中国磷消费结构的变化特征及其对环境磷负荷的影响

本研究先建立物质流分析模型,分析1980～2008年期间我国磷消费结构的变化特征及其对环境磷负荷的影响,随后探讨若干社会经济因素同我国磷消费污染之间的关联性.结果表明,城市生活和农村生活的人均磷养分输入分别由0.83 kg.a-1和0.75 kg.a-1增加到1.20 kg.a-1和0.99 kg.a-1,而城市生活磷养分循环比例则由62.6%下降到15.6%;畜禽养殖和种植业的磷养分输入持续增加,但前者磷养分循环比例由67.5%下降到40.5%,后者大量磷养分蓄积在农业土壤;人口、城市化水平、种植业发展水平以及畜禽养殖业发展水平与我国磷消费污染总负荷的相关系数达到0.90以上,说明它们是我国磷消费污染的重要诱因;环境Kuznets曲线研究表明我国目前仍处于初级发展阶段,牺牲环境质量以换取经济发展.研究表明,我国磷消费体系正向线性开放的代谢结构演变,磷养分流失持续增加,环境磷负荷大大加重.     

三峡库区消落区周期性干湿交替环境对土壤磷释放的影响

以三峡库区消落区典型江段万州断面为试验基地,以释磷能力较强的紫色土为对象,根据三峡水库消落带的"干湿交替"空间和时间特征,进行万州断面土壤磷释放的实验室模拟试验,分析了周期性"淹水-落干"干湿交替对土壤磷释放的影响.研究发现,在"淹水-落干"干湿交替条件下各形态磷在水土界面释放的活性为:Ca2-P,Fe-P＞Cas-P,Al-P＞O-P＞Ca10-P;T-P在每次淹没时释放量递增,从第1次的15.4 mg·kg-1,到第3次26.5 mg·kg-1;磷在持续淹水状态下释放的主要动力为Ca2-P在水相的溶解和还原状态下Fe-P的释放,其中Ca2-P活性最高,由淹水初期的14 mg·kg-1降至5 mg·kg-1左右;而干湿交替条件下P的释放主要是氧化-还原条件变换下Fe-P的形态转换.淹水并不会使O-P释放,但可以使O-P活化,使其在落干氧化时转化为Fe-P,在下一次淹水时释放.研究发现每次淹水时土壤的有效磷水平都略有增加,每次落干时较上次落干时有效磷水平降低.     

不同雨强条件下太湖流域典型蔬菜地土壤磷素的径流特征

以太湖流域典型区域无锡市近郊区鸿声镇的蔬菜地为研究对象,采用人工模拟降雨的方法,通过野外径流小区试验,研究了不同雨强对菜地土壤磷素径流流失的影响.结果表明,初始产流时间随雨强的增大呈幂函数减小(R²=0.99),径流量在雨强较小时,缓慢上升,但随着雨强的增大急剧上升,在雨强0.83、1.17和1.67 mm·min^-1时,总磷(TP)和颗粒态磷(PP)都表现为初始流失浓度较高,随降雨历时延长略有下降,最终趋于稳定,而在大雨强2.50 mm·min^-1时,TP和PP呈现波浪式起伏,没有明显的变化趋势;在整个降雨-径流过程中,溶解态磷(DP)变化比较平缓,占TP的比例为20%～32%,而PP占TP的比例为68%～80%,其变化规律与TP相一致,由此可见,PP是土壤磷素流失的主要形态;通过对比不同雨强下不同形态磷素的流失率,发现TP的流失率,大雨强2.50 mm·min^-1是小雨强0.83 mm·min^-1的20倍,而DP的流失率,却是33倍,这表明随着雨强的增加,加速土壤PP流失的同时,也大大促进了DP的流失,主要原因是降雨前表施磷肥,使得磷肥中大量的无机态磷溶解释放到水环境中,增加了DP的流失,从而会加重受纳水体富营养化的程度.     

全耦合活性污泥模型(FCASM3)Ⅰ:建模机理及数学表征

在充分分析活性污泥系统中生物反应机理的基础上,建立了活性污泥系统生物去除营养物质的细观机理模型--全耦合活性污泥模型(Fully Coupled Activated Sludge Model No.3,简称FCASM3).FCASM3将系统中微生物划分为8类菌群,包含31种组分、72个子过程;该模型的主要特点是将活性污泥系统中的微生物进一步细化,充分考虑了系统中微生物间的相互作用.FCASM3引入了硝化-反硝化过程中的中间产物亚硝酸盐.实现了对两步硝化-反硝化过程的模拟;FCASM3不仅包含聚糖菌的有关生物反应过程,而且还考虑了聚磷菌(非反硝化聚磷菌和反硝化聚磷菌)以及聚糖菌的厌氧维持过程,为直接体现温度对生物反应的影响,FCASM3将温度作为一个变量直接耦合到生物反应速率方程中.     

污泥龄对LSP ＆ PNR污泥减量新工艺运行效能的影响

通过研究分析污泥龄（SRT）对富磷污水除磷的LSP＆PNR污泥减量新工艺运行效果的影响,结果发现,延长污泥龄有利于提高系统的厌氧释磷能力,但不影响其总的除磷率,同时磷的回收比例增大,当SRT=50 d时,磷回收率取得最大值70.4%;LSP＆PNR系统污泥龄增加,还有利于污泥产率的降低。试验还发现,排富磷污水除磷的长污泥龄LSP＆PNR系统的除磷效率与污泥产率之间不存在制约关系,即系统可以同时获得优异的污泥减量与生物除磷效果,当SRT=50 d时,每降解1 kg COD仅产生0.143 kg污泥,而除磷率达最高值92.8%;LSP＆PNR系统中SRT、DO与SVI之间存在一定的相关性,在供氧充足（DO=0.8-1.5 mg/L）条件下,SRT增加,SVI越高,但对于SRT为50 d的LSP＆PNR系统,稳定运行时没有污泥膨胀之虞。     

不同运行模式对同步脱氮除磷CAST工艺快速启动及其稳定维持的影响

以实际生活污水为处理对象,考察了传统进水/曝气和改良型分段进水的交替缺氧-好氧(A/O)2种运行模式对CAST工艺的快速启动及脱氮除磷性能稳定维持的影响。结果表明,传统进水/曝气运行模式下,系统达到最佳营养物去除性能所需启动时间30 d,稳定运行阶段TN平均去除80.66%,磷的去除率维持在66.30%左右;采用改良型交替运行模式,反应器达到稳定运行状态仅需18 d,系统稳定运行时TN平均去除81.36%,磷去除率稳定维持在90%以上,出水磷浓度在0.3 mg/L以下,出水水质达到国家污水综合排放标准一级A(GB8978-2002)。研究还发现,传统运行模式下,由低温引起的污泥沉降性能变差导致系统污泥严重流失,反应器几乎丧失污染物去除性能;而低温对交替运行模式下的反应器除磷性能几乎没有影响,总氮去除则因氨氮不完全硝化而大大降低。     

城市道路沉积物氮、磷溶出特性

国内外众多研究表明,城市不透水表面沉积物是雨水径流中污染物的重要来源。以北京市某道路沉积物为研究对象,对城市道路沉积物的粒径分布进行了分析,并通过批量实验,研究了不同粒径道路沉积物中氮、磷营养物及有机物(COD)的溶出特性。实验结果表明,粒径较大的沉积物中氮含量较高,而粒径较小的沉积物中磷含量较高;虽然TP、PO3-4、TN、NO-3、NH+4、COD的溶出浓度、溶出速率变化特征各不相同,但总体趋势是粒径越小氮、磷及COD溶出浓度和溶出速率越大,且最大溶出速率都出现在前5 min。因此,为实现对城市雨水径流污染的有效控制,应采用源头控制措施对小粒径道路沉积物和初期雨水进行有效控制。     

臭氧污染对不同品种小麦养分吸收与分配的影响

近地层臭氧(O3)污染会危害植物生长,势必间接影响氮素吸收利用.本研究利用开放式臭氧污染(Free-air O3 concentration enrichment,O3FACE)研究平台,研究了大气O3浓度增加(比周围大气高50％)对长江三角洲地区5个冬小麦(Tritcium aestivum L.)主栽品种(扬麦15、扬麦16、烟农19、扬幅麦2号和嘉兴002)的物质积累、氮素吸收与分配的影响.结果显示,O3浓度升高对秸秆和籽粒的影响远大于根系.烟农19、嘉兴002和扬麦16的产量因O3浓度升高而减少,而扬麦15和扬幅麦2号产量则变化不大.扬幅麦2号与嘉兴002的秸秆干物重因O3浓度升高而显著增加,扬麦15与烟农19分别呈增大与降低趋势,而扬麦16则无变化表明O3污染对小麦干物质积累与分配的影响存在品种差异.O3浓度升高影响氮素在小麦根、秸秆和籽粒中的含量与分配趋势,但影响程度因品种而异.O3浓度升高导致扬幅麦2号的总吸氮量显著增加30.6％及烟农19的总吸氮量呈增加趋势,并使嘉兴002的总吸氮量显著降低34.8％及扬麦16总吸氮量呈降低趋势,但扬麦15的总吸氮量则不受影响.除扬麦15外,O3浓度升高具有减少籽粒氮占总氮比例的趋势,表明小麦响应O3污染对氮素吸收与分配调整机制存在品种差异.扬麦16、烟农19和嘉兴002的氮肥偏生产力因O3浓度升高而显著降低,而扬麦15和扬幅麦2号则无明显变化.扬麦16和嘉兴002的氮肥利用率因O3浓度升高显著降低,而扬幅麦2号呈增加趋势,扬麦15、烟农19呈降低趋势.综合来看,小麦扬麦15抗O3污染能力强于其它品种,而嘉兴002则最易遭受臭氧污染危害.评价O3污染对小麦干物质与产量的形成与分配、氮素在植物-土壤系统周转的影响应综合考虑品种差异.     

不同Fe(Ⅲ)对活性污泥异化铁还原及除磷影响研究

以SBBR反应器活性污泥作为铁还原菌菌种来源,采用兼性厌氧/严格厌氧恒温培养试验,投加不同Fe(Ⅲ)考察各条件下的异化铁还原能力同时比较对磷的去除效果.结果表明:2种条件下Fe(Ⅲ)还原能力具有较好的一致性,依次为:Fe(OH)3＞氧化铁皮＞青矿＞红矿,其中严格厌氧条件下较好.同时,除磷效果与其呈正相关,富集培养至7d,Fe(OH)3及氧化铁皮体系出水磷浓度均达到2mg/L以下,之后继续降低,最终达到0.5mg/L以下.结合异化铁还原除磷机理,可以证明,不同Fe(Ⅲ)表面吸附作用对TP的去除贡献较小,其主要作用为铁还原菌驱动下的化学沉淀去除.     

水解酸化-A2O污泥减量工艺的运行性能研究

生物处理单元采用水解酸化、多级串联接触曝气、连续流的除磷脱氮A2／O工艺，并辅以外排厌氧富磷污水侧流除磷，开发了一个新型的具有强化除磷脱氮功能的污泥减量HA—A／A—MCO工艺。用该工艺处理校园生活污水发现，在SRT60d、进水COD316～407mg／L、NH4＋-N30～40mg／L、TN35～53mg／L、TP8—12mg／L的条件下，出水COD≤18mg／L、NH4＋-N≤2．1mg／L、TN≤10．3mg／L、TP≤0．44mg／L。研究还发现，水解酸化池处理产生的VFA能有效促进生物除磷脱氮，导致厌氧释磷量达57mg／L，进入化学除磷池的侧流液量仅相当于进水量的13％；系统最主要的脱氮形式是SND和缺氧反硝化，SND脱氮占脱氮总量的50％，缺氧反硝化占26％；HA-A／A—MCO系统有效实现了生物相分离，并利用生物捕食作用获得较低的污泥产率，0．1gMLSS／gCOD。