海水养殖尾水中NH_(4)^(+)-N去除技术的机理与工艺研究进展

总结了海水养殖尾水中NH_(4)^(+)-N的来源及特点,NH_(4)^(+)-N去除技术的机理与功能微生物、工艺应用及其微生物分布等,重点对海水养殖尾水中NH_(4)^(+)-N去除技术的机理与工艺应用进行了阐述。好氧氨氧化微生物主要包括氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)及全程硝化菌(comammox),厌氧氨氧化微生物主要包括厌氧氨氧化细菌(AnAOB)。基于好氧氨氧化微生物原理去除NH_(4)^(+)-N的主要工艺技术包括移动床生物膜反应器(MBBR)、曝气生物滤池(BAF)、人工湿地和生态塘等;基于厌氧氨氧化菌处理海水养殖尾水的主要工艺技术有厌氧流化床、厌氧固定床等。指出工艺应用与微生物种群结构之间关系的研究不足。富集氨氧化微生物从而实现经济高效脱氮是未来工艺研究的重点方向。

厌氧氨氧化与反硝化耦合脱氮除碳研究Ⅰ:COD/NH_4^+-N对耦合反应的影响

采用ASBR反应器,通过改变进水COD/NH_4^+-N值,研究了COD/COD/NH_4^+-N对厌氧氨氧化与反硝化耦合反应的影响.结果表明:在COD为300mg/L,NO2--N为145mg/L时,COD/COD/NH_4^+-N是影响厌氧氨氧化对耦合反应脱氮贡献及COD/NH_4^+-N去除率的主要因素,但不会对NO2--N去除率产生影响.当COD/COD/NH_4^+-N值在1~3.25时,厌氧氨氧化对耦合反应的脱氮贡献率基本稳定在73.03%;当COD/COD/NH_4^+-N值在3.75时,厌氧氨氧化对耦合反应脱氮的贡献率开始由71.76%下降至约55%;当COD/COD/NH_4^+-N值在4.25~5.25时,厌氧氨氧化与反硝化的脱氮贡献率基本相等;当COD/COD/NH_4^+-N值在6.5~12.5时,反硝化的脱氮贡献率随着COD/COD/NH_4^+-N值的增大由51.69%增大到79.62%.耦合反应器中活性污泥的颗粒化程度不断增强,颗粒污泥的粒径主要分布在0.6~1.5mm范围内,污泥沉降性能良好.

NH_4^+-N部分代替NO_3^--N对番茄生育中后期氮代谢相关酶活性的影响

采用砂培实验研究NH4+-N部分代替NO3--N对番茄的影响,结果表明:与全硝处理(100%NO3-)相比较,增铵处理(NH4+∶NO3-=25%∶75%)下番茄鲜果重显著提高;同时叶片内NO3--N含量随增铵而显著降低,叶片与果实内NH4+-N含量及果实的可溶性蛋白含量随增铵而升高;增铵条件抑制了叶片和果实的硝酸还原酶(NR)活性,提高了叶片和果实的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPcase)活性及叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性,但对果实的谷氨酰胺合成酶(GS)活性影响不大。上述结果表明,NH4+-N部分代替NO3--N可增加番茄产量,提高集约化基地的生产量。

NO_3^--N/NH_4^+-N不同配比下紫花苜蓿氮代谢关键酶及钼、铁元素含量研究

以西北地区广泛种植的优质植物性蛋白饲料紫花苜蓿"甘农3号"为试验材料,在室外防雨网室内,采用盆栽营养液沙培法,在适宜氮素供应水平210 mg·L-1基础上,研究NO_3^--N和NH_4^+-N混合的7种配比(NO_3^--N/NH_4^+-N分别为12.5/87.5、25/75、37.5/62.5、50/50、62.5/37.5、75/25、87.5/12.5,依次标为1/7、1/3、3/5、5/5、5/3、3/1、7/1)对紫花苜蓿全生育期各部位硝酸还原酶(NR)、固氮酶活性及钼(Mo)、铁(Fe)营养吸收的影响。结果表明:(1)从部位来看,紫花苜蓿NR活性、Mo含量趋势一致,均表现为:叶>根>茎,而Fe含量则表现为根>叶>茎;不同配比下各部位NR活性均表现为配比中NO_3^--N比例大时,其活性较高,尤其是生长前期当NO_3^--N/NH_4^+-N为7/1时,各部位NR活性均最高;不同配比对根中Mo含量的影响在苗期与NR趋势相近,在NO_3^--N比例大时达最高。现蕾期与固氮酶活性相同,1/7时最高。成熟期同固氮酶与NR活性,均为5/3时最高;不同配比对根中Fe含量的影响与固氮酶活性变化趋势相一致,苗期均为1/7处理最高,盛花期至成熟期均为5/3处理最高。(2)从生育期来看,紫花苜蓿全生育期NR和固氮酶活性变化趋势均呈单峰曲线;NR活性在盛花期最高,即盛花期氮代谢能力最强,且各生育期均为配比中NO_3^--N比例大时NR活性高,氮代谢能力较强;固氮酶活性在结荚期最高,即结荚期根瘤固氮能力最强,且苗期和现蕾期均表现为1/7处理其活性最高,盛花期至成熟期5/3处理活性最高;不同配比对茎和叶中Mo、Fe含量的影响基本相同,现蕾期至盛花期在配比中NH_4^+-N比例大时含量最高,结荚期至成熟期在配比中NO_3^--N比例大时含量最高。(3)NR和固氮酶活性相互关系在整个生育期表现不同:在紫花苜蓿生长前期(苗期至现蕾期),NO_3^--N/NH_4^+-N=7/1时NR活性最大,1/7处理NR活性最小,而固氮酶活性则相反,二者表现出拮抗关系;在紫花苜蓿生长中、后期(盛花期至成熟期)NR活性与固氮酶活性均在NO_3^--N/NH_4^+-N=5/3时达最大值,二者又相互促进。

饮用水生物处理小试工艺中NH4^＋-N的非硝化去除途径分析

通过计算N和DO的质量平衡,研究饮用水生物处理小试工艺中是否存在NH4+-N的非硝化去除途径,并探讨其可能机制.结果表明,当生物流化床和生物滤池进水NH4+-N浓度大于2 mg/L时,前者进水的NH4+-N、NO2--N和NO3--N之和比出水高出0.91 mg/L,后者理论上消耗的DO比实际多约2.90 mg/L,说明这2种工艺中均有氮亏损现象发生,一部分NH4+-N通过与DO无关的非硝化作用被去除.对非硝化去除途径的分析表明,因为反应器对磷元素和有机物的利用不随氮亏损发生变化,可以排除掉同化作用和反硝化作用;因为反应器进水低碳高氮的特性和NO2--N的积累与发生氮亏损的废水生物处理系统相似,据此提出在生物膜缺氧内部发生、通过短程硝化和厌氧氨氧化的偶联(或OLAND反应)将NH4+-N和NO2--N同时转变为N2脱除的自养脱氮是饮用水生物处理中氮亏损的可能途径.

鄱阳湖南矶山自然保护区沼泽湿地土壤对NH_4^+-N吸附能力的研究

湿地土壤能有效地对营养物质滤过截留,是氮素和磷素的储藏库,能减轻水体由于氮素和磷素过高而引起的富营养化,通过土壤样品的吸附试验,研究了位于鄱阳湖南部的南矶山自然保护区沼泽湿地土壤对NH+4-N的吸附能力。结果表明,供试土壤对NH+4-N的吸附符合Langmuir、Freundlich、Temkin方程,最大吸附量为222.22mg·kg-1土,吸附常数为0.5294,最大缓冲容量(MBC)为117.65mg·kg-1土。其较强的吸附能力,使它在稳定整个鄱阳湖生态系统中发挥巨大作用。另一方面,它储存的营养物质也将为湿地中生物群落所利用,对湿地生态系统的生产力影响突出。因此,加强保护湿地土壤对鄱阳湖生态系统的稳定非常重要。

固定化微绿球藻去除NH_4^+-N、PO_4^(3-)-P效果的研究

为了探究固定化微绿球藻(Nannochloropsis oculata)去除污水中NH_4^+-N、PO_4^(3-)-P的效果,采用海藻酸钠固定化包埋技术进行实验。开展了固定化藻球大小、藻细胞包埋密度、藻球投放质量及充气培养条件对NH_4^+-N、PO_4^(3-)-P去除效果的单因子试验研究。结果表明,固定化藻球大小、藻细胞包埋密度、藻球投放质量和充气培养条件对NH_4^+-N、PO_4^(3-)-P的去除效果影响显著(P<0.05)。藻球直径3.5 mm时生长速率(K)值最大(0.332±0.002),同时NH_4^+-N、PO_4^(3-)-P去除率效果最佳,分别为(75.08±3.83)%和(80.80±3.81)%;藻细胞包埋密度100×10~4 cells/ball时K值最大(0.330±0.033),而NH_4^+-N、PO_4^(3-)-P去除率则以藻细胞包埋密度300×10~4 cells/ball组为佳,分别达(87.20±0.43)%和(82.58±1.72)%,但考虑单位藻细胞去除率,包埋密度以100×10~4 cells/ball为宜;随着藻球用量的增加K值下降,10g/L组K值最大(0.301±0.02)、50 g/L组K值最小(0.193±0.01),投放量30和50 g/L时NH_4^+-N去除率较高分别为(84.12±0.78)%和(84.63±0.45)%,30 g/L组PO_4^(3-)-P去除率最高达(77.13±1.43)%。综合考虑,藻球投放量选用30g/L为宜;充气条件培养K值、NH_4^+-N和PO_4^(3-)-P去除率显著(P<0.05)高于不充气,K值分别为(0.306±0.006)和(0.177±0.010);NH_4^+-N去除率分别为(85.93±0.45)%和(49.32±0.45)%;PO_4^(3-)-P去除率分别为(66.66±5.00)%和(46.29±2.12)%。研究优化了微绿球藻固定化条件:固定化微绿球藻应进行充气培养,藻球规格3.5 mm、藻细胞包埋密度100×10~4 cells/ball、藻球投放量30g/L。

NO3^--N/NH4^＋-N配比对紫花苜蓿营养品质及饲用价值的影响研究

以"甘农3号"紫花苜蓿为试验材料,在室外防雨网室内,采用盆栽营养液砂培,在最佳氮素供应水平210mg/L基础上,研究NO_3^--N和NH_4^+-N混合的7种配比(1/7、1/3、3/5、5/5、5/3、3/1、7/1)对紫花苜蓿营养品质及饲用价值的影响。结果表明,NO_3^--N/NH_4^+-N=5/3处理的粗蛋白(CP)、蛋白总量(TP)、可消化干物质(DDM)及干物质采食量(DMI)总体上都显著高于其他配比处理(P<0.05),中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)均显著低于其他配比处理(P<0.05),5/3处理有利于紫花苜蓿营养积累;从微量元素营养角度分析,以NH_4^+-N为主的混合态氮更有利于铁(Fe)、锰(Mn)和钼(Mo)的积累,且最适配比分别为NO_3^--N/NH_4^+-N=1/3、1/7和3/5,而以NO_3^--N为主的混合态氮则有利于锌(Zn)的积累,且最适配比为NO_3^--N/NH_4^+-N=3/1;用相对饲用价值(RFV)法评定,5/3处理RFV值显著高于其他配比处理(P<0.05),且各处理RFV均大于100,对照美国紫花苜蓿草产品的分级标准,其品质均达到2级以上水平,其中5/3和7/1处理紫花苜蓿的品质达1级水平。说明紫花苜蓿生长环境中速效氮以NO_3^--N为主,且比例接近NO_3^--N/NH_4^+-N=5/3时,最有利于紫花苜蓿优良营养品质的形成。

利用13X沸石分子筛净化含NH_4^+-N废水的实验研究

研究了13X沸石分子筛在静态和动态条件下对中低浓度含NH4+-N废水的吸附性能,包括影响吸附的主要因素、沸石对NH4+-N的吸附效果和沸石的再生等。静态实验结果表明,pH值为6.5~7.5,吸附时间35 min,吸附温度20~30℃的条件下,沸石对50 mL NH4+-N初始浓度(C0)为80 mg/L的废水吸附效果最佳,吸附过程符合Langm uir型吸附等温式,饱和吸附量为8.61 mg/g。动态条件下,随水力停留时间增加,沸石对NH4+-N的吸附量上升,最大饱和吸附量可达24.20 mg/g,吸附过程符合Thom as吸附模型。直接焙烧法对吸附后的沸石进行再生活化处理效果良好。实验证明,利用13X沸石净化中低浓度含NH4+-N废水具有良好的工业化应用前景。

沼泽湿地对污水中NH_4^+-N和PO_4^(3-)-P净化模拟研究

选取三江平原典型沼泽湿地———毛苔草沼泽,通过人工施加氮肥和磷肥来模拟农田污水排入沼泽湿地后,沼泽植物对污水的净化效果。从植物营养吸收角度进行野外实地污水净化模拟研究,对植物直接吸收利用的营养成分NH+4-N、PO3-4-P进行了测试分析。研究表明毛苔草沼泽对水中的NH+4-N、PO3-4-P的净化随时间的推移呈现明显的指数衰减下降趋势,随着氮、磷含量的增加,沼泽湿地对污水净化逐渐变慢,净化所需时间增长,曲线数值方程模拟效果较好。

天然水温对生物修复污染水源除NH_4^+-N效果的影响研究

采用弹性填料微孔曝气生物修复方法净化受污染的某饮用水源 ,探讨了天然水体环境温度变化对生物除NH+ 4 N作用效果的影响。结果表明 ,水体环境温度对生物修复工艺除NH+ 4 N作用影响很大。水温越高 ,生物修复工艺除NH+ 4 N效果越好。在较低水环境温度下 ,水温变化对生物修复工艺除NH+ 4 N作用效果影响最大 ;在日常水体温度下 ,水温变化对生物修复工艺除NH+ 4 N作用效果影响最小 ;在水体温度较高的条件下 ,水温变化对生物修复工艺除NH+ 4

垃圾渗滤液中NH_4^+-N在地下水系统中迁移转化模拟研究

采用某垃圾填埋场附近土样及该垃圾填埋场渗滤液进行动态吸附试验、土柱试验,分析NH+4-N在地下水系统中的微生物降解机理,建立考虑吸附项和降解项的水流方程、溶质方程耦合数学模型,应用大型有限元软件对该垃圾填埋场渗滤液中NH+4-N在地下水系统第1 a、3 a、5 a、10 a、15 a的时空运移转化过程进行数值模拟和可靠性验证。结果表明,填埋作业第1 a时NH+4-N在地下水系统中即迅速发生了对流、弥散、吸附、硝化等一系列作用,最大质量浓度从900mg/L迅速降低至11.4 mg/L;填埋作业第3 a时地下水系统因溶解氧消耗殆尽而处于厌氧还原环境,反硝化作用占主导地位,NH+4-N的最大质量浓度上升至24.5 mg/L;填埋作业第5 a时,再次上升为25.7mg/L,此后直至填埋作业第15 a,最大质量浓度一直维持在25.8mg/L,处于平衡状态。填埋场下游监测点(x=650 m,y=470 m)的实测数据与相应时间模拟结果基本相符,表明该数值分析方法是可行的。

天然水体环境温度对生物修复工艺除NH_4^+-N效果影响分析

采用弹性填料微孔曝气生物修复方法净化受污染的某饮用水源 ,探讨了天然水体环境温度变化对生物除NH+ 4-N作用效果的影响。结果表明 ,水体环境温度对生物修复工艺除NH+ 4-N作用影响很大 ,水温越高 ,生物修复工艺除NH+ 4-N效果越好 ,在较低的水体环境温度下 ,水温变化对生物修复工艺除NH+ 4-N作用效果影响最大 ;在日常水体环境温度下 ,水温变化对生物修复工艺除NH+ 4-N作用效果影响最小 ;在水体环境温度较高条件下 ,水温变化对生物修复工艺除NH+ 4-N作用效果影响较小。

基于ARIMA模型的湘江流域DO和NH_4^+-N含量贝叶斯预测

为实时把控湘江流域水质的变化趋势,采用污染比较严重的湘江流域长沙段和益阳段水质指标溶解氧(DO)和氨氮(NH_4^+-N)含量的监测数据,用贝叶斯方法推断经典的ARIMA时间序列模型,并用马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)模拟方法对DO和NH_4^+-N含量进行贝叶斯预测。结果表明,该模型的贝叶斯预测能实现对湘江流域长沙段和益阳段水质指标DO和NH_4^+-N含量的精确点预测、区间预测和概率预测。

NO_3^--N/NH_4^+-N配比对小白菜生长及硝酸盐含量的影响

利用NO3--N/NH4+-N不同配比的营养液对11个小白菜品种进行水培试验。结果表明,不同的NO3--N/NH4+-N配比对不同品种小白菜生长和的硝酸盐含量有着显著的影响,同一氮源培养下不同的小白菜品种间表现出显著的差异,在5.0∶5.0(B)处理条件下,各品种小白菜表现良好;供试的小白菜品种的硝酸盐积累量随着铵态氮比例的增加而下降,表明适当地配施铵态氮较纯硝态氮营养液培养小白菜能获得较低的硝酸盐积累量,但不影响生长。

水源中NH_4^+-N对生物预处理污染原水除NH_4^+-N效果影响研究

采用弹性填料微孔曝气生物预处理方法净化受污染的某饮用水源,探讨了水源水环境中NH4+-N变化对生物预处理除NH4+-N作用效果的影响。结果表明,水源水环境中的NH4+-N对生物预处理工艺除NH4+-N有一定的影响作用。

不同耐铵性植物幼苗离体根对NO_3^--N和NH_4^+-N选择吸收速率及叶片NRA的研究

以黄瓜、番茄、小麦、水稻和莴苣５种植物为材料，研究了幼苗离体根在１～５ｍｍｏｌ／ＬＮＨ４ＮＯ３吸收液中选择吸收ＮＯ－３—Ｎ及ＮＨ＋４—Ｎ的速率。黄瓜、番茄选择吸收ＮＯ－３＿Ｎ较ＮＨ＋４－Ｎ多；水稻、莴苣选择吸收ＮＨ＋４—Ｎ较ＮＯ－３—Ｎ多；小麦对两种Ｎ源选择吸收性不强，在０．０５和０．１ｍｏｌ／ＬＫＮＯ３底物诱导下，黄瓜叶片的硝酸还原酶活力明显高于水稻叶片的硝酸还原酶活力。吸收能力及还原能力的差异。

暗纹东方鲀过滤水槽中硝化细菌对NH_4^+-N的转化效率

通过对暗纹东方水槽中硝化细菌对NH4+ -N转化率的测定 ,定量了解了硝化细菌的硝化率。结果表明 :过滤水槽的沙粒中硝化细菌数量平均比水中要高 2 1倍 ,高出对照组 10倍 ;沙粒的硝化率为水体的 10 0倍 ;影响硝化细菌对NH4+ -N转化的主要因素为温度、溶解氧和细菌数量。

播期对青稞农田氨挥发和土壤NH4^+-N含量的影响

为探明不同播期对青稞农田氨挥发、土壤氨态氮变化特性和对生产的影响。本试验采用完全随机试验设置早播(4月12日)和晚播(4月25日)2个处理,分析氨挥发和土壤氨态氮含量特性、二者的相关性及对产量相关农艺性状的影响。早播的氨挥发积累量<晚播,影响氨挥发的施肥时期主要为基肥期表现为挥发峰值高、挥发周期长、挥发积累量占比高;不同播期土壤NH4^+-N含量的峰值均出现基肥期,且晚播>早播;土壤NH4^+-N含量与氨挥发极显著正相关;早播有利于青稞形成高株,但不同播期对青稞生物量影响差异不显著。综上所述,建议河谷农区根据环境条件适时早播,降低氨挥发损失。