合肥城郊典型源头溪流不同渠道形态的氮磷滞留特征

为揭示源头溪流中深潭和曲折沟渠两种典型渠道形态的氮磷养分滞留特征,在合肥城郊二十埠河的某一级支流上,以NH4Cl和KH2PO4为添加营养盐,以NaCl为保守型示踪剂,开展现场示踪实验.在此基础上,利用OTIS模型软件、暂态存储参数和养分螺旋原理,解析深潭和曲折沟渠氮磷滞留特征.结果表明:1深潭的As值较曲折沟渠大,但其α值则较弯曲沟渠小1个数量级,而且As和α值随水文条件变化均不显著;2深潭中主渠道流动水体的NH+4-λ较其暂态存储区的NH+4-λs高2~3个数量级,曲折沟渠的NH+4-λ与NH+4-λs数值较为接近;3深潭中NH+4-Vf较SRP-Vf高1~2个数量级,而在曲折沟渠中,不仅NH+4-Vf与SRP-Vf数值较为相近,NH+4-Sw与SRP-Sw也基本相当;4深潭的NH+4-U较SRP-U高出2~3个数量级,曲折沟渠NH+4-U则较SRP-U高出1~2个数量级;5总的来说,在对NH+4和SRP滞留影响方面,深潭和曲折沟渠存在较大的差异性,且在深潭中NH+4的滞留效应显著超过SRP.     

溪流营养盐滞留的水文与非水文过程分析方法

为评估溪流营养盐滞留中水文与非水文过程的影响及其贡献水平,首先定义了水文与非水文过程营养螺旋指标,并在将水文过程营养盐吸收长度S_w＿hyd、非水文过程营养盐吸收长度S_w＿nonhyd和溪流营养盐吸收长度S_w＿tot三者之间假设为“并联电路总电阻和各支路电阻”关系模式的基础上,提出了测算S_w＿nonhyd的技术方法;基于不同水文与非水文过程作用情景的OTIS（One-dimensional Transport with Inflow and Storage）模型模拟,构建了计算溪流水文与非水文过程营养盐滞留贡献率及估算溪流主流区和暂态存储区非水文过程营养盐滞留量的模型与方法,并将上述方法应用于溪流丁坝群NH₄⁺-N、PO₄^3--P滞留调控实验的案例中.结果表明：水文与非水文过程营养螺旋指标能够较好地反映溪流营养盐滞留潜力;与对照组相比,丁坝群结构显著降低了水文过程NH₄⁺...     

合肥地区不同类型源头溪流暂态存储能力及氮磷滞留特征

为揭示合肥地区不同类型源头溪流暂态存储能力及氮磷吸收滞留的基本特征,在城区和城郊筛选4条典型源头溪流,并以NH4Cl、KH2PO4为添加营养盐,以Na Cl为保守型示踪剂,开展现场示踪实验.在此基础上,利用OTIS模型水文参数(D、A、As和α),计算暂态存储指标(Ts、Tc、Ls、Rh和F200med),进而开展暂态存储能力分析,并以NH+4-N和SRP一阶吸收系数(λ、λs)解析氮磷滞留特征.结果表明:4条溪流水体的α值均处于10-4~10-3数量级;各溪流Tc基本都显著超过Ts,意味着这些溪流水体溶质滞留效应主要来自主渠道流动水体,而不是暂态存储区;根据Tc、Ts、Ls和Rh等指标,得到各源头溪流暂态存储能力排序为:二十埠河二级支流二十埠河一级支流十五里河源头段关镇河支渠;4条源头溪流主渠道流动水体与暂态存储区的NH+4-N、SRP滞留特征存在很大的差异,并且二十埠河一、二级支流和十五里河均不同程度出现λ-NH+4、λs-NH+4为负值的现象,意味着这些水体对于NH+4-N既具有短期存储作用,也起着"源"的作用.     

基于TASCC的典型农田溪流氨氮滞留及吸收动力学模拟

为揭示农田溪流氨氮滞留的动态变化性,选择NaCl为保守示踪剂、NH4Cl为添加营养盐开展野外瞬时投加示踪实验.在此基础上,采用TASCC方法和养分螺旋指标定量刻画 滞留动态,并以Michaelis-Menten模型(M-M方程)模拟 吸收动力学特性.结果表明:背景浓度的 吸收长度Sw-amb变化范围为93.94~295.54m,平均值为177.41m;质量传输系数Vf-amb变化范围为0.16~0.38mm/s,平均值为0.26mm/s;吸收速率Uamb变化范围为0.16~0.38mg/(m2×s),平均值为0.26mg/(m2×s).由M-M方程模拟得到的 最大吸收速率Umax为0.59~1.38mg/(m2×s),半饱和常数Km为1.10~5.03mg/L. 在从背景浓度到饱和浓度区间范围内展现出的Sw-add-dyn、Utot-dyn和Vf-tot-dyn动态变化性,验证了TASCC解析 滞留动态和吸收动力学特征的可行性和有效性.     

污水厂尾水受纳河段沉积物反硝化速率及对外源碳的响应

为揭示污水厂尾水排入对河流沉积物反硝化的影响,于2018年10月-2019年6月,在合肥市板桥河的蔡田铺污水处理厂尾水排放口上、下游河段设置4个采样点位,隔月采集上覆水和表层沉积物样,解析沉积物反硝化速率及其时空变化特征,识别主要影响因素;同时,通过对外源碳（葡萄糖）响应的分析,评估沉积物反硝化过程的碳限制性.结果表明,4个采样点的反硝化速率在数值上存在一定的差异性,但并未达到显著性水平（p>0.31）;4个采样点位沉积物反硝化速率都表现为随碳浓度梯度增加而增大、随培养时间延长而下降的特点,表明受纳河段沉积物反硝化作用具有一定的碳限制性,且这种限制具有季节性特征,并以春季和秋季表现得最为明显;上覆水中温度和NO₃^--N浓度对反硝化速率影响较大,沉积物理化指标对反硝化作用的影响较为显著,且在重要和较重要影响因素方面,尾水排放口上、下游存在明显差异性.     

水文变化条件下农田溪流营养盐滞留效应模拟

以巢湖流域某一典型农田源头溪流为对象,基于溪流水文条件的动态变化性,从水文概率密度模型与营养盐滞留率模型综合集成角度,解析较长时间尺度下营养盐滞留有效流量的动态变化特征.在对水文概率密度模型Monte Carlo随机模拟的基础上,根据先前10次野外示踪实验获得的营养盐吸收速度等数据信息,定量评估溪流营养盐滞留的总体水平,估算最有效流量和等效流量.结果表明,农田溪流渠段的NH₄⁺、PO₄^3-滞留能力总体偏低,相应的期望滞留率分别为0.0671(6.71%)和0.0541(5.41%),最有效流量分别为0.0051,0.0049m³/s,功能等效流量分别为0.044,0.043m³/s.基于溪流营养盐吸收速度明显偏低的客观现状,有必要从溪流形态和河床地貌特征的改造着手,提升溪流水体营养盐滞留能力.     

污水厂尾水受纳河段沉积物磷形态及释放风险效应

2018年10月～2019年4月,在合肥市板桥河的蔡田铺污水厂尾水排放口上、下游河道4个采样点位,按照每两个月采样一次的频率采集沉积物和上覆水样,分析尾水排放对河道沉积物磷形态及磷平衡浓度(EPC₀)的影响,解析沉积物磷平衡浓度及磷释放风险的外源碳(乙酸钠)响应.结果表明,板桥河水体沉积物磷素受污水厂尾水影响较大,排放口上、下游沉积物总磷均值分别为789. 39 mg·kg^-1和854. 41 mg·kg^-1,生物有效性磷均值分别为157. 19 mg·kg^-1和173. 37 mg·kg^-1; 4个采样点的EPC₀值大小排序为:SP1> SP2> SP3> CP,表明尾水排入提高了河流EPC₀,致使河流沉积物磷释放风险增加;外源碳的添加明显降低沉积物的EPC₀值,特别是紧邻排放口的SP1下降最为显著,表明外源碳添加对降低沉积物磷释放风险有效.     

水库泄洪闸下溪流深潭氮磷营养盐滞留特征及动力学模拟

为解析水库泄洪闸下溪流深潭氮磷营养盐滞留特征,选择NaBr为保守示踪剂,分别以NH₄Cl和KH₂PO₄为添加营养盐,在合肥板桥河源头溪流开展野外示踪实验,据此估算氨氮（NH₄⁺）、磷酸盐（PO₄^3-）营养螺旋指标,识别主流区和暂态存储区NH₄⁺、PO₄^3-滞留贡献水平,模拟深潭地貌的氮磷吸收动力学特征.结果表明,深潭具有较好的氮磷滞留潜力,且对PO₄^3-的滞留潜力超过NH₄⁺;暂态存储区对NH₄⁺的滞留贡献率平均为91.49%,表明NH₄⁺滞留主要发生在暂态存储区;主流区对PO₄^3-的滞留贡献率平均为96.09%,意味着主流区是PO₄^3-滞留的主要场所;Michaelis-Menten（M-M）方程可以较好的模拟深潭氮磷滞留动力学效应,模拟得到的最大吸收速率U_max-NH₄、U_max-PO₄均值分别为0.48、0.08 mg·m^-2·s^-1,半饱和常数K_m-NH₄、K_m-PO₄均值分别为0.26、0.19 mg·L^-1.     

污水处理厂尾水臭氧氧化工艺影响因素研究进展

为探究影响臭氧氧化工艺运行效果的因素并优化其运行参数,介绍了臭氧氧化工艺的处理机制,基于文献分析了环境条件、臭氧投加量、臭氧接触时间对臭氧氧化效果的影响,明确了最佳臭氧投加量与最佳接触时间.分析表明:温度的上升能够提高臭氧消耗率和反应速率,但对有机物去除效果的影响较小;最理想的反应pH为7;臭氧最佳投加量的范围约为O3...     

基于甲烷氧化菌的城镇污水厂尾水极限脱氮系统构建及机制

好氧甲烷耦合反硝化(AME-D)在城镇污水厂尾水深度脱氮方面具有巨大的应用潜力,研究采用改良型反硝化生物滤池,利用低浓度甲烷构建出AME-D极限脱氮系统.研究发现该系统在间歇式运行方式下,出水中总氮和氨氮的平均浓度能达到1.05 mg·L^-1和0.54 mg·L^-1,其平均去除率分别为94.77%和93.30%.拉曼光谱分析结果显示,由NO^-₃对称伸缩引起的峰明显消失,由醇COH面外弯曲或C—H面外弯曲振动吸收引起峰明显增强,甲烷被氧化形成的中间产物可能主要为醇类物质. 16S rRNA基因测序结果表明,系统中的甲烷氧化菌主要为Methylocystis(0.27%)、Methylosarcina(0.10%)和Methyloparacoccus(0.12%),反硝化菌主要为Pseudomonas(56.92%)、Paenibacillus(3.52%)和Lysinibacillus(3.00%),硝化菌主要为Nitrospira(0.1%),说明AME-D极限脱氮系统的脱氮功能是由好氧甲烷氧化菌、...     

污水厂尾水MBBR反硝化深度脱氮填料比较

针对污水处理厂尾水中NO-3-N含量高的特点,采用移动床生物膜反应器(MBBR)对其进行反硝化深度脱氮,并对填料效能进行比较.结果表明:在p H值为7.2~8.0、温度为24~26℃、HRT为12 h、甲醇投加量为25.5 mg·L-1、填料填充率为30%、进水TN浓度为7.5~13.3 mg·L-1、NO-3-N浓度为2.2~12.4 mg·L-1的条件下,MBBR采用聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯泡沫体和陶粒4种填料,均有较好的脱氮效能,其中,聚丙烯填料MBBR的脱氮效能最优,其TN、NO-3-N平均去除率分别达45.3%和76.3%,出水TN、NO-3-N最低为2.4 mg·L-1和0.2 mg·L-1,最大反硝化速率可达10.6 g·m-2·d-1(以NO-3-N计).三维荧光图谱分析表明,各填料MBBR进水和出水中均含有SMP和BOD5,陶粒和聚丙烯填料MBBR对其去除效能较优.     

菌藻共生系统净化污水处理厂尾水的条件探究与优化

城镇污水处理厂尾水排入水体后,尾水中的氮、磷仍易引起受纳水体富营养化问题,开展尾水深度处理以进一步去除氮、磷营养物质具有现实意义。通过试验研究了不同菌藻共培养对氮、磷的去除效果,筛选出优势菌藻组合,采用响应面法研究了通气量、光波长、细菌接种量对氮、磷去除效果的交互影响,提出最优参数组合,并建立菌藻共生系统,进行验证试验。结果表明：不同菌藻组合中,蛋白核小球藻-地衣芽胞杆菌-恶臭假单胞菌共培养组对TN、TP的去除效果较好;此菌藻共生系统在蓝光、通气量为1.8 L/min及细菌接种量为20%（体积比）条件下,TN去除率最大可达93.7%,1 d 后TP基本上完全被去除;在蓝光、通气量为2.0 L/min及细菌接种量为5%条件下,2 d后氮去除率可达98.4%;在红光、通气量为2.0~3.0 L/min及细菌接种量为10%~20%条件下,2 d后氨氮可完全被去除。菌藻共生系统对氮、磷去除效果的最优参数组合为蓝光、通气量为1.8 L/min及细菌接种量为20%,最优参数组合验证的结果与预测值相符,系统出水符合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水质标准,可为菌藻共生系统的实际应用提供理论基础。

     

基于达标保证率的昆明市污水处理厂出水水质评价

采用多元统计分析,将水质分级评价法和达标保证率法相结合,评价了昆明市7座污水处理厂出水水质.以《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A限值为达标基准,7座污水处理厂出水COD达标保证率均为100%、出水BOD5和SS达标保证率分别在94%和95%以上,不同污水处理厂出水TP、NH3-N和TN的达标保证率表现出较大差异,多维标度分析表明,出水TP的达标保证率与其他指标的偏离程度最大.将污染指标的达标保证率进行分级,建立污水处理厂污染指标达标满意程度评价规则,并制定出水水质的达标控制指标清单.结果表明,TP是第二和第七污水处理厂的重点控制指标,是第三污水处理厂的Ⅰ级控制指标;TN是第三和第七污水处理厂的Ⅰ级控制指标;NH3-N是第一和第三污水处理厂的Ⅰ级控制指标.     

基于OTIS模型的巢湖十五里河源头段氮磷滞留特征

为揭示巢湖十五里河源头河段氮磷营养盐滞留特征,选择NH4Cl、KH2PO4及NaCl作为示踪剂,开展野外现场示踪实验.根据获得的氯离子浓度和营养盐浓度穿透曲线数据信息,利用OTIS与OTIS-P计算软件,估算水文参数(D、A、As、a等)和营养盐一阶吸收系数(λ、λs).在此基础上,计算暂态存储指标和营养盐吸收相关参数值,定量评估主河道流动水体与暂态存储对NH4+和SRP的损失贡献.结果表明,主河道与暂态存储区NH4+吸收系数平均值分别为3.88×10-6,8.81×10-4s-1,SRP分别为7.80×10-6,7.98×10-8s-1;综合衰减系数k-NH4平均值为1.64×10-4s-1,k-SRP为7.80×10-6s-1;NH4+和SRP的吸收长度Sw-NH4、Sw-SRP相当大,分别为1632.88,25471.32m,意味着该河段经由物理或生态过程去除N、P的可能性低;该河段Vf-NH4、Vf-SRP 值较营养盐浓度低的溪流或小河流偏小,但U-NH4、U-SRP则明显偏大;暂态存储对于NH4+损失的平均贡献率为93.82%,主河道水流对SRP损失的平均贡献率高达99.70%.     

Characteristics of microbial community involved in early biofilms formation under the influence of wastewater treatment plant effluent

Effluents from wastewater treatment plants (WWTPs) containing microorganisms and residual nutrients can influence the biofilm formation. Although the process and mechanism of bacterial biofilm formation have been well characterized, little is known about the characteristics and interaction of bacteria, archaea and eukaryotes in the early colonization, especially under the influence of WWTP effluent. The aim of this study was to characterize the important bacterial, archaeal and eukaryotic species in the early stage of biofilm formation downstream of the WWTP outlet. Water and biofilm samples were collected 24 and 48 hr after the deposition of bio-cords in the stream. Illumina Miseq sequencing of the 16S and 18S rDNA showed that, among the three domains, the bacterial biofilm community had the largest alpha and beta diversity. The early bacterial colonizers appeared to be “biofilm-specific”, with only a few dominant operational taxonomic units (OTUs) shared between the biofilm and the ambient water environment. Alpha-proteobacteria and Ciliophora tended to dominate the bacterial and eukaryotic communities, respectively, of the early biofilm already at 24 hr, whereas archaea played only a minor role during the early stage of colonization. The network analysis showed that the three domains of microbial community connected highly during the early colonization and it might be a characteristic of the microbial communities in the biofilm formation process where co-occurrence relationships could drive coexistence and diversity maintenance within the microbial communities.