周丛藻类及其在水质净化中的应用

周丛藻类广泛存在于自然界水体中,具有生物量大、生态功能强、水质响应灵敏等特征.周丛藻类通过吸收代谢利用、吸附和络合等过程去除水体污染物质,用于水质净化,具有耐污能力强,N、P去除效果好,藻类细胞回收利用价值高等优点,推广应用前景广阔.近年开发的藻丛刷系统、周丛藻类 生物膜系统和周丛藻类水产养殖系统等已经成功用于畜禽水产养殖废水、生活污水处理.而周丛藻类的生存规律、对污染物浓度的生理响应机理和污染物质吸收利用的分子生物学机制仍有待进一步研究.     

生物炭对土壤有机碳矿化的激发效应及其机理研究进展

近年来由于生物炭具有碳素稳定性强和孔隙结构发达等特性,其在土壤固碳减排方面的作用研究受到广泛关注.然而当生物炭进入土壤环境后最终是增加土壤碳的储存还是促进土壤碳的排放?目前学术界对该问题仍存在争议.生物炭对土壤有机碳的激发效应及其机理研究有待进一步深入开展.本文在分析生物炭自身碳素组分和稳定性、孔隙结构及表面形态特征的基础上,综述了添加生物炭对土壤本底有机碳矿化产生激发效应的研究进展,分别阐述了产生正激发和负激发效应(即促进和抑制矿化)的机制机理,认为正激发效应主要是基于生物炭促进土壤微生物活性增强、生物炭中易分解组分的优先矿化以及由此引发的土壤微生物的共代谢作用,而负激发效应主要是基于生物炭内部孔隙结构和外表面对土壤有机质的包封作用和吸附保护作用、生物炭促进土壤有机-无机复合体形成的稳定化作用、生物炭对土壤微生物及其酶活性的抑制作用.最后对今后相关研究方向进行了展望,以期为生物炭在土壤固碳减排方面的应用提供理论依据.     

生物过滤和蔬菜浮床组合系统对温室甲鱼废水的处理效果

高浓度温室甲鱼养殖业废水的无序排放已严重危害了我国长三角地区农村生态环境.生物过滤和蔬菜浮床组合系统是温室甲鱼养殖废水生态化处理的潜在方式.为了探索生物过滤和蔬菜浮床组合系统处理温室甲鱼养殖废水的可行性,以及植物直接吸收同化作用对组合系统N、P去除的贡献率,本文选择空心菜、生菜和芹菜等3种蔬菜植物,开展了生物过滤和蔬菜浮床组合系统对温室甲鱼养殖废水的处理试验.结果表明:生物过滤与蔬菜浮床组合系统对废水化学需氧量(COD)、铵氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的去除率分别可达93.2%~95.6%、97.2%~99.6%、73.9%~93.1%和74.9%~90.0%.组合系统均表现出良好的碳氮磷同步脱除性能,空心菜系统对废水N、P的去除效能明显优于生菜和芹菜系统.蔬菜直接吸收作用并不是组合系统N、P去除的最主要途径,其贡献率仅为9.1%~25.0%,推测N、P主要依靠微生物作用去除.相对而言,空心菜对废水N、P的直接吸收贡献率最高,而蔬菜对N、P的直接吸收与植物生物量密切相关.研究结果显示,生物过滤和蔬菜浮床组合系统可以作为温室甲鱼养殖废水生态化处理的有效方式.     

厌氧氨氧化启动过程Anammox菌富集规律和差异分析

为明确厌氧氨氧化反应器启动过程中Anammox菌的富集规律,采用荧光原位杂交(FISH)和实时荧光定量PCR(q-PCR)分析技术,对未添加填料、添加多面空心球以及添加竹炭的3个UASB反应器厌氧氨氧化启动过程中Anammox菌的增长规律进行分析。研究表明,Anammox菌的相对数量和绝对数量均随着启动时间呈逐渐递增趋势,在稳定运行阶段的第123天,无填料、多面空心球和竹炭反应器中Anammox菌分别占总细菌的23.3%、32.6%和43.7%,单位VSS污泥中Anammox菌16S rRNA基因拷贝数分别为(25.64±2.76)×107、(47.12±2.76)×107和(577.99±27.25)×107拷贝数g–1 VSS。竹炭反应器中Anammox菌最大生长率和最短倍增时间分别为0.064 d?1和10.8 d,最大生长率分别是无填料和多面空心球反应器的1.78倍和1.88倍。因此,填料添加特别是竹炭的添加可极大地促进Anammox菌的选择性生长和繁殖。FISH和q-PCR分析技术均适用于Anammox菌的富集规律研究,但因其检测目标存在差异,造成两者表征结果有所不同。     

有机碳源下废水厌氧氨氧化同步脱氮除碳

为明确有机碳源胁迫下,厌氧氨氧化反应器的同步脱氮除碳规律及功能微生物群落结构的动态变化,采用成功启动的厌氧氨氧化UASB反应器,通过逐步提升进水有机负荷,探究有机碳源下废水厌氧氨氧化同步脱氮除碳。研究表明,当进水化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)浓度从172 mg/L升至620 mg/L,反应器维持较高的脱氮效率,氨氮和总氮去除率均在85%以上,并对COD具有平均56.6%的去除率,高浓度COD未对Anammox菌活性构成显著抑制作用。聚合酶链式反应和变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)图谱和割胶测序结果表明,变形菌门Proteobacteria、浮霉菌门Planctomycetes、绿曲挠菌门Chloroflexi以及绿菌门Chlorobi等微生物共存于同一反应体系中,推测反应器内存在复杂的脱氮除碳途径。而且,代表厌氧氨氧化的部分浮霉菌门微生物能耐受高浓度有机碳源,在高有机负荷下依旧发挥着高效的脱氮作用,为反应器高效脱氮提供了保障。     

生物膜型污水脱氮系统中膜结构及微生物生态研究进展

生物膜法污水脱氮系统主要利用生物膜中脱氮功能微生物的代谢活动去除氮素,从而达到净化水质的目的,研究脱氮生物膜的微观结构和微生物生态是揭示生物膜脱氮机理从而提高脱氮效率的重要途径.本文综述了生物膜型污水脱氮系统类型、生物膜微观结构特征及其影响因素、生物膜型污水脱氮系统内氮素传质过程、脱氮机理和生物膜数学模型等方面的研究进展.另外,本文介绍了生物膜型污水脱氮系统内生物膜脱氮功能微生物分布特征,不同生物膜脱氮系统、底物、运行条件和时间对功能微生物群落影响,及新型脱氮功能微生物等方面的研究进展,为生物膜脱氮技术的深入研究提供参考.     

温室甲鱼养殖废水蔬菜浮床处理效能及影响因素研究

温室甲鱼养殖业是我国长三角地区村镇经济的重要产业, 但高氮磷含量温室甲鱼养殖废水的无序排放已严重影响了居民生活和生产用水质量与安全。采用静态蔬菜浮床系统处理温室甲鱼养殖废水, 并考察曝气和蔬菜种类对污染物去除的影响, 设置空白、空白+曝气、空心菜、空心菜+曝气、根达菜及根达菜+曝气等6 个处理, 经过46 d 的试验, 各系统对NH4+-N、TN、TP 和COD 的平均去除率分别为99.0%、67.7%、35.3%和87.5%, 对氮素和COD 的去除具有重要作用, 但对TP 的去除率较低, 但系统表现出较强的自净作用。通过曝气, 系统对TP 和COD 的去除能力显著增加, 但未增加对TN 的去除; 同时, 蔬菜种植显著增加了TN、TP 和COD 的去除, 种植空心菜具有更高的TP 和TN 去除效能, 但COD 的去除率却略低于种植根达菜。试验结果为植物浮床处理温室甲鱼养殖废水技术的应用和推广提供了技术支撑。     

厌氧氨氧化与反硝化耦合反应研究进展

厌氧氨氧化是氮循环中一个重要的反应,对处理含高氨氮废水具有重大的潜在实际应用价值.高浓度有机碳源对厌氧氨氧化反应具有明显的抑制作用.如何在有机碳源存在的条件下实现厌氧氨氧化与反硝化的耦合,是实现厌氧氨氧化工程应用面临的巨大挑战.本文综述了有关厌氧氨氧化与反硝化耦合反应机理、反应功能性微生物种群、耦合工艺启动、过程调控及环境影响因素等的最新研究进展,并对厌氧氨氧化与反硝化耦合反应研究前景及其在废水处理中的应用进行了展望.     

不同流态水培系统净化温室甲鱼养殖废水

温室甲鱼养殖业是我国长三角地区村镇经济的重要水产产业,但高氮磷含量温室甲鱼养殖废水的无序排放已严重影响了居民生活与生产用水质量与安全。本文采用静态水培系统处理温室甲鱼养殖废水原水、动态水培系统处理经曝气生物滤池处理后的温室甲鱼养殖废水,结果表明,静态和动态水培系统对污染物均具有良好的去除作用,在COD和TN的去除上静态水培系统优于动态水培系统,而对TP的去除效果相当;两套系统空心菜直接吸收对TN和TP的去除贡献率分别为14.1%~17.5%和12.2%~13.0%;从运行费用和操作管理方面考虑,静态水培空心菜系统具有优势,适用于集约化甲鱼养殖场的废水处理,但在空心菜利用上,需加强预处理以降低Cr、Pb等重金属超标风险。试验为水培空心菜系统处理温室甲鱼养殖废水技术的应用和推广提供了技术支撑。