信号分子强化挂膜沸石去除屋面雨水中氨氮的实验研究

为了提高硝化菌和反硝化菌在沸石表面的附着性能,达到高效处理初期屋面雨水中氨氮及延长挂膜沸石使用寿命的目的,进行了酰基高丝氨酸内脂类信号分子(AHLs)强化沸石挂膜实验研究.实验结果表明:添加2.0μmol/L C12-HSL能够显著提高硝化菌WGX5、WGX13在沸石表面的附着能力,使其生物附着量分别提高了89%和94%,但是对反硝化菌HF2、HF8的附着能力提高幅度有限.调控碳氮比为4时投加2.0μmol/L C12-HSL不仅可以提高硝化菌WGX5、WGX13的附着能力,也可显著提高反硝化菌HF2和HF8的附着性能,使HF2和HF8的生物附着量相比碳氮比为2、投加2.0μmol/L C12-HSL时分别提高了1.3倍和1.6倍.该条件下制备的挂膜沸石可长期有效去除初期屋面雨水中的氨氮(5轮实验中氨氮去除率均高达91%~98%),此外还可去除部分化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)(5轮实验中COD去除率可达61%~70%).强化挂膜后沸石的原位再生率由34%提高至83%,因此,有效延长了沸石的使用寿命,5轮实验中强化挂膜沸石均能有效去除屋面雨水中的氨氮.

挂膜沸石覆盖技术修复富营养化水体的研究

将从水体沉积物中分离得到的硝化细菌、反硝化细菌固定在沸石上,利用挂膜沸石覆盖技术修复扬州段古运河和西安某人工湖两种富营养化水体。结果表明,对于沉积物的氮释放特性不同的两种水体,挂膜沸石覆盖技术均能有效抑制其内源氮的释放。扬州段古运河沉积物呈现初期释放氨氮、后期转化为硝态氮的特征,表面覆盖挂膜沸石层48 d后,上覆水体的TN浓度为0.34 mg/L(以硝态氮为主),沉积物中21%的总氮被去除。人工湖的沉积物则呈现持续释放氨氮的特征,以挂膜沸石层覆盖修复40 d后,上覆水体的TN浓度为0.49 mg/L(以氨氮为主),沉积物中52%的总氮被去除。

信号分子强化改性挂膜沸石持续抑制沉积物中氨氮释放

为寻找一种长期有效的底泥修复方式,对沸石进行了改性并挂膜的实验.考察了4种铝盐[AlCl_(3)、Al(NO_(3))_(3)、Al_(2)(SO_(4))_(3)和KAl(SO_(4))_(2)]改性挂膜沸石对上覆水中氨氮的去除情况.结果表明,AlCl_(3)改性挂膜沸石效果最佳,且最佳改性浓度为0.8 mol·L^(-1).进一步分析添加信号分子OHHL后,AlCl_(3)改性挂膜、NaCl改性挂膜和天然挂膜沸石抑制河流底泥中氮释放的持续性.其中AlCl_(3)改性挂膜沸石上附着的细菌量多,反硝化菌数量占比高(初始82.1%;30 d后61.1%),因此,生物再生率高(64.9%),从而使得该沸石使用寿命长达8.5个月.可见,AlCl_(3)改性挂膜沸石能对底泥释放的氮负荷达到有效持续地抑制.