NITROGEN TRANSFORMATIONS IN SEDIMENTS AS AFFECTED BY CHEMICAL AMENDMENTS1

ABSTRACT: A study was conducted to elucidate some of the chemical factors affecting the rate and pathways of N transformations in lake sediments. The main emphasis was placed on modifying a noncalcareous sediment with CaCO₃ to approximate the composition of a calcareous sediment. Additionally, the effects of Ca²⁺, CO₃^2-, Mg2⁺ and OH^- were evaluated by using appropriate chemicals. Further, the effect of aluminum sulfate was evaluated with both sediment types. Sediment pH at 7 days was not affected by CaCO₃, but was decreased by aluminum sulfate. The CaCO₃ treatment increased the rate of ammonification, nitrification, reduction of acetylene to ethylene and methane formation, while with few exceptions the other treatments decreased the rate of the transformations studied. Aluminum sulfate, which has been proposed as a lake restoration treatment, increased ammonification but decreased most of the other transformations.     

Copper complexation by tannic acid in aqueous solution

The speciation of titrated copper in a dissolved tannic acid (TA) solution with an initial concentration of 4 mmol organic carbon (OC)/l was investigated in a nine-step titration experiment (Cu/OC molar ratio = 0.0030–0.0567). We differentiated between soluble and insoluble Cu species by 0.45 μm filtration. Measurements with a copper ion selective electrode (ISE) and diffusive gradients in thin films (DGT) were conducted to quantify unbound Cu(II) cations (‘free’ Cu) and labile soluble Cu complexes. For the DGT measurements, we used an APA hydrogel and a Chelex 100 chelating resin (Na form). Insoluble organic Cu complexes (>0.45 μm) was the dominant Cu species for Cu/OC = 0.0030–0.0567 with a maximum fraction of 0.96 of total Cu. At Cu/OC > 0.0100, Cu-catalysed degradation of aggregate structures resulted in a strong increase of free Cu and (labile) soluble Cu complexes with a maximum fraction of 0.28 and 0.32 of total Cu, respectively. Labile (i.e. DGT-detectable) soluble Cu complexes had a relatively high averaged diffusion coefficient (D) in the APA hydrogel (3.50 × 10⁻⁶– 5.58 × 10⁻⁶ cm² s⁻¹).     

无排泥运行MBR处理不同浓度氨氮废水及其生物特性

考察了水力停留时间(HRT)为10 h时无排泥运行下膜-生物反应器(MBR)处理不同浓度氨氮无机废水的运行性能及微生物特性.结果表明,在处理NH₄⁺-N≤500 mg/L的废水时,氨氮转化率可达99%且反应器内微生物增长缓慢,比硝化速率从0.2kg/(kg·d)升至0.52 kg/(kg·d);当NH₄⁺-N≥700 mg/L时,出水亚硝酸氮和氨氮相继出现明显累积,比硝化速率随之下降至0.4kg/(kg·d)以下,反应器内生物量从3 200 mg/L上升至6 700 mg/L.反应器中的氨氧化菌维持在10⁷CFU/mL,亚硝酸盐氧化菌从10⁶CFU/mL下降至10³CFU/mL.系统内的溶解性微生物产物(以TOC表示)升至65 mg/L后保持稳定,出水TOC一直维持在3～4mg/L;细胞外分泌物(EPS)在膜的截流作用下随运行时间的延长积累至600 mg/L.     

聚糖菌颗粒污泥基于胞内储存物质的同步硝化反硝化

采用特殊运行方式的厌氧-好氧SBR系统(厌氧后排水),以乙酸钠为有机基质成功富集了聚糖菌颗粒污泥.聚糖菌颗粒污泥厌氧-好氧批式实验表明,聚糖菌颗粒污泥具有较强的SND能力,TOC/N分别为5.0,4.0,2.8时,SND效率分别96.4%、95.3%及96.2%,而周期总氮去除效率随着碳氮比降低而降低,分别为66.0%、61.2%及56.3%.通过对周期氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、TOC以及胞内糖原、PHB变化的测定分析,证明聚糖菌颗粒污泥SND过程中,污泥以厌氧阶段储存于胞内的多聚物PHB作为反硝化碳源,并且反硝化聚糖菌是系统中反硝化能力的来源.与溶解性基质相比,PHB的降解速率相对较低,因此在SND过程中,反硝化可以与硝化保持相近的速率,从而有助于获得良好的SND效果.     

地下渗滤处理村镇生活污水的中试

以红壤土作为填充土壤,在2cm/d的水力负荷下,进行了地下渗滤系统处理村镇生活污水的现场中试.结果表明,地下渗滤系统对COD、氨氮、总磷和总氮有着良好的去除效果,去除率分别达到84.7%、70.0%、98.0%和77.7%,出水COD、氨氮、总磷和总氮的平均浓度分别为11.7mg/L、4.0mg/L、0.04mg/L、4.7mg/L,达到建设部颁发的生活杂用水水质标准对总氮去除机理的分析表明,由硝化/反硝化实现生物脱氮是地下渗滤系统去除总氮的主要途径.在本中试系统中,反硝化效果良好但硝化效果不够理想,改善土壤环境以促进硝化作用是提高总氮去除率的关键.对土壤中氧化还原电位的测定结果表明,土壤内部的还原性质是阻碍硝化反应进行的主要原因.     

V2O5/AC催化剂对氨还原NO的研究

考察了V2O5/AC催化剂对NH3选择催化还原NO的影响，结果表明，以浓硝酸预氧化处理的活性焦为载体对催化剂活性有很大提高，这是由于浓硝酸预氧化后，活性焦表面产生了较多的含氧官能团可能吸附更多的NH3,并且提高了活性组分V2O5的含量，反应气氛中加入SO2后，二都活性都增加，但差异消失，这是由于SO2存在时，反应生成的SO4^2-离子的酸性强于浓硝酸预氧化产生的含氧官能团的酸性，催化剂在使用前经过煅烧和氧化对催化剂活性有很大改善。SO2存在时，V2O5含量为1wt%的催化剂活性提高。     

天然沸石床处理受污染景观水体的试验

采用天然沸石滤床对富营养化景观湖水进行净化试验,结果表明,天然沸石滤床能有效地净化受污染的湖水,CODCr、氨氮、总磷和浊度的去除率分别为35.8%、95.0%、66.7%和78.0%,沸石能有效地去除水中的氨氮,其作用机理包括离子交换和生物硝化两种作用。     

川西亚高山针叶林土壤硝化作用及其影响因素

采用BarometricProcessSeparation(BaPS)技术对川西亚高山针叶林土壤总硝化作用速率的季节动态进行了研究,并分析了各影响因素与总硝化速率的关系.通过土壤温度和水分含量的控制实验,对温度和水分含量与总硝化速率之间的关系进行了一次线性和曲线模拟.结果表明,6至10月各月份之间的总硝化速率存在显著差异(P<0.01),在7月总硝化速率达到最大值;土壤温度和水分含量与总硝化速率显著正相关(P<0.05),对总硝化速率的影响存在明显的交互作用,水分含量可能对总硝化速率的影响更大,在季节变化中温度和水分含量可能对硝化过程产生直接和间接两种作用;pH值与总硝化速率之间的相关性不明显;森林凋落量与总硝化速率间没有显著相关性,但若仅考虑6至9月,森林凋落量与总硝化速率极显著相关(P<0.01).总之,土壤温度和水分含量很可能是影响总硝化速率的两个最主要的因素.图6表2参31     

双氰胺对不同形态氮在红壤中转化的影响

采用室内好气培养方法，研究了碳酸氢铵、尿素在红壤中的转化，加入硝化抑制剂(双氰胺)对尿素、碳酸氢铵的水解速率、硝化速率的影响，以及硝化抑制剂用量问题。结果表明，无论加入DCD与否，大部分尿素在4d内水解，各处理硝态氮质量分数于35d内出现峰值，铵态氮质量分数变化趋势基本相似，尿素态氮和铵态氮的形态差异主要存在于培养4d内。双氰胺的加入明显提高了相应处理的铵态氮质量分数，降低了硝态氮的质量分数；硝化抑制剂对高质量分数(≥50％)铵态氮、尿素态氮处理的抑制效果优于低质量分数(≤50％)处理。至培养结束时中壤土中仍存在较高质量分数的铵态氮，故铵的硝化时间、尿素水解产生铵的硝化时间有待进一步研究。     

应用在线传感器实现前置反硝化工艺生物脱氮的过程控制

为了实现前置反硝化工艺硝化反硝化反应的过程控制,系统地研究了硝化反硝化过程中DO、pH和ORP的变化规律,并考察了它们作为硝化反硝化过程控制参数的可行性.结果表明,pH值在缺氧区的变化分为下降型和上升型,从而指示系统反硝化反应进行的程度以及内循环回流量是否充足;缺氧区末端ORP值和硝酸氮浓度具有较好的相关性;好氧区第1格室的DO浓度可以指示进水氨氮负荷高低;pH值在好氧区的变化也可分为下降型和上升型,可指示系统硝化反应进行的程度、曝气量和碱度是否充足;好氧区末端ORP值与出水氨氮、硝酸氮浓度具有很好的相关性.在此基础上建立了硝化反硝化反应在线控制系统,从而实现曝气量、内循环回流量和外碳源投加量的在线控制,提高系统出水水质、降低运行费用.图7表1参8