农业排水沟渠硝态氮吸收动力学特征及相关性分析

为揭示农业排水沟渠NO_3~--N吸收动态变化特征,选择溴化钠(Na Br)为保守示踪剂、硝酸钾(KNO3)为添加营养盐,于2016年10月至2017年4月在合肥地区某一源头溪流开展5次示踪试验,并以TASCC方法和Michaelis-Menten(M-M)方程模拟NO_3~--N吸收动力学特征,结果表明,背景浓度条件下排水沟渠完全混合子渠段U_(amb)和V_(f-amb)的变化范围分别为11.40~69.13μg·(m~2·s)~(-1)[均值为34.45μg·(m~2·s)-1]、0.07~0.43 mm·s~(-1)(均值为0.24 mm·s~(-1)),相应地Sw-amb变化范围为92.51~405.74 m(均值为199.06 m),明显小于排水沟渠长度(也就是2.5 km),表明沟渠具有较强的NO_3~--N滞留潜力.M-M方程较好地拟合了NO_3~--N吸收动力学特征,参数Umax变化范围为158~1 280μg·(m~2·s)~(-1)[均值为631.13μg·(m~2·s)~(-1)],Km变化范围为0.16~5.52 mg·L~(-1)(均值为1.46 mg·L~(-1)).相关分析表明,Sw-amb与NO_3~--Namb呈显著负相关、Uamb与NO_3~--Namb呈极显著正相关,其它螺旋指标与NO_3~--N背景浓度的相关性均不明显;水文因素对NO_3~--N滞留影响也不显著,而沟渠槽道地貌特征指标Фw、ФA与大部分螺旋指标都呈显著相关性,表明槽道地貌特征对NO_3~--N滞留影响相对较为重要.     

源头溪流氮磷耦合吸收效应及动力学模拟

为揭示源头溪流氮磷耦合吸收作用机制,选择NaCl和NaBr为保守型示踪剂、KNO₃和KH₂PO₄为添加营养盐,于2017年10月~2018年3月在合肥城郊的2条源头溪流,开展5次由单、双营养盐添加构成的示踪试验,利用TASCC技术方法,分别以Michaelis-Menten（M-M）方程和双营养耦合吸收曲面模型拟合营养盐吸收动力学过程.结果表明,双添加试验的NO₃^-N、PO₄^-P吸收速率均明显高于单添加情形,意味着溪流中NO₃^-N与PO₄^-P吸收存在相互促进作用;双营养耦合吸收响应曲面直观展示了氮、磷营养盐不同浓度水平及浓度比情形下吸收速率的演化趋势,诠释了较低浓度水平下溪流NO₃^-N（或PO₄^-P）吸收速率随PO₄^-P（或NO₃^-N）可利用量增加而增大的作用机制;两种动力学模型在NO₃^-N、PO₄^-P最大吸收速率拟合结果上均存在不同程度的偏差,其中M-M方程低估了U_max-N和U_max-P,相应幅度分别达3.91%~16.11%、3.23%~23.63%.     

淀山湖沉积物-水界面氮磷通量及其生态环境效应研究

底泥营养盐释放对淀山湖湖区造成的内源污染不容忽视.采用室外采样和室内模拟实验方法,对春夏两季淀山湖沉积物-水界面氮磷释放速率进行了研究.结果表明春季氨氮、硝态氮、可溶磷的的通量变化范围分别为-692.79~315.82 mg/(m2?h)、-19.04~5.29 mg/(m2?h)和-1.35~2.31 mg/(m2?h),平均值分别为76.65 mg/(m2?h)、-3.29 mg/(m2?h)和0.64 mg/(m2?h).夏季三者变化范围分别为-74.15~91.91 mg/(m2?h)、-70.71 mg/(m2?h)~8.65 mg/(m2?h)和-10.02~18.86 mg/(m2?h),平均值为4.85 mg/(m2?h)、-42.16 mg/(m2?h)和9.47 mg/(m2?h).淀山湖区春夏两季总氮(TN)、总磷(TP)的交换总量分别为-1769.22 t,1539.40 t,淀山湖底泥可以有效去除上覆水体氮负荷,但却是水体磷的释放源.     

悬浮填料生物反应器处理低浓度氨氮的动力学特性分析

城市污水经一级强化处理后,NH3-N浓度为10~15mg/L,CODCr为40~60mg/L。试验利用悬浮填料床对一级强化处理出水中的氨氮进行深度处理,分析了悬浮填料表面负荷和硝化速率与水力停留时间的关系,并模拟分析了硝化速率与氨氮浓度的关系。结果表明,悬浮填料床内混合液氨氮浓度为0.5~2.5mg/L时,硝化反应符合半级反应动力学,半级反应速率常数k1/2为0.48(g/m)0.5/d;混合液氨氮浓度>2.1mg/L时,硝化反应遵循零级反应动力学,rmax为0.71g/(m2.d)。动力学理论计算值与实际运行结果基本吻合,说明动力学模型对悬浮填料床的硝化性能具有良好的预测和指导意义。     

冬季水库水源中MIB和土嗅素的产生与降解机理

2-甲基异冰片(MIB) 和土嗅素(geosmin)由放线菌,真菌和蓝绿藻代谢产生,这两种物质是目前造成饮用水具有霉味和土味的主要原因.以包头市画匠水库为研究对象,运用推流式反应器基本模型和OriginPro 9.0线性拟合法,分析冬季水源水库水中MIB和土嗅素净产率与损失率;运用双膜理论计算嗅味物质挥发速率常数.结果表明,冬季画匠水库0.55m冰层下,透射光照强度(Surface PAR)为70 ~ 636W/m2,平均光照强度为114.8W/m2,存在合适藻类代谢产生异味物质的光照条件.封冻前后,水库水中MIB和土嗅素浓度逐渐增高,并以60~102ng/L的较高浓度水平维持到来年解冻,此后二者浓度逐渐降低到较低水平,呈规律性变化.曲线拟合结果显示,冬季画匠水库水中MIB/土嗅素的产生与减少均符合准一级反应动力学模型(R2为0.941~0.989).由于低温与冰层阻碍等原因,影响水库中MIB/土嗅素的损失主要因素是出流携带;冰层融化后,挥发和出流携带是MIB/土嗅素减少的主要原因.MIB和土嗅素冬季产生速率常数为4.119, 2.146ng/(L×d),水流携带损失速率常数为0.032d-1.冰层融化后,MIB产生速率为1.012ng/(L×d),损失速率为0.072d-1,藻细胞产率4.57×10-8ng/(L×d×cell);土嗅素产生速率常数为1.638ng/(L×d),损失速率为0.083d-1,藻细胞产率5.46×10-8ng/(L×d×cell).     

两种释碳材料的制备及其性能研究

应用固定化技术制备了包埋淀粉的聚乙烯醇(PVA)释碳材料和海藻酸钠(SA)释碳材料,采用红外光谱和扫描电镜对其物化特性进行分析,研究了二者的释碳性能以及作为碳源对硝态氮的去除效果.结果表明,PVA释碳材料中淀粉混合较好,释碳过程满足二级动力学方程,单位质量材料释放的饱和COD达到99.60mg/(g·L).在温度为18~22℃,pH7.2~8.0,硝态氮浓度为35mg/L的条件下,PVA释碳材料的平均反硝化速率为18.5g/(m3·d),SA释碳材料的平均反硝化速率为15.5g/(m3·d),在稳定运行15d后,出水硝态氮浓度逐渐升高,脱氮效果开始下降.     

莫氏马尾藻(Sargassummcclurei)对氮和磷的吸收

采用单因子和正交实验方法,研究了温度、盐度和光照度对莫氏马尾藻(Sargassummcclurei)氮和磷吸收速率的影响。结果表明,温度、盐度和光照度对莫氏马尾藻氮吸收速率有显著影响(P0.05);莫氏马尾藻氮吸收最适温度范围在20~25℃,光照度为(60~140)mol/(m2s),盐度为20~30。温度和光照度对莫氏马尾藻磷的吸收速率有显著影响(P0.05),莫氏马尾藻对磷吸收最适温度范围30~35℃,光照度为(60~100)mol/(m2s)时;盐度对莫氏马尾藻磷吸收速率影响不显著(P0.05)。正交实验结果显示,影响莫氏马尾藻氮和磷吸收的主要因子为温度和光照度,在温度20~25℃、光照度100 mol/(m2s)和盐度30条件下,莫氏马尾藻氮和磷的吸收速率最大。结果说明通过控制栽培的深度来调节光照度,可有效地提高莫氏马尾藻对海水中氮和磷等营养盐的吸收速率。因此在亚热带海域大量栽培莫氏马尾藻能够有效地降低海水的富营养化程度。     

A/O-MBR系统运行测试及相关动力学分析

以生活污水为处理对象,考察A/O-MBR系统稳态运行状况及抗冲击负荷能力,探讨系统运行过程中基质降解动力学方程。研究结果表明,系统对实际生活污水波动(COD:70~200 mg/L;NH4+-N:18~45 mg/L)的适应性较强,能抗击1.53 kgCOD/(m3·d)的容积负荷,连续运行出水的COD均在40 mg/L以下,NH4+-N均在1.5 mg/L以下,达到GB8978-1996的一级A标;采用Mond模型对COD降解动力学过程进行解析,获得动力学参数Vmax=0.38 d-1及KS=100.98;实验验证该动力学方程能较好地预测A/O-MBR出水水质,可以为A/O-MBR系统处理生活污水工艺设计提供参考。     

3种生物滞留设计对城市地表径流溶解性氮的去除作用

城市地表径流溶解性氮(N)的有效控制具有挑战性.2015构建了3种不同设计的生物滞留设施:壤砂种植紫穗狼尾草(CB)、壤砂种植紫穗狼尾草设置饱和带(MB1)、壤砂种植紫穗狼尾草设置饱和带并添加10%木块(MB2).在模拟城市地表径流水文、水质变化条件下,研究3种生物滞留种植植物、设置饱和带以及添加碳源对城市地表径流溶解性N(NH_4~+-N、NO_3~--N)的去除作用.通过为期1年试验监测表明,在进水NH_4~+-N浓度平均值为(5.45±2.21)mg·L-1情况下,3种生物滞留对NH_4~+-N均具有显著的去除作用(去除率95%).基质吸附、硝化与植物吸收是生物滞留有效去除城市地表径流NH_4~+-N的主要途径.在进水NO_3~--N平均值为(5.88±2.32)mg·L-1情况下,CB、MB1和MB2出水NO_3~--N浓度的平均值分别为(4.04±2.64)、(0.84±1.18)和(0.26±0.48)mg·L-1,相应去除率分别为31.3%、85.7%和95.6%.生物滞留种植紫穗狼尾草、设置饱和带以及添加碳源均可显著降低出水NO_3~--N浓度,减少NO_3~--N淋溶输出,提高NO_3~--N去除率.植物吸收和微生物反硝化是生物滞留去除NO_3~--N的主要途径.进水NO_3~--N浓度、水量、间隔天数是影响生物滞留出水NO_3~--N浓度的主要因素.生物滞留种植紫穗狼尾草、设置饱和带并添加碳源,在水文、水质变化情况下,仍可有效去除城市地表径流溶解性N.     

2008年南黄海西部浒苔暴发区有机碳的分布特征及浮游植物的固碳强度

根据2008-08-09～2008-08-13在南黄海西部绿潮(浒苔)暴发区取得的溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)和颗粒氮(PN)的分析数据,结合同步获得的水文环境要素资料,研究了该区域有机碳的分布特征、来源、影响因素以及浮游植物的固碳强度.结果表明,DOC的浓度范围为1.55～3.22mg/L,平均值为2.44mg/L;POC的浓度范围为0.11～0.68mg/L,平均值为0.27mg/L.DOC与POC的分布特征基本一致,呈现近岸高,外海低;表层高,底层低的趋势.POC与TSS的相关分析表明,POC与TSS整体上呈显著正相关,表明TSS的浓度和来源是控制POC浓度高低的重要因素.通过建立POC与PN的一元线性回归模型,估算了样品中PIN的含量.扣除样品中PIN的影响后,沿岸大部分海域POC/PON的平均值8,结合POC/Chl-a比值,表明沿岸海域POC主要是海洋有机质来源,并且存在降解有机物,这可能是调查期间处于绿潮暴发后期,部分浒苔开始腐烂被降解所致.应用初级生产力估算的浮游植物固碳强度的结果表明,南黄海西部绿潮(浒苔)暴发区浮游植物的固碳强度变化范围为167～2017mg/(m2·d),平均为730mg/(m2·d),该区域日固碳量达到2.95×104t.换算至整个黄海,日固碳量为28.03×104t.     

生活污水为主要补给源的城郊排水沟渠氮磷滞留特征

为揭示生活污水补给影响下排水沟渠氮、磷滞留特征,以合肥市城郊结合部的关镇河支渠为对象,以NH₄Cl和KH₂PO₄为添加营养盐,以NaCl为保守型示踪剂,开展5次现场示踪试验. 在此基础上,利用OTIS(one-dimensional transport with inflow and storage)模型估算D(扩散系数)、A(渠道过水断面面积)、A_s(暂态存储区断面面积)、α(暂态存储交换系数)、λ(主流区溶质一阶吸收系数)和λ_s(暂态存储区吸收系数);并利用营养螺旋原理,计算营养盐的S_w(吸收长度)、V_f(吸收速度)和U(吸收速率)等. 结果表明:①A_s/A具有随流量减小而增大的变化特征,平均值为0.35;5次试验得到的α均处在10-3数量级水平,平均值为2.49×10-3 s-1. ②S_w-NH₄和S_w-PO₄(分别表示NH₄-N和PO₄-P的S_w,下同)均较大,最大值分别达934 020、47 518 m,意味着关镇河支渠已基本不具备氮、磷滞留能力;而S_w-NH₄和S_w-PO₄均不同程度地出现负值,表明该支渠还具有“源”的作用. ③V_f-NH₄与河水平均深度、渠道流量均呈显著负相关,V_f-PO₄和U-PO₄与渠道水面宽度均呈显著正相关. ④NH₄-N和PO₄-P的营养螺旋指标与其相应质量浓度背景值无明显相关性.      

水库泄洪闸下溪流深潭氮磷营养盐滞留特征及动力学模拟

为解析水库泄洪闸下溪流深潭氮磷营养盐滞留特征,选择NaBr为保守示踪剂,分别以NH₄Cl和KH₂PO₄为添加营养盐,在合肥板桥河源头溪流开展野外示踪实验,据此估算氨氮（NH₄⁺）、磷酸盐（PO₄^3-）营养螺旋指标,识别主流区和暂态存储区NH₄⁺、PO₄^3-滞留贡献水平,模拟深潭地貌的氮磷吸收动力学特征.结果表明,深潭具有较好的氮磷滞留潜力,且对PO₄^3-的滞留潜力超过NH₄⁺;暂态存储区对NH₄⁺的滞留贡献率平均为91.49%,表明NH₄⁺滞留主要发生在暂态存储区;主流区对PO₄^3-的滞留贡献率平均为96.09%,意味着主流区是PO₄^3-滞留的主要场所;Michaelis-Menten（M-M）方程可以较好的模拟深潭氮磷滞留动力学效应,模拟得到的最大吸收速率U_max-NH₄、U_max-PO₄均值分别为0.48、0.08 mg·m^-2·s^-1,半饱和常数K_m-NH₄、K_m-PO₄均值分别为0.26、0.19 mg·L^-1.     

基于OTIS模型的巢湖十五里河源头段氮磷滞留特征

为揭示巢湖十五里河源头河段氮磷营养盐滞留特征,选择NH4Cl、KH2PO4及NaCl作为示踪剂,开展野外现场示踪实验.根据获得的氯离子浓度和营养盐浓度穿透曲线数据信息,利用OTIS与OTIS-P计算软件,估算水文参数(D、A、As、a等)和营养盐一阶吸收系数(λ、λs).在此基础上,计算暂态存储指标和营养盐吸收相关参数值,定量评估主河道流动水体与暂态存储对NH4+和SRP的损失贡献.结果表明,主河道与暂态存储区NH4+吸收系数平均值分别为3.88×10-6,8.81×10-4s-1,SRP分别为7.80×10-6,7.98×10-8s-1;综合衰减系数k-NH4平均值为1.64×10-4s-1,k-SRP为7.80×10-6s-1;NH4+和SRP的吸收长度Sw-NH4、Sw-SRP相当大,分别为1632.88,25471.32m,意味着该河段经由物理或生态过程去除N、P的可能性低;该河段Vf-NH4、Vf-SRP 值较营养盐浓度低的溪流或小河流偏小,但U-NH4、U-SRP则明显偏大;暂态存储对于NH4+损失的平均贡献率为93.82%,主河道水流对SRP损失的平均贡献率高达99.70%.     

间歇喷淋营养液对生物滴滤塔净化甲苯的影响

为探索间歇喷淋营养液对生物滴滤塔的影响,以净化甲苯为研究对象,应用FX1N-14MR-001型可编程逻辑控制器(PLC),实现生物滴滤塔的间歇喷淋营养液操作,研究了环境温度、ρ(TN)、营养液喷淋密度和喷/停时间对净化甲苯能力的影响,并对机理进行了分析. 结果表明:当生物滴滤塔系统的气体停留时间为40.70s时,营养液最佳喷淋密度为4.5L/(m2·min),最佳喷/停时间为2min/4min. 当甲苯系统进口负荷小于88.29g/(m3·h)时,甲苯的去除率可达95.0%以上;当进口负荷为186.04g/(m3·h)时,甲苯的去除率为87.6%,系统对甲苯的最大去除能力由连续喷淋时的169.63g/(m3·h)升至248.85g/(m3·h).      

Laws of annual nutrient uptake in a Paulownia plantation

ＬａｗｓｏｆａｎｎｕａｌｎｕｔｒｉｅｎｔｕｐｔａｋｅｉｎａＰａｕｌｏｗｎｉａｐｌａｎｔａｔｉｏｎ￥ＷｕＧａｎｇ（ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏ－ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂ...     

淀山湖蓝藻碎屑的好氧降解和营养盐释放规律研究

收集淀山湖的水华蓝藻,经超声波处理后,研究死亡蓝藻的好氧降解及营养盐释放规律.结果表明,蓝藻细胞有机碳的矿化速率为9.415mg/(L×d),有机氮的氨化速率为0.441mg/(L×d),有机磷的降解速率为0.044mg/(L×d),好氧降解将会造成溶解态营养盐的大量释放,降解后硝态氮和正磷酸盐分别比初始值高4.22倍和4.20倍.     

污水厂尾水占主导溪流养分滞留潜力及影响因素

为了解污水厂尾水排入对小河流养分滞留的影响,选择南淝河流域二十埠河上游污水厂尾水占主导的磨店小溪流为对象,根据野外示踪试验和模型模拟结果,利用养分螺旋指标定量评估溪流NH₄⁺-N、NO₃^--N和SRP滞留潜力,识别主要影响因素.结果表明,NH₄⁺-N和SRP的主流区一阶吸收系数（λ）较暂态存储区（λ_s）高1个数量级,而且两者的λ或λ_s数值大小颇为接近.S_w-NH₄、S_w-SRP和S_w-NO₃平均值分别为12.71,14.09,7.48km,均远高于溪流总长度,意味着溪流已不具备氮磷养分的去除能力.NH₄⁺-N和SRP吸收长度高于NO₃^--N,但其吸收速度却较NO₃^--N低,表明NO₃^--N滞留潜力相对较高.与该溪流上已有研究的比较,未发现污水厂尾水排入对溪流养分滞留带来明显的不利影响.回归分析表明,水文条件是影响溪流氮磷滞留的重要因素,虽然V_f-SRP、U-SRP都与暂态存储显著相关（P<0.05）,但NH₄⁺-N、NO₃^--N吸收指标与其关系并不显著.     

生物滴滤塔同步降解多组分挥发性有机物的实验研究

采用定向驯化活性污泥接种生物滴滤塔(BTF)同时处理甲苯、甲醇、丙烯酸乙酯挥发性有机化合物(VOCs)混合废气,考察BTF的长期稳定运行性能及微生物平均代谢活性.结果表明,混合气进口浓度低于910mg/m3时,BTF对VOCs混合废气总去除率可维持在80%以上,BTF可高效同步净化中低浓度VOCs混合废气;当进气负荷>120g/(m3·h)时,去除负荷趋于稳定,为100g/(m3·h)左右;CO2的生成量与混合废气的去除负荷的比值为1.731,表明BTF对此3种混合废气有较高程度的矿化;BTF对甲苯、甲醇、丙烯酸乙酯的降解行为符合Michaelis-Menten动力学模型,单位体积最大降解速率rmax分别是为90.9,50.5,58.5 g/(m3·h).平均吸光度(AWCD)值分析结果表明塔内微生物具有较高的代谢活性.