本文關(guān)鍵詞：硝化抑制劑硫脲對(duì)硝化過程的抑制特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氮肥是化肥用量中最多的肥料,而施入土壤中的氮肥又以銨態(tài)氮肥居多。施入土壤的銨態(tài)氮容易在硝化菌的作用下轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮。亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮不易被作物吸收且在土壤中易發(fā)生遷移和淋溶作用進(jìn)入水體,造成環(huán)境氮素污染。為了提高氮肥利用率,減少氮元素的損失,同時(shí)減輕環(huán)境污染,可抑制土壤中亞硝化、硝化過程的硝化抑制劑被大量施加進(jìn)入土壤。硫脲就是國內(nèi)外常用的一種硝化抑制劑,具有物理性質(zhì)穩(wěn)定,可溶于水,難生物降解等特性。硫脲與尿素基施時(shí),在水稻、玉米作物中最高可達(dá)30%,在馬鈴薯、小麥中也有近20%的用量。我國作為農(nóng)業(yè)大國,化肥用量高,硫脲的大量施用,極易造成累積。大量的硫脲在降雨或融雪沖刷作用下容易通過徑流過程而匯入受納水體,導(dǎo)致自然水體氮循環(huán)過程中氨氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)變過程受阻,自凈功能退化,對(duì)區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水資源利用、水生生物棲息地和流域水文特征造成巨大影響。同時(shí),由于農(nóng)村村鎮(zhèn)雨污合流管道的存在,有部分硫脲隨雨水進(jìn)入污水處理廠,易造成硝化過程受抑制,使出水氨氮含量增高,難以達(dá)到排放要求,嚴(yán)重影響村鎮(zhèn)污水處理廠的運(yùn)行。因此,本文以硫脲作為抑制劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),考察硫脲對(duì)硝化反應(yīng)的抑制作用,以期對(duì)改善自然水體氮循環(huán)和提高村鎮(zhèn)污水處理廠處理能力提供支持。本文采用富集的硝化污泥,通過批次實(shí)驗(yàn),研究了硫脲濃度為0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.3mg/L時(shí),硫脲對(duì)硝化反應(yīng)在p H、氨氮降解率、氨氮平均比降解速率、氨氮降解速率常數(shù)、溶解氧消耗速率等方面的影響。通過在污泥中連續(xù)120d投加硫脲進(jìn)行馴化,考察硝化菌對(duì)硫脲是否具有適應(yīng)性。并通過高通量分子測(cè)序,對(duì)未投加硫脲的對(duì)照組和投加硫脲馴化的實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行了對(duì)比分析。得到了如下結(jié)論:1.硫脲對(duì)硝化反應(yīng)抑制作用明顯。硫脲濃度分別為0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.3mg/L時(shí),相同時(shí)間內(nèi),硝化反應(yīng)終了p H隨著硫脲濃度的增大而升高,從6.9升高至7.9;氨氮降解率隨著硫脲濃度的升高而降低,在150min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi),從98%降低至42.1%;氨氮平均比降解速率隨硫脲濃度的升高而降低,從0.145 mg NH_4~+-N/(g MLSS?min)降低至0.060mg NH_4~+-N/(g MLSS?min);氨氮降解速率常數(shù)隨硫脲濃度的升高而降低,從0.032h-降低至0.013h-;溶解氧消耗速率隨著硫脲濃度的升高而降低,從0.478 mg(O_2)/(g(MLSS)·min)降低至0.234 mg(O_2)/(g(MLSS)·min)。2.抑制劑硫脲對(duì)硝化細(xì)菌的抑制為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制。抑制常數(shù)EC50=KI=0.14 mg/L。3.硫脲對(duì)硝化反應(yīng)的抑制主要以硝化反應(yīng)的第一步,即氨氮氧化為亞硝態(tài)氮這一步為靶向環(huán)節(jié),主要抑制亞硝化菌的活性。4.在持續(xù)添加硫脲的馴化過程中,污泥的理化性質(zhì)如污泥濃度、SVI值以及污泥形態(tài)等均發(fā)生了改變。5.經(jīng)過馴化,硝化菌產(chǎn)生了對(duì)抑制劑硫脲的適應(yīng)性。經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)120d的馴化,實(shí)驗(yàn)組的硝化污泥在各硫脲濃度下的抑制率,均小于未經(jīng)過馴化的對(duì)照組,說明經(jīng)過馴化,硝化菌產(chǎn)生了對(duì)硫脲的適應(yīng)性。6.硝化菌的生存狀態(tài)和種群結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。在微生物群落多樣性方面,添加硫脲的微生物物種個(gè)數(shù)比未添加硫脲多,但是添加硫脲以后降低了微生物的多樣性。在未添加硫脲的好氧硝化污泥中,Weeksella、Luteibacter、Truepera屬于優(yōu)勢(shì)菌屬;添加硫脲以后,排名前三的優(yōu)勢(shì)菌屬變?yōu)長(zhǎng)uteibacter、Marinobacter、Ignavibacterium。其中Ignavibacterium是添加硫脲以后的特有菌。7.兩個(gè)樣品在微生物屬類上具有較明顯的差異,可見硫脲的添加使硝化反應(yīng)微生物群落結(jié)構(gòu)處于動(dòng)態(tài)變化中,微生物呈現(xiàn)的多樣性與活性污泥所處的環(huán)境成分有直接關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：硝化反應(yīng) 硝化抑制劑 硫脲 抑制動(dòng)力學(xué) 菌群分析
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X172;X703
【目錄】：

• 摘要3-6
• Abstract6-12
• 符號(hào)說明12-13
• 第一章 緒論13-17
• 1.1 選題背景與研究意義13-14
• 1.2 研究?jī)?nèi)容14
• 1.3 課題研究的創(chuàng)新點(diǎn)14-17
• 第二章 文獻(xiàn)綜述17-33
• 2.1 生物脫氮概述17-20
• 2.1.1 氮素污染的危害17
• 2.1.2 氮循環(huán)和生物脫氮工藝17-20
• 2.2 硝化作用20-24
• 2.2.1 生物硝化反應(yīng)及其影響因素20-21
• 2.2.2 硝化菌的生物學(xué)特性21-22
• 2.2.3 硝化及抑制動(dòng)力學(xué)模型22-24
• 2.3 硝化抑制劑研究進(jìn)展24-28
• 2.3.1 硝化抑制劑常見種類24-26
• 2.3.2 硝化抑制劑的機(jī)理26-27
• 2.3.3 抑制劑硫脲研究進(jìn)展27-28
• 2.4 高通量分子測(cè)序28-33
• 2.4.1 分子生物技術(shù)概述28-30
• 2.4.2 高通量測(cè)序技術(shù)及其現(xiàn)狀30-33
• 第三章 實(shí)驗(yàn)思路與材料方法33-39
• 3.1 實(shí)驗(yàn)思路33-34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)裝置34-36
• 3.2.1 污泥培養(yǎng)裝置34-35
• 3.2.2 動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置35-36
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方法36-37
• 3.3.1 硝化菌的富集培養(yǎng)36-37
• 3.3.2 氨氮降解速率的測(cè)定37
• 3.3.3 溶解氧消耗速率的測(cè)定37
• 3.3.4 高通量分子測(cè)序37
• 3.4 測(cè)試項(xiàng)目及檢測(cè)方法37-39
• 第四章 硫脲對(duì)硝化反應(yīng)的抑制39-57
• 4.1 環(huán)境因素對(duì)硝化過程影響39-40
• 4.1.1 溫度對(duì)硝化反應(yīng)的影響39-40
• 4.1.2 pH對(duì)硝化反應(yīng)的影響40
• 4.2 硫脲對(duì)硝化反應(yīng)的影響40-48
• 4.2.1 硫脲對(duì)硝化過程中pH的影響40-41
• 4.2.2 硫脲對(duì)氨氮降解率的影響41-43
• 4.2.3 硫脲對(duì)氨氮降解速率的影響43-44
• 4.2.4 硫脲對(duì)硝化過程氧消耗速率的影響44-48
• 4.3 硫脲對(duì)硝化反應(yīng)的抑制動(dòng)力學(xué)48-56
• 4.3.1 硫脲抑制類型的確定48-52
• 4.3.2 硫脲抑制常數(shù)KI的求取52-54
• 4.3.3 硫脲對(duì)硝化抑制機(jī)理淺探54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 第五章 活性污泥系統(tǒng)對(duì)硫脲的適應(yīng)性研究57-65
• 5.1 硫脲在硝化污泥中的降解情況57-58
• 5.2 污泥馴化中理化性質(zhì)的變化58-60
• 5.2.1 污泥濃度的變化58-59
• 5.2.2 SVI值的變化59-60
• 5.3 硝化菌對(duì)硫脲適應(yīng)性存在的確定60-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第六章 微生物菌群分析65-73
• 6.1 微生物種類豐度和多樣性65-67
• 6.2 微生物差異性分析67-68
• 6.3 微生物群落結(jié)構(gòu)68-71
• 6.4 本章小結(jié)71-73
• 第七章 結(jié)論與建議73-75
• 7.1 結(jié)論73-74
• 7.2 建議74-75
• 參考文獻(xiàn)75-87
• 致謝87-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄89

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1 王艷萍,譚大鳳;影響硝化抑制劑效力的因素[J];青海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1996年02期

2 余光輝;張楊珠;萬大娟;;幾種硝化抑制劑對(duì)土壤和小白菜硝酸鹽含量及產(chǎn)量的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2006年02期

3 奉小憂;曾清如;皮荷杰;王文;孫毓臨;張偉華;廖建宇;;3種硝化抑制劑對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)毒性的比較[J];生態(tài)毒理學(xué)報(bào);2010年02期

4 串麗敏;趙同科;安志裝;杜連鳳;李順江;;添加硝化抑制劑雙氰胺對(duì)油菜生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2010年05期

5 焦曉光,梁文舉,陳利軍,姜勇,聞大中;脲酶/硝化抑制劑對(duì)土壤有效態(tài)氮、微生物量氮和小麥氮吸收的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2004年10期

6 孫志梅;武志杰;陳利軍;馬星竹;;硝化抑制劑的施用效果、影響因素及其評(píng)價(jià)[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2008年07期

7 徐星凱,周禮愷,Oswald Van Cleemput;脲酶抑制劑/硝化抑制劑對(duì)植稻土壤中尿素N行為的影響[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2001年10期

8 白雪;夏宗偉;郭彥玲;張穎;徐慧;王振宇;;硝化抑制劑對(duì)不同旱地農(nóng)田土壤N_2O排放的影響[J];生態(tài)學(xué)雜志;2012年09期

9 陳利軍，史奕，李榮華，胡連生，周禮愷;脲酶抑制劑和硝化抑制劑的協(xié)同作用對(duì)尿素氮轉(zhuǎn)化和N_2O排放的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);1995年04期

10 ;[J];;年期

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1 中化化肥高級(jí)顧問 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授 曹一平;硝化抑制劑成就穩(wěn)定性氮肥[N];農(nóng)資導(dǎo)報(bào);2010年

2 河北省農(nóng)林科學(xué)院情報(bào)所 高林森;硝化抑制劑緩釋肥優(yōu)點(diǎn)[N];河北科技報(bào);2006年

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5 劉倩;硝化抑制劑對(duì)土壤的硝化抑制效應(yīng)及其微生物作用機(jī)理[D];石河子大學(xué);2011年

6 孫毓臨;硝化抑制劑與作物秸稈混施對(duì)紅壤中氮素礦化及金屬活性的影響[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

7 王雅楣;幾種硝化抑制劑對(duì)土壤氮素轉(zhuǎn)化和小麥生長(zhǎng)的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：320470