水产养殖为什么要关注“C/N”?

水产养殖业的快速发展,在满足人们日益增长的动物蛋白需求的同时,所带来的养殖污染和养殖病害爆发日益引起人们的关注。而池塘污染的主要来源是N污染。有研究表明,水产动物仅能利用投喂饵料中20%~30%的N,剩余的N则以残饵、粪便等有机氮及氨氮、亚硝态氮的形式存在于水环境中,既污染养殖水体,又是对饵料蛋白的浪费。以碳控氮,即向养殖水体投加有机碳源,调节水体C/N,促进水体异养微生物繁殖,通过异养微生物吸收、利用、降解水体氮元素达到控氮、降氮目的的方式,目前正被越来越多的水产从业者所接受。

藻-菌颗粒污泥处理低C/N生活污水的研究

在光暗交替、零曝气条件下建立两组不同进水C/N(chemical oxygen demand,COD/total nitrogen,TN)(R_(1):10.0,R 2:5.6)的序批式反应器并运行了70 d,研究微藻-细菌颗粒污泥(microalgal-bacterial granular sludge,MBGS)在低C/N进水条件下的污染物去除效果、颗粒组成及稳定性的变化。研究发现,R^(1)组颗粒形态稳定,结构紧密,而R^(2)组颗粒形态出现差异化,结构略松散。R^(2)的COD去除率无显著变化,并且有更好的NH_(4)^(+)-N去除效果(94.68±7.24)%,但其PO_(4)^(3-)-P的去除效果不佳(50.69±13.64)%。通过元素分析进一步发现低C/N条件使MBGS中细菌的比例增加36%,并证明低C/N生活污水中的COD和PO_(4)^(3-)-P主要依靠MBGS的同化作用去除,NH_(4)^(+)-N主要被细菌的硝化作用转化。此外,低C/N组中蛋白质含量显著增加,并分泌更多的松散结合EPS(loosely bound EPS,LB-EPS)来提高颗粒稳定性。

C/N配施对旱作谷子根系形态分布及土壤养分的影响

为明确不同C/N配比对谷子的根系形态分布及土壤养分的影响,研究以晋谷21号为研究对象,设置5个处理分别为C115 g/m^(2)生物炭、C220 g/m^(2)生物炭、C325 g/m^(2)生物炭,N13 g/m^(2)氮肥、N29 g/m^(2)氮肥交互的处理。结果表明:拔节期C2N2谷子根系长度、根系总表面积、根系体积增幅分别为134.06%、293.40%、500.00%;成熟期C2N2土壤铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾、有机碳增幅分别为149.64%、139.00%、10.53%、20.83%和136.00%,综上所述,C2N2配比能显著促进晋谷21根系的生长发育,调控土壤养分,存在最佳的配比。

不同C/N对高氮废水高效脱氮处理的影响

考察低C/N(质量比,0.03、0.17、0.27、0.33)对高氮废水脱氮过程及污染物降解的影响,同时结合高通量测序,探讨系统中微生物多样性和菌群结构。结果表明,低C/N条件下高氮废水仍能实现脱氮,当C/N为0.33时,总氮去除率达到83.01%,该条件下出现较高的亚硝酸盐氮积累现象,最高达到316.09 mg/L。高通量测序结果表明,特吕珀菌属(Truepera,相对丰度31.33%)、水微菌属(Aquamicrobium,相对丰度6.42%)等是C/N为0.33时系统能够维持较高脱氮效率的原因。在低C/N条件下对高氮废水进行高效脱氮处理是可行性的。

序批式MPR反应器处理低C/N城市污水运行方式优化研究

微压内循环生物反应器(Micro-Pressure Inner-Loop Bioreactor,MPR)是一种新型的污水处理工艺,在处理低C/N城市污水方面具有潜在优势。本实验考察了不同曝气量和进水方式下序批式MPR反应器对模拟城市污水处理效果,分析了污染物去除过程和污泥特性。研究结果表明,一次进方式下,在进水TN和TP浓度分别为79.52、4.1mg/L,进水C/N约为3.9的进水条件下,曝气量为7.5 L/h时,反应器TN和TP去除率分别达到70.26%和97.76%;采用二次进水方式后出水TN降至13.95 mg/L,TN的去除率提高至81.71%;两种进水方式下,反应器对COD和TP平均去除率保持在88.67%和95.03%。典型周期内污染物历时表明,和一次进水方式相比,分次进水优化了碳源分配,使更多碳源用于反硝化,系统内酸碱环境较一次进水更稳定,活性污泥浓度MLSS和污泥SOUR高于一次进水。

低C/N比污水脱氮除磷技术应用研究进展

人类的生存依赖水资源,工业的快速进步发展对水体产生负面影响,氮、磷过度排放使得水体持续恶化,随之而来的水污染成为不可小觑的重大环境问题,干扰人类正常生命活动,毁坏生态平衡,是国民经济绿色长远发展停滞的根源。现已通过多种技术对水环境进行改善修复,其中低C/N比污水脱氮除磷是解决环境问题的重要方法和研究热点。以传统工艺和新型工艺为切入点,以应用型和改进型为分类方法,对现今低C/N比污水脱氮除磷处理工艺进行总结,旨在为低C/N比污水脱氮除磷技术的发展提供新参考和新思路。

C/N对藻菌共生处理油田污水的影响

利用小球藻和好氧细菌共培养用于处理不同C/N(4:1和8:1)的油田污水。结果显示,相比于低C/N(4:1)污水,高C/N(8:1)的污水中获得的总生物量更大,小球藻比生长速率和叶绿素含量更高。藻菌共生系统对高C/N污水的SCOD和TN的去除分别为62.13%和30.70%,均高于低C/N污水。进一步探讨了C/N对小球藻和好氧细菌在降解不同污染物中的作用。在低C/N污水中,细菌在去除SCOD方面起着主导作用,小球藻对TN降解贡献更大。而在高C/N污水中,微藻对有机物去除能力更强,好氧菌对氮营养的吸收更多。

活性污泥-悬浮生物膜系统处理低C/N污水深度脱氮性能

通过农业废弃物玉米芯悬浮生长生物膜的载体,构建了活性污泥-悬浮生物膜混合系统,以SBR工艺运行方式对低浓度低C/N污水的深度脱氮性能进行了研究.探究了挂膜启动阶段系统脱氮效果;在工艺稳定运行后,考察了温度、HRT、DO、进水C/N、进水pH等参数对工艺脱氮性能的影响.经过24 d挂膜后,结合污染物去除情况及镜检显示生物膜挂膜成功.运行结果表明,以预处理后的生活污水作为模拟原水,控制反应温度为26—30℃,HRT=8 h,COD/TN为(4.0±0.1),DO=(2.2±0.1)mg·L^(-1),进水pH=(8.0±0.1)的条件下,系统达到最佳运行条件,COD、NH_(4)^(+)-N、TN平均去除率分别为70.2%、94.8%和80.8%,平均出水COD、NH_(4)^(+)-N、TN浓度分别为14.89 mg·L^(-1)、0.57 mg·L^(-1)和2.40 mg·L^(-1).好氧阶段DO浓度对TN去除率有一定的影响,当好氧阶段DO浓度为(2.2±0.1)mg·L^(-1)时,TN去除率达到峰值84.38%.结果表明,活性污泥-悬浮生物膜混合系统处理低浓度低C/N污水具有优良性能,为低浓度低C/N污水的深度脱氮及玉米芯的资源化利用提供新的思路.

全氟辛酸对好氧颗粒污泥处理低C/N废水的影响

开展了不同温度下新污染物全氟辛酸(PFOA)含量对好氧颗粒污泥(AGS)处理低C/N废水过程中运行效能及微生物群落特征的影响。结果表明,PFOA对AGS系统的影响具有浓度依赖性。低浓度PFOA(低于0.5 mg/L)对COD、NH_(4)^(+)-N及总氮(TN)去除无明显影响,但提高磷酸盐去除。超过0.5 mg/L PFOA降低AGS对污染物和营养盐的去除。温度升高(25℃提高至35℃)利于提高AGS活性,且提高PFOA在AGS系统内的去除。高浓度PFOA降低了污泥浓度和有机质占比,刺激胞外聚合物(EPS)分泌,提高蛋白质(PN)和多糖(PS)含量。在2 mg/L,25℃下,EPS含量为73.6 mg/g,PN和PS占比提高至39.5 mg/g和26.6 mg/g。温度升高能降低PFOA的生物毒性。微生物群落特征分析揭示高浓度PFOA降低了变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)占比,在属水平上,降低了与生物脱氮相关微生物的相对丰度。研究结果AGS处理含PFOA的低C/N废水提供一定理论依据和强化策略。

混合营养脱氮在低C/N工业废水处理中的研究进展

富氮工业废水中难降解的氮杂环化合物加剧了碳氮比失衡,抑制了生物脱氮工艺中硝化反硝化过程,因而探究新型处理工艺是高效处理低C/N工业废水的必由之路。混合营养脱氮技术结合异养脱氮和自养脱氮的代谢路径,优化低C/N工业废水脱氮性能,进而实现低C/N工业废水处理提质增效。本文综述了混合营养脱氮工艺中铁介导生物脱氮、硫介导生物脱氮和菌藻共生脱氮工艺的作用机理、研究进展与影响因素,阐述了三种工艺特点及不同类型低C/N工业废水的适用性,并就三种混合营养脱氮工艺中存在的问题并结合当前研究方向,从优化电子供受体和代谢路径的角度提出增大电子容量、提高电子转移速率,结合电化学体系与Fe-S耦合增强协同代谢从而提升污染物代谢性能的建议。

菘蓝碳氮代谢与基质C/N对氮处理的动态响应

为研究施氮后基质C/N和菘蓝(Isatis indigotica Fort.)碳氮代谢的动态变化,以河北居群的菘蓝为试验材料,播种后施用0、5、15、20 g·L^(-1)CO(NH_(2))_(2),分别记为CK、N1、N2、N3。利用重铬酸钾外加热法和碳氮分析仪测定基质及菘蓝碳、氮元素含量;实时荧光定量PCR(qRT-PCR)法测定菘蓝碳氮代谢酶基因的表达;超高效液相色谱(UPLC)法测定菘蓝指标成分含量。结果表明,菘蓝碳氮代谢对不同浓度氮营养的响应不同。随着处理时间延长,N1、N2、N3叶与根的可溶性糖含量先增加后减少,与磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)基因表达量变化趋势相反,与蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性变化趋势相似。菘蓝碳氮代谢产物与碳氮代谢关键酶的活性及基因表达量密切相关。N1靛蓝含量与硝酸还原酶(NR)基因表达量变化趋势相似,靛玉红含量与谷氨酰胺合成酶(GS)基因表达量、谷氨酸合成酶(GOGAT)活性变化趋势相似,与GOGAT基因表达量、GS活性变化趋势相反。N2靛蓝含量与NR活性变化趋势相反,与GOGAT基因表达量变化趋势相似,靛玉红含量与NR、GS基因表达量、GOGAT活性变化趋势相似。N3靛蓝、靛玉红含量与NR、GS基因表达量、GOGAT活性变化趋势相似。GS、GOGAT活性和其相应酶基因表达量的变化趋势相反。随着菘蓝的生长,基质中的碳元素含量逐渐增加,氮元素含量逐渐减少,C/N升高。菘蓝碳、氮元素含量的变化趋势与基质相反。施氮后,菘蓝叶、根中累积的氮素含量增多,基质中的氮素减少,碳元素含量的变化与氮相反。N2处理各种酶的活性及基因表达量较高,同时累积更高的活性成分。综上,15 g·L^(-1)CO(NH_(2))_(2)处理更有助于菘蓝指标成分的累积。本研究结果为菘蓝氮营养高效利用提供了理论参考。

腐秆菌和C/N对水稻秸秆田间堆腐效果的影响

为明确腐秆菌和C/N对秸秆田间堆腐效果的影响,以水稻秸秆为研究对象,设置2×3(以不接菌处理作为对照CK处理,2种腐秆菌:解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens SQR9、纤维化纤维微细菌Cellulosimicrobium cellulans MC29,3个C/N:15∶1、25∶1、35∶1)交互试验,研究了腐秆菌和C/N在堆腐第7天和第120天时对水稻秸秆的腐解率、化学组成、酶活性和细菌群落多样性的影响。结果表明:堆腐第7天,C/N对秸秆的腐解度有显著影响(P<0.05),在SQR9处理和MC29处理下均以C/N 25∶1最高。堆腐第120天,不同腐秆菌和C/N对腐解率有显著影响(P<0.05),MC29处理下C/N 25∶1能显著提升秸秆腐解率(P<0.05);不同腐秆菌和C/N对纤维素酶活性均有显著影响(P<0.05),不同腐秆菌对木质素过氧化物酶活性有显著影响(P<0.05);C/N会显著影响细菌群落丰富度和多样性(P<0.05),总体呈现出随C/N升高而上升的趋势。研究表明,腐秆菌和C/N可以影响水稻秸秆的田间堆腐效果,相比SQR9,MC29的腐解效果较好且对应的最佳C/N为25∶1,腐秆菌对水稻秸秆纤维素酶和木质素过氧化物酶活性均有显著影响,而C/N对水稻秸秆纤维素酶活性和细菌群落多样性有显著影响。

低C/N比CANON工艺脱氮机制分析

该文在微氧升流反应器中构建颗粒-絮体污泥体系,以乙酸钠作为碳源,探究了C/N对CANON工艺脱氮效率的影响,并分析了低C/N下该工艺的脱氮机制。当C/N=0.75时,TN和NH_(4)^(+)-N去除率达到了最高值92%和95%。而当C/N从0.75增长至1时,TN和NH_(4)^(+)-N去除率分别下降至80%和85%;C/N回调至0.75后,10 d左右反应器性能恢复至91%TN去除率。C/N=0.75时脱氮贡献分析和粒度分布表明AnAOB对NO_(2)^(-)-N的摄取处于优势地位,反应器内主要发生Anammox反应和短程反硝化反应,合适的C/N并不会导致异养菌取代AnAOB的优势地位,且Anammox反应的脱氮贡献在56%~62%之间。

处理低C/N废水的反硝化细菌及生物脱氮工艺的研究进展

目前,我国大部分生活污水、城市污水和部分工业废水中有机物含量偏低,呈现低C/N的特征,不利于大多数异养反硝化细菌的生物脱氮。因此,需要筛选适应低C/N废水的反硝化细菌,并应用于实际低C/N废水的脱氮处理。本文着重介绍了适应低C/N反硝化细菌的脱氮性能和适应机制,以及利用反硝化与其他技术相耦合的组合脱氮技术在处理实际低C/N废水中的应用。最后,探讨了处理低C/N废水面临的挑战和发展前景。

不同调理剂对尾菜低C/N堆肥腐殖化效果的影响

针对尾菜碳氮比(C/N)低自身无法堆肥,现有好氧堆肥工艺下尾菜堆肥需要大量调理剂,不同调理剂组分对尾菜堆肥过程的腐殖化进程影响差异不清的问题,本研究以番茄藤蔓尾菜为主要原料,选用小麦秸秆、椰糠和蘑菇渣三种不同的调理剂进行好氧堆肥,明确不同调理剂添加情况下,尾菜低碳氮比(C/N=14)好氧堆肥过程中腐殖质的产生与变化趋势。采用温度、pH、电导率(EC)和发芽指数(GI)进行堆肥腐熟度评判,通过腐殖质组分的变化,明确不同调理剂添加情况下的尾菜堆肥腐殖化效果及变化规律。结果表明,相较于尾菜无法自身堆肥完成腐殖化,添加不同调理剂均能使尾菜发生腐殖化,且不同处理腐殖化程度相似,堆肥结束腐殖质含量均在28%左右,但不同处理堆肥产物的胡敏酸含量差异较大,蘑菇渣处理(T3)含量最高达到11.9%,添加椰糠处理(T2)最少仅为4.8%;对不同处理堆肥产物红外光谱分析表明,相较于其他两个处理,添加椰糠处理的芳香族伸缩振动改变量最少,腐殖化程度较低。堆肥结果表明,小麦秸秆、椰糠和蘑菇渣三种调理剂均能使尾菜在低C/N条件下进行好氧堆肥,温度、pH、EC和GI值都能达到相关有机肥标准。添加小麦秸秆更易促进腐植酸产生,促进腐殖质的形成;添加椰糠处理,腐殖化效果较差。

前置和后置反硝化处理低C/N印花废水对比研究

低C/N印花废水实际处理主要包括前置和后置反硝化工艺,处理过程中需要补充外加碳源作为反硝化碳源从而增加了运行成本。分别采用前置和后置反硝化工艺对低C/N印花废水进行脱氮研究,并对比2种工艺的脱氮效果及运行成本。结果表明,对于低C/N的数码印花废水,当ρ(TN)低于300 mg/L时,采用前置反硝化工艺去除效果更好、更经济,NH_(3)-N和TN去除率分别为97.5%和96%,处理费用为5.368元/t,比后置反硝化工艺节约0.199元/t;当ρ(TN)高于300 mg/L时,采用后置反硝化工艺去除效果更好、更经济,NH_(3)-N和TN去除率分别大于97.5%和92%,处理费为5.871元/t,比前置反硝化工艺节约0.301元/t。

低C/N污水培养好氧颗粒污泥研究进展

【目的】为解决低C/N污水难以培养好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge,AGS)的问题,对AGS的形成机理、影响因素等方面进行研究分析。【方法】综述了AGS形成的4种学说和影响AGS形成以及处理效果的6种因素,分析了AGS国内外工程应用情况,总结了AGS培养过程中的相关问题。【结果】低C/N污水培养AGS的过程中会受到原水基质浓度低、氮磷负荷难以协调的问题,还会受到溶解氧、曝气模式、剪切力、污泥龄、温度和周期设置的影响,颗粒化困难。后续可通过更改培养参数和运行策略满足生产需求。【结论】低C/N污水水质成分复杂,往往包含部分工业尾水,须规范行业制度,为AGS技术提供良好环境。低C/N污水培养AGS要求各类学科紧密配合,系统性整合产业链。通过工艺协调进水负荷,满足生产需求。此外还能通过采用协同处理的模式,引入工业废液改善水质,降低培养难度。

A^(2)/O-BAF工艺短程硝化模式下反硝化除磷技术在处理低C/N城市污水中的效能

为探索A^(2)/O-BAF工艺短程硝化模式下反硝化除磷技术在除磷低C/N比例城市生活污水中的除磷除氮效能,该文结合短程硝化模式应用的基本特点,以亚硝态氮作为受体,构建反硝化除磷工艺,其结果显示A^(2)/O-BAF短程硝化模式下的亚硝积累率达到95.2%,反硝化除磷阶段对正磷酸盐的去除贡献率达到75.42%,在批次试验中在反硝化阶段以亚硝态氮为电子受体吸出的凝含量达到26.28 mg/L,吸磷率达到72.3%,反硝化阶段以亚硝态氮作为受体的脱磷效率占总脱磷效率的72.91%。在A^(2)/O-BAF工艺短程硝化模式下,采用反硝化除磷技术可以在低C/N比例的城市污水中发挥良好的除磷效果,该工艺可推广应用。

高进水TN浓度条件下A_(2)O工艺C/N调控研究

北京市某A_(2)O-MBR工艺污水处理厂的进水TN浓度高、有机物浓度低导致出水TN长期超标。为实现出水TN稳定达标开展了原水C/N调控实践研究,提出了采用COD作为C/N调控指标的方法,在进水与投加外碳源的总COD浓度与进水TN浓度的比值控制在5.9~6.98及进水与投加外碳源的总COD浓度与实际去除的TN浓度的比值控制在7.1~8.4时,达到了出水TN稳定达标的效果。同时,提出了在开展C/N调控前应首先根据实际水量调控硝化液回流量、控制回流硝化液中溶解氧,再根据推荐的C/N调控值投加外碳源并根据实际出水TN变化趋势开展动态调整的建议。

聚苯胺与Si/C/N复合粉体的制备及其微波介电特性

用原位合成法在Si/C/N纳米粉表面包覆聚苯胺,制备出聚苯胺与Si/C/N复合材料,复合粉体近似球形,粒径为1～3μm。研究了聚苯胺与Si/C/N复合粉在8.2～12.4GHz的微波介电特性,与纳米Si/C/N相比,聚苯胺与Si/C/N复合粉体的ε′、ε″和tanδ有所增加,ε′在5.16～5.88范围内波动,ε″的变化范围为1.96～2.53,介电损耗角正切值达到了0.43,具有较好的微波介电特性。在8～12.4GHz范围内随频率的增加,聚苯胺与Si/C/N复合粉体的ε′、ε″和tanδ值均出现频响效应,是较为理想的微波吸收材料。