北运河沉积物中主要脱氮功能微生物的群落特征

应用分子生物学技术研究北运河沉积物中主要脱氮功能微生物,反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌(Anammox)的群落特征,探讨了微生物群落的季节变化及其与环境因子的响应关系.结果表明,沉积物中反硝化细菌和Anammox的丰度和群落组成随季节变化差异显著.从夏季到冬季,反硝化细菌丰度逐渐增加,Anammox的丰度却逐渐降低;反硝化细菌的多样性均显著的高于Anammox的多样性,反硝化细菌是北运河沉积物中主要的脱氮微生物.从夏季到冬季,沉积物中氮和TOC含量均逐渐升高,温度是决定脱氮微生物群落特征季节变化的关键因子,TN与反硝化细菌的群落丰度显著正相关,C/N与Anammox的丰度显著正相关;反硝化细菌的群落结构主要受到硝氮和p H的影响,p H也是影响Anammox物种时空分布的主要因子.系统发育分析表明,两种脱氮微生物的主要类群均具有较高的耐污性和良好的脱氮效率,反硝化细菌主要从属于Pseudomonas和Halomonas,Anammox物种发育多样性较低,主要为浮霉菌门的Candidatus Brocadia.

北运河沉积物中氨氧化微生物的群落特征

采用T-RFLP、RT-qPCR和克隆测序等分子生物学技术,以氨单加氧酶基因（amoA）为分子标记,研究了北运河表层沉积物中氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）的群落多样性、丰度、系统发育及其与环境因子的响应关系.结果表明,沉积物中AOB的群落多样性和丰度均高于AOA,是北运河沉积物中氨氧化过程的主要功能微生物.沉积物中氨氧化微生物群落结构沿干流和支流存在明显的空间分异,而AOA的种类组成空间差异较小;沉积物的氨氮（NH4＋）和硝态氮（NO3-＋NO2-）是影响氨氧化微生物群落特征的主要因子,AOB对环境变化的敏感性更高;AOA和AOB的amoA基因拷1贝数分别为1.32×10^5～ 1.91×10^6copies/g、5.39× 10^5～8.3×10^6copies/g.闸坝下游沉积物的氨氧化微生物丰度最高.系统发育分析表明,amoA基因序列多属于土壤/沉积物分支,较多AOB的克隆序列与土壤亚硝化螺菌属（Nitrosospira）的类群相似性可达98％.受污水处理厂退水的影响,部分amoA基因序列与污水处理厂废水和活性污泥中发现的类群同源性高.污染物质来源、支流汇入和闸坝拦截对河流沉积物氨氧化微生物的群落特征影响显著.

筑坝河流磷素的迁移转化及其富营养化特征

人类活动过量营养物质输入是导致河流富营养化的主要原因,而河道过度的人为调控则进一步复杂化了河流的营养状态变化。闸坝是河流人为调控的重要工程措施之一,提高水资源利用效率的同时严重干扰了河流自然的生物地球化学循环,产生诸多负面生态环境效应。磷素的迁移转化对河流的营养限制作用受到越来越多的关注,国内外已有研究在筑坝河流磷的富营养化特征方面,已经取得了较为深刻的认识:水库闸坝建设滞留大量磷素,导致河流水体磷含量升高、营养物质比例变化,沉积物储存过量磷素形成的内源释放威胁,以及进一步浮游植物和有害藻类的生长响应等,使得筑坝河流的富营养化生态风险升高;在此基础上,也提出了根据降雨分配和闸控库区储水,合理设置闸坝泄流方式,以改善筑坝河流富营养化生态风险的重要管理思路。对于闸坝调控作用与水体富营养化的定量关系还有待进一步的探讨,而且随着河流资源开发和人为调控力度的增强,河流闸坝建设所产生的系列生态环境问题日益严峻,对此提出还需要系统研究的方向:闸坝调控作用下河流磷素的富营养化机制及其与氮、碳等元素的耦合作用,筑坝河流沉积物内源污染的综合管理,以及闸控景观河流的生态建设和修复等。

温度和污泥质量浓度对反硝化除磷的影响

以实验室运行的连续流双污泥同步除磷脱氮系统中沉池污泥为研究对象,分别考察了温度及污泥质量浓度,对反硝化除磷的影响.结果表明,反硝化聚磷菌属于低温耐冷菌,低温冲击对缺氧吸磷的影响并不大,10℃、20℃、30℃的最终吸磷量都很接近,3℃时吸磷也并没有停止,仍有9.12 mg/L的吸磷量.污泥质量浓度的变化对反硝化除磷效率的影响并不大,增大污泥系统的MLSS,可以提高缺氧初期的反硝化吸磷速度,和最终的吸磷总量,但单位污泥的吸磷量没有提高反而减小.

无机碳对厌氧氨氧化反应的影响

利用上向流生物膜滤池厌氧氨氧化反应器,考察了无机碳对厌氧氨氧化反应的影响.实验分两阶段进行,在初始阶段加入少量的无机碳,亚硝酸盐氮浓度高于100mg/L时会对厌氧氨氧化产生可逆性抑制,将NO2--N的浓度提高至250mg/L时,总氮的去除率降至58%;在第二阶段逐步提高无机碳浓度,经过长期培养发现NO2--N的浓度高于100mg/L时厌氧氨氧化并没有受到抑制,提高NO2--N浓度至250mg/L时去除率仍能达到高达86%.结果表明,高浓度的无机碳有助于厌氧氨氧化菌克服亚硝酸盐氮对其的抑制作用.

双污泥脱氮除磷系统中聚磷菌的特性研究

采用平板分离技术、生理生化及吸磷试验，对连续流双污泥系统缺氧池内的聚磷菌特性进行了研究。结果表明：反硝化聚磷污泥和普通好氧聚磷污泥在性状上极为相似，其内源物质PHB及聚磷有着相同的变化规律；在缺氧池内同时存在着以氧和硝酸盐氮为电子受体的聚磷菌，并且二者存在着交叉。试验中得到5株（PA1—PA5）同时具有好氧和缺氧吸磷能力的聚磷菌，其中PA2、PA4（产碱菌属）和PA3（假单胞菌属）在两种环境下均表现出良好的吸磷效果；同时发现好氧吸磷能力很强的聚磷菌可能由于没有反硝化能力或反硝化能力很弱而在缺氧条件下未表现出吸磷作用；PA5（肠杆菌科）是一种很特殊的聚磷菌，其在好氧条件下有很好的吸磷效果，反硝化能力也很强，但缺氧吸磷效果却很差。

河流沉积物磷的吸附释放特征及其影响因素

沉积物作为物质的储存库对河流营养物质的迁移转化具有重要作用,河流沉积物磷素的吸附与释放能够缓冲水体的磷负荷和营养状态,逐渐成为解决河流富营养化和水环境健康问题的关键。文章就国内外研究进展,总结了河流沉积物磷吸附和释放潜力的估算方法,并就沉积物的吸附与释放特征对影响磷素在河流沉积物-水界面的迁移转化的主要因素进行综述。结果表明,(1)磷平衡浓度(EPC_0)、磷吸附指数(PSI)和磷吸附饱和度(DPS)是评估河流沉积物磷的吸附-释放潜力的常用指标。(2)外源磷输入,特别是人类活动的过量磷素输入,往往使得河流沉积物吸附大量磷素,导致磷释放潜力和内源污染风险增加。(3)河流沉积物的粒径、有机质和金属含量等内部因子以及p H值、溶解氧、温度和扰动等外部环境因素是决定沉积物吸附容量和吸附-释放特征的根本因素。(4)人为调控对河流形态和水动力的改变也强有力地影响着河流的沉积环境及其对磷的吸附-释放,加剧了河流水体的富营养化风险。总之,人类活动对河流生态环境的破坏难以恢复,河流富营养化问题日渐突出,如何有效控制河流沉积物的内源磷污染,改善过度人为调控对沉积物磷吸附释放的不利影响,是河流综合整治和河流生态环境改善需要解决的难题。

污水深度处理工艺化学强化除磷单元药剂选择及优化

试验采用化学除磷工艺补充处理河南某污水处理厂的改良氧化沟脱氮工艺二级处理出水,以达到深度除磷目的,使出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A的要求。分析聚氯化铝、聚硫酸铁和三氯化铁三种混凝剂对二级出水中总磷的去除效果,并确定其最合适的投加量。试验结果显示当二级处理水总磷为2～3 mg/L,出水总磷达到0.5 mg/L要求时,投加量:氯化铁<聚氯化铝<聚硫酸铁,即氯化铁的投加量最少;年投加混凝剂的费用:聚氯化铝<氯化铁<聚硫酸铁。综合考虑,最合适的混凝剂为聚氯化铝,其最合适的投加量为59 mg/L。

Zn对大麦Cd、Cu毒性的影响及其联合毒性效应

通过模拟土壤溶液进行水培试验,研究了锌(Zn)对大麦(HordeumVulgare)镉(Cd)、铜(Cu)毒性的影响,以及Zn-Cd和ZnCu的联合毒性效应。结果表明:Zn、Cd和Cu单独作用于大麦时,EC50分别为78.01、2.98、0.64μmol·L-1,Zn的毒性远远小于Cd和Cu。在Zn-Cd混合体系中,当Zn浓度低于5μmol·L-1时,随着溶液中Zn浓度的增加,EC50(Cd)呈显著的线性增加,表明低浓度Zn对大麦Cd毒性具有抑制作用;利用毒性单位(TU)模型计算了Zn-Cd混合体系的TUmix值,结果显示TUmix≥1 TU,且TUmix随Zn浓度的升高而增加,表明Zn、Cd联合作用于大麦时主要表现为拮抗作用,且这种作用和混合体系中Zn的比例有关。在Zn-Cu混合体系中,随着Zn浓度的增加,大麦相对根长(RE)明显减小,EC50(Cu)逐渐降低,表明Zn增强了大麦Cu的毒性;Zn-Cu的TUmix均小于1TU,Zn、Cu联合作用于大麦时表现为协同毒性作用。

折流板生物膜反应器快速启动厌氧氨氧化

为研究折流板生物膜反应器快速启动厌氧氨氧化的可行性,在温度(30±2)℃、DO 0.2~0.5 mg/L、p H 7.6~8.0,平均进水氨氮、亚硝氮负荷分别为0.12和0.18 kg/(m3·d)的条件下,采用低负荷连续进水的方式,启动厌氧氨氧化反应器.经83 d的连续运行,启动成功.成功启动后NH_4^+-N、NO_2^--N及TN出水平均质量浓度分别为1.5、1及10 mg/L,NH_4^-+N、NO_2^--N的去除率达95%以上,TN去除率达80%以上,出水氮素达到《城镇污水处理厂污染物综合排放标准》(GB18918—2002)一级A标准要求.稳定运行阶段,反应器沿程各单元格中NO_2^--N的去除速率逐渐降低,NH_4^+-N的去除表现出明显的滞后性.

亚硝酸盐氮对生物除磷系统的影响

为全面评价亚硝酸盐氮对生物除磷系统的影响,采用两个SBR系统,模拟厌氧/好氧及厌氧/缺氧(以硝酸盐氮为电子受体)除磷系统,分别考察亚硝酸氮对二者的影响.结果显示:亚硝酸盐氮对好氧除磷系统的影响远大于缺氧除磷系统,亚硝酸盐氮对好氧和缺氧除磷在每克挥发性悬浮固体加入0.88和6.72 mgNO 2--N时会对生物活性产生抑制.同时发现在以硝酸盐氮为电子受体的反硝化除磷基础上采用逐渐增加亚硝酸氮质量浓度的方法驯化聚磷污泥,可以增加污泥对亚硝酸盐氮的适应性,并最终可以选择亚硝酸氮作为唯一电子受体吸磷,但其除磷效率低于以氧和硝酸盐氮为电子受体的除磷系统.

改良氧化沟工艺强化脱氮除磷试验研究

采用改良氧化沟试验装置处理生活污水。为了提高脱氮除磷效率,对改良氧化沟的曝气量进行了优化,在氧化沟的前三个廊道设置缺氧区,将其运行方式改变为缺氧—厌氧—缺氧好氧,在提高氮磷去除效率的同时降低了能耗。试验结果表明,稳定运行阶段,二沉池出水COD_(Cr)、TN、NH3 N和TP的平均浓度分别为37 mg/L、8.9 mg/L、0.5 mg/L和0.39 mg/L,平均去除率分别为92%、83%、99%和92%,均稳定达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918 2002)一级A标准要求。

常温低基质下厌氧氨氧化反应器的影响因素研究

以上向流生物滤柱为反应器,实验室内氧化沟回流污泥为接种污泥,在常温低基质下成功启动了厌氧氨氧化反应器.在此基础上,研究了pH,亚硝酸盐氮与氨氮之比和HRT对厌氧氨氧化反应的影响.结果表明:厌氧氨氧化反应的最适pH值为6.7～8.7;亚硝酸盐氮与氨氮的最适比值为(1.35～1.37)∶1;厌氧氨氧化反应的临界HRT是2h,随着HRT的缩短,总氮的去除率迅速降低.

雾灵山低山区油松林物种多样性初探

文章以河北省兴隆县雾灵山低山地区人工油松林为研究对象,采用植物群落样地调查法,对不同郁闭度的人工油松林样地灌木层和草本层群落的种类组成状况进行了观察和调查,并通过总优势度、Simpson指数、种间相遇概率等指标来探讨不同郁闭度下的油松林植物群落的物种多样性特点,以分析油松林郁闭度对其林下群落结构和物种丰富度的影响。结果表明在油松的郁闭作用下,林下灌木层植物密集,种类丰富,物种多样性高,而草本层植物稀疏,种类贫乏,物种多样性低;随着油松郁闭度的增加,灌木层物种多样性升高,草本层物种多样性有降低的趋势。

水污染控制工程课教学方法改革与实践

水污染控制工程是高校环境工程和给水排水工程等专业的重要专业基础课程，具有很强的综合性、实践性和专业性。近年来，水处理工艺与技术日新月异，这就需要该课程的教学方法和手段的不断创新和改革，只有这样，才能满足时代发展的需要：为顺应时代发展，河南师范大学水污染控制工程课程组结合本课程的特点，对该课程教学方法的创新和改革进行了不断探索和实践，取得了一定成效。

反硝化聚磷菌的脱氮除磷特性研究

为研究反硝化聚磷菌的脱氮除磷特性,对接触氧化、SBR、A/O、A2/O和双污泥系统的活性污泥做了好氧吸磷和缺氧吸磷的静态烧杯试验,单独考察了双污泥系统的污泥在厌氧条件下以不同碳源为底物和在缺氧条件下以NO3-为电子受体的释/吸磷特性。结果表明,SBR、A2/O、双污泥系统的污泥在好氧和缺氧条件下均有很好的吸磷效果,其中双污泥系统污泥的缺氧吸磷速率和反硝化速率最大。而且在缺氧条件下,当NO3-充足时其浓度对吸磷效果影响不大,吸磷速率为7.52 mgPO43--P/(gMLVSS.h),反硝化速率为9.74 mgNOx--N/(gMLVSS.h)。在厌氧条件下,以蔗糖为碳源的释磷量最小,释磷速率亦最低,而以CH3COONa为碳源的释磷量和释磷速率均最大,释磷速率为4.2 mgPO43--P/(gMLVSS.h)。

电子受体亚硝酸氮在反硝化除磷过程中的作用

针对先前文献提到的亚硝酸氮在反硝化除磷中存在着一定的抑制作用,以亚硝酸氮作为电子受体,对其在缺氧反硝化吸磷过程中的抑制影响进行了大量的静态烧杯试验.结果表明,在亚硝酸氮浓度大于30mg·L-1的时候,确实存在严重的抑制作用,而且该临界抑制浓度与污泥的特性和运行操作条件等因素有关;但是在亚硝酸氮浓度低于25mg·L-1的情况下不会对反硝化条件下磷的吸收产生毒害作用,相反地,它可以取代氧气、硝酸氮做为良好的电子受体用来进行缺氧段磷的生物摄取,在反硝化除磷中表现一定的积极作用.

磺胺间甲氧嘧啶-镉复合污染对作物种子发芽的影响

测定了黄潮土中常用兽药磺胺间甲氧嘧啶(SMM)与重金属镉(Cd)单一及复合污染对小麦和西红柿种子发芽(根伸长、芽伸长和发芽率)的影响,分析了土壤中药物浓度与作物生长抑制的剂量-效应关系及复合污染的毒性效应.结果表明,在单一污染物作用下,根伸长抑制率和芽伸长抑制率与药物浓度显著相关(P<0.05),发芽抑制率与药物浓度不相关(P>0.05);药物对根伸长及芽伸长的抑制高于对种子发芽的抑制;SMM对2种作物的毒性效应明显强于Cd,SMM对小麦和西红柿根伸长的IC50(抑制率为50%时污染物浓度)分别为33.7,49.3mg/kg,而Cd为507.3,599.8mg/kg.SMM和Cd复合污染时,在低Cd(200mg/kg)的胁迫下,联合作用主要体现为协同作用,但随着SMM浓度的增加,协同效应不显著(P>0.05);在高Cd(500mg/kg)作用下,二者的联合效应中Cd起主要作用.

连续流双污泥系统反硝化除磷实验研究

通过实验室小试,以生活污水为研究对象考察了厌氧/缺氧与淹没式好氧生物膜滤床相结合的连续流双污泥系统的除磷脱氮效果。长期试验结果表明,该工艺解决了传统脱氮除磷工艺中反硝化菌与聚磷菌竞争碳源这一主要矛盾,并可以分别控制硝化污泥与反硝化聚磷污泥的污泥龄,而且该系统适合处理C/N较低的生活污水,与传统除磷脱氮工艺相比,不用额外投加碳源,剩余污泥含磷量高,节省曝气量。系统对COD、总磷、总氮和氨氮的平均去除率分别为81.78%、92.51%7、5.75%和84.47%。

连续流双污泥反硝化同时除磷系统影响因素

目的为了深入研究连续流双污泥反硝化同时除磷系统的主要影响因素,确定系统最佳运行条件.方法以生活污水为研究对象,保持其他运行条件不变,分别改变C/N、BFR、PAHRT的大小,监测系统的除磷脱氮效果,确定系统的最佳运行条件.结果进水C/N(COD/TN)与TP、TN的去除效果密切相关,在3.8～6.0之间,系统可长期稳定运行,对TN、TP、COD的去除率可分别达到83%、92%和86%,而系统的最佳C/N比是在4～5之间;同时BFR在0.33～0.38之间控制得越低TN去除效果越好,如果BFR低于0.28或高于0.48,均会影响系统对TN、TP的去除;PAHRT也不宜过长,如果超过60 min并长时间运行,会破坏污泥沉淀性能,减少聚磷菌群中反硝化聚磷菌的比例,影响系统稳定运行.结论系统进水最佳C/N为4～5,BFR为0.33～0.38,PAHRT应控制在20～30 min较为适宜.