COD/N对短程内源反硝化过程中NO和N_(2)O积累的影响

利用序批式活性污泥反应器研究不同碳氮比(COD/N)(1,3,4,6)对短程内源反硝化污染物去除性能以及NO和N_(2)O积累的影响。结果表明,化学需氧量和亚硝态氮在COD/N大于3时去除效果较好。NO的积累峰值随着COD/N的增加而先增加后降低,在COD/N为4时达到最大值0.45 mg/L。而N_(2)O则呈现先降低后增加的趋势,当COD/N为3时积累峰值最小(3.7 mg/L)。NO的积累与COD/N、厌氧时间、NO和游离亚硝酸的抑制有关。N_(2)O的积累是COD/N、NO、游离亚硝酸等共同作用的结果。

COD浓度对反硝化除磷及N2O释放影响

接种普通活性污泥,在厌氧/缺氧SBR系统驯化51 d,反硝化脱氮除磷效率分别达到(96±2)%和(88±5)%。在此基础上,取厌氧末活性污泥,研究了COD浓度(0,26.25,87.5 mg/L)对亚硝酸型反硝化除磷性能及N_(2)O释放的影响。结果表明,随着COD浓度的增大,脱氮效率由55.44%升至63.50%和96.44%;同时,COD被合成PHB,并发生释磷的现象,导致除磷效率由33.54%降至26.87%和-0.016%;N_(2)O转化率(N_(2)O-N释放量/去除的TN量)由25.08%减少为22.96%和11.85%。高浓度COD有利于提升反硝化效率,并降低N_(2)O的释放,但会降低除磷效率。

采伐剩余物管理对杉木人工林土壤nosZ型反硝化细菌群落多样性的影响

反硝化细菌是土壤氧化亚氮(N_(2)O)排放的关键因子。以杉木人工林为研究对象,设置4种采伐剩余物处理方式(RF:对照;RB:火烧;MT:粉碎;NR:移除),采用高通量测序技术,以nosZ为标记基因,测定了自2018年9月—2020年9月,2年期间土壤nosZ型反硝化细菌群落的组成和丰度。研究结果显示,4种采伐剩余物处理中的土壤nosZ型反硝化细菌90%以上来自变形菌门,优势菌属包括固氮螺菌属、中慢生根瘤菌属、动胶菌属、伯克霍尔德菌属、嗜酸菌属、慢生根瘤菌属、假单胞菌属、固氮弧菌属以及无色杆菌属;样本间差异物种的显著性分析表明,在处理完成半年时,火烧相较于对照于β-变形菌纲水平显著增加了nosZ基因丰度;在处理完成一年时,火烧分别于红螺菌目、红螺菌科、固氮螺菌属水平显著高于粉碎;粉碎相较于移除在处理完成一年时,于γ-变形菌纲和产碱菌科水平显著增加了nosZ基因丰度;在处理完成两年时,粉碎处理的nosZ基因丰度在变形菌门水平显著高于对照和火烧。α多样性数据显示,处理完成一年时,粉碎处理相较于对照和移除显著增加了Shannon和Simpson指数;处理完成两年时,粉碎和火烧处理相较于对照显著降低了ACE和Chao1指数。杉木人工林4种采伐剩余物处理方式对土壤nosZ型反硝化细菌群落的组成和丰度有显著影响,并随研究时间发生明显变化,这为全面了解人工林采伐更新方式下土壤氮循环过程中N_(2)O排放的微生物机理提供了数据基础。

A^(2)/O-BAF工艺短程硝化模式下反硝化除磷效能

采用厌氧/缺氧/好氧-曝气生物滤池(A^(2)/O-BAF)工艺处理低C/N城市污水,研究硝化液回流比为0、50%、100%、150%和200%时该工艺脱氮除磷效能。结果表明,在A^(2)/O中控制污泥龄(SRT)为15d,水力停留时间(HRT)为10h,好氧段溶解氧(DO)为2.0mg/L;BAF中控制HRT为3h、好氧/缺氧曝停时间比为50min∶10min以及硝化液回流比R=200%的条件下,进水COD、TN、NH_(4)^(+)-N和PO_(4)^(3-)-P的浓度分别为232.61mg/L、53.99mg/L、52.20mg/L和5.54mg/L,系统出水中COD、TN、NH_(4)^(+)-N和PO_(4)^(3-)-P的浓度分别为34.11mg/L、12.44mg/L、1.01mg/L和0.34mg/L,亚硝积累率(Ni AR)高达95.20%。出水NO_(2)^(-)-N回流至A^(2)/O缺氧段后,缺氧段出水的PO_(4)^(3-)-P含量下降至2.68mg/L,反硝化除磷(DPR)对系统PO_(4)^(3-)-P的去除贡献达75.42%。批次试验表明,A^(2)/O反应器中的除磷菌在厌氧120min后释磷量达到36.35mg/L,缺氧条件下以NO_(2)^(-)-N为电子受体的反应中吸磷量为26.28mg/L,吸磷率为72.30%,以NO_(2)^(-)-N为电子受体的反硝化除磷菌(DPB)占总除磷菌的72.91%。

秸秆还田对南方稻田土壤N_(2)O排放及硝化和反硝化微生物群落的影响

【目的】以我国南方典型赤红壤水稻土为研究对象,探究不同秸秆还田量对双季稻区晚稻季土壤N_(2)O排放特征及硝化和反硝化微生物的影响,旨在为南方稻田N_(2)O减排提供科学依据。【方法】以2015年设置的定位试验为研究平台,设计5个处理:(1)CK,化肥+无秸秆还田;(2)CKS,化肥+当季秸秆全量还田;(3)S10,化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代10%钾肥;(4)S20,化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代20%钾肥;(5)S30,化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代30%钾肥。采用密闭静态暗箱-气相色谱法及宏基因组测序对气体和土壤微生物进行检测。【结果】稻田土壤N_(2)O排放主要集中在水稻分蘖期;较CK处理,秸秆还田各处理显著降低了稻田土壤N_(2)O累计排放量,其中,S30处理的N_(2)O累计排放量最低,为0.09 kg·hm^(-2),其全球增温潜势也最低;硝化过程中,氨氧化细菌(amoA和amoB)在分蘖期和成熟期的优势菌属均为甲基孢囊菌属;反硝化过程中,nirK型反硝化细菌的芽单胞菌属、罗河杆菌属、丰祐菌属在分蘖期和成熟期细菌属中均占据主导地位;nirS型反硝化细菌的嗜甲基菌属和甲基营养型反硝化菌属在分蘖期和成熟期细菌属中均占据主导地位;分蘖期,土壤N_(2)O排放量与nirS型反硝化细菌的甲基营养型反硝化菌属呈显著负相关、与nirS型反硝化细菌的沙壤土杆菌属呈显著正相关;成熟期,土壤N_(2)O排放量与nirS型反硝化细菌的水生细菌属呈极显著正相关关系。【结论】秸秆还田显著降低了稻田土壤N_(2)O排放,AOB(amoA)和AOB(amoB)的甲基孢囊菌属是氨氧化过程的优势菌属,nirK型反硝化细菌的芽单胞菌属、罗河杆菌属、丰祐菌属,和nirS型反硝化细菌的嗜甲基菌属及甲基营养型反硝化菌属是反硝化过程的优势菌属。

MBBR在西藏某污水厂低温环境的应用效果分析

低温环境是西藏自治区污水处理工作面临的重大挑战。西藏某污水处理厂原设计处理规模为9000m^(3)/d,采用AAO工艺,出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级B标准。通过升级改造和扩建,处理规模达到15000 m^(3)/d,改造为AAO+MBBR的生化工艺,深度处理采用磁混凝工艺。改造完成后,在进水水温低于5℃、且加温不足5℃情况下,出水依然稳定达到一级A标准。其中,NH_(4)^(+)-N主要在MBBR区去除,TN主要在厌/缺氧区去除;出现了反硝化除磷现象,其占生物除磷的29.6%;载体生物膜的微生物丰富度和多样性指数高于活性污泥;1级和2级悬浮载体上硝化菌属的相对丰度分别为2.86%和3.76%,高于活性污泥的0.13%,这使得悬浮载体的NH_(4)^(+)-N去除能力强于活性污泥。除磷菌属更加倾向于在活性污泥中富集,并表现出相对丰度高于生物膜的现象。项目的直接运行成本为0.473元/m^(3),且运行稳定,可为MBBR在西藏高寒污水厂的应用提供借鉴。

不同水分管理下稻田土壤CH_4和N_2O排放与微生物菌群的关系

采用MPN计数法对黑土 (海伦 )和草甸棕壤 (沈阳 )稻田生长季 4种微生物菌群数量进行了测定 ,同时采用封闭式箱法对CH4和N2 O通量进行观测 ,以深入了解稻田生物源温室气体排放的微生物学过程 .两地试验田均采用长期淹灌与间歇灌溉两种不同水分管理 .对实验结果多元回归分析 ,结果表明 ,海伦与沈阳两地稻田两种水分管理条件下CH4通量季节变化与产甲烷菌数季节变化存在极显著正相关关系 .沈阳稻田生长季CH4通量季节变化与甲烷氧化菌数季节变化具有显著正相关性 .间歇灌溉条件下黑土稻田N2 O通量与反硝化菌数呈显著性正相关关系 .两种水分管理条件下沈阳稻田N2 O通量与硝化菌数具有显著正相关关系 .间歇灌溉条件下沈阳稻田N2

不同基质对人工湿地脱氮效果和硝化及反硝化细菌分布的影响

对组合基质和煤渣基质潜流式人工湿地的脱氮效果进行了对比研究,结果表明:组合基质人工湿地的脱氮效果较好,氨氮和总氮的平均去除率达到81.9%和75.7%,而煤渣基质人工湿地的去除率相对较低,氨氮和总氮的平均去除率仅为59.6%和51.8%.为进一步探讨2组人工湿地脱氮效果差异显著的原因,研究了不同基质潜流式人工湿地系统内硝化细菌和反硝化细菌的空间分布.实验结果表明:基质类型对人工湿地中硝化细菌和反硝化细菌的数量和空间分布有较大影响;在上层,组合基质人工湿地硝化细菌数是煤渣基质人工湿地的2.8倍,在下层,反硝化细菌数是煤渣基质人工湿地的1.8倍.人工湿地表层溶解氧水平较高,硝化细菌密度大,底层溶解氧水平较低,反硝化细菌密度大,使得湿地中形成上层以硝化菌为主的硝化反应区和下层以反硝化菌为主的反硝化区.

复合垂直流人工湿地污水处理系统硝化与反硝化作用

研究了复合垂直流人工湿地各基质层的硝化与反硝化菌数量以及硝化与反硝化作用强度 .结果表明 ,基质中硝化菌数量为 7 5× 10 3 ～ 1 1× 10 5MPN·g-1,反硝化菌数量为 7 5× 10 6～ 1 1× 10 7MPN·g-1.硝化作用强度为 0 0 1～ 6 35 μg·(g·d) -1,反硝化作用强度为 3 37～ 4 19μg·(g·d) -1.沿水流方向硝化菌数量和硝化作用强度明显降低 ,其变化趋势呈显著正相关 (r =0 96 6 1,p <0 0 0 1) .反硝化菌数量和反硝化作用强度比较稳定 ,沿水流方向略有上升 ,其变化趋势呈显著正相关 (r =0 772 2 ,p <0 0 2 5 ) .沿水流方向 ,硝化作用与反硝化作用强度变化呈显著负相关 (r=- 0 9776 ,p <0 0 0 1) ,这与人工湿地的溶氧状况和污水中氨氮含量较高相一致 .

森林土壤氧化亚氮排放对大气氮沉降增加的响应研究进展

森林土壤N2O来源于土壤氮素的氧化还原反应,硝化、反硝化、硝化细菌反硝化以及化学反硝化是其产生的四个关键过程。当前,氮素富集条件下森林土壤N2O排放存在硝化和反硝化主导作用之争,对大气氮沉降增加的响应模式以及微生物驱动机制尚不清楚。综述了森林土壤N2O来源的稳定性同位素拆分,森林土壤总氮转化和N2O排放对增氮的响应规律,增氮对N2O产生菌群落活性和组成的影响,并指出研究的薄弱环节与未来的研究重点。总体而言,森林土壤N2O排放对大气氮沉降增加的响应呈现非线性,包括初期无明显响应、中期缓慢增加和后期急剧增加三个阶段,取决于森林生态系统"氮饱和"程度。施氮会引起森林土壤有效氮由贫氮向富氮的转变,相应地改变了土壤硝化细菌和反硝化细菌群落丰度与组成,进而影响土壤N2O排放。由于森林土壤N2O排放监测、土壤总氮转化和N2O产生菌群落动态研究多为独立进行的,难以阐明微生物功能群与N2O排放之间的耦合关系。未来研究应该有机结合15N-18O标记和分子生物学技术,准确量化森林土壤N2O的来源,揭示森林土壤N2O排放对增氮的非线性响应机理。

单级生物脱氮的特性研究

以 PVA为载体 ,采用冷冻法混合固定硝化菌和反硝化菌 ,研究硝化菌与反硝化菌的比例、有机碳源、p H值、碱度、温度和DO等因素对单级脱氮过程的影响 .试验结果表明 :当硝化菌 /反硝化菌 =1 .5∶ 1～ 3.6∶ 1 ( W∶ W)时 ,脱氮速率最快 .在甲醇、乙醇、醋酸和葡萄糖 4种有机碳源中 ,以乙醇为碳源时脱氮速率最快 .最适的温度、p H值和 DO分别是 30℃、8.2和 2 mg/L～ 6mg/L.碱度与氨氮的比例越高 ,脱氮速率越快 ,但当碱度 /氨氮 >9.0时 ,脱氮速率趋于稳定 .

MBR处理垃圾渗滤液的亚硝酸型硝化反硝化研究

对高浓度氨氮的去除一直是垃圾渗滤液处理中的难点之一，为此利用膜生物反应器（MBR）对渗滤液进行了亚硝酸型硝化反硝化的中试研究。结果表明，当进水氨氮浓度〈1000mg／L、氨氮负荷为0．4kgNH4^＋-N／（m^3·d）时，对氨氮的去除率可达80％～90％。当反应器中的游离氨浓度〉5mg／L时，NO2^- —N的积累率可达80％以上，表明游离氨抑制是实现亚硝酸型硝化反硝化的主要原因。当进水碳氮比〉（2：1）时，对总氮的去除率可达70％左右，对碳源的需求量明显低于传统的硝化反硝化工艺；当进水的碳氮比降至1：1时，对总氮的去除率仅为30％左右。

设施栽培土壤氧化亚氮释放及硝化、反硝化细菌数量的研究

研究表明 ,设施栽培土壤N2 O释放通量比露地栽培土壤高 1 39倍 ;灌水处理N2 O释放较未灌水处理高 1 17倍。随着氮肥的增加 ,N2 O释放量急剧上升 ,其回归方程 y =2 5 6 96 +1 4 7x ,r=0 995 1 。 2种肥料施入土壤的5d内 ,施有机肥 (酵素菌肥 )的土壤N2 O的释放量高于施化肥的处理。通过检测硝化细菌和反硝化细菌数量的变化发现 ,施尿素处理的硝化和反硝化细菌数量比对照低 ,但是随着时间的推移 ,反硝化细菌数量又有上升的趋势 ;施用有机肥 (酵素菌肥 )处理的硝化细菌数量低于施用尿素处理 ,但反硝化细菌数量则明显高于尿素处理。

加气条件下土壤N_2O排放对硝化/反硝化细菌数量的响应

为揭示加气灌溉及不同灌水量处理设施番茄地土壤N2O排放对土壤微生物的响应,于2016年8—12月在日光温室内进行试验,以充分供水的灌水量(W)为基准,设置0.6W、0.8W和1.0W 3个灌水定额,每个灌水定额又设置加气和不加气处理,共计6个处理:0.6W加气(AI0.6)、0.6W不加气(CK0.6)、0.8W加气(AI0.8)、0.8W不加气(CK0.8)、1.0W加气(AI1.0)和1.0W不加气(CK1.0)。结果表明,番茄生育前期,不同灌溉处理的土壤N2O排放通量呈下降的趋势;移植25 d后,N2O气体维持在较低且稳定的排放水平。与不加气处理相比,不同灌水定额的加气处理增加了土壤N2O排放,平均增加了4.7%;且随着灌水量的增加,土壤N2O排放也在增加,平均增加了1.9%,但处理间差异性均不显著(P>0.05)。就番茄全生育期微生物数量均值而言,加气较不加气处理增加了土壤硝化细菌数量,平均增加了2.1%;但加气减小了土壤反硝化细菌数量,平均降低了9.7%(P>0.05)。而随着灌水量的增加,土壤硝化细菌和反硝化细菌数量均逐渐增加(P>0.05)。相关分析表明,土壤N2O排放与土壤水分和土壤温度呈极显著正相关关系(P<0.01),与土壤反硝化细菌数量呈极显著负相关关系(P<0.01)。试验结果为研究设施菜地土壤硝化和反硝化反应过程及氮循环奠定了理论基础。

不同氮肥对水稻根圈微生物生物量及硝化─反硝化细菌的影响

本文采用自行设计根箱,研究了不同形态N肥(硫铵、尿素)施用条件下,植稻模拟生态系统中水稻苗期根圈微生物生物量C、N和亚硝酸细菌及反硝化细菌的动态变化。结果表明:不同N肥处理的水稻根圈土壤中微生物生物量C和N均高于非根圈土壤,而尿素处理又高于硫铵。两组N肥处理的水稻根圈土壤中亚硝酸细菌和反硝化细菌数量也比非根圈土壤高。硫铵处理的根圈亚硝酸细菌数量在施肥后第7天达到高峰;反硝化细菌数量有随时间呈递增现象。而尿素处理的根圈亚硝酸细菌和反硝化细菌均在第11天出现数量高峰。说明水稻根圈有明显的根圈效应,亚硝酸细菌和反硝化细菌的存在,是引起土壤硝化、反硝化气态N损失的潜在动力;对N的生物有效性而言,施用尿素比硫铵具有明显滞后期,有利于土壤N素对植物生长的持续供应,减少N素损失和环境污染。

竹丝填充床对高有机负荷及低C/N水质的脱氮特性

利用竹丝填料作为生物载体而组建的接触氧化工艺对高浓度难降解水质和低C/N水质的脱氮特性进行了研究.结果表明,当进水COD为804～5100mg/L,BOD为45.0～1100mg/L,BOD/COD为0.01～0.46的情况下,TN去除率为26.6%～96.95%,出水BOD/COD为0.07～0.75;当COD为98～251mg/L,TN为28.0～105.1mg/L,COD/TN为1.6～4.6时,TN去除率为4.94%～48.8%,说明竹丝填料接触氧化工艺在高浓度难降解水质和低C/N比水质条件下具有很好的脱氮效果,但竹子囊腔内的竹汁会使系统脱氮效果波动;对反应器内的主要菌群的分布特征研究发现,在处理高浓度难降解水质过程中,进、出口处细菌浓度相当;而在处理低C/N水质过程中,细菌、硝化细菌主要分布在反应器的进口处,反硝化细菌沿程均匀分布.

污水生物处理功能微生物的多样性

综述了污水处理微生物学近期的研究现状,介绍了一些仍不能培养的细菌被鉴定为对污泥膨胀、提高生物学除磷、亚硝酸盐氧化和脱氮负责,而许多原来认为的优势群体却对污水处理不是最重要的.这些知识可以为微生物多样性、种群动态、生态稳定和特定微生物种群活性等提供新的视野,可以应用于污水生物反应器的设计和处理参数的控制,为改进污水处理厂的处理策略等提供更多的理论基础和依据.

硝化菌与反硝化菌混合培养生物脱氮的研究

从污泥中筛选得到了脱氮效率较高的硝化菌、亚硝化菌和反硝化菌,测定了其在含氮溶液中的生长曲线,计算得到其反硝化或硝化强度。将所得菌种在好氧条件下于模拟污水中进行混合培养,研究了脱氮效率及影响因素,并与用传统生物序列法进行硝化与反硝化培养脱氮的效果进行了比较。结果表明:混合培养硝化菌、亚硝化菌和反硝化菌过程中不会累积中间产物,生物脱氮率可达76.7%,较传统序列式脱氮法有显著提高,混合培养过程受pH值和温度的影响较小,是一种简易可行、高效和无污染的生物脱氮方法。

稻田温室气体排放与土壤微生物菌群的多元回归分析

为揭示多种田间管理措施综合影响下双季稻田温室气体平均排放通量与土壤微生物菌群的多元回归关系,利用静态箱—气相色谱法和稀释培养计数法进行了温室气体排放通量和土壤产气微生物菌群数量的连续观测。2a研究结果显示,稻田甲烷排放通量与土壤微生物总活性和产甲烷菌数量关系密切,甲烷排放通量与二者的关系可分别由指数和二次多项式模型拟合。一元回归分析表明,仅产甲烷菌数量就能单独解释96.9%的稻田甲烷排放通量变异(R2=0.969,P<0.001),但考虑两种因素的二元回归拟合优度高于一元回归(R2=0.975,P<0.001)。氧化亚氮排放通量与土壤硝化细菌和反硝化细菌数量也密切相关(P<0.05),氧化亚氮排放通量与二者的二元非线性混合回归模型可以解释至少70.4%的稻田氧化亚氮排放通量(R2≥0.704,P<0.001),其拟合优度也高于一元回归。稻田温室气体排放通量受多种影响因素控制,土壤产气微生物活性和数量是多种因素影响的直接响应,因此二者与温室气体排放存在显著相关,基于田间试验的多元非线性回归分析客观的揭示了温室气体排放通量与环境因子的相关关系。

连续流双污泥系统反硝化除磷脱氮特性

以生活污水为处理对象 ,对基于缺氧吸磷理论开发出的连续流厌氧 /缺氧 -硝化 (A2 N)双污泥新工艺反硝化除磷脱氮的性能进行了考察 .试验结果表明 :A2 N双泥系统能使硝化菌和反硝化聚磷菌分别在各自最佳的环境中生长 ,利于系统脱氮除磷的稳定和高效 ,可控制性也得到了提高 .研究发现 ,当进水 ρ(C) / ρ(N)为 3.97时 ,ρ(总氧 ,TN) / ρ(总磷 ,TP)和化学耗氧量 (COD)去除率分别为 80 .99% ,92 .87%和 91% ;而当提高进水 ρ(C) / ρ(N)至 6 .4 9时 ,可进一步提高脱氮除磷效果 ,ρ(TN) ,ρ(TP)和COD去除率分别达到 92 .7% ,97.95 %和 95 % .可见 ,该工艺较适合进水COD/ ρ(TN) 偏低的城市污水脱氮除磷处理 .