碳氮比对移动床生物膜反应器处理海水养殖废水性能的影响

本文研究碳氮(C/N)比变化对移动床生物膜反应器(MBBR)处理海水养殖废水性能的影响。结果表明,当C/N比从7∶1降至3∶1,出水COD浓度无明显变化,平均去除率保持在90%以上。C/N比的变化对脱氮过程有较大影响,当C/N比从7∶1降低至3∶1,NH⁺₄-N去除率由89.51%±1.24%增至92.70%±1.08%,NO^-₂-N浓度由(4.84±0.50)mg/L降至0 mg/L,NO^-₃-N浓度由(0.47±0.29)mg/L升至(8.12±0.25)mg/L。C/N比的降低提高了比氨氧化速率、比亚硝酸盐氧化速率和与硝化相关的微生物酶活性,但降低了比耗氧速率、比硝酸盐还原速率、比亚硝酸盐还原速率、脱氢酶活性和与反硝化相关的微生物酶活性。松散型胞外聚合物和紧密型胞外聚合物的多糖含量随C/N比的降低而降低,说明在低COD条件下,多糖能够被微生物利用。微生物群落的丰富度和多样性随C/N比的降低而降低,硝化菌属(Nitrosomonas和Nitrospira)和反硝化菌属(Azoarcus、Comamonas、Hyphomicrobium、Paracoccus、Thauera、Devosia、Pseudomonas和Rhodanobacter)的相对丰度发生改变,从而影响MBBR脱氮性能。     

Ni~(2+)和金霉素共存对序批式反应器性能、微生物活性及其微生物群落的影响

本文研究了10 mg/L的Ni~(2+)和5 mg/L的金霉素(CTC)对序批式反应器(SBR)性能、微生物酶活性和微生物群落的影响。结果表明,COD去除率在反应器整个运行过程中始终保持在90%以上。10 mg/L Ni~(2+)单独存在及其与5 mg/L CTC共存均能导致氮去除率的下降,且在二者共存时下降程度最大,表明Ni~(2+)和CTC共存对氮的去除呈现协同抑制作用。随着进水中Ni~(2+)和CTC的加入,活性污泥的耗氧速率、硝化和反硝化速率均有所降低。脱氢酶活性以及与脱氮相关的微生物酶活性的变化趋势与耗氧速率和相应的硝化反硝化速率的变化趋势保持一致,均出现了一定程度的降低。Ni~(2+)和CTC共存对硝化反硝化活性呈现协同抑制作用,协同抑制作用主要依赖于Ni~(2+)的含量。Ni~(2+)和CTC共存对活性污泥中活性氧(ROS)的产生和乳酸脱氢酶(LDH)的释放呈现协同促进作用,可以诱导活性污泥细胞内氧化应激以及细胞损伤。长期暴露条件下添加10 mg/L Ni~(2+)和5 mg/L CTC会降低微生物群落的丰富度和多样性。Ni~(2+)和CTC的存在显著抑制了活性污泥中硝化菌(Nitrosomonas、Nitrospira)和反硝化菌(Thauera、Longilinea、Denitratisoma和Anaerolinea)的相对丰度,从而抑制了SBR的脱氮性能。     

海洋亚硝酸盐氧化细菌的多样性分布及其生态功能研究进展

微生物介导的硝化过程是全球氮循环的一个重要环节, 其中催化亚硝酸盐氧化过程的功能菌亚硝酸盐氧化菌(NOB)受到越来越广泛的关注。目前已鉴定的NOB涵盖4个菌门, 分属7个菌属。其中, 亚硝化螺旋菌属(Nitrospira)由于多样性高、分布广泛成为近年来的研究热点。文章综述了NOB多样性组成、系统进化关系、生态分布特征以及亚硝酸盐氧化和自养固碳的过程机制, 阐述了其在海洋碳氮生物地球化学循环中的功能, 并展望了本领域的研究热点。     

SBBR处理低盐污水同步硝化反硝化性能研究

采用流化床填料序批式生物膜反应器(SBBR),考察了低盐度对同步硝化反硝化脱氮性能的影响。结果表明,在试验盐度范围内(0.15~1.00),提高盐度对CODCr的降解影响很小,去除率都接近90%;氨氮去除率在0.45盐度时达到最大,为90.1%,当盐度提高到0.60和1.00时,氨氮去除率分别下降到88.4%和87.3%,NO-2-N浓度明显上升,亚硝酸盐积累率由不足10%分别提高到14%和35%;在每个盐度下TN去除率都在70.0%以上,发生了同步硝化反硝化现象,并且在0.15~0.45的盐度范围内,同步硝化反硝化率(ESND)与盐度呈正相关。当盐度0.45时,ESND开始下降,SBBR的同步硝化反硝化过程受到抑制。     

盐度对序批式生物膜反应器性能及微生物活性的影响

本文研究了盐度变化对序批式生物膜反应器(SBBR)性能及微生物活性的影响。研究结果表明,进水盐度不超过1.5%时,SBBR对COD的平均去除率高于88.63%,但进水盐度为2.5%时,对SBBR的COD去除产生抑制。当进水盐度由0%增加到2.5%时,NH~+_4—N去除未受到影响,出水NO~-_3—N浓度在0.30～3.30 mg/L范围内变化,然而出水NO~-_2—N浓度从0 mg/L逐渐增大到(4.35±0.02) mg/L。比耗氧速率由进水盐度为0%时的(27.39±1.16) mg O_2/(g MLSS·h)增大至进水盐度为1.5%时的(83.41±1.17) mg O_2/(g MLSS·h),而在盐度为2.5%时比耗氧速率降低至(38.62±1.08) mg O_2/(g MLSS·h)。比氨氧化速率、比亚硝酸盐氧化速率、比硝酸盐还原速率和比亚硝酸盐还原速率均随着进水盐度从0%增加到2.5%而逐渐降低。当进水盐度为2.5%时,氨单加氧酶、亚硝酸盐氧化还原酶、硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶和脱氢酶的活性与盐度为0%时相比分别降低了41.48%、95.86%、28.57%、27.85%和48.13%,表明盐度增加抑制了微生物酶的活性。     

渤海和南黄海沉积物中氨氧化微生物对硝化潜势的相对贡献

硝化作用是海洋氮循环的核心过程。作为硝化过程关键步骤的氨氧化过程的主要参与者,氨氧化古菌和氨氧化细菌对硝化作用的相对贡献是海洋氮循环关注的热点问题之一。本文选取渤海和南黄海20个站位的表层沉积物,通过微宇宙培养实验研究了沉积物中氨氧化古菌和氨氧化细菌对硝化潜势的相对贡献。结果表明,渤海和南黄海海域表层沉积物中潜在硝化速率(以氮计,下同)为0.004 6～0.283 1μmol/(g·d),其中氨氧化古菌潜在硝化速率为0.004 3～0.274 3μmol/(g·d),氨氧化细菌潜在硝化速率为0.000 4～0.056 0μmol/(g·d)。氨氧化古菌是硝化潜势的主要贡献者,在渤海海域的贡献率为59.79%～97.95%,在南黄海海域的贡献率为18.47%～94.26%。渤海海域潜在硝化速率显著高于南黄海海域。此外,本研究海域中盐度是影响潜在硝化速率的关键环境因子,对渤海海域的分析则表明越高的NO₃^-浓度可能指示着越高的硝化潜势。在河口及近海沉积物中,氨氧化古菌在硝化过程中起着更加重要的作用;河口和近岸沉积物硝化潜势总体高于远海。本研究为进一...     

好氧时间与缺氧时间变化对O/A-SBR处理海水养殖废水性能影响

考察了好氧时间与缺氧时间的变化对好氧/缺氧-序批式反应器(O/A-SBR)处理海水养殖废水性能的影响。结果表明,好氧时间/缺氧时间变化对COD去除效果影响不大,但对O/A-SBR的脱氮性能有着明显的影响。当好氧时间/缺氧时间从2h/8h逐渐地变为0.5h/9.5h时,污泥比好氧速率(SOUR)从36.49mg O2/(g MLSS·h)逐渐降低到31.93mg O2/(g MLSS·h),溶解氧的高低直接地影响着活性污泥SOUR的大小。活性污泥的比氨氧化速率(SAOR)和比硝酸盐氧化速率(SNOR)在好氧时间长的情况下相对较高,但好氧条件却抑制了活性污泥的反硝化速率(SNRR)。好氧时间与缺氧时间变化使O/A-SBR中微生物群落结构发生变化,一些微生物不能够适应环境变化的微生物可能减弱或被淘汰。     

二价钴离子对序批式反应器性能、微生物活性及其微生物群落的影响

本文考察了二价钴离子(Co(II))浓度变化对序批式反应器(SBR)性能、脱氮速率、微生物酶活性和微生物群落的影响。结果表明,进水中Co(II)浓度在0～10 mg/L时,COD和NH~+_4-N去除率分别为(92.21±1.31)%和(98.40±0.66)%。在进水Co(II)浓度为20 mg/L时,COD和NH~+_4-N去除率分别降至(81.78±0.52)%和(80.30±1.08)%。与进水未添加Co(II)时相比,活性污泥比耗氧速率、脱氮速率、脱氢酶活性和与脱氮相关的微生物酶活性在进水Co(II)浓度小于5 mg/L时略微升高,而在进水Co(II)浓度为10和20 mg/L时则明显降低。活性污泥活性氧产生量和乳酸脱氢酶释放量随进水Co(II)浓度升高而逐渐增加,表明Co(II)的存在能造成细胞氧化应激和细胞膜损伤。随着进水Co(II)浓度从0 mg/L升至20 mg/L,活性污泥微生物群落丰富度和多样性逐渐降低,且活性污泥中硝化菌属(Nitrosomonas、Nitrospira)和反硝化菌属(Luteimonas、Flavobacterium、Comamonas、Thauera和Zoogloea)的相对丰度发生改变,从而影响SBR脱氮性能。     

镀镍多壁碳纳米管对序批式反应器性能及其微生物群落的影响

本文研究了长期暴露条件下镀镍多壁碳纳米管(MWCNTs-Ni)对序批式反应器(SBR)性能、微生物酶活性和微生物群落的影响。研究结果表明,10 mg/L MWCNTs-Ni的长期暴露未对SBR去除有机物产生影响,而NH_4~+-N的去除率由(99.10±0.60)%明显降至(39.04±1.61)%。与进水中未加入MWCNTs-Ni时的第32天相比,活性污泥比耗氧速率(SOUR)和脱氢酶(DHA)活性在第148天时分别降低了17.43%和24.32%;而脱氮速率和与脱氮相关的微生物酶活性均降低了60%以上,从而导致SBR对氮的去除效果明显降低。MWCNTs-Ni的长期暴露导致活性污泥活性氧(ROS)产生量和乳酸脱氢酶(LDH)释放量在第148天时分别增加了67.23%和65.33%,表明MWCNTs-Ni的长期暴露能够诱导活性污泥中微生物产生氧化应激和细胞膜损伤。高通量测序结果表明,长期暴露于10 mg/L的MWCNTs-Ni条件下,活性污泥中与硝化过程相关菌属(Nitrosomonas、Nitrosospir、Nitrospira)和与反硝化过程相关菌属(Dokdonella、Dechloromonas、Steroidobacter、Devosia、Thermomonas)的相对丰度明显降低,进而影响到SBR对氮的去除。该研究结果可为评价MWCNTsNi对污水生物处理系统的潜在影响提供一定的理论基础和技术依据。     

海水反硝化和厌氧氨氧化速率同步测定的~(15)N示踪法及其应用

反硝化与厌氧氨氧化作用是海洋结合态氮迁出的主要途径,15N示踪法是定量反硝化和厌氧氨氧化作用的新方法,它具有灵敏度高、可同步测量反硝化与厌氧氨氧化速率的优点.本研究开展了一系列方法学实验,以确定高纯氦气驱赶水样所含气体的时间、超声赶气时间、同位素比值质谱仪测量N2含量的精度、N2含量及其同位素组成测定的工作曲线以及示踪剂的最佳添加量等,从而确立起15N示踪同步测定海水反硝化和厌氧氨氧化速率的方法.所建立方法测量N2含量的相对标准偏差小于8%,可满足海洋反硝化与厌氧氨氧化速率测定的需要.应用该方法实测了厦门筼筜湖富氧与缺氧水体的反硝化与厌氧氨氧化速率,结果表明,缺氧底层水的反硝化速率[4.10~5.47μmol/(dm3·d)]比富氧表层水[0.43~0.46μmol/(dm3·d)]明显来得高,但缺氧底层水的厌氧氨氧化速率[0.00~0.12μmol/(dm3·d)]则比富氧表层水的速率[0.52~0.67μmol/(dm3·d)]低得多.     

海水反硝化和厌氧氨氧化速率同步测定的15N示踪法及其应用

反硝化与厌氧氨氧化作用是海洋结合态氮迁出的主要途径,15N示踪法是定量反硝化和厌氧氨氧化作用的新方法,它具有灵敏度高、可同步测量反硝化与厌氧氨氧化速率的优点.本研究开展了一系列方法学实验,以确定高纯氦气驱赶水样所含气体的时间、超声赶气时间、同位素比值质谱仪测量N2含量的精度、N2含量及其同位素组成测定的工作曲线以及示踪剂的最佳添加量等,从而确立起15N示踪同步测定海水反硝化和厌氧氨氧化速率的方法.所建立方法测量N2含量的相对标准偏差小于8%,可满足海洋反硝化与厌氧氨氧化速率测定的需要.应用该方法实测了厦门筼筜湖富氧与缺氧水体的反硝化与厌氧氨氧化速率,结果表明,缺氧底层水的反硝化速率[4.10～5.47μmol/（dm3·d）]比富氧表层水[0.43～0.46μmol/（dm3·d）]明显来得高,但缺氧底层水的厌氧氨氧化速率[0.00～0.12μmol/（dm3·d）]则比富氧表层水的速率[0.52～0.67μmol/（dm3·d）]低得多.     

一株卓贝尔氏菌F13-1好氧反硝化特性及其反硝化基因的初步研究

为获得高效好氧反硝化细菌,并研究这些细菌的脱氮特性以及好氧反硝化机理,采集了近海表层沉积物进行富集培养,分离获得一株具有高效好氧反硝化能力的菌株F13-1.结合生理生化特征及16S rRNA基因序列分析,初步鉴定菌株F13-1为卓贝尔氏菌(Zobellella sp.).在以葡萄糖为碳源,C/N比值为15,盐度为30,摇床转速160 r/min,p H值为7,28℃的最优脱氮条件下菌株F13-1脱氮效果较好,分别能将100 mg/dm3硝酸盐和亚硝酸盐在24和16 h内彻底脱除,脱除速率分别为:5.87 mg/(dm3·h)和5.97 mg/(dm3·h).并且菌株F13-1对高浓度亚硝酸盐具有较好的耐受性,能在高浓度亚硝酸盐存在条件下正常生长及脱氮,156 h内能将400 mg/dm3亚硝酸盐脱除完全.基因组分析表明,该菌株具有完整的反硝化基因簇,包括nap、nir、nor和nos等共17个基因.研究结果表明该菌株具有高效好氧反硝化特性,在养殖废水处理中具有较好的应用潜力.     

硝化-膜生物反应器处理氨氮废水的研究

为充分考察膜生物反应器的硝化性能 ,采用活性污泥比消化速率 ,对膜生物反应器处理氨氮废水的硝化性能进行了研究。结果表明 :在容积负荷 1.0 96kgNH+ 4 -N/(m3 ·d)的条件下 ,硝化性能稳定 ,氨氮转化为硝酸盐氮的转化率可达 99% ;亚硝化菌和硝化菌在活性污泥中占优势 ,系统中出现了胞外多聚物和可溶性微生物产物的积累。     

一株异养硝化-好氧反硝化菌Pseudomonas sp.GK-01的筛选及脱氮能力研究

从禽畜粪便发酵沼液中分离筛选出1株异养硝化-好氧反硝化菌株假单胞菌属(Pseudomonas sp.) GK-01,采用经16S rDNA同源性比对及系统发育分析方法鉴定该菌,通过单因素变量控制实验对该菌株生长和脱氮作用的影响因素进行优化,并在最优条件下考察其在单一和混合氮源中的脱氮效果。结果表明,该菌株为1株Pseudomonas sp.,最佳碳源为柠檬酸钠,最佳C/N为10,最佳初始pH为8～9,最佳培养温度为30～35℃。此外,当NH_4~+-N的初始浓度为400 mg·L~(-1)时,该菌株在混合氮源体系中24 h对NH_4~+-N和NO_3~--N的去除率分别为99.08%和96.12%,表明其对高氨氮废水具有高效的异养硝化-好氧反硝化能力,在高氨氮废水生物脱氮等领域具有广泛的应用前景。     

循环水养殖系统中好氧反硝化细菌的分离和应用

为了分离好氧反硝化细菌,探究其好氧反硝化过程。利用BTB培养基,从珍珠龙胆(♀Epinephelus fuscoguttatus×♂Epinephelus lanceolatu)循环水养殖系统的生物滤池中筛选出具有硝酸盐去除能力的细菌,并选择脱氮效果良好的菌株进行好氧反硝化反应器的构建,开展反硝化应用研究。本研究共分离出8株具有去除硝酸盐能力的菌株,经反硝化性能测定,都可大幅去除硝酸盐,同时也存在不同程度的氨氮和亚硝酸盐的积累;选择Z1、Z8两株脱氮效果较好的菌株进行好氧反硝化反应器的混合接种试验,结果显示反应器挂膜迅速、高效,接种2周后即达到相对稳定的水处理状态,硝酸盐去除率超过98.8%(约0.827g NO-3-N/(m2·d)),总氮去除率超过71.8%(约0.687g TN/(m2·d)),亚硝酸盐和氨氮的积累不明显,脱氮效果良好。     

海洋前沿

既耗氧又能产氧的古菌氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea)是海洋中最丰富的一个微生物群,能促进海洋的氮循环。它们主要通过将氨氧化为亚硝酸盐来获得能量,这个过程需要氧气。然而,此前的研究发现,很多氨氧化古菌能生活在缺氧的环境中,其具体的生存方式尚不清楚。     

海洋前沿

既耗氧又能产氧的古菌氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea)是海洋中最丰富的一个微生物群,能促进海洋的氮循环。它们主要通过将氨氧化为亚硝酸盐来获得能量,这个过程需要氧气。然而,此前的研究发现,很多氨氧化古菌能生活在缺氧的环境中,其具体的生存方式尚不清楚。     

珠江口表层沉积物nirS型反硝化微生物多样性

本研究以nirS基因为分子标记,将PCR、克隆文库构建与测序和典范对应分析相结合,对珠江口表层沉积物nirS型反硝化微生物的群落多样性进行了研究。3个站位共获得180个nirS基因克隆子,隶属于62个OTUs,氨基酸序列的相似性在50%—100%之间。各站位OTU分布格局差异明显,范围在19—33之间,表现出高度的多样性。系统进化分析表明,62个OTUs形成了5个类群,分别与河口、海洋沉积物、海岸养殖排放废水、富营养化海湾及海水养殖沉积物等的反硝化微生物聚类在一起,表明珠江口作为海淡水交汇区具有独特的反硝化微生物群落分布格局,同时也指示了珠江口氮污染及富营养化程度。典范对应分析结果表明,盐度、氮相关营养盐水平(PON/TN、NH4-N、NO-N和NO-N)可能是影响其分布格局的重要因素。     

序批式反应器改良工艺对海水养殖废水中氮和磺胺嘧啶去除及微生物群落分析

本研究利用投加磁粉和粉末活性炭的序批式反应器(Sequencing batch reactor, SBR)改良工艺处理模拟海水养殖废水,探究了污染物去除性能及微生物群落结构。与未投加磁粉和粉末活性炭的SBR比较,SBR改良工艺COD、NH⁺₄-N和NO^-₃-N的去除性能变化较小,平均去除率均保持在97.0%以上;SBR改良工艺NO^-₂-N和总无机氮(Total inorganic nitrogen, TIN)的去除率高于未投加吸附剂的SBR,SBR改良工艺的NO^-₂-N和TIN平均去除率分别保持在78.56%和90.88%以上;投加磁粉和粉末活性炭均促进了磺胺嘧啶去除,投加粉末活性炭SBR的磺胺嘧啶去除效果最好(95.88%),说明粉末活性炭是磺胺嘧啶去除的有效吸附剂。反硝化菌Pseudoalteromonas是3个SBR的优势菌属,投加磁粉时丰度最高(43.5%)。氨氧化菌(Ammonia oxidation ...     

两株海水氮降解菌的分离鉴定及其无机氮去除特性初步研究

为解决海水养殖环境中的无机氮污染问题,从河鲀(Takifugu rubripes)养殖池塘的水体和底泥中筛选出2株可有效去除氨态氮、亚硝态氮和硝态氮的菌株——盐单胞菌(Halomonas sp.DN3)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis HC),并初步探讨了2株菌在不同无机氮源中的氮去除特性。研究表明,2株细菌均具有较好的无机氮去除效果。在初始无机氮浓度为42 mg·L~(-1)的单一氮源基础降解液中,菌株DN3对氨态氮、亚硝态氮和硝态氮的去除率分别为84.1%、62.1%和98.8%;菌株HC对三者的去除率分别为81.2%、49.0%和90.3%。在氨态氮去除过程中,虽未检测到硝态氮和亚硝态氮的积累,但从系统的氮收支分析,总氮浓度均显著下降,推测可能存在硝化过程;在硝态氮和亚硝态氮去除过程中,菌株DN3还原硝态氮时具有亚硝态氮的积累,菌株HC氧化亚硝态氮时具有硝态氮的积累。而从总氮浓度均有下降推测,可能存在好氧反硝化过程。在初始无机氮浓度为42 mg·L~(-1)的混合氮源基础降解液中,2株菌均具有良好的同步去除无机氮能力。以氨态氮和亚硝态氮为氮源时,菌株DN3和HC的总无机氮去除率分别为75.4%和66.6%;以氨态氮和硝态氮为氮源时,菌株DN3和HC的总无机氮去除率为69.5%和75.6%,2株菌在2种混合氮源中的氨态氮去除率均在90.0%以上。综合分析,菌株DN3和HC对无机氮去除机制主要以菌体的同化作用为主,同时推测具有一定的硝化和反硝化作用。研究结果表明,菌株DN3和HC均可高效去除无机氮,其在海水养殖水环境调控中具有潜在的应用价值。