利用BDPs同时作为反硝化微生物的碳源和附着载体的研究

饮用水源水中硝酸盐污染已引起世界各国的普遍关注,异养反硝化是去除水中硝酸盐的主要技术之一。利用可生物降解聚合物（BDPs）同时作为反硝化微生物的碳源和附着生长的载体,近年来得到了人们的关注。该系统对进水水质的波动具有良好的适应能力;BDPs对人体无毒无害,不会污染出水水质。随着各种新型BDPs材料的不断涌现以及BDPs材料生产成本的降低,BDPs材料在饮用水源水生物脱氮中会得到越来越广泛的应用。本文对利用可生物降解聚合物进行反硝化的研究进展进行了综合评述。     

反硝化菌在地下水中除硝酸盐的应用进展

地下水是我国主要饮用水源之一,由于化肥使用量增加,我国地下水存在农业氮的面源污染、地下水硝酸盐超标的问题。地下水中硝酸盐过高,可对人体造成伤害,有效去除地下水中硝酸盐对保障居民供水安全至关重要。该文从反硝化细菌、反硝化作用机理及去除地下水中硝酸盐的生物脱氮技术等方面,系统阐述了反硝化菌在地下水中去除硝酸盐的应用进展,并对目前的问题及解决方法进行了展望。     

好氧反硝化细菌及其在微污染水源水修复中的应用研究进展

相比于氨氮,天然水体中的硝酸盐氮通常更稳定,导致更难将其从水中去除。由于好氧反硝化可以在有氧环境下进行反硝化作用去除硝酸盐氮,该过程对含有较高溶解氧的天然水体中硝酸盐氮处理有重要作用。本文综述了好氧反硝化菌的分离纯化现状、微生物代谢机制和环境影响因子,并介绍了功能菌群在微污染饮用水源水生物修复的应用研究进展。与一般的厌氧反硝化类似,好氧反硝化菌的种属分布较广,常见的如假单胞菌属(Pseudomoas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、副球菌属(Paracoccus)和芽孢杆菌属(Bacillus)等所属部分微生物均有好氧反硝化能力。大部分好氧反硝化菌株在最佳生长条件下(25–37℃、溶解氧浓度为3–5mg/L、pH为7–8、碳氮比为5–10)具有高效的脱氮效率。但目前好氧反硝化作用在微污染饮用水源水的生物修复方面的应用仍有着脱氮性能不稳定、菌剂流失等不足。此外,目前较少相关中试及实际工程应用的研究,需要进一步的深入探究。     

广州市饮用水源中硝酸盐亚硝酸盐含量与癌症死亡率联系

本文探讨了饮用水源中硝酸盐和亚硝酸盐污染对癌症死亡率的影响。收集了1991～1998年广州市饮用水源中硝酸盐、亚硝酸盐和癌症死亡率的历史数据,并分析了它们之间的相关性。结果显示,饮用水源中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的总浓度与癌症死亡率呈正相关关系(R²=O.76,P<0.05)。对广州市各区的数据分析表明,饮用水源中亚硝酸盐氮和癌症死亡率有较高的相关性(R²=0.56,P<0.05),且硝酸盐氮和癌症死亡率的相关性也很高(R²=0.66,P<0.01)。这说明了1991～1998年期间,广州市区居民癌症死亡率的逐年递增很可能与饮用水源中硝酸盐和业硝酸盐含量的增加有关。此次研究结果说明饮用水源中的硝酸盐及亚硝酸盐可能是重要的致癌因子。     

以纸为碳源去除地下水硝酸盐的研究

研究了以纸为碳源和反应介质的生物反应器对水中硝酸盐的去除。结果表明,以纸为碳源的反应器启动快．反硝化反应受温度及水力停留时间影响大。25℃的反硝化速率是14℃的1．7倍。在室温25±1℃,进水硝酸盐氮浓度为45．2mg·L^-1、水力停留时间8．6h时,反应器对硝酸盐氮的去除率在99．6％以上,当水力停留时间为7．2h,氮去除率只有50％。反硝化反应受pH值和溶解氧的影响小,反应进行过程中,纸表面形成了生物膜,纸也被消耗了．采用反应器出水再经活性炭吸附的工艺流程处理高硝酸盐氮地下水,<33．9mg·L^-1的硝酸盐氮完全去除,没有出现NC2-N,最终出水水质DOC<11mg·L^-1。     

好氧反硝化微生物学机理与应用研究进展

近年来,关于好氧反硝化过程的研究主要集中在三个方面:分别是好氧反硝化菌株的分离和脱氮性能表征,好氧反硝化微生物的应用潜力分析,以及好氧反硝化过程的机理研究。好氧反硝化菌株分布范围广泛,可从多种环境中分离得到,种属以Pseudomonas sp.、Alcaligenes sp.和Paracoccus sp.为主。好氧反硝化菌株及菌群在实验室条件下表现出优良的耐冷、耐盐特性,并具有可降解毒性有机物及N_2O减排的潜力。关于好氧反硝化过程的机理研究表明,虽然硝酸盐作为电子受体的竞争力比氧气弱,但反硝化作为辅助电子传递途径,可提高产能效率,防止NAD(P)H的过量积累。因此,硝酸盐可与氧气同时参与微生物的新陈代谢,即发生好氧反硝化现象。未来除了继续分离更新更好的好氧反硝化菌株外,应加强对好氧反硝化机理及实际生物强化方面的研究。     

关于好氧反硝化菌筛选方法的研究

采用污泥驯化手段富集好氧反硝化细菌,将得到的驯化污泥分离纯化,共得到105株菌。用测TN的方法对所筛菌株进行初筛,得到25株对TN去除率达到50％以上的菌株。用氮元素轨迹跟踪测定法复筛,证实这25株菌都可以在好氧条件下进行硝酸盐呼吸,其中24株菌的反硝化过程为：NO3^-N→NO2^-N→N2,研究中还发现在反硝化过程中硝酸盐和亚硝酸盐不存在明显竞争被利用的作用。同时还提出了可能实现短程同步硝化反硝化以及在反馈作用的调节下,加快硝化反应速度的观点。     

好氧反硝化菌的研究进展

综述了好氧反硝化菌的种类和特性、好氧反硝化菌的反硝化作用机制和影响因素.好氧反硝化菌主要包括假单胞菌属(Pseudomonas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、副球菌属(Para-coccus)和芽孢杆菌属(Bacillus)等,属好氧或兼性好氧异养微生物.好氧反硝化菌能在好氧条件下进行反硝化,其主要产物是N2O,并可将铵态氮直接转化成气态产物.催化好氧反硝化菌反硝化作用的硝酸盐还原酶是周质酶而不是膜结合酶.溶解氧和C/N往往是影响好氧反硝化菌反硝化作用的主要因素.介绍了间歇曝气法、选择性培养基法等好氧反硝化菌的主要分离筛选方法.概述了好氧反硝化菌在水产养殖、废水生物处理、降解有机污染物以及对土壤氮素损失的影响方面的研究进展.     

以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为电子供体进行反硝化的可行性及实验研究

【目的】利用N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone, NMP)作为电子供体进行反硝化实验,以实现废水资源化。【方法】分别将NMP废水和葡萄糖作为电子供体加入到模拟的城市污水处理尾水中进行反硝化,比较2种电子供体去除硝酸盐的规律。同时考查NMP在反硝化过程中的氮素释放规律,并对所释放的氮素进行后续处理。最后再对它们作为电子供体时的反硝化污泥采用高通量测序,从微生物群落的角度分析NMP作为电子供体时其作用机理是否相同。【结果】当以NMP为电子供体时,硝酸盐氮的去除速率比葡萄糖为电子供体时要快67%。在8 h的反硝化结束后,剩余的硝酸盐氮、累积的亚硝酸盐氮和NMP本身所释放氨氮之和的总氮,与葡萄糖为电子供体时相近。【结论】NMP废水可以作为电子供体用于城镇污水处理厂的深度脱氮。对2种碳源所驯化的反硝化污泥样品进行高通量分析表明,NMP与葡萄糖作为电子供体用于反硝化反应时,相关的作用机理是不同的。该项研究结果对利用含氮杂环化合物作为电子供体进行反硝化具有重要的理论指导意义。     

珠江口自源有机颗粒物沉降对沉积物反硝化过程的影响

【摘要】由微生物主导、依赖有机物供给的反硝化过程是珠江口氮移除的主要途径之一, 可有效地将生态系统中的固定氮转化为N2 或N2O 释放到大气中。珠江口水体存在大量富含多糖和蛋白的生源有机颗粒物, 该类有机颗粒物沉降到底层, 影响反硝化过程的机制迄今尚不明确。通过培养实验, 分析了富含蛋白的中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和多糖颗粒对珠江口沉积物反硝化速率和反硝化功能基因的影响。研究结果表明: 这两类有机物的添加能够刺激微生物矿化过程的发生, 16S rRNA丰度和反硝化过程有关的基因nosZ 与 nir S丰度显著提高, 矿化发生同时能够有效的为沉积物脱氮过程提供碳源与能量, 提高了反硝化速率。就有机质可利用性而言, 富含蛋白的中肋骨条藻和多糖的生物利用性存在差异, 在添加中肋骨条藻组中, 因有机质中蛋白含量高于多糖组, 有机质降解速率高于多糖组, 其可利用性高于多糖类有机质, 并且蛋白类物质矿化过程中产生的NH4+也比多糖组高, NH4+通过硝化作用转换为硝酸盐, 继续为反硝化过程提供硝酸盐, 因此添加中肋骨条藻组反硝化速率显著高于添加多糖组。总之水体中生源有机颗粒沉降促进了沉积物-水界面中氮移除过程, 并且这种促进作用与生源有机颗粒的可利用性呈正相关。