝化更适合降解低氨氮污水.