垃圾渗滤液中有机物对其厌氧氨氧化的影响

为了考察垃圾渗滤液中有机物对其厌氧氨氧化反应的影响,保证晚期垃圾渗滤液的深度脱氮,采用短程硝化SBR联合厌氧氨氧化SBR(ASBR)两级系统处理氨氮为(2 000±100)mg/L、COD为(2 200±200)mg/L的实际晚期垃圾渗滤液进行试验研究.短程硝化SBR运行了100d,亚硝酸盐积累率达到了95%以上.ASBR采用进水逐步加大渗滤液掺入比例的方式进行驯化.实验结果表明,随着掺入比例的增大,进水可降解COD增加到150 mg/L左右时,ASBR的氮负荷速率从1.20 kg/(m3·d)降到了0.28 kg/(m3·d),氮去除速率从1.10 kg/(m3·d)下降到了0.19 kg/(m3·d),表明系统趋于崩溃.当ASBR进水可降解COD再次降低到50 mg/L左右时,系统的厌氧氨氧化菌活性得到了恢复,最大的氮负荷速率和氮去除速率分别达到了1.55和1.20 kg/(m3·d).定量PCR试验表明,当系统的厌氧氨氧化菌活性得到恢复后,厌氧氨氧化菌占全细菌的比例达到了试验期间的最大值1.94%.     

低基质条件下厌氧氨氧化生物膜和颗粒污泥脱氮性能对比研究

在低基质质量浓度条件下,对海绵填料生物膜反应器和颗粒污泥反应器进行厌氧氨氧化的脱氮性能进行对比研究。研究结果表明:当进水NH4+-N和NO2--N质量浓度分别为(17.03±2.16)mg/L和(19.17±2.33)mg/L时,颗粒污泥厌氧氨氧化反应器的脱氮性能明显优于海绵填料生物膜反应器的脱氮性能;保持对NH4+-N和NO2--N的平均去除率为90%以上时,通过缩短水力停留时间,颗粒污泥反应器容积氮去除速率可达3.55 kg.N/(m3·d),而海绵填料生物膜反应器仅为0.94 kg·N/(m3·d);进水中NO2--N与NH4+-N的质量浓度比能影响反应器的化学计量关系。     

田间管理措施及土壤侵蚀对农田温室气体通量的影响

针不同田间管理措施及土壤侵蚀对农田温室气体通量的影响, 应用反硝化分解模型(DNDC 模型), 选取中国科学院禹城综合试验站作为研究区域, 结合该区域的气象、土壤和田间管理措施等数据, 模拟在不同施氮量、施肥深度以及土壤侵蚀条件下的CO₂和N₂O气体通量。结果表明: DNDC模型对农田CO₂和N₂O气体通量的模拟效果较好; 施氮量从实际施氮量的0.5 倍升高到1.5 倍的过程中, N₂O排放通量从1.06 mg/(m²·d)线性地增加至2.88 mg/(m²·d), C的净固定量亦从1.38 g/(m²·d)逐渐增加至2.07 g/(m²·d), 但增加趋势逐渐变缓; 在施肥深度从5 cm变化到20 cm的过程中, N₂O排放通量从2.88 mg/(m²·d)降低至0.68 mg/(m²·d); 当施肥深度从0.2 cm升高到20 cm时, C的净固定量从1.79 g/(m²·d)逐渐升高至2.32 g/(m²·d), 但增加趋势逐渐变缓; 在土壤侵蚀的影响下, C的净固定量和N₂O的排放量分别升高11%和4%。研究结果可为国家温室气体通量清单的编制及相关管理政策的制定提供参考依据。     

有氧条件下ANAMMOX反应及其在HABR反应器中实现

为了深入研究厌氧氨氧化(ANAMMOX)新型生物脱氮工艺,减轻水体氮素污染,防止水体富营养化,用无纺布填料进行了ANAMMOX细菌的培养和富集,并通过批式实验研究了DO存在时ANAMMOX反应的可行性及其在HABR反应器中的运行性能. 实验结果表明,在有氧条件下能够发生ANAMMOX反应,反应器中同时存在好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的协同作用. DO浓度为1.0～6.47 mg/L时,ANAMMOX细菌活性较低,NH 4-N和NO-2- N降解速率分别为1.52 mg/(L·h)和1.83 mg/(L·h);当DO浓度小于1.0 mg/L时,ANAMMOX细菌活性升高,降解速率分别达到3.40 mg/(L·h)和3.98 mg/(L·h). ANAMMOX工艺可以在HABR反应器中实现,受DO、温度等因素的影响,TN去除负荷较低,只有0.01 kg/(m3·d).     

模拟氮沉降对典型阔叶红松林土壤呼吸的影响

阔叶红松(Pinus koraiensis)林是我国东北东部山区的地带性顶极植被,全球氮沉降增加可能影响其碳循环的各个过程。在2010年和2011年的5—10月,对典型阔叶红松林进行了模拟氮沉降实验。实验设置了对照(N₀, 0 kg/(hm²·a))、低氮(N₁, 30 kg/(hm²·a))、中氮(N₂, 60 kg/(hm²·a))和高氮(N₃, 120 kg/(hm²·a))4种模拟氮沉降处理,每隔半个月采用Li-6400-09便携式CO₂/H₂O气体分析仪对土壤呼吸速率进行测定,研究了氮沉降对典型阔叶红松林土壤呼吸的影响。结果表明:① 各处理土壤呼吸速率的季节变化与5 cm深度的土壤温度相似,均呈现出明显的季节变化趋势,最大值出现在6月中旬(3.84～4.55 μmol/(m²·s)),最小值出现在5月初(1.37～1.84 μmol/(m²·s)),土壤温度的变化可解释土壤呼吸速率季节变化的49.9%～69.2%。② 各处理的土壤呼吸速率与土壤温度呈指数相关(R²=0.499～0.692),土壤呼吸速率与土壤温度、湿度及其相互作用的回归模型可以解释各处理土壤呼吸速率52.2%～73.5%的季节变异; ③ N₀、N₁、N₂和N₃样地土壤呼吸温度敏感系数Q₁₀值分别为2.10、1.93、1.97和2.01; ④ 各处理样地土壤呼吸速率的平均值分别为3.09、2.78、3.06和2.90 μmol/(m²·s),与对照样地N₀相比,土壤呼吸速率和凋落物量无明显相关(P> 0.05)。     

短程硝化联合厌氧氨氧化处理垃圾渗滤液的启动

针对晚期垃圾渗滤液脱氮难的问题,采用短程硝化SBR联合厌氧氨氧化SBR工艺处理晚期垃圾渗滤液.短程硝化SBR经过50 d驯化和培养,其最终出水亚硝态氮质量浓度维持在500 mg/L左右,短程硝化率稳定在98％以上.为了消除过高亚硝态氮对厌氧氨氧化菌的抑制,压氧氨氧化SBR由传统的操作模式改为反应期间连续进水间歇沉淀和出水,其水力停留时间控制在20 h.在配水驯化期,进水亚硝质量浓度由60 mg/L提升至395 mg/L,总氮容积去除速率由0.10 kg/(m3·d)提升至0.75 kg/(m3·d);驯化结束后,逐步掺入渗滤液,在实验的第156天,进水中的亚硝态氮全部由好氧SBR的出水提供.研究结果表明:渗滤液中难降解的COD未对厌氧氨氧化菌产生抑制作用,少量的反硝化作用反而提高了系统总氮的去除率,此时,系统的总氮容积去除速率为0.76 kg/(m3·d),进水COD、亚硝态氮和氨氮质量浓度分别为295,390,295 mg/L,出水CDO、亚硝态氮和氨氮质量浓度分别为246,1.3和0.6 mg/L;在不添加任何碳源的条件下,总氮去除率达90％以上.     

石墨基PTFE涂层阴极动态隔膜电解池产H2O2效能

采用自制的石墨基聚四氟乙烯(PTFE)涂层电极做阴极,以Nafion117阳离子交换膜为隔膜,构建动态隔膜电解池,重点研究隔膜、PTFE添加量、阴极电解液循环流量对体系产H₂O₂性能的影响,并考察电极的重复使用性能。结果表明：动态隔膜电解池产H₂O₂的性能明显高于无隔膜或静态实验的方式。当PTFE乳液(质量分数60%)添加量为0.7 mL、电解液初始pH为3、电流密度为5 mA/cm²、阴极电解液循环流量为0.3 L/min时,体系产H₂O₂效果最佳,反应180 min时的H₂O₂产量达到27.43 mg/(L·cm²),此时的电流效率为72.09%,能耗为7.87 kW·h/kg。但是电极的重复使用性能不佳,连续使用5次后,180 min时的H₂O₂产量降至8.99 mg/(L·cm²)。     

厌氧氨氧化菌混培物的培养及上流式厌氧污泥床反应器运行

采用污泥混合接种的方法,利用UASB(厌氧污泥床)反应器完成了厌氧氨氧化混培菌的培养与驯化并启动了实验室规模的厌氧氨氧化反应器。当含氮模拟废水进水氨氮浓度和亚硝氮浓度分别为3～5mmol/L和4～6mmol/L,进水氨氮、亚硝氮的容积负荷分别为2mmol/(L·d)和2.5mmol/(L·d),氨氮、亚硝氮的最大去除率分别可达63%和78%。对UASB反应器工艺运行条件的研究表明:厌氧氨氧化反应的最适pH为7.5,最适反应温度为35°C。厌氧氨氧化反应速率与亚硝氮浓度有关,当亚硝氮浓度大于10mmol/L时对厌氧氨氧化反应具有明显的抑制作用。     

碳氮比改变对崇明东滩湿地反硝化与硝态氮氨化的影响

【目的】分析自然和人为活动加速影响下沿海湿地土壤碳氮比变化对硝态氮还原过程的影响。【方法】以崇明东滩典型滨海湿地为例,采集4种不同覆被类型下沉积物样品,添加C₆H₁₂O₆或KNO₃溶液,使沉积物有机碳与硝态氮比例($C/NO_3^--N$)增大30%和减小30%,借助 ¹⁵N同位素稀释技术,研究反硝化(Den)与硝态氮氨化(DNRA)的变化特征。【结果】$C/NO_3^--N$的升高或降低均引起芦苇和互花米草覆被下沉积物Den和DNRA速率的显著下降(P<0.05)。芦苇覆被下Den速率从原土的10.1 μg/(kg·h)降至1.0~3.1 μg /(kg·h),互花米草覆被下Den速率从原土的3.4 μg /(kg·h)降至0.3~0.4 μg /(kg·h)。相比较而言,芦苇植被下DNRA速率从原土的21.9 μg /(kg·h)降至12.7~14.5 μg /(kg·h),互花米草覆被下从原土的42.6 μg /(kg·h)降至3.1~5.8 μg /(kg·h)。【结论】4种覆被下沉积物DNRA/Den值均大于1,表明DNRA是湿地硝态氮还原的主要途径。与$C/NO_3^--N$减小相比,$C/NO_3^--N$增大使$NO_3^--N$的还原更趋向DNRA过程。崇明东滩湿地$C/NO_3^--N$的波动(±30%)可能并不会导致沉积物N₂O排放的显著增加。     

内循环UASB处理高浓度丙烯酸废水

研究升流式厌氧污泥床(UASB)工艺处理高浓度丙烯酸废水的可行性.试验过程中在pH、温度正常稳定基础上,以不同方式提高反应器的容积负荷,直至最大值.结果表明:UASB反应器处理高浓度丙烯酸能承受的最大负荷为13.1～13.5 kg/(m3·d).在容积负荷13.1 kg/(m3·d)、进水化学需氧量(COD)为15.234g/L下反应器可稳定运行,对COD的去除效果良好,挥发性脂肪酸(VFA)为3.5 mmol/L,出水COD为0.614 mg/L,COD去除率达87.9%.     

污泥固定化两相厌氧系统处理豆制品加工废水

以豆制品加工废水为底物,以活性炭为微生物支撑材料,建立中温两相厌氧上流式污泥床反应器(UASB)系统,来考察系统产氢产甲烷运行性能.运行结果表明,产氢相和产甲烷相分别在有机负荷(OLR) 28 g COD/(L·d)和7. 2 g COD/(L·d)下,可得到最大产氢率和产甲烷率分别为(6. 6±0. 16) L/(L·d)和(2. 33±0. 17) L/(L·d).通过两相厌氧发酵,系统能量回收率可由产氢相的16. 4%提高至76. 2%.     

铁氨氧化在环境系统中的研究进展及其应用性探究

近年来,厌氧氨氧化耦合Fe(III)还原过程(Feammox)作为一种新型的脱氮技术,在环境系统中被广泛发现和研究。Feammox从热力学角度分析在不同环境中(高地土壤、水稻土、河岸沉积物、湿地沉积物)的代谢产物不同(N₂、NO_2^-、NO_3^-)。环境因素影响着Feammox脱氮效果,本文从铁电极、pH、溶解氧(DO)、温度、Fe(III)浓度等方面探讨Feammox的过程控制。对于Feammox过程中的作用微生物还缺乏统一定论,其中尤以铁还原菌、Acidimicrobiaceae bacterium A6、厌氧氨氧化菌属为主要代表。本文就Feammox反应机理、影响因素、微生物多样性及工程适用性分析角度来归纳总结近年来的研究进展及应用型探究,并对未来发展和应用进行展望。     

基于葡萄糖配水的UASB产氢实验研究

以葡萄糖配水为原料,采用UASB厌氧反应器进行了发酵制氢实验,实验结果表明:UASB厌氧反应器适宜的OLR为48.87 kgCOD/(m3·d),此时的池容产气率最高为9.47m3/(m3·d),产氢速率为0.97LH2/(L·d),氢气含量最大值为49.35%.     

Cu-Mo/Al2O3复合金属催化剂的制备及其催化裂解草甘膦副产废盐

为了高效催化裂解草甘膦副产废盐中的有机污染物,采用等体积浸渍法制备了不同钼负载量的负载型Cu-Mo/Al₂O₃复合金属催化剂。通过旋转式管式炉,探究催化剂对废盐催化裂解总有机碳含量(TOC)的影响。通过X线粉末衍射(XRD)、N₂物理吸脱附(N₂-adsorption-desorption)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、O₂程序升温脱附(O₂-TPD)、拉曼光谱(Raman spectrum)对催化剂的晶型结构、孔结构和氧化还原性质等进行了表征。结果表明,5Cu-25Mo/Al₂O₃复合金属催化剂具有良好的催化裂解草甘膦副产废盐的效果,使废盐的总有机碳值由1 042 mg/L降至4.17 mg/L,TOC去除率达到99.6%。通过对废盐催化裂解过程中排出的尾气进行了非甲烷总烃含量(NMHC)在线检测,在10 mg/m³以下,对处理后的废盐进行...     

F/M比和HRT对两相厌氧产氢产甲烷系统的影响（英文）

以酒精废水为发酵底物建立中温两相UASB厌氧产氢产甲烷系统,并考察其运行特性.在最优的F/M比(7. 5)下,产氢系统可实现最高氢气产量为(3. 3±0. 08) L/(L·d).在HRT 16 h下,产甲烷系统以产氢系统出水为底物可得到最大甲烷产量和COD去除率分别为(2. 11±0. 3) L/(L·d)和(92. 1±3. 7)%.产能效率可通过两相厌氧系统由产氢系统的12. 1%提高到91. 2%.     

不同林龄杨树人工林土壤有效氮对 模拟氮沉降的初期响应

为了解森林生态系统对持续氮增长和快速氮循环的响应模式及反馈机制,选择3种林龄杨树人工林作为试验样地,设置N₀(0 g/(m²·a))、N₁(5 g/(m²·a))、N₂(10 g/(m²·a))、N₃(15 g/(m²·a))、N₄(30 g/(m²·a))共5个不同浓度进行模拟氮沉降实验,探讨3种林龄杨树人工林土壤有效氮含量及对模拟氮沉降的响应。结果表明:①幼龄林、中龄林和过熟林的铵态氮占总有效氮含量的比例分别为18.50%～28.81%、23.14%～34.52%和32.60%～49.92%; ②随着外源氮浓度的不断增加,3种林龄土壤硝态氮含量都呈显著的增加趋势,且高氮处理对有效氮的影响高于低氮处理,而铵态氮只在幼龄林和中龄林中高氮处理(N₃和N₄)之间差异显著; ③幼龄林土壤硝态氮含量对不同浓度的氮沉降响应比中龄林和过熟林更为敏感,而铵态氮在3种林龄之间无显著规律; ④3种林龄土壤表层(0～10 cm)的铵态氮、硝态氮含量对氮沉降响应更加敏感。     

新月弯孢霉高产漆酶菌株的诱变及其培养条件优化

利用紫外线-⁶⁰Co-γ、微波及硫酸二乙酯诱变新月弯孢霉菌株,使其产漆酶能力大幅度提高。漆酶活性由原来的0.55 μmol/(min·mL)提高到1.949 μmol/(min·mL)。进一步通过单因素实验及正交实验得出最佳产酶条件为:发酵温度30 ℃,发酵时间72 h,培养基pH为 6,装液量120 mL,摇床转速160 r/min,土豆200 g/L,蔗糖30 g/L,大豆蛋白胨5 g/L,KH₂PO₄ 5 g/L,愈创木酚0.2 mmol/L,吐温80 0.1 mL/L,Mg²⁺ 0.5 mmol/L,Cu²⁺ 1 mmol/L,Ca²⁺ 1 mmol/L,Mn²⁺ 0.25 mmol/L。在此条件下,最终漆酶活性可达2.306 μmol/(min·mL)。     

沼液中$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$对土壤CO2释放的影响

【目的】揭示沼液施用过程中$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$对土壤CO₂释放的影响机制。【方法】分别向土壤添加沼液原液(BS)、原液去除$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$ (BS-B)、去离子水加HC(W+B)和去离子水(W)后,对土壤进行30 d的培养,观测土壤CO₂释放特征。【结果】BS处理下,土壤CO₂释放速率从2 h时的36.6 mg/(kg·h)快速降至30 d时的2.7 mg/(kg·h),BS-B处理CO₂释放速率从最高时的9.3 mg/(kg·h)(第1 天)降至1.9 mg/(kg·h)(第30 天),前者显著高于后者。30 d内,BS处理下土壤CO₂累计释放193.0 g/kg,BS-B处理下仅为97.8 g/kg。由此可见,沼液中的$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$显著促进了土壤CO₂的释放。相比较而言,W+B处理下土壤CO₂释放速率从最高时的12.0 mg/(kg·h)降至15 d时的0.6 mg/(kg·h),培养期内土壤CO₂累计释放54.5 g/kg;W处理下土壤CO₂释放速率在培养期内的变化为0.2~1.6 mg/(kg·h),CO₂累计释放34.4 g/kg。培养期内,BS处理下土壤CO₂释放量是BS-B与W+B两处理之和的1.6倍。$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$对土壤CO₂释放的贡献主要发生在上覆水层,且以$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$水解及$\mathrm{NH}_{4}^{+}$氧化贡献的H⁺与$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$的相互作用为主要途径。【结论】施用沼液后,大量$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$的添加是引起土壤CO₂释放加快且释放量增加的主要原因之一,土壤CO₂释放的增加并非$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$本身与除$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$之外沼液其他组分贡献的加和,二者存在显著的协同作用。     

一体化两相厌氧反应器处理猪场废水的启动研究

采用自行设计的一体化两相厌氧反应器处理猪场废水,对启动过程进行研究.在37 ℃下,通过交替增加进水化学需氧量(COD)浓度和缩短水力停留时间(HRT)来提高系统的COD容积负荷(VLR),采用动力学控制与pH值调节相结合的方法对产酸相和产甲烷相进行分相.经过68天的运行,系统的VLR达到8.84 kg/(m3·d),HRT为20.95 h,产酸相的COD去除率基本维持在20.00%～30.00%,系统的COD去除率稳定在80.00%以上.其中产酸相的VLR和HRT分别为31.11 kg/(m3·d) 和5.95 h,产甲烷相的VLR和HRT分别为9.39 kg/(m3·d)和15.00 h.出水悬浮固体(SS)含量均在400 mg/L以下,去除率最高可达92.80%,沼气的容积产气率达到2.57 m3/(m3·d).     

喀斯特原生乔木林和次生林土壤氮矿化特征

【目的】探究喀斯特森林土壤氮矿化特征及供氮能力。【方法】以贵州喀斯特原生乔木林和次生林为研究对象,采用树脂芯法,原位连续培养测定土壤氮矿化/硝化动态特征。【结果】①喀斯特原生乔木林和次生林土壤无机氮含量随培养时间延长存在明显的变化,NH⁺₄-N含量呈先增加后减少再增加趋势,NO^-₃-N含量表现为总体增加趋势。NH⁺₄-N是土壤有效氮的主要存在形式,其含量占土壤无机氮的84.57%～94.31%。②两演替群落土壤氮矿化速率呈“V”形变化,范围分别为-0.43～0.97 mg/(kg·d)和-0.91～1.43 mg/(kg·d); 硝化速率呈波动上升趋势,范围分别为0.21～0.49 mg/(kg·d)和0.03～0.31 mg/(kg·d)。③原生乔木林土壤无机氮含量、矿化速率、氨化速率和硝化速率均高于次生林。④原生乔木林土壤氮全年净矿化总量170.82 kg/(hm²·a),是次生林的2.48倍,两种林分土壤净硝化氮分别占净矿化氮的95%和100%。【结论】喀斯特森林土壤供氮能力较强,但土壤氮矿化过程中氮硝化占主导,表明土壤中植物可利用的氮素易于淋溶或挥发损失。