序批式生物膜反应器(SBBR)处理高氨氮渗滤液的脱氮机理研究

采用自主设计的SBBR反应器处理氨氮浓度含量较高的垃圾填埋场渗滤液并对其脱氮机理进行分析.在保持(32±0.4)℃的环境温度下,经过58 d的驯化和33 d的稳定,SBBR反应器的脱氮效率最高达到95%.实验结果表明,高频间歇式曝气方式在抑制了硝酸细菌的活性的同时也消除了亚硝酸盐浓度和pH大幅波动对亚硝酸细菌和厌氧氨氧化细菌活性的影响;在曝气阶段,溶解氧浓度被控制在1.2～1.4 mg·L-1,亚硝酸细菌成为主体细菌,亚硝酸盐积累;在缺氧阶段,随着溶解氧浓度迅速降低,厌氧氨氧化细菌成为优势菌种,曝气阶段积累的亚硝酸盐与氨氮同时被去除.     

反硝化-短程硝化-厌氧氨氧化工艺处理晚期垃圾渗滤液的脱氮除碳性能

本研究在一体式分区反应器中接种成熟的厌氧氨氧化污泥和亚硝化污泥,通过与反硝化反应器串联,研究了前置反硝化与短程硝化-厌氧氨氧化串联工艺处理晚期垃圾渗滤液的脱氮除碳性能.结果表明,未串联反硝化之前,短程硝化-厌氧氨氧化反应器在进水氨氮浓度为600 mg·L~(-1),COD浓度483 mg·L~(-1)时,总氮去除速率(NRR)可达1.88 kg·(m3·d)-1,总氮去除率(NRE)可达90.3%;而在进水COD浓度483 mg·L~(-1),即C/N0.8时,短程硝化-厌氧氨氧化反应器的NRR下降至1.50 kg·(m3·d)-1.通过前置反硝化反应器可以迅速缓解有机物对厌氧氨氧化的不利影响;反硝化与短程硝化-厌氧氨氧化串联反应器在进水NH+4-N浓度为1 100 mg·L~(-1),COD浓度1 150 mg·L~(-1)时,仍可稳定高效运行,整体NRR可达1.37kg·(m3·d)-1,厌氧区NRRana高达15.6 kg·(m3·d)-1,平均NRE可达98.6%,在仅利用原水中有机碳源的情况下实现了垃圾渗滤液的高效深度脱氮.此工艺晚期处理垃圾渗滤液可去除大部分易生物降解有机物.     

供氧充足环境下SBBR实现短程硝化的控制研究

在供氧充足条件下对序批式生物膜反应器SBBR实现短程硝化的途径和机理进行研究.以垃圾渗滤液为处理对象,控制反应器主要环境参数为:溶解氧(DO)5mg/L, pH7.0,温度(t)25℃,采用全排水方式,进水周期为12h.通过数学推导和模型分析,确定以游离氨FA、C02和HN02浓度为直接控制因素,进水周期为间接控制因素,在SBBR反应器中实现了有效的短程硝化.结果表明,在氨氮NH ,4-N容积负荷0.52kg/(m3·d), NaHCO3浓度1.5mg/L的进水条件下, NH 4-N转化率达到89%, NO-2-N积累率达到83%,短程硝化作用显著.由此得出FA浓度是供氧充足情况下实现亚硝态氮NO-2-N积累的关键因素, CO2作为氨氧化细菌AOB的碳源,则具有进一步提升反应器性能的作用.     

间歇曝气对部分硝化-厌氧氨氧化处理氨氮废水的影响

采用间歇曝气在MBBR反应器中成功实现一段式部分硝化耦合厌氧氨氧化(PN/A)过程.结果表明,在实验温度为35℃,进水氨氮浓度为150.00mg/L,进水氮负荷为0.24kg/(m3·d),DO浓度为(1.41±0.24)mg/L条件下,反应器总氮去除效率达到83.74％.生物膜中厌氧氨氧化菌(AnAOB)和氨氧化菌(...     

移动床生物膜反应器对垃圾渗滤液短程硝化研究

采用好氧移动床生物膜反应器（MBBR）对经过厌氧脱碳处理的垃圾渗滤液进行了深度短程硝化研究,考察了在中温（25℃）条件下DO浓度、pH值、C/N等因素对氨氮去除效果和短程硝化效果的影响.结果表明,在进水氨氮浓度为400　mg·L^-1,HRT为24 h情况下,当控制DO为2　mg·L^-1、pH值在8左右和C/N小于3时,氨氮去除率能达到70%以上,亚硝酸盐氮的积累率高达90％.间歇试验证明了该生物膜反应器中亚硝化菌的数量和活性要远高于硝化菌.该移动床生物膜工艺可以选择性固定和积累氨氧化细菌,从而实现较高的氨氮去除率和稳定的亚硝酸盐氮积累率.     

氨氧化细菌的富集培养及影响因素的研究

采用间歇培养方式,对富集氨氧化细菌的过程进行了研究,并探讨了温度、初始pH值、DO、碱度、进水氨氮浓度对短程硝化作用的影响.实验发现:氨氧化细菌富集完成后,氨氧化速率达到22.8 mg/(L·h),亚硝酸盐积累率在80％左右,氨氧化细菌的数量可提高至富集前的32.6倍.此外,对影响因素的研究发现,当温度30℃、pH=8.5、DO=0.5 mg/L、HCO3-/NH4+-N(摩尔比)=1.67、进水氨氮小于400 mg/L时,有利于实现短程硝化.     

溶解氧对序批式全程自养脱氮工艺运行的影响

在常温22~26℃下,接种成熟的全程自养脱氮(CANON)污泥至2个相同的SBR反应器,通过设置不同的初期DO及不同的DO梯度,考察了DO控制策略及DO值对CANON工艺脱氮性能,稳定性及污泥形态的影响.结果表明,初期DO为0.05~0.10mg/L的反应器可以稳定运行,氨氮和总氮的平均去除率分别为99%和85.4%,而初期DO为(0.40±0.5)mg/L的反应器的氨氮和总氮平均去除率分别为99%和0;在反应器运行稳定之后,逐渐增加DO浓度, DO为0,0.2,0.4,0.5mg/L时的厌氧氨氧化反应速率分别为35.95,23.89,31.50,19.25mgN/(L·h),延时曝气2h后反应器仍可正常运行.在一定DO范围内,CANON反应器的活性随着DO的升高而升高,较高DO对接种初期的CANON反应器冲击较大且不可逆,对稳定运行的CANON反应器的影响较小;但是当CANON工艺稳定运行之后,短时高DO对CANON工艺的影响是可逆的.显微镜照片显示稳定运行的CANON反应器内出现了颗粒化的趋势.     

亚硝化-厌氧氨氧化一体化反应器处理禽畜养殖废水的研究

通过静态（10 d）和动态（105 d）两个阶段成功启动自行设计的亚硝化-厌氧氨氧化一体化反应器,并进行了处理禽畜养殖场废水的研究。反应器运行稳定后,分别考察了溶解氧（DO）和水力停留时间（HRT）对一体化反应器运行性能的影响。结果表明,当供氧段DO为1.5 mg/L～2.0 mg/L以及HRT在22 h～26 h时,反应器运行效果良好;采用一体化反应器在常温18℃～30℃,供氧段DO为1.5 mg/L～2.0 mg/L,废水HRT约24h条件下处理某禽畜养殖场厌氧池出水,COD、NH4^＋-N和TN平均去除率分别为75.10%、85.77%、69.28%,脱氮效果明显,反应器氮容积负荷达0.14 kg/m^3.d。     

序批式生物反应器填埋场的脱氮特性

采用3个填埋柱模拟序批式生物反应器填埋场: 1号柱装填新鲜垃圾,为对照柱,渗滤液简单回灌;2号和3号柱分别装填新鲜垃圾和腐熟垃圾,渗滤液交叉回灌.探讨了序批式生物反应器填埋场的氨氮去除率、反硝化能力以及厌氧氨氧化能力.结果表明:1号柱渗滤液的氨氮质量浓度在40 d内升高并趋于稳定;3号柱的氨氮去除率随时间的延续逐渐降低,从垃圾装填开始的100%降到90 d后的0,2号柱氨氮的累积去除率为40%左右.试验进行90 d后,分别将一定质量浓度的硝酸盐溶液添加到3个填埋柱内,结果表明,所使用的硝酸盐氮在2 d内几乎全部被去除, 证明3个填埋柱都具有很强的反硝化能力.3号柱在添加硝酸盐过程中硫酸根质量浓度升高,表明发生了自养反硝化反应.通过向填埋柱添加亚硝酸盐发现, 3号柱有一定的厌氧氨氧化能力,氨氮质量浓度下降10%～32%.      

从亚硝酸还原厌氧氨氧化转变为硫酸盐型厌氧氨氧化

在UASB反应器内,研究了由亚硝酸盐型厌氧氨氧化转变为硫酸盐型厌氧氨氧化的过程及其微生物群落变化.结果表明,历时177 d成功实现了硫酸盐型厌氧氨氧化.进水氨氮和硫酸盐浓度分别为130 mg·L-1和500 mg·L-1下,反应器对氨氮和硫酸盐的去除率分别达到58.9%和15.7%,对氨氮和硫酸盐的去除负荷为74.3 mg·(L·d)-1和77.5 mg·(L·d)-1,氮、硫损失摩尔比约为2,出水p H值低于进水.污泥中细菌从以球菌为主转变成以短杆菌为主,菌群中细菌由Candidatus brocadia为优势种转变为以Bacillus benzoevorans为优势种.说明完成这两种厌氧氨氧化的优势菌不同,两种厌氧氨氧化并非同一种菌参与完成的.     

不同形态无机氮对水中微量药物安替比林光降解效能影响

在300 W氙灯光照条件下,研究了消炎镇痛类药物安替比林(ANT)在纯水中的光降解效能与机制,重点考察了水中不同形态无机氮及pE值对ANT光降解效能的影响.结果表明,ANT在不同条件下的光降解均符合假一级反应动力学;ANT在纯水中的光降解包括直接光解以及由羟基自由基(.OH)和单线态氧(1O2)参与的自敏化光解,贡献率分别为55.27%、22.19%和22.54%.不同形态无机氮(NH4+、NO2-和NO3-)单独存在条件下对ANT光降解效能的影响差异较大.在pE值较低时,即无机氮主要以NH4+形式存在,对ANT的光降解几乎没有影响;随着pE值的升高(由4.82～6.85),NH4+向NO2-转化,由于NO2-不仅能与ANT竞争吸收光子,同时还对.OH具有较强的淬灭作用,使得其对ANT光降解的抑制作用逐渐增强,当pE值达到6.85,即无机氮主要以NO2-形式存在时,ANT光降解的抑制率达到最高为35.31%;随着pE值的继续升高(由6.85～8.15),NO2-向NO3-转化,对ANT光降解的抑制作用逐渐减弱.     

Rates of accumulation of cadmium and uranium in a New Zealand hill farm soil as a result of long-term use of phosphate fertilizer

In New Zealand, phosphate (P) fertilisers used in agriculture are the main sources of the potentially toxic elements cadmium (Cd) and uranium (U), which occur as unwanted contaminants. New Zealand is developing draft soil guideline values (SGV) for maximum concentrations of Cd. To assess when soils under pasture for sheep production might reach a particular SGV, we analysed archived soil samples from a 23 yr P fertiliser trial. The pasture sites were at Whatawhata, North Island, New Zealand, and had received P fertiliser at the rates of 0, 30, 50 and 100 kg P ha⁻¹ yr⁻¹. From 1983 to 1989, P was applied as single superphosphate, from 1989 to 2006, P was applied as triple superphosphate. Soils from replicate paddocks were sampled annually to a depth of 75 mm on easy (10-20°) and steep (30-40°) slope classes. Total P, Cd and U were analysed by ICP-MS after acid digestion. Data were analysed by fitting trend lines using linear mixed models for two slope classes and for two sampling periods 1983-1989 and 1989-2006 when the soil sampling method and fertiliser type had been changed.The changes in total P, Cd and U were directly related to the type and amount of P fertiliser applied, the control treatment showed no significant change in P, Cd or U. At 50 and 100 kg P ha⁻¹ yr⁻¹ there were generally linear increases in total P and total U, and the same trend line applied to both time periods, but the rate of increase in P was greater on the easy slope class. For Cd, a “broken stick” model was needed to explain the data. Pre-1989, Cd increased in the 50 and 100 kg P ha⁻¹ yr⁻¹ treatment (0.036-0.045 mg kg⁻¹ yr⁻¹, respectively): post 1988 the rate of increase declined markedly on those two treatments (0.005-0.015 mg kg⁻¹ yr⁻¹, respectively), and declined absolutely in the 30 kg P ha⁻¹ yr⁻¹ treatments. The maximum content of Cd was in the 100 kg P ha⁻¹ yr⁻¹ treatment which reached 0.931 mg Cd kg⁻¹ on the easy slope. For U there were steady linear increases for the 30, 50 and 100 kg P ha⁻¹ treatments, and no significant difference between the steep and easy slopes, nor the two sampling periods, the maximum concentration obtained was 2.80 mg U kg⁻¹ on the 100 kg P ha⁻¹ treatment. The results suggest that at rates of P fertiliser likely to be applied to hill farms (<50 kg P ha⁻¹ yr⁻¹), and using P fertiliser with low Cd content, then the Cd concentration in this soil will never reach a SGV of 1 mg kg⁻¹.     

北京市湿沉降特征分析

通过分析北京市降水中水溶性离子组分的浓度,研究了2005～2009北京市降水酸化程度及水质变化特征.北京市5 a年均pH为5.19,总体变化趋势平稳.5 a间,降水中各离子组分含量均有下降趋势,北京市的环境质量逐步改善;NH 4^＋和NO 3^-在降水中所占比例明显增加,北京市降水受含N污染物排放的影响较大.季节变化显...     

氧化亚铁硫杆菌密度与营养供给对硫铁矿生物氧化的影响

探究硫铁矿生物氧化过程的影响因素有利于揭示酸性矿山废水形成规律.本研究采用摇瓶试验,探究了氧化亚铁硫杆菌Acidithiobacillus ferrooxidans LX5(A.ferrooxidans LX5)密度对硫铁矿生物氧化的影响.同时,在菌密度为1.40×107cells·m L-1的环境中,研究了微生物营养(无铁改进型9K液体培养基)供给对硫铁矿生物氧化的影响.结果表明,A.ferrooxidans LX5及其营养成分的引入显著加速了硫铁矿生物氧化体系H+的释放,0.70×107~2.10×107cells·m L-1A.ferrooxidans LX5的引入,可使得H+释放量较无菌对照提高1.51~3.31倍.半量浓度和全量浓度无铁改进型9K液体培养基的加入,可使菌密度为1.40×107cells·m L-1硫铁矿氧化体系的H+释放量提高3.24与2.75倍.相对于A.ferrooxidans LX5密度为0.70×107cells·m L-1的体系,1.40×107cells·m L-1或2.10×107cells·m L-1A.ferrooxidans LX5的引入明显提高硫铁矿氧化体系总Fe离子与SO2-4的释放效率,且71.9%~88.3%的总Fe离子主要以Fe2+存在.微生物营养供给使得总Fe离子与SO2-4的释放效率加速显著,而总Fe离子几乎全部以Fe3+存在.当菌密度大于1.40×107cells·m L-1时,体系生物氧化后所得硫铁矿表面存在明显的侵蚀坑.相对于半量浓度改进型9K培养基养分供给,全量改进型9K液体培养基的引入由于体系次生铁矿物覆盖硫铁矿明显而抑制了总Fe离子与SO2-4的释放.硫铁矿氧化所得酸性废水经Ca O中和至pH约为7.00,总Fe近乎全部去除,而SO2-4去除率相对较低(26.7%~73.9%).本研究所得结果对明晰酸性矿山废水形成规律具有一定的指导意义.     

Effect of petroleum on decomposition of shrub–grass litters in soil in Northern Shaanxi of China

The impacts of petroleum contamination on the litter decomposition of shrub–grass land would directly influence nutrient cycling, and the stability and function of ecosystem. Ten common shrub and grass species from Yujiaping oil deposits were studied. Litters from these species were placed into litterbags and buried in petroleum-contaminated soil with 3 levels of contamination (slight, moderate and serious pollution with petroleum concentrations of 15, 30 and 45 g/kg, respectively). A decomposition experiment was then conducted in the lab to investigate the impacts of petroleum contamination on litter decomposition rates. Slight pollution did not inhibit the decomposition of any litters and significantly promoted the litter decomposition of Hippophae rhamnoides, Caragana korshinskii, Amorpha fruticosa, Ziziphus jujuba var. spinosa, Periploca sepium, Medicago sativa and Bothriochloa ischaemum. Moderate pollution significantly inhibited litter decomposition of M. sativa, Coronilla varia, Artemisia vestita and Trrifolium repens and significantly promoted the litter decomposition of C. korshinskii, Z. jujuba var. spinosa and P. sepium. Serious pollution significantly inhibited the litter decomposition of H. rhamnoides, A. fruticosa, B. ischaemum and A. vestita and significantly promoted the litter decomposition of Z. jujuba var. spinosa, P. sepium and M. sativa. In addition, the impacts of petroleum contamination did not exhibit a uniform increase or decrease as petroleum concentration increased. Inhibitory effects of petroleum on litter decomposition may hinder the substance cycling and result in the degradation of plant communities in contaminated areas.     

臭氧化芳香族化合物中生物毒性的演变规律研究

臭氧工艺越来越广泛地应用于难降解废水的处理,但由于臭氧的部分氧化特性,可能会导致高毒性中间产物的生成.为了揭示臭氧工艺的生态安全性,研究了不同工艺条件下,臭氧化苯酚、邻甲酚、对甲酚、间甲酚、苯胺和对氯苯胺时急性生物毒性的变化.结果表明,尽管母体污染物与总有机碳（TOC）的浓度在臭氧化过程中持续下降,但生物毒性随着反应时间的延长而明显增加,达到最大值后下降.当初始污染物浓度增大时,臭氧化6种芳香族化合物中毒性单位最大值（TU_max）也随之增大;当臭氧剂量增大,臭氧化苯酚、间甲酚和对氯苯胺的TU_max呈下降的趋势,臭氧化邻甲酚和苯胺的TU_max呈升高的趋势,臭氧化对甲酚的TU_max变化较小;当pH从3上升到7,臭氧化4种酚类化合物时,TU_max呈下降的趋势,而当pH增大到10时,苯酚和间甲酚的TU_max又出现了升高的现象;臭氧化2种胺类化合物时,pH对TU_max的影响较小.进一步研究发现,高毒性中间产物主要是由芳香族化合物与臭氧分子反应生成的,且具有氧化性.本研究能够为臭氧工艺的安全运行提供基础数据,并有助于后续生物毒性控制工艺的开发.     

我国典型城市环境大气挥发性有机物特征比值

城市环境大气挥发性有机物(VOCs)比值能够提供有用信息.基于在我国典型城市进行的7次VOCs观测数据,利用正交最小二乘法(ODR)、线性拟合法等4种方法计算了VOCs组分比值,并探讨其在监测数据质量评估、来源诊断和光化学过程研究中的应用.结果显示:间,对-二甲苯与邻-二甲苯浓度在7次观测中均呈现非常好的相关性(r为0.975~0.997),且不同观测中比值接近(2.78~3.05),这一比值可以用来对城市大气VOCs(尤其是芳香烃)测量数据的可靠性进行评估.以甲苯/苯(T/B)和丙烷/乙烷(P/E)为例初步分析了我国不同城市大气VOCs来源的差异.上海和广州T/B最高,分别为2.37和1.78,高于隧道实验中T/B比值(1.52),说明还受到溶剂涂料等富含甲苯的排放源影响,北京夏季T/B与隧道实验接近,而成都、北京冬季和重庆T/B较低(0.744~1.36),说明受到生物质燃烧、煤燃烧等其他富含苯的排放源影响.P/E分析结果显示,广州P/E(1.27)显著高于其他数据集(0.270~0.645),与2010年广州部分公交车和出租车仍利用液化石油气(LPG)作为燃料有关.另外,基于邻-二甲苯/乙苯变化特征表征光化学反应程度,并初步估算出典型城市大气上午·OH暴露量为(2.70~4.45)×10~(10)molecule·cm~(-3)·s.     

温度对汞抑制土壤脲酶动力学影响研究

以不同施肥方式、不同有机质含量的草甸棕壤和黑土4个土样为对象,研究了不同温度条件下,汞(Hg)对土壤脲酶动力学特征的影响.结果表明,同一类型、有机质含量高的土壤脲酶活性、酶促最大反应速度(V_max)和V_max/K_m均高于有机质含量低的土壤,表明有机质对脲酶的吸附能力较强;黑土V_max和V_max/K_m值总体上大于草甸棕壤,但酶活性和米氏常数(K_m)值在不同土壤类型之间规律性较差,反映出酶活性由总酶量和酶-底物亲和力等因素共同决定;黑土K_m值大小与有机质含量相一致,而草甸棕壤则相反,表明有机质含量和施肥方式均会对K_m值产生影响;在最适温度以下,随温度升高,土壤的脲酶活性、V_max和V_max/K_m值均增加;Hg对土壤脲酶表现出典型的反竞争性抑制现象;Hg对脲酶活性的抑制作用及对K_m、V_max和V_max/K_m的负效应均随温度升高而有增加的趋势,揭示出土壤对脲酶的保护能力随温度升高而有所下降.     

磺胺二甲基嘧啶在过硫酸盐存在下的辐照降解研究

本研究对磺胺二甲基嘧啶(SMT)在不同条件下的辐照降解进行了研究.SMT(20 mg·L~(-1),约0.072 mmol·L~(-1))在外加过硫酸根浓度为0、1、2、4、10和20 mmol·L~(-1)条件下分别进行辐照,发现伽马辐照可有效去除水中的SMT,并可极大地促进溶液TOC的去除,过硫酸盐与伽马辐照联合作用表现出明显的协同效应.在本研究中,各条件下的辐照降解反应均符合准一级反应动力学.在外加过硫酸盐的条件下,溶液的矿化度可以得到极大的提高,当吸收剂量为1 k Gy时,其矿化度由3.5%提高到22.8%,当吸收剂量为5 k Gy时,矿化度由14.1%提高到70.1%.在辐解后的溶液中,利用IC检测到硫酸根离子(SO_4~(2-))、甲酸根离子(HCOO~-)和乙酸根离子(CH_3COO~-)3种离子的存在,一部分中间产物通过GC-MS检测得到,常见的含氮离子(NO_2~-、NO_3~-和NH_4~++)并未在溶液中检测到.同时,本研究还深入探讨了SMT辐照降解机理和降解途径.     

乙酸盐对废水生物脱氮除磷影响的研究

考察了乙酸盐（钠）含量对循序间歇式废水生物脱氮除磷工艺的氮、磷去除效果及污泥沉降性能的影响。试验结果表明,废水中乙酸盐（钠）含量对ＰＯ＾３－４－Ｐ,ＰＮ＾－ｘ－Ｎ的明显。随着乙酸盐（钠）浓度的增加,ＰＯ＾３－４－Ｐ及ＮＯ×－Ｎ的去除率相应提高。乙酸盐（钠）的最低起始浓度为１２５ｍｇ／Ｌ,但超过２１５ｍｇ／Ｌ后,便产生污泥膨胀现象。