中国江河氧化亚氮的排放及其影响因素

氧化亚氮（N₂O）是一种在大气中存留时间很长的强效温室气体,并被认为是21世纪破坏臭氧层的重要物质之一,气候预测需要对自然与人为排放的包括N₂O在内的温室气体进行全面准确地估算.内陆水体是N₂O的重要排放源,由于人为氮输入的增加,江河N₂O的排放量可能逐年升高.本研究总结了江河N₂O排放速率的研究方法,重点汇总了中国各气候带十大流域江河N₂O的溶存浓度和水气界面交换通量,并与世界其他河流进行比较.结果表明我国江河溶存N₂O浓度为0.3~1591 nmol·L^-1,N₂O释放通量为-12.2~2262.1 μmol·m^-2·d^-1,总体与世界其他江河的范围值具有可比性.在此基础上,进一步分析了江河N₂O的产生和释放机理,探讨了水中溶解性无机氮、溶解氧、有机碳以及水文、地形地貌与气象条件等对江河N₂O产生和释放的影响,并讨论了变化环境下江河N₂O的排放特征.     

河岸过滤中氨氮的削减及其浓度对细菌与氨氧化微生物的影响

通过小试滤柱模拟河岸过滤,结合荧光定量PCR和高通量测序等手段研究了河岸过滤对氨氮的削减效能和进水氨氮浓度对细菌与氨氧化微生物的影响.结果表明,低浓度（0.2 mg·L^-1）氨氮未被削减,较高浓度（1.0 mg·L^-1和2.0 mg·L^-1）氨氮的削减率可达70%.进水处细菌丰度随氨氮浓度升高而增加,细菌群落组成随氨氮浓度升高发生规律性变化.出水处氨氧化古菌（Ammonia oxidizing archaea,AOA）丰度与氨氮浓度呈负相关,氨氧化细菌（Ammonia oxidizing bacteria,AOB）丰度与氨氮浓度无显著相关关系;进水处AOA-α多样性与氨氮浓度呈正相关,但AOB-α多样性与氨氮浓度呈负相关;进水处AOA群落组成受氨氮浓度影响,而进、出水处AOB群落组成均受氨氮浓度影响.可见,进水氨氮浓度会影响河岸过滤对氨氮的削减效能,还会影响细菌、氨氧化微生物的丰度及群落结构,AOB对氨氮浓度的变化比AOA更敏感.     

微生物光电化学池去除硝酸盐氮:以PANI/TiO2-NTs为光阳极

利用微生物光电化学池(MPEC)去除污染物是一种经济高效环保的方法.本实验在制备获得聚苯胺/二氧化钛纳米管阵列(PANI/TiO_2-NTs)复合光电极的基础上,构建了由PANI/TiO_2-NTs光阳极和生物阴极组成的MPEC系统,并对其去除硝酸盐氮(NO~-_3-N)的性能进行研究.结果表明,PANI负载时间为80 s时,PANI/TiO_2-NTs电极光电性能最佳,相比于TiO_2-NTs电极光电流密度增大约一倍,PANI的修饰有效提高了光能利用率.构建的MPEC系统能在无外加电压的条件下利用光能驱动实现自养反硝化脱氮,NO~-_3-N的生物降解符合准一级反应动力学方程.光响应电流密度越大,系统反硝化脱氮性能越好,NO~-_3-N初始浓度为25 mg·L~(-1)时,当光响应电流密度从0.17 mA·cm~(-2)增加至0.67 mA·cm~(-2),平均反硝化速率从0.83 mg·(L·h)~(-1)增大到2.83 mg·(L·h)~(-1).对生物阴极微生物膜进行了高通量测序,发现Pseudomonas所占比例最大(27.37%)为优势菌属.分析认为PANI/TiO_2-NTs光阳极产生的光生电子通过外电路传递到阴极,Pseudomonas、Alishewanella和Flavobacterium等具有自养反硝化能力和电化学活性的微生物可直接利用电极上的电子作为唯一的电子供体进行自养反硝化脱氮.     

基于LOADEST和数字滤波的水源地基流氮素输出定量方法应用实例

地表直接径流和基流均是流域非点源氮/磷养分输出的重要水文途径.科学认识和定量模拟基流氮/磷养分输出对于准确解析水源地水体非点源污染来源至关重要.基于Load Estimator模型和数字滤波算法,建立了定量水源地基流氮素输出的方法体系.以浙江省珊溪水源地的玉泉溪流域为例,利用玉泉溪2010-01—2013-12期间逐月总氮(TN)水质监测数据和逐日流量数据,展示了该方法的计算过程.结果表明,本文建立的水源地基流氮素输出定量方法结果合理,模拟精度高,决定系数和纳什系数分别为0.83和0.80;玉泉溪流域2010—2013年TN负荷量为141.21～274.68 t·a~(-1),平均208.63 t·a~(-1),年基流TN负荷量为84.39～168.68 t·a~(-1),平均127.69 t·a~(-1);基流对玉泉溪年均TN负荷量贡献率高达60%以上,流域基流养分输出对地表水体的污染应引起足够重视.     

贫营养条件下MBR与IAMBR脱氮效果分析

以膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor,MBR)工艺和间歇曝气式膜生物反应器(Intermittent Aeration Membrane Bio-Reactor,IAMBR)工艺进行对比运行试验,探求贫营养条件下系统的运行和脱氮特性。定期测量各项氮指标及混合液污泥浓度等数据,结果表明:IAMBR系统整个周期内的氨氮去除率(平均值为81%)基本高于MBR(平均值为76%);IAMBR的总氮去除率虽然有限,但基本维持了理论上的出水总氮质量浓度小于进水总氮质量浓度,优于MBR的总氮去除率负值状态;试验末期,MBR的污泥质量浓度迅速下降至3 650 mg/L以下,而间歇曝气式IAMBR的污泥质量浓度仍旧保持在4 530 mg/L。因此,整体来看IAMBR系统比MBR更能经受贫营养环境的冲击。     

催化氧化法处理焦化污水生化出水的中试研究

采用ClO_2三相催化氧化工艺对焦化污水二沉池出水的处理进行了中试研究,考察了进水量、供气量、加药量等参数对焦化污水COD处理效果的影响,得出的最佳工艺条件为:进水量0.2 m~3/h,有效催化剂用量0.5 m~3,供气量10 m~3/h,盐酸投加量60 m L/h,氯酸钠投加量30 m L/h。最佳工艺条件下,平均出水COD为44 mg/L,平均去除率为80.3%,能达到国家一级排放标准。     

柠檬酸对核电站低放废液中110mAg吸附去除性能的影响

具有γ放射性的~(110m)Ag是核电站放射性废液中的主要核素之一,半衰期长,并且可以通过食物链在海洋生物中富集,研究其高效去除技术具有重要的意义.核电站化学去污过程加入的络合剂(如柠檬酸)对~(110m)Ag的化学形态和吸附性能有重要的影响.因此,本文首先模拟核电站水化学环境,研究了柠檬酸对~(110m)Ag化学形态的影响规律,其次研究了不同形态的~(110m)Ag物种在几种优选材料上的吸附性能.结果表明,由于核电站放射性废液的来源不同,柠檬酸与~(110m)Ag同时形成离子态络合物和~(110m)Ag0/柠檬酸纳米金属复合物;采用过氧化氢与紫外线联合高级氧化的方法能够破坏柠檬酸络合离子及~(110m)Ag0/柠檬酸复合物结构,形成单独的离子态~(110m)Ag+,从而有效地提高了~(110m)Ag物种的吸附去除性能.     

N,N-双(二硫代羧基)乙二胺对微量络合镍的深度脱除特性研究

以柠檬酸镍(CA-Ni)、酒石酸镍(TA-Ni)、焦磷酸镍(SP-Ni)3种低浓度模拟络合镍废水为研究对象,选用自制的重金属捕集剂N,N-双(二硫代羧基)乙二胺(EDTC),对废水中的Ni进行深度脱除.重点研究了EDTC投加量、初始p H、反应时间对Ni去除效果的影响及螯合沉淀物的沉淀性能和溶出特性,同时分析了EDTC去除络合Ni的机理.研究结果表明,处理初始浓度5 mg·L~(-1)的CA-Ni、TA-Ni、SP-Ni,p H为4~8,EDTC最佳投加量分别为60 mg·L~(-1)、55 mg·L~(-1)和70 mg·L~(-1),PAM(聚丙烯酰胺)为1 mg·L~(-1),反应时间2 min,Ni的出水浓度均低于0.05mg·L~(-1),去除率达99%以上.螯合沉淀物沉降性能好且在弱酸弱碱条件下能稳定存在.红外光谱图和元素分析结果表明:EDTC与Ni发生螯合反应,即EDTC直接脱除络合镍中的Ni2+,并与Ni2+生成更稳定的螯合产物EDTC-Ni,进而有效地去除废水中Ni.     

利用天然磁黄铁矿去除水中As (V)的研究

考察了时间、pH、温度、吸附剂投加量、无机阴离子等因素对磁黄铁矿去除As(V)过程的影响.同时,对去除过程的动力学和等温线进行分析,并探究了动态去除的效果.结果显示:磁黄铁矿对As(V)的去除在24 h达到平衡;在pH值3~9范围内去除率都达到80%以上;温度升高和吸附剂用量增加都对As(V)去除具有促进作用;PO_4~(3-)、SiO_3~(2-)、CO_3~(2-)对吸附有较强的抑制作用;在As(V)初始浓度为2 mg·L~(-1)时动态吸附出水浓度在150个吸附床体积(BV)内能达到国家饮用水标准;吸附去除过程符合拟二级动力学方程和Langmuir等温方程.能谱仪和X射线电子能谱分析表明,去除过程是一个自发吸热的配位离子交换反应.本实验表明,天然磁黄铁矿是一种有潜力的除砷吸附剂.     

UASB反应器对印染废水中碳、氮、硫的协同去除研究

采用"UASB-缺氧好氧-混凝沉淀"组合工艺对印染废水进行中试处理研究.结果发现,UASB反应器不仅可以解决印染废水可生化性低、色度高的问题,还对废水中的碳、氮、硫具有协同去除作用,优化条件下UASB可将废水B/C从0.18~0.26提高至0.4以上,对色度、COD、TN、SO_4~(2-)、S~(2-)平均去除率分别为77.0%、36.4%、38.5%、77.5%、60.1%.同时,为了探究碳、氮、硫协同去除机理,对优化条件下的运行数据进行了分析并采用454高通量测序技术进行菌种鉴定.结果表明,UASB反应器内存在硫酸盐还原、厌氧氨化、同步脱硫反硝化和硝化反硝化4种作用,从而造成了碳、氮、硫的同步去除.菌种鉴定未发现产甲烷菌,说明产甲烷菌受到了抑制,UASB反应器很好地停留在了水解酸化阶段.进一步结合小试研究得出,硫酸盐还原是促使硝化反硝化、脱硫反硝化产生的原因,同时也促进了有机物去除.总体而言,硫酸盐还原促进了碳、氮、硫的协同去除.