去除预处理生活污水的潜流人工湿地中试除氮性能

为研究人工湿地除氮机制,构建并考察了中试潜流人工湿地对不同形态氮的去除效果,并通过分析出水各种形态氮的分布和湿地系统内部不同形态氮的二维分布特征研究了人工湿地的除氮机制. 结果表明,进水ρ(TN)为30～115 mg/L,ρ(NH₄+-N)为25～60 mg/L,ρ(COD_Cr)为90～190 mg/L,水力停留时间为4 d条件下,氮素被有效去除,TN去除率为32%～70%,NH₄+-N去除率为33%～73%;试验系统脱氮的主要方式为硝化/反硝化作用;湿地上部主要进行硝化反应,中下部主要进行反硝化反应;湿地下半部对NH₄+-N去除贡献有限,硝化作用受限;欲提高系统除氮效率,需提高溶解氧水平并改善有机氮矿化条件.      

皂河-渭河交汇区三氮的行为特征分析

关注特定地质地貌控制下河流交互带氮素空间分布特征及污染状况,有助于全面了解河流水环境特征及污染成因。以皂河与渭河交汇处为研究区,分别沿河流方向、垂向、横向设置采样点,研究了交互区地表水、地下水和沉积物中三氮分布变化特征及其与生物地球化学的关系。结果表明:1）沿河流流向,皂河NO₃--N的浓度低于渭河,两河交汇之后NO₃--N浓度逐渐增大与渭河浓度水平一致,而地下水中其浓度逐渐减小。地表水和地下水中NO₂--N和NH₄+-N均有沿河流流向浓度逐渐减小的趋势。横向剖面上,NO₃--N分布明显受河流地下水补给方式影响。2）从空间上看,NO₃--N随着深度增大,表现出先增大后减小的分布规律。而NH₄+-N随着深度增大先降低然后又有增加趋势。3）水体中pH与NO₃--N极显著正相关,DO与NH₄+-N显著负相关。沉积物中TOC与NO₂--N表现出显著负相关。三氮之间NO₂--N与NH₄+-N表现出极显著正相关。     

Hydrus-1D软件在地下水污染风险评价中的应用

以北京市东南郊再生水灌区为研究区域,应用Hydrus-1D软件构建水流、溶质运移模型,模拟再生水连续灌溉入渗过程中水流在包气带中的运动,并以再生水中的典型有机污染物多环芳烃萘、菲为研究对象,模拟其随灌溉水在包气带中的迁移衰减反应过程,结合MapGIS 6.7,将Hydrus-1D的点模拟结果应用于大面积、区域性的污染评价,通过与研究区地下水萘、菲的背景值进行对比,分级评估地下水污染风险.结果表明,经过50年连续灌溉后,再生水灌区整体地下水萘、菲污染风险较低,萘的污染风险高于菲,灌区内高污染风险区域主要位于凤港减河、红旗干渠与凤官沟交汇处以及东风干渠、永乐河与通大边沟之间.     

茅洲河流域地表水与地下水交互关系模拟和污染联合防治

在茅洲河流域地表水与地下水补排关系定性分析的基础上,建立SWAT和SWAT-LUD模型对流域水的循环转化过程进行数值模拟,定量计算地表水与地下水的交互量并估算污染贡献量。结果显示:2017年地下水排泄补给河水水量为1.6×108 m3,携带的NH₃-N、TP和COD总量分别为0.9×104,0.2×104,1.7×104 t,约占河流总污染指标的3%;地表水侧向补给地下水水量为1.0×106 m3,携带的NH₃-N、TP、COD量分别为11,1.1,510 t,约占地下水补给地表水污染指标总量的2%;洪水泛滥区河水入渗补给地下水水量为6.7×106 m3。基于以上研究,建议采取河道底泥清淤、建设交互带渗透式反应墙、河口建闸、交互带水污染预警与监测等工程措施对茅洲河流域地表水与地下水污染进行联合防治。     

奎河河水入渗对河岸带地下水氨氮和硝酸盐氮浓度的影响

为研究不同水文期河水与河岸带地下水的水量补给关系,以及河水中的氮污染物对河岸带近岸地下水水质的影响,选取了安徽省宿州市杨庄乡的奎河断面作为研究对象,基于氢氧同位素示踪技术、末端元混合模型、Pearson相关性分析和多元线性回归方法,分析河水、上游潜水等补给源对近岸含水层的ρ（NH₄+-N）和ρ（NO₃--N）的影响,并构建河岸带地下水氮浓度预测模型.结果表明:①平水期至丰水期期间河水与地下水的补给来源主要为大气降水,河水始终补给河岸带地下水,其中,河水对潜水层及弱承压层的补给率分别为10.87%~49.74%和0~19.78%.②空间分布上,ρ（NH₄+-N）和ρ（NO₃--N）均表现为河水>近岸潜水>近岸弱承压水,且在地下水中均呈现由河流向两岸递减的关系.③近岸潜水层与弱承压层的ρ（NH₄+-N）均随着河水和上游潜水ρ（NH₄+-N）贡献量的增加而升高,近岸潜水层的ρ（NO₃--N）随着河水和上游潜水ρ（NH₄+-N）贡献量的增加而升高.④相比于ρ（NO₃--N）,多元线性回归模型更能准确地预测近岸潜水层与弱承压层ρ（NH₄+-N）在ORP、ρ（DO）、河水ρ（NH₄+-N）贡献量,以及上游潜水ρ（NH₄+-N）和ρ（NO₃--N）贡献量综合影响下的变化趋势.研究显示,河水与上游潜水的线性混合是造成河岸带地下水氮污染的重要途径,河流氮污染防治措施将为河岸带地下水水质提供重要保障.      

北京市潮白河再生水补水河段水质时空变异

城市河道是城市再生水利用的主要载体,而人工湿地是城市再生水河道补水前主要的水质净化方式.为了解再生水补水与人工湿地对再生水补水段水质的影响,选取北京市潮白河再生水补水河段作为研究对象,利用聚类分析、判别分析及因子分析等方法对不同季节水体的水质情况进行分析.结果表明:研究区内水体氮磷污染严重,其中TN污染表现为NO₃--N、NO₂--N和NH₄+-N的混合型污染.聚类分析结果表明,水质在季节尺度上表现为丰水期（6-9月）和枯水期（2月、3月、5月和12月）两大类;在空间尺度上受再生水补水和湿地净化的影响表现为显著的空间差异性.判别分析结果表明,再生水补给对河道水质的影响无显著季节差异,湿地净化功能在丰水期和枯水期差异较大且丰水期湿地的净化效果最为明显.因子分析结果表明,再生水作为城市河道的补充水源,一方面对河道中的F-、Chl-a等起到稀释作用,另一方面使得水体中的N、P及离子含量增加;丰水期湿地的净化作用使水体中氮磷等有机营养物质含量及ρ（TDS）等显著降低.      

流速对河道系统截留氮、磷的影响

为有效阻控太湖湖西地区小流域河流中的氮、磷进入太湖,对比了不同流速下河道对河流上覆水和间隙水中NH₄＋-N,NO₃－-N,NO₂－-N和可溶磷的截留情况,同时通过实验室模拟河道探讨了不同流速下氮、磷截留的机理. 结果表明,河道系统本身不太稳定,在有外界条件(如其他河流的汇入)作用下可以引起一系列的变化. 流速对河道中NH₄＋-N,NO₃－-N,NO₂－-N和可溶磷的截留有较大影响,在保证初始条件和外部条件相同的前提下,快速流(流速为1.00 cm/min)对氮、磷的截留量最小,中速流(流速为0.35 cm/min)次之,慢速流(流速为0.17 cm/min)对氮、磷的截留量最大. 在整个过程中流速对氮的截留基本上是先增加再略有下降,而对磷的截留是先增加再逐渐趋于平稳.      

膜生物反应器(MBR)处理干法腈纶废水

针对干法腈纶废水污染物种类多且难以生物降解的特点,以及抚顺石油化工公司腈纶化工厂废水处理工艺脱氮效果差、出水ρ(COD_Cr)高的现状,采用填料式缺氧-好氧膜生物反应器(MBR)工艺处理干法腈纶废水,考察该技术对干法腈纶废水COD_Cr,NH₄+-N和TN的去除率,以及处理效果的稳定性. 结果表明:MBR处理干法腈纶废水的出水水质稳定,对进水水质、水量的变化有较强的耐冲击性;采用缺氧-好氧工艺不仅可去除97%以上的NH₄+-N,还可去除60%以上的TN;但是由于干法腈纶废水可生化性差,且ρ(NH₄+-N)高,缺氧段反硝化作用及好氧段硝化作用存在缺少碳源和碱度的现象.      

浅滩湿地水深对氮、磷去除的影响及其在河道治理中的应用

研究了不同水深条件（5,10,15,20,25 cm）下芦苇湿地对伊通河水中氮、磷的净化能力。结果表明:浅水位条件有利于NH₄+-N的硝化作用及挥发作用。水深为5 cm时TN和NH₄+-N的去除效果最好,10 cm时NO₃--N的去除效果最好,水深25 cm时TN和NH₄+-N的去除率明显降低。NH₄+-N的吸附和转化作用对TN的衰减起着主导作用。磷的去除率与水深的相关性较小,表明磷的去除主要是化学转化与吸附作用。根据湿地水深对污染物去除的影响,研究设计了1种可自动调节深度的浮动湿地。通过浮动湿地的净化,使研究区河水中TN、NH₄+-N和TP浓度大幅降低,水质得到明显改善。     

瞬时NH4+-N冲击对微压反应器污染物去除效果的影响

探究NH₄+-N冲击对微压反应器(MPR)污染物去除效率的影响,通过提高单周期瞬时进水NH₄+-N浓度至40,50 mg/L,对MPR进行冲击。结果表明:常规负荷下,MPR具有良好的污染物去除效果。冲击周期降解历时数据显示,在进水40 mg/L NH₄+-N冲击周期内进水ρ(COD)、ρ(NH₄+-N)、ρ(TP)分别为192.58,40.96,2.52 mg/L,出水分别为38.16,0.70,0.26 mg/L,去除效果无显著变化,出水TN浓度上升至16.04 mg/L。增加NH₄+-N冲击浓度至50 mg/L,冲击周期内NH₄+-N降解速率不变,反硝化速率提高,出水ρ(NH₄+-N)、ρ(TN)升高至4.95,17.62 mg/L,TN降解主要受碳源不足影响;TP去除效果无变化,冲击后57个周期内除磷系统受到影响,出水TP出现较大波动,最高浓度达到2.6 mg/L。以上结果表明,MPR系统受到NH₄+-N冲击后1个周期内,脱氮性能即可恢复,说明冲击对脱氮系统造成了可逆的短期影响,但对除磷系统造成不可逆的长期影响。     

松花江流域氮时空分布特征及源解析研究

松花江流域是我国氮污染较为严重的流域之一,为了研究松花江流域氮时空变化特征和主要来源,结合松花江流域2003-2018年国控断面NH₄+-N、TN及相关指标的监测数据和典型断面采样检测数据,采用季节性Kendall检验法分析了松花江流域ρ（NH₄+-N）、ρ（TN）和ρ（COD_Mn）的历史变化趋势,利用Origin 8.0软件绘制了ρ（NH₄+-N）、ρ（TN）和ρ（COD_Mn）的沿程分布图及水期规律图,并采用氮氧稳定同位素技术解析了水体中氮的主要来源.结果表明:①松花江流域城市污染排放对水体氮浓度具有较大影响,城市下游断面氮浓度远高于城市上游断面,并且松花江流域支流氮浓度高于干流.②时间维度上,松花江流域水体中不同水文期ρ（NH₄+-N）和ρ（TN）变化规律为枯水期>平水期>丰水期,ρ（COD_Mn）变化规律为枯水期 < 平水期 < 丰水期.③季节性Kendall检验法分析结果显示,松花江流域90.0%的断面ρ（NH₄+-N）呈下降趋势,62.5%的断面ρ（TN）呈上升趋势,且上升趋势断面主要集中在支流伊通河、阿什河上.④13个典型采样断面δ15N-NO₃（硝酸盐氮同位素）和δ18O-NO₃（硝酸盐氧同位素）值域范围分别为1.52‰~11.15‰、-13.82‰~1.32‰,水体氮主要来源于含氮肥料、土壤侵蚀造成的有机氮输入以及人畜排泄物和城市生活污水输入.研究显示,近15年来松花江流域干流水体氮污染情况呈好转趋势,但重要支流水体氮污染仍严重,城市污染排放是流域水体氮污染的重要影响因素之一,需要加强对城市生活污水及化肥和粪肥等农业面源输入的管控.      

砾间接触氧化法对白鹤溪低污染水体的净化效果

为研究生物膜技术在低污染水体净化中的应用前景,以洱海入湖河流——白鹤溪为研究对象,采用分段进水和分区曝气方式强化砾间接触氧化工艺的脱氮性能,探讨HRT(水力停留时间)、O/A(曝气区和非曝气区容积比)对低污染水体中COD_Mn、NH₄+-N、TN去除的影响. 结果显示:①HRT对有机物去除效果影响较大,在HRT为0.8、1.5、2.5、3.5 h下,COD_Mn去除率平均值分别为14.7%、28.6%、42.7%、48.8%;而当HRT为2.5 h时为较佳运行工况,COD_Mn、NH₄+-N、TN去除率平均值分别为42.7%、83.6%、31.6%. ②O/A对NH₄+-N的去除影响不大,在O/A为1∶1、1∶2、1∶3下,NH₄+-N去除率平均值分别为86.7%、83.1%、80.5%;而当O/A为1∶3时具有较佳的脱氮除碳效果,COD_Mn、NH₄+-N、TN去除率平均值分别为42.2%、80.5%、40.2%. ③在HRT为2.5 h、O/A为1∶3下稳定运行15 d后,对生物膜样品的微生物群落结构分析表明,在装置后段有脱氮微生物的富集,其优势菌为Pseudomonas、Pantoe、Synechococcus、Chloroflexi bacterium. 研究表明,砾间接触氧化工艺对低污染水具有较好的脱氮除碳效果.      

净化铁锰氨生物滤池内氨氮转化途径

为考察净化铁锰氨生物滤池内NH₄+-N的转化途径,利用氮素计量关系和沿程试验研究了净化铁锰氨生物滤池内产生TN_loss(氮损失)的原因和NH₄+-N转化途径. 结果表明,净化铁锰氨生物滤池内DO消耗异常,TN_loss不守恒,当进水ρ(NH₄+-N)平均值分别为1.262、2.296、3.111 mg/L时,NLR(氮损失率)分别能达到7.89%、12.91%、17.73%. 利用硝化反应和CANON(全程自养脱氮)方程式计算得出理论TN_loss和TDOC(理论耗氧量),与实际TN_loss和ADOC(实际耗氧量)的差值分别小于±0.030、±0.10 mg/L,各阶段NH₄+-N 通过CANON途径转化的比例分别为48.58%、60.77%、68.10%,硝化反应和CANON途径共同参与了NH₄+-N转化. 沿程试验结果表明,整个试验阶段,NO₂--N在滤层中均有积累,并在滤层厚度为10~18 cm内出现NO₂--N和NH₄+-N共存的现象,进一步证明CANON途径是净化铁锰氨生物滤池内产生TN_loss的原因.      

袁河流域土地利用方式对河流水体碳、氮、磷的影响

为探明土地利用方式对袁河水体碳、氮、磷浓度的影响,于2018年8月（丰水期）和2019年1月（枯水期）在袁河干流和支流38个采样点采集水样并测定碳、氮、磷（DOC、NO₃--N、NH₄+-N和TP）浓度.将流域划分为子流域和沿河岸不同距离（100、200、300、400、500、1 000和2 000 m）缓冲区,结合Pearson相关性分析、冗余分析（redundancy analysis,RDA）和回归分析等方法,量化不同尺度土地利用方式对干支流碳、氮、磷浓度的影响.结果表明:①建设用地、农田、水域是袁河水体碳、氮、磷浓度的主要影响因素,其中建设用地对NH₄+-N、DOC和TP浓度影响最大,水域、农田分别对NO₃--N、DOC浓度影响较大.②土地利用方式对干流碳、氮、磷浓度变化的解释量大于支流,丰、枯水期对干流碳、氮、磷浓度变化的解释量分别为47.2%、36.7%,对支流的解释量分别为23.2%、26.4%.③土地利用方式对干流DOC浓度变化的解释量在丰水期低于对TP、NH₄+-N和NO₃--N浓度变化的解释量,在枯水期高于对TP、NH₄+-N和NO₃--N浓度变化的解释量;土地利用方式对支流DOC浓度变化的解释量在丰、枯水期均高于对TP、NH₄+-N和NO₃--N浓度变化的解释量.④缓冲区尺度土地利用方式对河流碳、氮、磷浓度的影响大于子流域尺度,且干流缓冲区大于支流缓冲区.随缓冲区尺度增加,土地利用方式对水体碳、氮、磷浓度变化的解释能力在干流丰水期和支流枯水期均先增后降,在干流枯水期和支流丰水期的解释能力逐渐增强.研究显示,加强缓冲区土地利用方式的管理,特别是对干流建设用地点源污染和支流农田面源污染的控制,是袁河水环境管理的关键.      

模拟SO42-沉降对闽江河口潮汐淡水湿地温室气体排放通量的影响

为了探究SO₄2-沉降对潮汐淡水湿地温室气体排放通量的影响,在闽江河口短叶茳芏（Cyperus malaccensis）潮汐淡水湿地模拟SO₄2-沉降,采用静态箱法测定样地环境因子与3种温室气体（CH₄、CO₂、N₂O）通量随SO₄2-添加量和不同月份的变化,采用多元逐步回归分析影响温室气体通量的关键因子.结果表明:①各环境因子和3种温室气体通量均具有显著的月际变化. ②添加SO₄2-显著增加了短叶茳芏种群密度和间隙水ρ（SO₄2-）、ρ（NH₄+-N）,但对其他环境因子无显著影响. ③添加SO₄2-显著抑制了CH₄排放,当SO₄2-添加量（以SO₄2--S计,下同）为40和120 kg/（hm2·a）时,CH₄通量分别减少了33.8%、69.9%;CO₂和N₂O通量随SO₄2-添加量的变化不显著,但分别趋于减小和增加,其中,SO₄2-添加量为40和120 kg/（hm2·a）时,CO₂通量分别减少了5.2%、11.8%,N₂O通量则分别增加了98.0%、103.0%. ④相关分析和多元逐步回归分析结果显示,沉积物温度及间隙水ρ（SO₄2-）、ρ（NH₄+-N）、ρ（NO_x--N）（NO_x--N主要包括NO₃--N和NO₂--N）是影响样地3种湿地温室气体排放通量的关键因子. ⑤当SO₄2-添加量为40和120 kg/（hm2·a）时,3种温室气体排放产生的综合温室效应呈减小趋势,分别降低了5.5%和13.5%.研究推断,SO₄2-沉降速率的升高有助于缓解潮汐淡水湿地对全球气候变暖的贡献.      

洱海表层沉积物中总氮含量及氨氮的释放特征

通过现场调查和室内模拟试验,对洱海具有代表性的9个表层沉积物样品中w(TN)的分布特征以及沉积物中NH₄+-N释放动力学特征进行了研究. 结果表明,洱海表层沉积物中w(TN)在2.0844～6.5153g/kg之间,平均值为3.5378g/kg,北部西岸为高值区,南部(靠近大理市)为次高值区. 一级动力学模型可很好地拟合洱海表层沉积物NH₄+-N释放动力学特征,NH₄+-N最大释放量在0.1209～0.2810g/kg之间;释放主要集中在0~5min内,约占最大释放量的68%~83%;随后释放速率逐渐放缓,到120min后基本达到释放平衡.运用无限稀释法对沉积物NH₄+-N释放潜能进行测定表明,洱海沉积物NH₄+-N释放潜能在1.7001~3.5879 g/kg之间,在水土质量比约为2500时,NH₄+-N释放量达到最大,随后释放逐渐趋于平衡. 洱海沉积物NH₄+-N释放潜能及最大释放量均与其w(TN)呈显著正相关. 洱海沉积物中w(TN)与NH₄+-N释放潜能和最大释放量均高于长江中下游湖泊,具有较大的氮释放风险.      

Identification of key factors governing chemistry in groundwater near the water course recharged by reclaimed water at Miyun County, Northern China

Reclaimed water was successfully used to recover the dry Chaobai River in Northern China, but groundwater may be polluted. To ensure groundwater protection, it is therefore critical to identify the governing factors of groundwater chemistry. Samples of reclaimed water, river and groundwater were collected monthly at Chaobai River from January to September in 2010. Fifteen water parameters were analyzed. Two kinds of reclaimed water were different in type (Na-Ca-Mg-Cl-HCO3 or Na-Ca-Cl-HCO3 ) and concentration of nitrogen. The ionic concentration and type in river were similar to reclaimed water. Some shallow wells near the river bed had the same type (Na-Ca-Mg-Cl-HCO3 ) and high concentration as reclaimed water, but others were consistent with the deep wells (Ca-Mg-HCO3 ). Using cluster analysis, the 9 months were divided into two periods (dry and wet seasons), and all samples were grouped into several spatial clusters, indicating different controlling mechanisms. Principal component analysis and conventional ionic plots showed that calcium, magnesium and bicarbonate were controlled by water-rock interaction in all deep and some shallow wells. This included the dissolution of calcite and carbonate weathering. Sodium, potassium, chloride and sulfate in river and some shallow wells recharged by river were governed by evaporation crystallization and mixing of reclaimed water. But groundwater chemistry was not controlled by precipitation. During the infiltration of reclaimed water, cation exchange took place between (sodium, potassium) and (calcium, magnesium). Nitrification and denitrification both happened in most shallow groundwater, but only denitrification in deep groundwater.