微生物菌剂对城市污泥堆肥过程中氮素转化的影响研究

以稻草、木屑为填充料,分别添加EM原露、腐秆灵、金宝贝生物发酵剂、阿姆斯生物发酵剂和纤维素分解菌5种微生物菌剂,采用人工翻堆好氧堆肥工艺,进行城市污泥堆肥试验,通过测定堆肥过程中温度、pH值及NH_4~+-N、NO_3~--N和总氮含量,研究了5种微生物菌剂对城市污泥堆肥进程及氮素转化的影响,结果表明:添加微生物菌剂后堆体达到高温期和最高温度的时间较对照提前了1～2 d,降温阶段的降温速率提高了0.54～0.74℃/d,达到室温时间提前了5～6 d;各堆体50℃以上均保持了7 d以上,满足堆肥卫生学指标.添加微生物菌剂能促进有机氮的分解,促进硝化细菌的生长,有利于NH_4~+-N向NO_3~--N的转化和堆肥的腐熟进程.由于添加微生物菌剂提高了堆体升温速率、延长了高温期的维持时间和增加了堆体的pH值,导致更多的氮素损失.堆肥结束时,堆体氮含量降低39.8%～44.8%,较未添加微生物菌剂的堆体降低量多9.8%～14.8%.综合各项指标,金宝贝生物发酵剂和阿姆斯生物发酵剂具有较好的应用前景.     

生物炭和过磷酸钙投加对鸡粪-烟末-菌糠联合堆肥腐熟度及含氮气体排放的影响

鸡粪-烟末-菌糠(CK)联合堆肥过程中存在升温慢、水分去除难、极易排放污染气体和腐熟周期长等问题。本研究以鸡粪、烟末和菌糠为原料,通过添加外源固氮材料来减少鸡粪-烟末-菌糠联合堆肥过程中含氮气体(NH_3和N_2O)的产生及改善堆肥腐熟度,设置了添加5%(质量分数)过磷酸钙、添加10%生物炭的堆肥试验。结果表明,处理堆体温度均能在55℃持续8 d以上,达无害化标准。与CK处理相比,添加5%过磷酸钙和10%生物炭处理堆肥腐熟度得到有效改善,但添加5%过磷酸钙处理有增加堆肥产品EC的风险;添加5%过磷酸钙处理堆肥过程中以NH_3-N、N_2O-N形式损失TN分别降低了32.13%和12.20%;添加10%生物炭处理以NH_3-N、N_2O-N形式损失TN分别降低了28.83%和34.15%。综合堆肥腐熟度、氮损失及污染气体减控效果来看,添加质量比5%过磷酸钙更有利于鸡粪-烟末-菌糠联合堆肥。     

牛粪添加对园林绿化废弃物蚯蚓堆肥的影响研究

采用赤子爱胜蚯蚓(Eisenia fetida)对园林绿化废弃物(GW)进行蚯蚓堆肥,研究牛粪(CD)添加对蚯蚓及堆肥的影响.在保持园林绿化废物占主体的情况下,试验共设5个处理(CD∶GW,干质量):T1(0∶100)、T2(5∶95)、T3(10∶90)、T4(15∶85)和T5(20∶80),进行11周堆肥,测定不同处理下蚯蚓生长繁殖情况和堆肥前后材料的微生物、理化性质变化,并以种子发芽试验测定堆肥效果.结果表明:与T1纯园林废弃物相比,牛粪添加可以提高蚯蚓的存活率、加快蚯蚓生长和繁殖速度;提高纤维素和木质素降解率,增加堆肥产品营养元素含量;增加堆肥产品中细菌、真菌和放线菌数量.各处理发芽指数均达到80%以上,显示堆肥腐熟.在各处理中,T4和T5处理的蚯蚓生长量、繁殖率和产品质量指标显著高于对照T1处理,但T4和T5组间差异不显著,为节约生产成本,基于本试验的环境条件和处理方式,建议牛粪在园林绿化废弃物蚯蚓堆肥按15∶85比例添加.     

污水排海口底泥厌氧氨氧化菌的富集培养与脱氮效果

以污水排海口区域底泥作为接种污泥,采用厌氧序批式反应器(anaerobic sequencing batch reactor,ASBR),利用本地海水调配的模拟含氮污水(盐度约26,NH_4~+-N和NO_2~--N质量浓度均为70 mg·L-1)对沉积物中的厌氧氨氧化菌进行富集驯化培养。在pH值7.5~7.9和温度30℃条件下,经过55 d的富集驯化培养,成功启动了厌氧氨氧化反应器。该反应器运行70 d后达到稳定,对模拟污水中的NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率均达到了98%以上。当模拟污水中的NH_4~+-N和NO_2~--N质量浓度提高到140 mg·L-1时,NH_4~+-N的平均去除率为74.7%,而NO_2~--N的平均去除率仍达到99.2%,此时二者的去除量之比为1∶1.33,非常接近厌氧氨氧化反应的理论化学计量关系。把ASBR运用于实际污水的脱氮处理时,其NH_4~+-N和NO_2~--N的平均去除率分别降为67.0%和85.1%。     

填料对厌氧化装置启动的影响研究

目的研究不同的填料对厌氧氨氧化装置启动的影响,选出最有利于厌氧氨氧化反应启动的填料,解决厌氧氨氧化装置启动时间过长的问题.方法取三套生物反应器厌氧氨氧化装置,分别填入弹性填料、火山岩、陶粒3种不同填料,均接种沈阳某污水厂二沉池污泥,自配模拟废水,装置水体温度为(35±1)℃,调节pH值为7.8~8.2.结果经150 d的运行调试,三套厌氧氨氧化装置均启动成功.其中弹性填料装置经过149 d的运行,NH_4~+-N与NO_2~--N的去除率均达到91%和90%;火山岩填料装置经129 d的运行,NH_4~+-N与NO_2~--N的去除率达到96%和97%;陶粒填料装置经过135 d的运行,NH_4~+-N与NO_2~--N的去除率达到93%和94%.结论火山岩和陶粒两种填料与弹性填料相比,具有装置启动时间较短,去除率相对高等优势.     

不同碳源作用下厌氧氨氧化耦合多菌系统脱氮效能

为探究不同碳源对厌氧氨氧化(ANAMMOX)菌耦合好氧氨氧化菌(AOB)以及ANAMMOX菌耦合短程反硝化菌脱氮性能的影响,在进水NH_4~+-N与NO_2~--N质量浓度比为1.0∶0.6和KHCO3质量浓度为1.25～2.50 g/L的条件下运行系列ANAMMOX耦合AOB血清瓶。研究结果表明:当KHCO_3质量浓度分别为2.00 g/L和2.50 g/L时NH_4~+-N去除率为100%,可积累NO_2~--N质量浓度达12.0 mg/L以上。在进水质量浓度ρ(NH_4~+-N)/ρ(NO_3~--N)为1∶1的条件下运行ANAMMOX耦合短程反硝化序批式反应器(ASBR),第80 min时NH_4~+-N去除率为100%;当进水质量浓度ρ(NH_4~+-N)/ρ(NO_3~--N)为1∶2,COD质量浓度为405.1 mg/L时,最高可积累NO_2~--N质量浓度达82.2 mg/L,第120 min时NH_4~+-N去除率为100%;当ASBR中过量通入NO_3~--N时,可使NO_2~--N的积累时间延长,此时颗粒污泥形态较完整。ANAMMOX耦合短程反硝化菌可利用葡萄糖作为电子供体进行短程反硝化,经过葡萄糖驯化后,NH_4~+-N去除率提高到43.8%。     

影响UASB厌氧氨氧化反应器脱氮性能的因素研究

目的研究溶解氧(DO)、温度、pH值和水力停留时间(HRT)对UASB厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响,寻找快速有效的脱氮处理途径.方法试验进水以人工配水的方式模拟城市生活污水,分别考察UASB反应器在不同的DO、温度、pH值和HRT反应条件下,通过检测进、出水中NH_4~+-N、NO_2~--N与NO_3~--N的质量浓度,分析UASB厌氧氨氧化反应器的脱氮性能,并确定最优环境因素.结果在进水中NH_4~+-N和NO_2~--N质量浓度分别为50 mg/L和66 mg/L、ρ(DO)1 mg/L、温度为30~35℃、pH=7~8、HRT=12 h的反应条件下,该反应器中的菌种具有最大的生物活性,污水的脱氮效果最优,总氮(TN)去除率维持在80%以上.结论厌氧氨氧化反应最佳条件的确定,为厌氧氨氧化工艺脱氮性能稳定性的控制起到关键作用.     

外源添加物对秸秆还田土壤中无机氮转化影响

采用室内培养方法,研究秸秆不同还田方式土壤中加入无机氮肥和玉米秸秆对无机氮转化的影响。在田间秸秆不同还田处理的土壤中加入氮肥(硫酸铵)培养,初期土壤NH_4~ -N的含量较高,随着培养时间延长,NH_4~ -N的含量下降,培养15天后NH_4~ -N的含量趋于平衡;而土壤中NO_3~--N含量在培养期间逐渐增加,培养30天后NO_3~--N含量趋于平衡;秸秆不同还田处理土壤中添加秸秆培养,粉碎还田处理的土壤中NH_4~ -N的含量在整个培养过程中处于最低,培养后期覆盖还田和高茬还田的土壤NH_4~ -N的含量略有下降。     

添加锯末对污泥堆肥腐熟的影响研究

污泥堆肥良好的腐熟程度是堆肥安全使用或农用的必要前提.本试验以杨凌城市污水污泥为原料,以木材加工厂废弃物锯末为调理剂,采用强制通风静态好氧堆肥与自然通风好氧堆肥相结合的方法进行了2个处理的堆肥试验:SS(25%)+DSS(37.5%)+SWD(37.5%),SS(62.5%)+DSS(37.5%)+SWD(0%),研究了堆肥过程中6种重要的评价堆肥腐熟程度的物理化学和生物学指标,如堆体温度、pH、电导率(EC)、C/N比、水溶性有机碳(DOC)、种子发芽指数(GI)以及它们随堆肥时间变化特征.结果表明:在120d堆肥过程中,处理SS+SWD、SS的堆体温度变化均明显呈现出升温期、高温期和降温期3个时期,高温所持续的时间4 d(SS+SWD)和9 d(SS)均符合我国与美国无害化和卫生标准中的有关规定;处理SS+SWD、SS的堆温、pH、EC、TOC、TKN、C/N、DOC共同呈现出随堆肥时间的的变化波动在第Ⅰ发酵阶段比第Ⅱ发酵阶段剧烈;雪里蕻的GI在处理SS+SWD、SS中分别呈现出抑制发芽阶段、上升阶段、稳定阶段3个阶段,至堆肥终止时2个处理堆肥均已达到腐熟,但处理SS+SWD的堆肥腐熟程度稍劣于处理SS.通过比较试验结果还可以得出,SS+SWD处理的堆肥上层温度在高温阶段所持续的时间比SS处理的时间长;SS+SWD处理更利于氮的固定保存.在污泥中添加锯末的堆肥处理中,对反映堆肥腐熟的堆体温度、水分、N素、EC、pH方面存在着正面影响.     

人工湿地净化尾水效果的研究

采用种有美人蕉(Canna indica)的水平流和垂直流人工湿地对污水处理厂尾水进行处理,通过检测COD、TN、NO_(3-)-N、NH_(4+)-N、TP等指标分析探讨温度、pH和进水指标等因素对湿地系统净化能力的影响。COD、NH_(4+)-N、NO_(3-)-N、和TN去除率可分别高达66%、98%、62%和79%,其中NH_(4+)-N经湿地系统处理后可达到《地表水环境质量标准》(GB 18918-2002) I类标准。TN、NH_(4+)-N、TP在垂直流湿地系统中的去除率均高于水平流湿地系统,COD在水平流湿地系统中的平均去除率(53. 5%)却高于垂直流湿地系统(47. 3%)。通过对水平流和垂直流湿地净化尾水效果的分析比较,表明垂直流湿地系统比水平流湿地系统在净化尾水方面更具优势。此外,Pearson相关性分析表明人工湿地系统中进水NH_(4+)-N浓度和气温对TN、NO_(3-)-N和NH_(4+)-N的去除有显著影响。上述研究结果能为高效运用人工湿地处理污水处理厂尾水提供科学依据和技术指导。     

新型悬浮填料强化硝化作用试验研究

提出了一种包裹沸石粉与硝化细菌的新型悬浮填料,用于城镇污水厂的强化硝化模拟试验研究,并根据有无沸石粉和硝化细菌设计出3组试验装置.通过监测3组试验装置进出水NH_4~+-N、NO_2~--N和NO_3~--N的浓度变化情况评价新型悬浮填料的强化硝化性能,并结合新型悬浮填料生物膜中的微生物群落多样性来解析其硝化机理.结果表明:相比仅包裹沸石粉或硝化细菌的单一悬浮填料,同时包裹沸石粉和硝化细菌的复合悬浮填料在试验装置中对水体中NH_4~+-N的平均去除率最高(68.3%),且NO_2~--N平均浓度最低(12.62 mg/L)、NO_3~--N平均浓度最高(7.81 mg/L),表明沸石粉和硝化细菌的组合能够明显提升填料的硝化性能,且沸石粉对微生物的硝化过程可能具有促进作用;新型悬浮填料中沸石粉的加入更有利于硝化相关菌属的富集和生长,从而造成微生物物种多样性的降低;用于强化硝化的新型悬浮填料的生物膜中的Nitrosomonas菌属占绝对优势,从而为体系中NH_4~+-N的转化提供有力保障,而填料中沸石粉的引入能够进一步促进Nitrospira菌属比例的提高,从而减少体系中NO_2~--N积累的可能性.本研究旨在为该填料的工程化应用提供依据和参数.     

脱水污泥堆肥过程中温室气体释放与检测及其减控措施

为研究保氮剂过磷酸钙(CS)对脱水污泥好氧堆肥过程中温室气体的减排影响,选取脱水污泥和小麦秸秆为原材料,研究了高温下不同剂量外添加剂CS对脱水污泥堆肥过程中温度、温室气体(甲烷和N_2O)、NH_3释放、铵态氮与硝态氮转化和腐熟指标的影响。实验结果表明:CS的存在能够有效减少甲烷、NH_3及N_2O的排放,并当CS剂量为3%时,甲烷、NH_3的最大排放速率分别为0.05和0.52 g/(kg·d),显著低于空白组。CS存在提高了种子发芽率,并且当CS剂量为3%,发芽指数(GI)GI达到最大值123.6%。CS有效减少污泥堆肥过程中氮元素损失并提高了磷元素含量,从而提高堆肥样品的肥效品质。     

翻堆和补水工艺对绿化废弃物堆肥腐熟度的影响研究

为研究翻堆和补水工艺对绿化废弃物堆肥腐熟度的影响,以园林绿化废弃物为研究对象,采用好氧条垛式堆肥方法,设计2因素3水平正交试验,研究不同补水和翻堆工艺对堆肥进程中碳氮比(C/N)、p H、电导率(EC)等指标的影响规律;同时选取T值、高温持续时间、发芽指数(GI)、吸光度比值(E4/E6)等指标,利用模糊数学法进行腐熟度评价。结果表明,堆肥过程中各处理的碳氮比逐渐降低,p H逐渐上升,温度、EC值和E4/E6随堆肥进行均先升后降,发芽指数相反;除高温好氧堆肥处理外,其他处理均达到腐熟;其中T4处理腐熟度最好;最优水平组合为每4 d翻堆、每8 d补水;影响腐熟程度的主因素是补水频率,其次是翻堆频率。     

翻堆和补水工艺对绿化废弃物堆肥腐熟度的影响

为研究翻堆和补水工艺对绿化废弃物堆肥腐熟度的影响,以园林绿化废弃物为研究对象,采用好氧条垛式堆肥方法,设计2因素3水平正交试验,研究不同补水和翻堆工艺对堆肥进程中碳氮比(C/N)、p H、电导率(EC)等指标的影响规律;同时选取T值、高温持续时间、发芽指数(GI)、吸光度比值(E4/E6)等指标,利用模糊数学法进行腐熟度评价。结果表明,堆肥过程中各处理的碳氮比逐渐降低,p H逐渐上升,温度、EC值和E4/E6随堆肥进行均先升后降,发芽指数相反;除高温好氧堆肥处理外,其他处理均达到腐熟;其中T4处理腐熟度最好;最优水平组合为每4 d翻堆、每8 d补水;影响腐熟程度的主因素是补水频率,其次是翻堆频率。     

油菜秸秆比例对好氧堆肥过程及产品特性的影响

采用堆肥工艺将农作物秸秆转化为有机肥还田是秸秆资源化利用的有效手段.本研究以油菜秸秆为主要原料,按不同比例同辅料混合(三组实验R1、R2和R3中的油菜秸秆比例(湿重)分别为45%、65%和85%),研究了油菜秸秆比例对高温好氧堆肥过程及产品特性的影响.结果表明,在72d的堆肥过程中,R1、R2和R3的有机物降解主要发生在堆肥过程前期,堆肥结束时分别达到34.06%、35.57%和39.78%.通过比较三组实验过程中样品的理化性质,可知R3最终样品满足了堆肥腐熟的各项指标,且堆肥过程中氮损失最少;其最终堆肥产品中未检测出NH_4~+,总N含量、NO_3~-浓度和GI值分别达到2.17%、1,844.93mg·kg~(-1)干重和102.66%.     

蔬菜废弃物蚯蚓肥料化处理

在猪粪、牛粪中添加不同比例蔬菜废弃物,研究蚯蚓处理混合底料过程中pH值、有机质、全氮、全磷和全钾的动态变化,并对蚯蚓处理产物中的有效活菌含量和微生物多样指数进行分析.结果表明:混合底料经60 d蚯蚓处理后,pH值、有机质和全氮含量降低,全磷和全钾含量升高,猪粪组有机质和全磷含量明显高于牛粪组,但全钾含量明显低于牛粪组;猪粪组无机磷细菌和有机磷细菌的数量显著高于牛粪组,在硅酸盐菌、固氮菌和根瘤菌的数量上2个实验组无显著差异;混合底料经蚯蚓处理后的微生物多样性指数均显著优于常规堆肥方式,蚯蚓处理可以有效降低物料的臭味.为蚯蚓处理蔬菜废弃物、秸秆和畜禽粪便等有机废弃物提供理论依据.     

异养硝化-好氧反硝化细菌的筛选及其脱氮性能研究

为寻求高效水体脱氮手段,从龙泓涧梯级塘底泥中筛选出以Pseudomonas菌属为主、具有异养硝化-好氧反硝化功能菌群,将其命名为LHJ-1.异养硝化和好氧反硝化性能研究结果表明,菌群LHJ-1具有明显的异养硝化功能,对NH_4~+-N和TOC利用率分别达99.90%和56.69%,且表现出较高的反硝化能力,对NO_3~--N和NO_2~--N的转化率分别为92.46%和89.67%.由不同环境因素(碳氮比、碳源、pH值和溶解氧)影响实验可知,多种环境因子均对菌群LHJ-1脱氮效果具有较大影响,因此在实际应用中需考察不同环境因子,以找出最佳生长条件,获得最大脱氮效率.异养硝化-好氧反硝化菌群LHJ-1的筛选在水体脱氮除碳中具有广阔的应用前景.     

好氧堆肥阶段对蚯蚓堆肥的影响

好氧堆肥和蚯蚓堆肥相结合处理有机废弃物能够获得更好的堆肥产品。不同好氧堆肥阶段堆肥产品质量和性质差别很大,这必然将影响蚯蚓堆肥产品稳定性和质量。对此,将好氧堆肥与蚯蚓堆肥相结合,以能够指示堆肥产品质量和腐熟度的碳氮比(C/N)、胡敏酸比富里酸(HA/FA)和胡敏酸的E4/E6三个指标构建新的指标体系,对蚯蚓堆肥产品质量进行评价。并且在此指标体系基础上,得出将好氧堆肥高温期阶段作为蚯蚓堆肥的前期处理可以获得更加稳定和高品质的蚯蚓堆肥产品。     

滞留时间和进水有机物对生物滞留系统除氮的影响

传统雨水生物滞留系统对氮的去除很不稳定。为了提高硝氮和总氮的去除效果,尝试在生物滞留系统底部增加内部淹没区,提供所需的缺氧环境,并延长系统内雨水的停留时间,改善系统的除氮能力。对有淹没区运行条件下进水有机物浓度和滞留时间除氮的影响进行了试验。结果表明系统在有淹没区和无淹没区运行条件下,对NH_4~+-N的平均去除率均在90%以上。无淹没区时系统对NO_3~--N的去除率为21%。有淹没区时(滞留时间2 h)系统对NO_3~--N和TN的去除作用显著提高到74%和78%。淹没运行时进水中COD浓度可以显著影响NO_3~--N的去除效果。当COD浓度为0~100 mg/L,NO_3~--N(7~9 mg/L),去除率随COD浓度的增加而显著升高。滞留时间对NO_3~--N去除效果的影响较为明显,滞留时间从1 h增加到8 h,系统的NO_3~--N平均去除率从21%增加到93%。     

组合人工湿地系统对养殖废水净化效果的研究

采用垂直流和水平潜流人工湿地构成复合型人工湿地系统,对水产养殖废水进行处理,研究该复合型人工湿地系统对污水中TP、TN、NH_4~+-N和NO_2~--N的去除效果。结果表明:TP的去除率为82.45%至99.79%,平均去除率为92.75%;TN的去除率为74.09%至84.63%,平均去除率为79.33%;NH_4~+-N的去除率为35.27%至99.13%,平均去除率为67.84%;NO_2~--N的去除率为53.62%至75.98%,平均去除率为63.38%。该复合型人工湿地系统对TP去除率优于TN,并对重富营养化水体的净化效果优于异常营养化水体。