阿什河水系枯水期氮污染特征与同位素源解析

在阿什河水系设置20个采样点,采用水质监测技术和稳定氮同位素示踪技术,研究了枯水期阿什河氮污染特征和硝酸盐氮污染来源。结果表明:(1)阿什河枯水期大部分采样点氨氮浓度较低,大部分区域达到或优于《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中Ⅲ类。上游河段硝酸盐氮浓度较低,中游河段较高,到下游河段略有降低。总氮浓度较高,最高达19.4mg/L。(2)阿什河水系采样点15 N的丰度(δ15 N)主要处于0.11%~0.21%、0.42%~0.78%、0.83%~0.88%和1.09%~1.26%。稳定15 N同位素示踪解析阿什河硝酸盐氮污染来源表明,阿什河上游污染源主要为大气沉降、土壤有机氮和人工化肥;中游主要受畜禽养殖污水和生活污水污染;下游主要受城镇生活污水和工业废水影响。     

氮同位素方法在地下水氮污染源识别中的应用

地下水硝酸盐来源复杂多样.介绍了用15N/14N的方法(N同位素方法)分析辨明污染物来源.氮污染源不同,氮同位素值(δ15N值)也就不同.例如:雨水的δ15N值偏低,为-1.08%～0.21%;生活排水的δ15N值偏高,为1.0%～1.7%.污染源不同,受污染的地下水的δ15N值也不同,据此能有效地判断地下水硝酸盐的来源.     

北京城市地表河流硝酸盐氮来源的氮氧同位素示踪研究

为了有效防治城市地表河流硝酸盐氮的污染并进行针对性水体治理,利用δ15N和δ18O双同位素示踪技术,对北京城区地表河流硝酸盐污染进行了溯源。选取北京9条河流的10个监测点,分析了硝酸盐氮污染的浓度分布特征,并运用MAT253氮氧双同位素技术解析了硝酸盐的各种来源。研究结果表明,北京城区地表河流硝酸盐氮污染自上游至下游逐渐加重,上游8个监测点的硝酸盐氮平均浓度在0.7～3.4 mg/L之间,下游东护城河和通惠河2处硝酸盐氮的浓度均值分别达7.6 mg/L和7.0 mg/L。利用同位素质谱MAT253分析,得知北京城区地表河流δ15N值总体分布范围为-1.2‰～+28.88‰,δ18O值分布范围为+0.09‰～+6.62‰,依据δ15N和δ18O的特征范围,得出北京城区地表河流硝酸盐来源主要是粪肥和污水。     

铅同位素解析技术在工业园污染溯源中的应用

针对土壤中重金属污染溯源及解析不同污染源对土壤中铅的相对贡献率问题,以陕西西部某工业园区为例,采集土壤样品、铅锌冶炼厂矿石混合样、热电厂煤样及焦化厂混合煤样共40个,用ICP-MS测定样品的铅浓度及铅同位素比值(208Pb/204Pb、207Pb/204Pb、206Pb/204Pb).借助于铅同位素比值散点图来对比分析采样点土壤、背景点土壤和可能的污染源样品的铅同位素特征分布,判定其主要污染来源.用混合多元模型计算不同污染区域各污染源的贡献率,结果表明,土壤中的铅同位素比值落在铅锌矿石、炼焦用煤及热电燃煤及背景点的铅同位素比值之间,说明各端元介质均有可能对工业园区土壤中的铅污染有贡献.在铅同位素比值散点图中土壤铅浓度大于60 mg/kg的采样点的铅同位素比值集中落在热电燃煤与炼焦用煤附近.统计定量解析结果可知,对工业园区土壤铅污染的贡献大小依次为热电厂、焦化厂和铅锌冶炼厂.研究表明,铅同位素指纹解析技术用于定性与定量解析工业园区土壤铅污染效果较为理想.     

吉林省招苏台河流域农业非点源污染特征研究

招苏台河吉林段为辽河重污染支流,以发展农业为主的产业结构使流域内非点源污染十分严重。采用输出系数法与地理信息系统(GIS)技术相结合,对2003—2012年流域农业非点源污染的组成结构、年际变化和空间分布特征进行研究。研究结果表明:(1)2003—2012年研究区农业非点源TN、TP负荷均呈先增后减趋势,TN负荷平均贡献率由高至低依次为种植业(52.62%)、畜禽养殖业(37.66%)、农村生活(9.72%);TP负荷平均贡献率依次为畜禽养殖业(51.58%)、种植业(30.36%)、农村生活(18.06%);(2)河流两岸1 000m缓冲区内农业非点源污染负荷相对集中,2012年缓冲区内TN、TP负荷分别为流域总负荷的50.30%、54.68%;(3)种植业和农村生活所产生的污染相对稳定,缓冲区内的畜禽养殖业是该流域农业非点源污染防治的重点和突破口。     

人工湿地组合工艺对太湖三山岛农村生活污水的脱氮效果

针对太湖三山岛农村生活污水分布面广而分散和水质水量不稳定,以及三级处理费用高等问题,提出了人工湿地组合工艺。以设计规模为1 000 m3/d、处理生活污水的工艺系统为对象,探讨了氮元素在系统中的去除效果、途径及其一级去除速率常数。结果表明,该工艺对NH+4-N去除效果较好,出水NH+4-N平均达到地表水Ⅲ类,TN平均接近地表水Ⅴ类;潜流人工湿地、好氧生态塘C、兼性生态塘A和表流人工湿地D对氮的去除量分别占组合工艺去除总量的52.05%、18.65%、16.65%和12.65%;组合工艺对NH+4-N和TN的平均一级去除速率常数分比别为(14.47±2.01)和(25.91±4.99)m/a。     

改良型土壤渗滤系统处理农家乐污水

为了研究改良型土壤渗滤系统对某农家乐污水的净化效果,通过对传统土壤渗滤系统的改进设计,取得了较好的处理效果,化学需氧量(COD)、氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的平均去除率分别达到82.41%、91.06%、80.12%和88.59%,砂滤池出水悬浮固体(SS)的平均去除率达到了85.15%。其克服了传统土壤渗滤系统易堵塞、处理负荷低、脱氮效果差和不易反冲洗等缺陷,对于该地区农家乐生活污水治理具有推广应用价值。     

序批式生物膜反应器和序批式反应器处理硝酸盐氮污染河水

在序批式反应器(SBR)中添加ZH组合填料构成序批式生物膜反应器(SBBR),并以SBR为对比,研究了2种工艺对污染河水中硝酸盐氮的去除效果。结果表明,(1)进水硝酸盐氮浓度分别为15、20和30 mg/L时,2种工艺对COD的去除率均大于90%,对COD的去除能力均较强,进水硝酸盐氮的增加对COD的去除效果影响不大;第1个缺氧段是COD的主要去除段,此阶段COD的去除率达到80%以上。(2)随进水硝酸盐氮浓度的增加,SBBR中NO-3-N和TN的去除率分别从99.73%和99.24%降至79.75%和65.56%;SBR中NO-3-N和TN的去除率分别从99.91%和99.51%降至55.57%和41.73%。(3)随进水硝酸盐氮浓度的提高,两反应器内亚硝酸盐氮的积累量增大;进水硝酸盐氮浓度为15、20和30 mg/L时,SBBR中的亚硝酸盐氮最大积累浓度分别为2.90、6.82和10.72 mg/L;SBR中亚硝酸盐氮最大积累浓度分别为4.35、9.47和11.89 mg/L。SBBR中亚硝酸盐氮的积累明显低于SBR。     

5种华南地区水生植物对城市生活污水的净化效果

为考察乡土植物对当地生活污水的净化效果,探究乡土植物替代外来引种植物应用于水体修复的可能性,选取聚花草(Floscopa scandens)、疏穗莎草(Cyperus distans)、线叶水芹(Oenanthe linearis)、石龙芮(Ranunculus sceleratus)和鱼腥草(Houttuynia cordata)5种广东省乡土植物,以不同浓度梯度的自配溶液模拟生活污水,分析几种植物对化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH_4~+-N)和总磷(TP)的去除效果。结果表明,5种乡土植物对生活污水均具有明显的净化效果,且各植物之间净化效果差异显著。疏穗莎草处理生活污水的效果最好,高浓度污水处理下,对COD、TN、 NH_4~+-N和TP的去除率分别为89.56%、82.66%、88.89%和83.32%(20 d);鱼腥草对TN和NH_4~+-N的去除效果明显,各浓度污水处理下,其对TN的去除率为83.52%～85.50%, NH_4~+-N的去除率为77.40%～89.33%,但对磷元素的净化效果较差,适合治理高氮低磷污染类型;聚花草对TP的去除效果明显,不同浓度梯度污水处理下,其去除率最高可达91.43%,建议应用于低氮高磷的生活污水治理。     

漂浮植物塘处理农村分散生活污水的应用

通过现场实验评价了漂浮植物塘配合化粪池处理农村分散生活污水的效果。实验结果表明,漂浮植物有效地抑制了污染水体中藻类的生长;在平均水力停留时间为36 d,COD、TN、TP平均污染负荷分别为3.1、0.86和0.056 g/(m2.d)的条件下,大薸塘对COD、TN、TP的平均去除率分别为68.5%、89.9%和85.2%,出水COD、TN和TP平均浓度分别为47、4.15和0.40 mg/L,达到GB18918-2002中的一级A标准。在水乡地区利用漂浮植物与农村宅河构造漂浮植物处理系统,是一种深度处理化粪池出水、控制农村生活污水对河道造成污染的有效措施。     

厌氧折流板反应器—生物接触氧化组合工艺处理生活污水研究

采用厌氧折流板反应器(ABR)-生物接触氧化组合工艺(以下简称组合工艺)进行生活污水处理试验研究,确定最佳水力停留时间(HRT),在此基础上考察组合工艺对生活污水COD、SS和TN的去除效果。结果表明:(1)组合工艺最佳反应条件为组合工艺HRT 20h(ABR段HRT 15h,生物接触氧化池段HRT 5h)、温度14℃。(2)在最佳反应条件下,组合工艺对生活污水COD、SS具有良好的去除效果,COD、SS去除率平均分别为81.0%、95.8%;对生活污水TN去除效果较差,去除率平均仅为64.7%。     

活性炭海绵动态膜生物反应器处理生活污水的研究

采用序批式活性炭海绵基材动态膜生物反应器处理模拟生活污水。在反应周期为6 h,好氧、厌氧时间比为2∶1,处理水量为18 L的条件下,讨论反应器及动态膜分别对COD、TN、NH3-N、TP的去除效果,并分析反应器中氮的去除机理。结果表明:活性炭海绵基材动态膜生物反应器对COD、TN、NH3-N和TP平均去除率分别为97.99%、84.24%、95.52%和78.94%,动态膜对COD、TN、NH3-N和TP平均去除率为8.96%4、.75%、1.30%和7.54%;好氧结束时,反应器中的氮主要以硝态氮形式存在,浓度稳定在16 mg/L左右,出水中的硝态氮和亚硝态氮平均含量相近,分别为4.10 mg/L和3.69 mg/L;滤饼层对浊度有很好的去除效果,稳定运行时出水浊度可降至2 NTU以下。     

交替缺氧/好氧CAST工艺污染物去除特性

以模拟城市污水为处理对象,采用循环式活性污泥法(CAST)反应器,对交替缺氧/好氧模式下系统去除污染物的性能进行了研究。结果表明,运行期间系统内有机物的去除率稳定,出水COD小于40 mg/L,COD平均去除率为91.7%;NH4+-N、TN的平均去除率分别为83.9%、72.4%,出水TN以NO3--N为主;系统的除磷性能良好,磷酸盐的平均去除率为90.6%。此外,出水COD、TN和TP均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB-18918-2002)的一级A要求。     

以pH和ORP作为脉冲SBR工艺的实时控制参数

为了实现脉冲SBR深度脱氮的实时控制,以某污水处理厂市政污水为处理对象,考察了脉冲SBR在深度脱氮过程中pH及ORP的变化规律.试验结果表明,pH及ORP的变化规律与脉冲SBR有机物去除、硝化与反硝化过程存在较好的相关关系.可以根据pH和ORP变化曲线上的特征点对脉冲SBR进行实时控制.并考察了污水C/N(COD/NH4 -N)对pH及ORP的变化规律的影响.在硝化过程中,C/N对pH及ORP曲线变化点的出现没有影响;在反硝化过程中,应结合pH值"硝酸盐峰"和ORP"硝酸盐膝"来判断低C/N污水反硝化的终点.在该试验中,出水TN低于2 mg/L,TN去除率可达到96%以上.     

钱塘江引水降氮示范工程的构建和运行研究

针对杭州西湖钱塘江引水低碳高氮的特点,提出以改性水草塘—复合垂直流人工湿地(IVCW)相耦合的生物—生态工艺进行引水处理,对该引水降氮示范工程的构建和运行效果进行了跟踪研究。结果表明,整个稳定运行期间(2012年7月19日至11月19日),耦合工艺对COD、TN、硝酸盐氮、TP的平均去除率分别为52.27%、52.49%、53.69%、52.79%,系统出水满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅳ标准;改性水草塘和IVCW单元作为耦合工艺的两个重要组成部分,在脱氮、除磷方面优势互补,从而共同保证出水水质的稳定;在改性水草塘单元,温度与COD的去除效果呈负相关关系,进水C/N与TN去除效果呈正相关关系;而在IVCW单元,温度与COD、TN的去除效果均呈线性正相关关系,进水C/N与两者的去除效果也呈正相关关系,且对COD的影响要大于对TN的影响。     

2种改良土壤渗滤系统对降雨径流中氮的去除

为研究改良土壤渗滤系统对降雨径流中不同形态氮(NH+4-N,NO-3-N,NO-2-N,TN)的去除效果及径流中氮负荷对氮去除率的影响,实验分别以聚氨酯泡沫和人工草皮为改良材料,以降雨径流中的氮为处理对象进行室内模拟研究。结果表明,聚氨酯泡沫土壤渗滤系统及草皮土壤渗滤系统对TN,NH+4-N均具有较好的净化效果,并表现出良好的耐冲击负荷能力。TN平均去除率分别为72.65%和71.07%,NH+4-N平均去除率分别为98.10%和99.09%。2种渗滤系统对NO-3-N去除效果均较差,表现为-420.07%和-171.66%的负去除率。聚氨酯泡沫土壤渗滤系统对NO-2-N的平均去除率为87.29%,高于草皮土壤渗滤系统53.77%的平均去除率。总体上,聚氨酯泡沫土壤渗滤系统对径流中氮的去除效果优于草皮土壤渗滤系统,具有较好的应用前景。     

新型分段进水脱氮反应器的去污性能研究

基于多段进水工艺原理,结合污泥自回流好氧生物脱氮反应器结构特征开发的新型分段进水脱氮反应器无需硝化液和污泥回流系统,大大简化了系统配置和操作难度。通过调整进水C/N和进水投配比初步研究了该反应器的去污性能。结果表明,新型分段进水脱氮反应器启动完成(21d)后,在进水COD质量浓度为155~455mg/L的条件下,平均出水COD为(39.6±7.3)mg/L,低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准,且出水COD的变异系数为0.18,出水水质较为稳定;TN的去除主要受进水C/N的影响,NH+4-N的去除主要与最后一级的进水投配比有关。本实验的5种运行工况是以出水NH+4-N达标的前提下尽量去除TN为原则进行进水投配比设计的,在5种运行工况下,TN和NH+4-N去除性能良好,最高分别可达76%和89%。采用新型分段进水脱氮反应器处理浙江省实际生活污水(碱度与总凯氏氮平均比值为7.70)时基本无需调节碱度。     

反硝化生物滤池深度脱氮机理

研究了反硝化生物滤池对污水中硝酸盐氮的脱氮机制及其影响因素。结果表明,在实验室小试条件下,反硝化生物滤池启动14 d后出水基本达到稳定,NO3--N和TN的去除率分别为80%～88%和76%～80%,COD的去除率达到80%以上。稳定运行期,在室温20～29℃、水力负荷为1.5～2 m3/(m2.h)、COD/TN为3.7～4.5的条件下,反应器对NO3--N和TN的去除率分别为70%～85%和47%～64%,且在运行过程中出现了少量NO2--N的积累。分析反硝化生物滤池沿水流方向有机物浓度及氮形态分布发现,沿水流方向NH4+-N浓度基本保持不变;NO2--N浓度在滤层底部至40 cm高处积累较为明显,其后浓度基本不变。     

厌氧+跌水曝气+人工湿地组合工艺处理农村生活污水

为研发适用于我国农村的分散式污水处理装置,采用厌氧+跌水曝气+人工湿地组合工艺对农村生活污水进行处理,考察组合工艺对COD、TN、TP、NH_4~+-N、SS 5个常规指标的去除效果及对各指标的沿程去除情况。结果表明,组合工艺对COD、TN、TP、NH_4~+-N和SS的平均去除率分别为74.5%、 57.2%、 59.5%、 59.00%和91.6%。人工湿地对COD、TN、TP和NH_4~+-N的去除率最大,分别为31.0%、36.7%、43.9%和30.0%;而厌氧反应池对SS去除贡献率最大,为40.3%。该组合工艺处理农村生活污水具有良好的处理效果,且装置运行能耗低,利于推广应用。     

喀斯特石漠化土壤中施用城市污泥的环境影响分析

城市污泥广泛用于土壤增肥,但其中的重金属、氮等污染物可能对土壤和地下水环境造成潜在影响。为探索污泥在喀斯特石漠化土壤中进行土地利用的可行性,分析了不同污泥质量分数的混配土壤重金属含量,以及熟化过程土壤淋溶液中重金属、氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的含量。结果表明:(1)当混配土壤中污泥质量分数低于50%时,混配土壤中重金属均不超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)的农用地污染土壤风险筛选值;但总Cd在混配土壤中污泥质量分数为50%～75%时超标7.8%～32.8%,总Zn在混配土壤中污泥质量分数为75%时超标6.8%。(2)污泥质量分数为75%、熟化30d时,淋溶液中总Cu超过《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)Ⅳ类标准,其他情况下各重金属均不超标;土壤熟化过程中,混配土壤淋溶液中氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮均不超标。污泥在石漠化土壤中进行土地利用时,建议污泥质量分数低于50%,熟化30d以上。