2019年2月粵港澳大灣區(qū)宣布成立, 并明確提出建設(shè)粵港澳大灣區(qū)要牢固樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念, 實(shí)行最嚴(yán)格的生態(tài)環(huán)境保護(hù)制度.隨著大灣區(qū)部分城市航運(yùn)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的高速發(fā)展, 區(qū)域水質(zhì)環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重, 水質(zhì)狀況不容樂觀.

　　水體黑臭是水體在有機(jī)污染情況下, 產(chǎn)生氨氣、硫化氫和有機(jī)酸等惡臭物質(zhì)以及鐵、錳和硫化物等黑色物質(zhì)所致.黑臭水體由于嚴(yán)重缺氧, 水體中大量生物無法生存, 水體生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞, 失去自凈功能.黑臭水體治理方法有物理法、化學(xué)法和生物法, 生物法中的微生物在生物修復(fù)中發(fā)揮重要作用.羅家海在研究珠江廣州河段局部水體黑臭時(shí)也提出, 珠江廣州河段溶解氧低, 局部水體黑臭的主要原因是水體中氨氮太多, 大量消耗水中的溶解氧所致, 降低氨氮的含量對(duì)提高河水的溶解氧至關(guān)重要.其他學(xué)者也提出影響水體污染的因素中氮類物質(zhì)占據(jù)重要地位, 特別是NH4+-N, 許多水體惡化都和其關(guān)系密切. 2018年李駿飛等監(jiān)測(cè)廣州市石井河監(jiān)控?cái)嗝骘@示, 氨氮最高達(dá)到30.4 mg·L-1, 溶解氧僅為0.12 mg·L-1, 其它監(jiān)控?cái)嗝骘@示溶解氧濃度多數(shù)小于1 mg·L-1, 氨氮濃度大于10 mg·L-1水體黑臭現(xiàn)象嚴(yán)重.除去黑臭水體中的氮素, 需要曝氣增加水體中的溶解氧, 大功率的曝氣補(bǔ)充溶解氧增加了治理費(fèi)用, 如何較少運(yùn)行費(fèi)用是黑臭水體長(zhǎng)期治理亟需解決的問題.

　　對(duì)于黑臭水體的治理, 與物理化學(xué)法比較, 微生物法因投資少、運(yùn)行費(fèi)用低和無二次污染等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于黑臭水體治理工程中.Sheng等利用光合微生物菌劑治理山東昌邑的堤河, 結(jié)果顯示在5個(gè)月的治理周期中, 取得了較好效果, S2-濃度從2.9 mg·L-1降為0.2 mg·L-1.沙昊雷等在常州市白蕩浜黑臭水體生態(tài)治理工程中添加微生物底質(zhì)改良劑以促進(jìn)底泥中無機(jī)硫的礦化進(jìn)程, 在項(xiàng)目運(yùn)行過程中, 水體透明度由15 cm提升至30~40 cm.肖羽堂等修復(fù)廣東南海某黑臭河涌, 通過向底泥和上覆水體里投加培養(yǎng)、馴化的優(yōu)勢(shì)菌種, 輔以光合細(xì)菌、硝化細(xì)菌, 上覆水體的水質(zhì)顯著好轉(zhuǎn), 水體黑臭完全消除.張麗等均勻投加生物促生劑改善河道水質(zhì), 氮、磷類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)得到降解, 水體修復(fù)效果明顯, 水體黑臭消除.

　　通過調(diào)查發(fā)現(xiàn), 廣州市白云區(qū)水質(zhì)污染嚴(yán)重, 呈現(xiàn)黑臭現(xiàn)象, 其中溶解氧處于0.15~2 mg·L-1之間, 氨氮在8~30 mg·L-1, 總氮12~35 mg·L-1, COD 29~373 mg·L-1.同樣研究珠海市斗門區(qū)五福涌等8條河涌黑臭水體呈現(xiàn)同樣特點(diǎn), 溶解氧(DO)多數(shù)處于0.2~2 mg·L-1, 氨氮高于15 mg·L-1 .由此可見, 該區(qū)域黑臭水體普遍溶解氧濃度較低, 氨氮濃度較高.為保證反應(yīng)正常進(jìn)行, 通過曝氣提高溶解氧濃度, 溶解氧濃度過低影響硝化速率, 溶解氧濃度過高引起資源浪費(fèi), 研究通過調(diào)節(jié)曝氣泵閥門控制曝氣量, 溶解氧濃度控制在0.8~2 mg·L-1.

　　氨化細(xì)菌可將污染水體中的有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮, 有氧條件下, 硝化細(xì)菌將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮;缺氧條件下, 硝酸鹽氮或亞硝酸鹽在反硝化細(xì)菌作用下還原為氮?dú)? 實(shí)現(xiàn)水體中氮的生物地球化學(xué)循環(huán).本研究在低溶解氧黑臭水體中添加實(shí)驗(yàn)室篩選的高效氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌制成的菌劑, 考察脫氮微生物菌劑在低溶解氧黑臭水體中的脫氮效率, 以期為大灣區(qū)珠三角地區(qū)黑臭水體的治理提供技術(shù)支持.

　　1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

　　紫外可見分光光度計(jì)(WFZ UV-2802), 龍尼柯(上海)儀器有限公司;化學(xué)需氧量(COD)快速測(cè)定儀(5B-3C), 蘭州連華環(huán)�？萍加邢薰�司;Hydrolab多參數(shù)水質(zhì)檢測(cè)儀型號(hào)(DS 5X, DS 5);可見分光光度計(jì)(22PC06119), 上海棱光技術(shù)有限公司;人工氣候箱(LRH-250-GS)廣東省醫(yī)療器械廠

　　測(cè)試菌劑添加量實(shí)驗(yàn)用水為污水處理廠排放的尾水, 氨氮濃度2.31 mg·L-1、硝態(tài)氮濃度0.44 mg·L-1、亞硝態(tài)氮濃度0.189 mg·L-1.測(cè)試不同總氮濃度下的氨化、硝化菌劑實(shí)驗(yàn)用黑臭水取自洨河三環(huán)橋下游100 m;該河流收納城市污水處理廠尾水以及沿途一些處理未達(dá)標(biāo)污水, 河道內(nèi)水流速度緩慢, 由于季節(jié)變化溫度升高, 水體黑臭嚴(yán)重, 總氮濃度實(shí)驗(yàn)通過在取回的黑臭水樣中加入一定量硫酸銨和蒸餾水調(diào)整總氮濃度, 設(shè)置總氮(TN)分別為15、25和35 mg·L-13個(gè)濃度梯度.反硝化用黑臭水體取自橋東污水處理廠上游200 m處, 該處未接納城市尾水, 水體流速極度緩慢, 水體黑臭更加嚴(yán)重, 同上方法設(shè)置3個(gè)濃度梯度, 實(shí)驗(yàn)溫度30~35℃, 與大灣區(qū)夏季溫度相似, 該溫度在水體氮磷及有機(jī)物過量條件下, 水體易發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致黑臭.

　　實(shí)驗(yàn)室采集黑臭水體水樣通過富集、篩選獲得實(shí)驗(yàn)菌株：黃色菌落氨化細(xì)菌(Staphylococcus sp.Ay)、白色菌落硝化細(xì)菌(Microbacterium sp.Xw)和黃色菌落反硝化細(xì)菌(Arthrobacter sp.Fy)的16S rDNA序列可通過NCBI網(wǎng)站上的GenBank數(shù)據(jù)庫查閱, 登錄號(hào)分別為：MN649208、MN649209和MN649210.氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌和反硝化3種細(xì)菌制成的3種菌劑(菌活數(shù))濃度分別為6.5×108、6×108和5×108 CFU·mL-1.

　　原菌劑濃度為低濃度和3倍菌劑濃度為高濃度(3 mL菌劑5 000 r·min-1離心5 min, 去掉2 mL上清液, 得3倍濃度菌劑); 菌劑在污水中的添加量為2%, 即低濃度時(shí), Ay、Xw、Fy在污水中的活菌數(shù)分別為1.3×107、1.2×107和1.0×107 CFU·mL-1, 高濃度時(shí), 細(xì)菌活菌數(shù)密度提高3倍.黑臭水體溶解氧濃度控制在0.8~2 mg·L-1.

　　1.2 實(shí)驗(yàn)方法

　　氨氮測(cè)定采用奈氏比色法、亞硝酸鹽氮測(cè)定采用鹽酸α-萘胺比色法、硝酸鹽氮和總氮測(cè)定采用紫外分光光度法.

　　利用尾水和模擬廢水, 通過不同菌群濃度和不同底物濃度, 檢測(cè)篩選出的氨化細(xì)菌(Ay)、硝化細(xì)菌(Xw)和反硝化細(xì)菌(Fy)制成菌劑在尾水和模擬廢水中的氮轉(zhuǎn)化特征;然后在低溶解氧條件下, 研究Ay、Xw和Fy菌劑濃度不同在同濃度黑臭水體中氮代謝變化情況、以及相同菌劑濃度對(duì)不同濃度黑臭水體氮代謝特征.

　　2 結(jié)果與分析2.1 檢測(cè)優(yōu)化篩選菌劑不同菌劑濃度氮代謝結(jié)果2.1.1 Ay菌劑氮代謝結(jié)果

　　研究通過優(yōu)化篩選獲得氨化效率最高的氨化細(xì)菌菌株Ay, 制成菌劑, 其不同濃度的氨化效率與硝化、亞硝化特征如圖 1所示.

　　圖 1

   圖 1 Ay菌劑不同濃度氮代謝

　　由圖 1可以看出, Ay菌劑在不同濃度下, 對(duì)氮代謝趨勢(shì)基本相同, 都是氨氮濃度增加, 硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮濃度降低.圖 1(a)在含有較低濃度氨化細(xì)菌時(shí), 其濃度增加168%略低于圖 1(b)高濃度濃度增加180%, 細(xì)菌濃度增加3倍, 氨濃度沒有成倍增加, 說明在此實(shí)驗(yàn)條件下增加氨化細(xì)菌濃度不是增加氨化速率的最佳方法.圖 1顯示Ay菌劑對(duì)低濃度(0.44 mg·L-1)硝態(tài)氮具有較好的去除作用, 去除率達(dá)到95%以上, Ay菌劑對(duì)亞硝態(tài)氮去除效果不明顯, 增加Ay菌劑濃度去除效率沒有明顯提高.具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　2.1.2 Xw菌劑氮代謝結(jié)果

　　高效Xw菌劑不同濃度氮代謝變化特征如圖 2所示.

　　圖 2

 圖 2 Xw菌劑不同濃度氮代謝

　　由圖 2可以看出隨著時(shí)間變化, 亞硝態(tài)氮和氨氮濃度明顯降低, 硝態(tài)氮濃度明顯增加.其中顯示低濃度Xw菌劑對(duì)氨氮的去除率為54%, 高濃度Xw菌劑氨氮的去除率為46%, 表明Xw菌劑細(xì)菌濃度增加降低了氨氮的去除率.圖 2中亞硝態(tài)氮的濃度逐漸降低, 圖 2(a)中低濃度Xw菌劑對(duì)亞硝態(tài)氮的去除率為51%, 圖 2(b)中高濃度Xw菌劑的去除率為54%, 圖 2(a)與圖 2(b)表明Xw菌劑濃度變化對(duì)亞硝態(tài)氮的去除率變化不明顯.圖 2中顯示Xw菌劑對(duì)硝態(tài)氮濃度變化影響顯著, 低濃度條件下60 h硝態(tài)氮濃度增加180%, 高濃度菌劑為231%.在硝化Xw菌劑低濃度條件下60 h時(shí), 硝態(tài)氮濃度呈現(xiàn)上升趨勢(shì), 硝態(tài)氮的生成仍然在進(jìn)行, 在Xw高濃度條件下48 h后, 濃度變化緩慢.以上結(jié)果表明Xw菌劑濃度增加, 開始時(shí)可以增加硝態(tài)氮的生成速率, 但隨著硝態(tài)氮濃度的增加, 硝態(tài)氮生成速率緩慢.

　　2.1.3 Fy菌劑氮代謝結(jié)果

　　研究Fy菌劑不同濃度對(duì)不同形態(tài)氮代謝特征, 結(jié)果如圖 3所示.

　　圖 3

 圖 3 Fy菌劑不同濃度氮代謝變化

　　由圖 3看出隨著時(shí)間的進(jìn)行, 硝態(tài)氮濃度明顯下降, 圖 3(a)中硝態(tài)氮去除率為66%, 圖 3(b)中去除率為70%, Fy濃度的增加對(duì)硝態(tài)氮的影響不明顯, 表明Fy反硝化效率較高, 在較低濃度下能很快去除硝態(tài)氮.圖 3顯示亞硝態(tài)氮濃度變化不大.不同F(xiàn)y濃度條件下氨氮去除率不同, 在低濃度條件下去除率為49%, 在高濃度下為32%, 其變化趨勢(shì)隨著Fy菌劑濃度增加而降低.由以上結(jié)果比較得出, Fy菌劑亞硝態(tài)氮的生成效率較慢, 由此得出在水處理脫氮過程中, 亞硝化過程是脫氮工藝的限速步驟.

　　以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出, 氨化細(xì)菌菌劑和反硝化細(xì)菌菌劑濃度增加, 對(duì)氨化速率和反硝化速率影響不明顯, 硝化細(xì)菌菌劑濃度變化對(duì)硝態(tài)氮的生成速率有明顯影響, 但提高效率的菌劑濃度增加量過大, 經(jīng)濟(jì)性較低.因此實(shí)驗(yàn)采用添加2%原菌劑處理黑臭水體, 研究3種不同菌劑對(duì)不同濃度黑臭水體的氮代謝特征.

　　2.2 不同菌劑對(duì)黑臭水體不同總氮濃度氮代謝結(jié)果

2.2.1 Ay菌劑對(duì)黑臭水體不同總氮濃度氮代謝分析

　　研究Ay菌劑對(duì)黑臭水體不同總氮濃度氮代謝情況, 結(jié)果如圖 4, COD變化如圖 5所示.

　　圖 4

 圖 4 Ay菌劑對(duì)不同濃度黑臭水體氮代謝變化

　　圖 5

  圖 5 Ay菌劑對(duì)不同濃度黑臭水體COD代謝變化

　　由圖 4可以看出, 加入Ay菌劑的樣品中, 氨氮濃度都呈現(xiàn)上升趨勢(shì), 60 h后, 圖 4(a)中氨氮濃度10.1 mg·L-1, 濃度增加62.9%, 低于圖 4(b)中氨氮濃度18.4 mg·L-1, 濃度增加86.4%, 但高于圖 4(c)中濃度增加40.3%, 表明Ay菌劑在總氮濃度為25 mg·L-1時(shí)氨化效率最高, 能把水體中的大分子氮高效轉(zhuǎn)化為氨氮,

　　可以加快后續(xù)硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)的進(jìn)行, 底物濃度過高抑制了Ay菌劑效率.圖 4顯示, 在不同底物濃度下, 亞硝態(tài)氮濃度都呈下降趨勢(shì), 其中去除率分別為38.7%、46.9%和63%, 表明Ay菌劑對(duì)亞硝態(tài)氮去除率隨著濃度增加而增加, 增加速度緩慢.圖 4中硝態(tài)氮都表現(xiàn)下降趨勢(shì), 圖 4(a)中下降趨勢(shì)最明顯, 去除率達(dá)到80.5%, 隨著總氮濃度增加, 去除率逐漸降低, 圖 4(b)硝態(tài)氮去除率51.2%、圖 4(c)硝態(tài)氮去除率40.1%.圖 5顯示總氮濃度不同時(shí)COD濃度隨時(shí)間變化都呈現(xiàn)下降趨勢(shì), 36 h后下降趨勢(shì)變緩, 仍然呈現(xiàn)下降趨勢(shì), 總氮濃度不同COD去除率變化不大, 15、25和35 mg·L-1這3個(gè)總氮濃度, COD去除率分別為67.7%、52.8%和63.2%.以上結(jié)果表明在一定濃度范圍內(nèi), 總氮濃度的提高可以增加Ay菌劑的氨化效率, 總氮濃度過高會(huì)抑制Ay菌劑的氮氮代謝效率.因此水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化情況下不加以控制, 持續(xù)污染增加總氮濃度, 會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中菌群失衡, 降低氮轉(zhuǎn)化能力.

　　2.2.2 Xw菌劑對(duì)不同濃度黑臭水體氮代謝分析

　　Xw菌劑對(duì)黑臭水體不同總氮濃度氮代謝特征如圖 6, COD變化如圖 7所示.

　　圖 6

 圖 6 Xw菌劑對(duì)不同濃度黑臭水體氮代謝變化

　　圖 7

 圖 7 Xw菌劑對(duì)不同濃度黑臭水體COD代謝變化

　　由圖 6可以看出, 氨氮和亞硝態(tài)氮濃度變化總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì), 硝態(tài)氮濃度表現(xiàn)為上升趨勢(shì).氨氮圖 6(a)中60 h后濃度為3.72 mg·L-1, 氨氮去除率為39.2%, 圖 6(b)中60 h時(shí)氨氮濃度為6.09 mg·L-1, 其去除率為36%, 圖 6(c)去除率為41%, 表明Xw菌劑隨總氮濃度的變化, 對(duì)氨氮去除率變化影響不明顯.亞硝態(tài)氮去除率隨著濃度的增加而增加, 圖 6中60 h后亞硝態(tài)氮的去除率在3個(gè)濃度下分別為41%、65%和72%, 因此Xw菌劑對(duì)亞硝態(tài)氮去除效果明顯, 主要由于該菌劑對(duì)氨氮去除效果不顯著, 氨氮氧化為亞硝態(tài)氮速度緩慢, 系統(tǒng)中亞硝態(tài)氮增加量小于減少量, 濃度明顯減少, 亞硝態(tài)去除率呈現(xiàn)上升趨勢(shì).圖 6中Xw菌劑的硝態(tài)氮生成效率在3種樣品中效果較明顯, 60 h后圖 6中硝態(tài)氮在3種實(shí)驗(yàn)條件下濃度增加分別為142%、3 736%和1 877%, Xw菌劑硝態(tài)氮的合成率在圖 6(b)所示條件下達(dá)到最好效果, 表明Xw菌劑的合成效率受底物濃度影響, 在一定范圍內(nèi), 增加底物濃度可以增加菌劑效率, 濃度過高將抑制氮的代謝效果.如圖 7所示, COD去除率和氨化細(xì)菌表現(xiàn)出相同特征, 濃度整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì).以上結(jié)果表明該菌劑在總氮濃度25 mg·L-1時(shí)效果最好.

　　2.2.3 Fy菌劑對(duì)不同濃度黑臭水體氮代謝分析

　　Fy菌劑對(duì)不同濃度黑臭水體氮代謝特征如圖 8, COD變化如圖 9所示.

　　圖 8

 圖 8 Fy菌劑對(duì)不同濃度黑臭水體氮代謝變化

　　圖 9

 圖 9 Fy菌劑對(duì)不同濃度黑臭水體COD代謝變化

　　由圖 8可以看出Fy菌劑對(duì)氨氮去除效果不明顯, Fy菌劑對(duì)亞硝態(tài)代謝有明顯影響, 圖 8中顯示亞硝態(tài)氮濃度較低, 但一直處于累計(jì)狀態(tài), 整體表現(xiàn)出增長(zhǎng)趨勢(shì), 圖 8中累計(jì)濃度增加分別為461%、397%和383%, 表明總氮濃度對(duì)Fy菌劑對(duì)亞硝態(tài)氮的累計(jì)效率有影響, 隨著濃度的增加, 亞硝態(tài)氮的累計(jì)效率逐漸降低.硝態(tài)氮濃度下降趨勢(shì)明顯, 圖 8中顯示, 硝態(tài)氮在時(shí)間進(jìn)行到36 h時(shí), 去除效率逐漸平緩, 去除率在圖 8中分別為45.6%、64.3%和41.3%, 表明在圖 8(b)條件下, 總氮濃度為25 mg·L-1時(shí), Fy菌劑對(duì)硝態(tài)氮的去除率達(dá)到最好效果.如圖 9所示, COD濃度總體呈下降趨勢(shì), 去除率比氨化細(xì)菌和硝化細(xì)菌偏低.

　　3 討論

　　微生物菌劑是從自然界篩選高效菌種或利用生物工程技術(shù)處理后的菌株得到具有特殊功能的生物制劑.王琨等用微生物和其它生物聯(lián)合處理模擬黑臭水體, 發(fā)現(xiàn)微生物菌株能夠通過加速黑臭水中有機(jī)物降解, 提高溶解氧濃度, 大幅度改善水體黑臭狀態(tài).何杰財(cái)?shù)刃迯?fù)廣東南海某黑臭河涌, 通過向水體里投加培養(yǎng)、馴化的優(yōu)勢(shì)菌種制成菌劑, 水體的水質(zhì)顯著好轉(zhuǎn), 水體黑臭完全消除.用微生物菌劑處理地表黑臭水體, 可以加快水體污染物降解和轉(zhuǎn)化, 使水體環(huán)境質(zhì)量得到改善.

　　本研究對(duì)Ay、Xw和Fy菌劑的氮代謝特征進(jìn)行了探討, 發(fā)現(xiàn)對(duì)氨氮、硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮代謝都有明顯影響, 但每種菌劑的代謝特征不同, 其中Ay的主要氮代謝方向?yàn)橛袡C(jī)氮的氨化作用、Xw主要氮代謝方向?yàn)榘钡�的硝化作用、Fy主要硝態(tài)氮代謝方向?yàn)榈�的反硝化作�?早期研究普遍認(rèn)為, 反硝化反應(yīng)需要在嚴(yán)格厭氧條件下進(jìn)行.隨后人們分離出大量有氧反硝化細(xì)菌, 主要包括屬于產(chǎn)堿桿菌屬(Alcaligenes)、假單胞菌屬(Pseudomonas)、芽孢桿菌屬(Bacillus)和副球菌屬(Paracoccus)等, 得出有氧反硝化細(xì)菌是一類以有機(jī)碳為能源和電子供體, 硝酸鹽、亞硝酸鹽和氧作為電子受體的好氧或兼性好氧細(xì)菌.如劉晶晶等篩選的惡臭假單胞菌, 能在有氧條件下同時(shí)將銨態(tài)氮、硝態(tài)氮及亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮, 且在異養(yǎng)反硝化過程中無硝酸鹽和亞硝酸積累, 可完成生物脫氮全過程.

　　由于本實(shí)驗(yàn)過程中氨氮濃度較高, 在硝化過程消耗了堿性物質(zhì)NH4+, 生成硝酸.濃度較低對(duì)系統(tǒng)反應(yīng)影響不明顯, 堿度變化不大, pH維持在6~8之間, 不影響反應(yīng)的進(jìn)行.同樣有研究指出, 在同一系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化過程, 硝化反應(yīng)的產(chǎn)物可直接成為反硝化反應(yīng)的底物, 避免了硝化過程中NO3-的積累對(duì)硝化反應(yīng)的抑制, 加速了硝化反應(yīng)的速度;而且, 反硝化反應(yīng)中所釋放出的堿度可部分補(bǔ)償硝化反應(yīng)所消耗的堿, 能使系統(tǒng)中的pH值相對(duì)穩(wěn)定.氨化細(xì)菌菌劑和反硝化細(xì)菌菌劑濃度增加, 對(duì)氨化速率和反硝化速率影響不明顯, 硝化細(xì)菌菌劑濃度變化對(duì)硝態(tài)氮的合成速率有明顯影響, 也可以得出氨化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌原菌劑濃度可以滿足氮代謝需求, 硝化細(xì)菌菌劑濃度增加, 可以提高硝態(tài)氮合成速率.在菌劑Ay處理黑臭水體實(shí)驗(yàn)過程中, 氨氮濃度增加, 而硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮減少, 由于在有機(jī)氮轉(zhuǎn)化過程中, 體系氨氮濃度同時(shí)受有機(jī)氮的氨化過程和氨氮的硝化過程控制, 氨氮隨有機(jī)氮的轉(zhuǎn)化而累積, 隨硝化過程的進(jìn)行而逐漸降低.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Ay菌劑在氮轉(zhuǎn)化過程中, 氨化、硝化、反硝化同時(shí)進(jìn)行, 但主要以氨化作用為主要代謝方向.Ay菌劑細(xì)菌濃度增加3倍, 氨化效率沒有成倍增加, 說明增加氨化細(xì)菌濃度不是增加氨化速率的最佳方法;Xw菌劑對(duì)硝態(tài)氮濃度變化影響顯著, 低菌劑濃度條件下60h硝態(tài)氮積累濃度提高180%, 高菌劑濃度為231%.Xw菌劑濃度增加, 開始時(shí)可以增加硝態(tài)氮的生成速率, 但隨著硝態(tài)氮濃度的增加, 硝態(tài)氮生成速率緩慢, 但硝態(tài)氮整體濃度較低, 雖然生成效率較高, 但濃度仍然很低.能去除亞硝酸鹽的細(xì)菌種類繁多, 作用機(jī)理復(fù)雜, 已有研究表明, 亞硝酸鹽的去除主要是通過微生物的同化作用、酶降解和酸降解完成.Fy菌劑反硝化效率在不同底物濃度條件下變化明顯, 無論在低濃度總氮還是高濃度總氮都能去除硝態(tài)氮, Fy菌劑亞硝態(tài)氮的生成效率較慢, 系統(tǒng)中的亞硝態(tài)氮一部分由氨氮亞硝化所得, 另一部分由硝態(tài)氮反硝化所得在反硝化階段.產(chǎn)生這些現(xiàn)象的主要原因是硝化-反硝化耦合作用為反硝化反應(yīng)的主要機(jī)制, NO3--N還原成NO2--N是反硝化的限速步驟, 它比NO2--N反硝化的速率慢2倍.同樣有研究指出反硝化細(xì)菌NO3--N的反硝化速率缺氧與好氧條件相比基本相同, 因此在研究中底物濃度不同條件下, 反硝化速率變化不大.得出在水處理脫氮過程中, 反硝化過程是脫氮工藝的限速步驟.

　　現(xiàn)今大灣區(qū)面臨的水生態(tài)環(huán)境問題主要是河涌水體污染嚴(yán)重, 雖然局部得到了改善, 但黑臭水體治理的道路仍然漫長(zhǎng);同時(shí), 灣區(qū)內(nèi)受陸域和海洋動(dòng)力的影響, 污染物的擴(kuò)散和降解較為困難, 增加了治理難度[38], 菌劑的投加符合大灣區(qū)黑臭水體的區(qū)域和水體特征.

　　4 結(jié)論

　　(1) 每種菌劑在氮代謝過程中有主代謝方向, 同時(shí)進(jìn)行其它氮代謝反應(yīng), 其代謝特征存在差異.

　　(2) 氨化菌劑和反硝化菌劑濃度增加, 對(duì)氨化速率和反硝化速率影響不明顯;硝化菌劑濃度變化對(duì)硝態(tài)氮的生成速率影響明顯, 硝化細(xì)菌菌劑濃度增加, 可以提高硝態(tài)氮生成速率.

　　(3) 在一定范圍內(nèi), 增加底物濃度可以增加菌劑效率, 濃度過高將抑制氮的代謝效果;3種菌劑在總氮濃度25 mg·L-1時(shí), Fy菌劑對(duì)硝態(tài)氮的去除達(dá)到最好效果.(來源：環(huán)境科學(xué) 作者：趙志瑞)