氢自养反硝化细菌SY6的反硝化特性研究

从水库底泥中分离出1株氢自养反硝化细菌SY6.以氢自养反硝化菌株SY6作为研究对象,分析了氢气作为电子供体时,氢自养反硝化细菌SY6生物脱氮途径及生长增殖规律,考察了不同环境因子对菌株SY6生物脱氮性能的影响.结果表明,30℃时菌株反硝化效率最高,此时NO-3的去除率达到100%;在p H值为6—7的中性偏酸环境,菌株反硝化效果最好,NO-3的去除率为100%.不同的C/N对反硝化效果的影响很小,以Na HCO3作为碳源反硝化效果优于以CO2作为碳源.     

不同有机物作为电子供体提高反硝化速率的比较

分别用葡萄糖、甲醇和邻苯二甲酸氢钾3种有机物作为电子供体,进行反硝化实验．分别在C／N比为4和10的条件下,比较它们对反硝化速率的影响．研究结果表明：在C/N比为4时,初始浓度为60mg／L的反硝化速率在葡萄糖为碳源时为最大,其次是甲醇,而邻苯二甲酸氢钾速率最慢．而当C／N比为10时,所有有机物作为电子供体时反硝化速率则基本相同．随着浓度的升高,同样在CJN比为4或者10时,以葡萄糖和甲醇作为电子供体时,反硝化速率随着初始NO3^--N浓度的增加而增加,表现为Monod模型．而以邻苯二甲酸氢钾为碳源时,反硝化速率则首先随着初始NO3^--N浓度增加而增加,随后则逐步下降,表现为Aiba抑制型．在所有情况下,以葡萄糖为电子供体时,最大的NO3^--N去除速率均为最大,且饱和常数悠最小．     

硝酸盐介导底泥硫自养反硝化的过程、效应和应用

底泥黑臭是当前我国城市河道水环境污染中亟待解决的问题.近年来利用硝酸钙促生底泥土著微生物以修复底泥黑臭的原位处理技术受到了不少关注,然而对于该过程中关键的硫自养反硝化反应的研究较为少见.文章介绍了硫自养反硝化反应在环境治理领域的基础研究和相关技术应用情况,论述了硝酸盐介导的底泥硫自养反硝化反应的特点、产生过程、该反应过程中普遍存在的副产物(N2O、NO-2)累积现象,以及底泥硫自养反硝化相关功能菌群及其生态关系等方面的研究进展,提出了在这些研究领域中尚不清楚的一些科学问题.最后指出,对黑臭底泥修复过程中硫自养反硝化反应的脱氮过程、脱氮贡献率,以及该过程中功能菌种群生态特征变化的研究,可进一步促进我国城市河道黑臭治理研究工作的深入和发展.     

生活污水生物脱氮反硝化过程中电子竞争对N_2O产生的影响

目前,已有研究主要认为较小的COD/N是导致污水反硝化过程中N2O产生的关键因素,但有少部分研究发现即使在较小的COD/N下也没有发生N2O的累积.本研究利用SBR反应器,以实际生活污水为研究对象,考察了不同COD/N下各类电子受体类型(NO-3、NO-2、N2O及其组合)中氮氧化物的还原情况,进而探索反硝化过程中N2O产生的机理.结果表明:(1)在反硝化过程中,NO-3还原酶(Nar)、NO-2还原酶(Nir)、NO还原酶(Nor)以及N2O还原酶(Nos)均会发生对电子的竞争;(2)4种氮素还原酶对电子的竞争既会出现在碳源充足时,也会出现在碳源受限时;(3)COD/N的增加能够提高电子受体的还原速率和电子消耗速率,但在电子竞争环境下,N2O是否会发生积累取决于电子在Nos上分布的多少而不是COD/N的高低.     

菌株Citrobacter sp.ZY630铁(Ⅱ)氧化硝酸盐还原生物学和化学途径

实验室分离纯化出一株具有反硝化功能的兼性厌氧菌,16 S rDNA序列分析其为柠檬酸杆菌属,命名为Citrobacter sp.ZY630.对菌株利用Fe(Ⅱ)还原NO-3过程进行探究,结果表明,在无外加有机物的情况下,菌株ZY630可以以Fe2+为电子供体还原NO-3,经过120 h反应,Fe2++菌组约1.1 mmol/L的NO-3完全降解,产物包含NO-2、N2和N2 O.通过对照分析,发现体系中NO-3-NO-2的转化是由生物作用主导.同时发现6 mmol/L Fe2++菌组较3 mmol/L Fe2++菌组反硝化程度进行更彻底,表明Fe2+有助于促进该体系反硝化过程.进一步探究菌株ZY630利用Fe2+降解NO-2过程,发现120 h后,加菌加Fe2+体系的Fe2+氧化总量与NO-2还原总量的摩尔比约为2.22,较只加Fe2+体系的摩尔比略高,表明NO-2和Fe2+之间化学反应占优.所以,菌株ZY630厌氧亚铁氧化硝酸盐还原是一个生物化学耦合过程.     

不同电子供体对厌氧系统生物脱氮效率及微生物群落分布状态的影响

在厌氧条件下,分别以葡萄糖、甲醇和邻苯二甲酸氢钾作为电子供体对NO3--N进行厌氧反硝化实验,每种电子供体设定两个C/N比,分别为4∶1和10∶1.实验结果表明:在2种C/N比情况下,葡萄糖与甲醇作为电子供体时,总氮的去除速率一致,且都比邻苯二甲酸氢钾作为电子供体时要快.当C/N=4时,总氮的去除速率要快71%,而当C/N=10时,总氮的去除速率的差距只有7%.不同有机物作为反硝化的电子供体时,活性污泥样本中的微生物菌落检出情况表现出3个反应体系中具有各自优势的厌氧菌群、硝化及反硝化菌群明显特征.该微生物群落的分布特点反映出不同有机物作为电子供体时反应系统状态的差异性.     

自养硝化与异养反硝化污泥膜污染特性的对比

以同步脱氮除磷连续流膜生物反应器小试稳定运行时的污泥为考查对象,采用序批式过滤试验对比考查硝化污泥与反硝化污泥的污染特性,并对不同电子供体下反硝化污泥的污染机理进行分析与探讨.研究结果表明:在25℃下乙酸作为电子供体下的反硝化速率(以VSS计)为13.8 mg/(g·h),高于乙醇的10.2 mg/(g·h)和甲醇的3.4mg/(g·h);反硝化污泥相对于硝化污泥溶解性微生物产物(soluble microbial product,SMP)中蛋白质类物质在＜1 kDa和＞ 100 kDa范围内含量的增多,成为导致污泥混合液中溶解性物质阻力增大的主要因素,从而增大溶解性物质在膜孔内部的堵塞的阻力,其中以甲醇为电子供体时的反硝化过程最为明显.反硝化过程污泥产生的胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)相对于硝化过程有所降低,且EPS中糖类与蛋白质类物质的相对疏水性的降低成为混合液中悬浮颗粒物质(suspend solids,SS)阻力降低的主要因素;硝化污泥与3种电子供体下产生的EPS相对分子质量分布上略有不同,但是傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)对EPS官能团的监测表明硝化过程与3种电子供体在反硝化过程中产生的EPS主要化学物质组成并没有发生变化,以乙酸为电子供体下反硝化过程后污泥的修正污染指数(modified fouling index,MFI)最小.     

硫自养反硝化反应器脱氮特性研究

以硫自养反硝化反应器脱氮为研究体系,对其反硝化特性进行研究。结果表明,反应器完成挂膜后,15天可完成对反应器内硫自养菌的驯化,相比于其他的硫自养反硝化反应器,所用时间较短,进水pH值为8,t(HRT)为4.3h,进水硝酸盐质量浓度为70 mg/L时,脱氮率可稳定在90%以上,反硝化速率达18.5mg/(L·h)(以N元素计);反应器上、中、下部均有脱氮硫杆菌,且中、下部较多。反应器的最佳进水硝酸盐质量浓度为50mg/L,最适温度为30~35℃,最佳进水pH值为7~8,硝酸盐去除率可达90%以上。     

NaCl对反硝化脱硫工艺运行效果的影响

采用UASB反应器研究当NaCl质量浓度为2~35 g/L时对反硝化脱硫工艺以及微生物群落结构的影响。结果表明:NaCl从2 g/L增加至35 g/L的过程中,提高S∶C∶N至1∶3∶1可以保持高的单质硫产率;反应器内异养反硝化菌属所占比例随NaCl质量浓度的增加而减小,而自养反硝化菌属所占比例却随之增加;NaCl存在时,有机物的增加能够影响亚硝酸盐还原速率,从而使硫化物氧化停留在单质硫阶段,且高质量浓度NaCl条件下兼性自养反硝化微生物能同时参与硫化物的氧化、硝酸盐的反硝化和有机物的降解,使反硝化脱硫工艺维持较好的处理效果。     

污泥发酵耦合反硝化系统亚硝态氮积累特性

接种污泥发酵耦合反硝化系统污泥,以剩余污泥发酵上清液中有机物作为反硝化过程电子供体,通过批次试验研究碳氮比()N-NO(/)COD(?x??)及p H对反硝化过程N-NO2?积累的影响。试验结果表明:在初始)N-NO(3??为30 mg/L,)N-NO(/)COD(?x??为1~3时,N-NO2?积累量和积累速率随)N-NO(/)COD(?x??增加明显升高,继续提高)N-NO(/)COD(?x??对N-NO2?积累影响很小,在反应过程中最大积累量达到(18.85±1.13)mg/L;p H对反硝化过程N-NO2?积累有明显影响,p H=7时N-NO2?积累速率最大,而N-NO2?积累量按p H顺序依次为:p H=9,6,8,7。另外,本试验考察的污泥发酵耦合反硝化系统污泥在反硝化过程中亚硝态氮积累率(wNAR)维持在78%~95%范围内,并且反应初始)N-NO(/)COD(?x??对其影响很小,可能是由于该系统的长期碳源电子供体有限,反硝化和发酵条件的引入导致反硝化菌合成硝态氮还原酶能力远远大于亚硝态氮还原酶的还原酶能力。     

甲醇与葡萄糖为碳源在反硝化过程中的比较

在颗粒滤床反应器内 ,以葡萄糖或甲醇为碳源 ,碳源充足时 ,均可以比较完全地去除硝酸盐 ,但以葡萄糖为碳源的最佳碳氮比较甲醇为碳源高得多 ,为 6∶1～ 7∶1 (C6H1 2 O6∶NO-3 N)。当碳源不足时 ,反硝化过程存在亚硝酸盐积累现象 ,且葡萄糖为碳源时积累更严重。以CH3OH为碳源进行的反硝化速率较以C6H1 2 O6 为碳源的快得多 ,在相同条件下快 3倍。在本实验条件下 ,反硝化过程表现出 0级反应特征 ,k (CH3OH) =1 60mg/L·h ,k(C6H1 2 O6) =42mg/L·h。     

废水生物脱氮技术研究进展

介绍了几种新型脱氮工艺,主要包括短程硝化反硝化、氧限制自养硝化反硝化(OLAND)、全程自养脱氮(CANON)、厌氧氨氧化、同步反硝化脱磷除硫等工艺。它们以亚硝化反应和厌氧氨氧化反应为主,使脱氮具有更加低能耗、高效率的特点。微生物种类的扩展,厌氧氨氧化和反硝化反应的竞争,羟氨转化为联氨是厌氧氨氧化菌活性出现的标志等是最新的研究内容,但新型脱氮工艺的影响因素与控制方略,特别是相关物质转换,微生物学机理有待进一步研究。     

以N-甲基吡咯烷酮为电子供体的反硝化

含氮杂环化合物N-甲基吡咯烷酮（NMP）是新能源生产领域中常用的一种良好的工业溶剂.由于NMP在生产过程中所产生的废水具有较好的可生化性，因此NMP作为电子供体可用于反硝化反应.NMP是含氮杂环化合物，理论分析表明：当其用作电子供体进行反硝化反应时，有79%的电子可供外源硝酸盐的还原.实验结果也表明：NMP作为电子供体进行反硝化时，与葡萄糖具有同样的效果.该项研究成果对于NMP生产废水的综合利用具有重要的理论和现实意义.     

感潮型重污染河道内源硫、铁与氮行为的耦合作用

为研究感潮作用对重污染河道内源硫、铁与氮变化的影响及其耦合关系,本研究以上海重污染感潮型河道为对象,通过模拟感潮型河道以探究稳定水位期泥水界面不同形态硫、铁和氮的动态变化,并借助于黑色关联度分析来解析内源硫、铁与氮行为的耦合作用.结果显示感潮模拟组上覆水NH_4~+-N削减率高达(82.2±1.92)%且TN削减率高达(86.49±2.31)%,表明感潮作用会影响泥水界面形成的好氧-缺氧-厌氧动态分布并促进硝化-反硝化耦合过程,有利于泥水界面总氮与氨氮的削减.灰色关联度分析结果显示间隙水硝态氮与还原态硫和铁的关联度最高为0.910 5和0.858 7.表明硫化物与二价铁对硝态氮的影响最为显著,推测感潮型重污染河道内源硫、铁与氮存在硫自养反硝化和铁自养反硝化的耦合作用.该研究有望为重污染感潮型河道修复与治理提供理论参考.     

川中丘陵区农业源头沟渠反硝化速率特征及其影响因素

农业源头沟渠是连接农田排水与河流的重要通道，对农业非点源污染物具有 很高的削减作用。反硝化作用是沟渠水体氮污染去除最彻底的机制，但目前相关研究缺乏。利用改进的乙炔抑制法研究川中丘陵区农业源头沟渠沉积物反硝化作用的速率、季节变化及影响因素，以期为长江上游农业水环境保护提供新的思路。结果表明：1）农业源头沟渠沉积物反硝化速率变化范围在0.31～43.11 mg·m-2·h-1之间，平均值为10.45 mg·m-2·h-1；2）沟渠反硝化速率具有明显的季节差异，冬季沟渠沉积物反硝化速率普遍偏低，而夏季则具有较强的反硝化作用，不同季节的反硝化速率大小顺序为：夏季＞春季＞秋季＞冬季；3）沟渠反硝化作用受水文条件、水体沉积物碳氮浓度等因素影响。其中，水文条件不同的区域反硝化速率的大小顺序为：间歇滞水区＞干湿交替区＞常年淹水区；沉积物和上覆水NO-3 N，DOC浓度与反硝化速率之间具有显著的正相关关系。总体来说，川中丘陵区农业源头沟渠具有较高的反硝化速率，通过增加碳源或改善水文条件能有效地促进沟渠沉积物的反硝化作用，从而极大地提高农业源头沟渠对非点源氮污染的截控能力。
     

基于玉米芯的固相反硝化柱实验研究

选用农业废弃物玉米芯作为固态碳源,采用一维柱实验研究玉米芯在流场环境下的反硝化性能. 结果显示固相反硝化过程中,反硝化速率和氮素形态转化受水力停留时间的影响显著,水力停留时间增加可提高反硝化速率,但它在一定范围内可造成亚硝酸盐的生成,水力停留时间太长时可造成氨的累积. 水溶性碳氮比也是影响固相反硝化的重要因素,适宜的碳氮比可提高硝酸盐去除速率且抑制亚硝酸盐和铵盐的产生. 实验结果表明,玉米芯固相反硝化系统的最佳水力停留时间为16 h,最适宜的硝氮进水浓度为50 mg·L-1. 玉米芯能够向水相稳定释放TOC为反硝化提供电子供体,SEM结果显示其表面结构也有利于微生物附着生长,因此作为原位可渗透反应墙的填充介质具有很好的应用潜力. 微生物鉴定结果表明Pseudomonas sp在玉米芯介质固相反硝化的过程中为主要作用菌属.     

S~0生物还原介导的铁矿物厌氧还原过程研究

针对水铁矿、赤铁矿和黄钾铁矾,综合利用同步辐射X线吸收近边结构光谱(XANES)、X线衍射(XRD)等方法,结合微生物的生长行为和高铁矿物的还原行为测定,研究碱性厌氧条件下元素硫(S~0)生物还原介导的3种不同铁矿物还原过程。研究结果表明:元素硫(S~0)可以有效促进奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1)还原黄钾铁矾和水铁矿,但对赤铁矿作用不明显;硫的K边和铁的L边XANES说明3种铁矿物还原过程中均形成FeS类似物,FeS类似物的形成速率由高到低依次为黄钾铁矾、水铁矿和赤铁矿;高铁矿物还原程度由高到低依次为水铁矿、黄钾铁矾和赤铁矿。     

初始 pH 值对废水反硝化脱氮的影响

为探讨pH值对硝态氮反硝化体系的影响,设定初始pH范围为4～10,对反硝化过程中NO3－‐N、NO2－‐N、TN、TOC和△TOC／△TN的变化规律、反硝化动力学以及抑制机理进行研究．结果发现：最适宜的反硝化pH值为8,过酸过碱都不利于反硝化过程的进行．在pH＝8时,反应时间最短,硝态氮的去除率为99．4％,TN的降解率为95．5％．亚硝态氮积累量在pH＜7时小于1mg／L;pH＞7时,随pH的增大而增大,最大积累率为22％．硝态氮比反硝化速率在pH＝8时最大,为2．52mgNO－x‐N／（gMLVSS·h）;亚硝态氮比反硝化速率在pH＝7时最大,为1．66mgNO－x‐N／（gMLVSS·h）．因此,反硝化最佳的pH值为7～8．     

强化型硫铁矿自养反硝化工艺深度处理城市二沉尾水研究

为实现硫铁矿自养反硝化工艺快速启动,提高出水稳定性,将以硫铁矿为填料的硫自养反硝化生物滤池反应器(1号反应器)作为对照组,分别构建了以硫铁矿/石灰石和硫铁矿/硫黄为填料的强化型硫铁矿生物滤池反应器(2号、3号反应器)处理城市污水处理厂二沉尾水,从去除效果、出水水质的角度来评价强化工艺的可行性,并通过微生物群落分析来探究强化工艺的强化机理.结果表明：当反应温度为31～33℃,水力停留时间(HRT)为2.2 h时,3个生物滤池反应器总氮(TN)去除率分别为91.3%(1号反应器)、84.5%(2号反应器)、100%(3号反应器),出水TN浓度均小于5 mg/L;总磷(TP)去除率分别为91.4%(1号反应器)、85.0%(2号反应器)和100%(3号反应器),TP去除效果随TN去除效果的提升而提升;出水pH基本均能维持在6.8～7.6,体系内硫酸根生成量较低,维持在4.99～5.91 mg(每mg NO^-₃-N).Thiobacillus作为硫铁矿自养反硝化工艺的核心功能菌属在3号反应器内占据优势地位.以硫铁矿/硫黄为填料的生物滤池反应器不仅可以...     

单级自养脱氮污泥的厌氧氨氧化代谢特征

以单级自养脱氮污泥为研究对象,采用批式试验的方式,分析在不同进水水质条件下系统内生成的中间产物的种类及其含量,研究了单级自养脱氮污泥的厌氧氨氧化反应的代谢特征.实验结果表明,单级自养脱氮污泥具有厌氧氨氧化反应功能.部分NH+4和NO-2是按照Graaf提出的厌氧氨氧化代谢途径去除的:NO-2首先被还原为NH2OH,生成的NH2OH则与系统内的NH+4反应生成N2H4,N2H4继续被转化为N2实现氮的去除.还有部分NH+4和NO2是按照另外一条厌氧氨氧化反应代谢途径去除的:NH2OH与NO-2在缺氧条件下被转化为N2O,N2O则进一步被转化为N2而实现氮的去除,同时NH+4被氧化为NH2OH.该途径中NH+4转化为NH2OH的反应和N2O转化为N2的反应可能是相互耦合的过程,但关于这点还需进一步证实.