2009—2014年河北平原浅层地下水硝态氮特征及其来源

依据2009—2014年河北平原浅层地下水硝态氮(NO-3-N)监测数据,分析河北平原浅层地下水NO-3-N污染状况,并利用氮氧双同位素的方法对地下水中硝态氮的来源进行了示踪。结果表明,2009—2014年河北平原浅层地下水硝态氮平均含量变化范围在0.00~121.50 mg/L之间,总平均值为(18.72±1.55)mg/L,超过美国饮用水标准(10 mg/L)的0.872倍;三个子平原区的SO2-4/Cl-差异较大而NO-3/Cl-值相差不大,说明地下水中的氯化物、硝态氮以及硫酸盐有着不同的来源。东部滨海平原区NO-3-N含量最大,为31.55 mg/L,已超出美国饮用水标准2.155倍;其次为山前平原区,为16.45 mg/L,超出美国饮用水标准0.645倍;中部平原区的含量最低,仅为4.19 mg/L,未超标。根据同位素的数值进行分析,揭示了东部滨海平原区以及中部平原区的硝态氮来源主要为化粪池废弃物,山前平原区的硝态氮主要来自化肥中的NH+4。     

重庆西部红层浅层地下水中“三氮”污染现状及影响因素分析

红层浅层地下水是重庆西部农村居民的重要饮用水水源。在重庆西部的工业用地、农田、居民区和林地共布设52个地下水监测点,对浅层地下水中"三氮"的污染现状、分布特征、影响因素进行了探讨。结果表明,"三氮"在地下水中的空间分布差异性大,氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮超标率分别达27.5%、20.0%、2.5%。地下水埋深和用地类型是影响地下水中"三氮"空间分布差异性的主要因素。硝酸盐氮/氨氮(质量比)随地下水埋深增加而增大,地下水埋深越深,硝酸盐氮所占比例越大;地下水埋深越浅或包气带缺失,则氨氮所占比例越大。硝酸盐氮主要来源于工业污染;氨氮与亚硝酸盐氮主要来源于农田氮肥施用。与历史监测资料相比,"三氮"在地下水中浓度呈上升的趋势,其中硝酸盐氮最显著。     

青萍(Lemna minor L.)对氮磷的吸收特征

以西部地区优势浮萍品种青萍为实验对象,研究了青萍对不同浓度硝态氮和磷酸盐的吸收特征。结果表明,硝态氮浓度在1～10 mg/L范围内,青萍对硝态氮有较好的吸收效果,M-M方程可以较好地描述硝态氮浓度与青萍对硝态氮的吸收速率之间的关系,通过M-M方程拟合得到青萍对硝态氮的最大吸收速率为0.1167 mg/(g FW.h),亲和力常数为6.9274。磷酸盐浓度在0.1～1.0 mg/L范围内,青萍对磷酸盐也有较好的吸收效果,二次多项式回归可以较好地描述青萍吸收速率与磷酸盐浓度的关系,回归方程得到青萍对磷酸盐的最大吸收速率为0.0193 mg/(g FW.h),对应磷酸盐浓度为0.6 mg/L。     

利用HYDRUS-2D软件模拟污染事故后三氮污染物的迁移转化规律

以某污水处理池泄露污染水环境为例,利用HYDRUS-2D软件构建土壤水分运动和溶质运移模型,模拟三氮在该场地非饱和带垂向以及向下游地表水体的迁移转化过程,为定量预测识别该污水泄漏场地对下伏含水层和下游河流的影响提供技术参考。结果表明:(1)三氮在非饱和带垂向100cm以内明显富集,但富集规律各异;(2)氨氮和亚硝态氮在整个模拟期内并未迁移至潜水面,对下游河流的影响微乎其微,最终污染下伏含水层和下游河流的是硝态氮;(3)硝态氮在污水泄漏事件发生后的第1 095天以0.024 0mg/cm3(即24mg/L)到达下伏潜水面,超过《地下水质量标准》(GB/T 14848—93)中Ⅲ类限值(20mg/L);(4)硝态氮在污水泄漏事件发生后的第938天以0.468 5mg/cm3(即468.5mg/L)的峰值到达下游河流,超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中规定的Ⅴ类限值(2.0mg/L)。     

不同DO下亚硝态氮氧化菌硝化系统N 2O减量化研究

采用序批式活性污泥反应器(SBR),在富集亚硝态氮氧化菌(NOB)的基础上,考察了DO对连续进水模式下硝化过程中N_2O减量化的影响。结果表明,在污泥氨氧化菌(AOB)和NOB的比耗氧速率(SOUR)分别为(2.36±0.31)、(7.62±0.43)mg/(L·h)条件下,不外加碳源进行小试实验,氨氮均小于1.0mg/L,亚硝态氮均小于0.5mg/L。DO由0.2mg/L增至3.0mg/L过程中,随着DO增加,积累的硝态氮浓度逐渐上升,而累计产生的N_2O浓度先上升后下降。DO为0.2mg/L时,积累的硝态氮和累计产生的N_2O浓度最低,可以实现N_2O的最大减量化。在进水连续投加氨氮的方式下,氨氮氧化速率不是引起N_2O生成的关键步骤,碳源缺乏的情况下NOB硝化系统中低DO可以有效控制N_2O的释放。     

CuO NPs短期暴露对SBR水处理效果的影响

研究了不同浓度氧化铜纳米颗粒(CuO NPs)对序批式活性污泥工艺(SBR)中化学需氧量、氨氮、总磷、硝态氮和亚硝态氮去除率的影响。实验结果表明,当环境中浓度为1 mg/L和10 mg/L的CuO NPs短期暴露时(1 d),其对活性污泥生存能力和周期内有机物去除、脱氮除磷都没有造成急性影响。经过20 d的短期运行,对SBR系统出水COD、氨氮、总磷、硝态氮和亚硝态氮也没有造成明显的影响。活性污泥呼吸抑制实验结果显示,CuO NPs对活性污泥的呼吸抑制作用与浓度呈正相关性,浓度越高呼吸抑制现象越明显,低浓度CuO NPs对活性污泥活性并没有明显的抑制作用。     

硝态氮为惟一氮源时异养微生物增长特性

采用SBR研究了缺氧条件下硝态氮为惟一氮源时异养微生物的增长特性。结果表明,异养微生物能利用硝态氮作为氮源进行增殖。当进水COD浓度为1 400 mg/L,硝态氮浓度为280 mg/L时,COD和硝态氮的去除率分别达到97%和99%;污泥中微生物的含氮量为8.8%,低于常规利用氨氮作为氮源的微生物;在实验条件下活性污泥的产率系数为0.30 g VSS/g COD。反硝化菌可利用硝态氮作为氮源进行细胞合成对含硝氮的废水处理具有重要意义。一方面由于无需投加氨氮降低了废水处理成本,另一方面由于污泥产率低,降低了污泥处理成本。     

游离和聚乙烯醇包埋门多萨假单胞菌好氧反硝化脱氮的研究

以从采自温州西片污水处理厂的活性污泥样品中分离的好氧反硝化门多萨假单胞菌(Pseudmonas mendocina)WZUF20为受试对象,以聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钙-活性炭包埋固定化,研究游离和固定化细胞在人工硝态氮污水中好氧反硝化去除硝态氮的条件,以及它们对人工氨氮、硝态氮和亚硝态氮污水的氨氮、硝态氮和亚硝态氮的去除能力。结果表明:(1)游离细胞和固定化细胞去除硝态氮的适宜条件是相似的,适宜碳源为丁二酸钠、乙酸钠和柠檬酸钠,适宜碳源和KNO3质量比为10∶1,适宜温度、转速和pH分别为20~35℃、100~200r/min和6.0~9.5;(2)在适宜条件下,游离细胞和固定化细胞对人工氨氮污水氨氮的去除速率分别为8.79、1.67mg/(L·h),对人工硝态氮污水硝态氮的去除速率分别为8.17、4.54mg/(L·h),对人工亚硝态氮污水亚硝态氮的去除速率分别为16.42、7.67mg/(L·h);(3)在人工硝态氮污水中连续5批次的去硝态氮试验表明,PVA-海藻酸钙-活性炭固定化细胞是稳定的。说明门多萨假单胞菌(Pseudmonas mendocina)WZUF20以及PVA-海藻酸钙-活性炭包埋制备的固定化细胞具有应用于实际废水脱氮的潜力。     

模拟垂直潜流人工湿地中植物种类和植物多样性对脱氮效果的影响

在模拟垂直潜流人工湿地中选种了水烛和菩提子两种常见湿地植物,以氨氮为湿地唯一氮源,通过植物单种和混种研究了植物种类和植物多样性对湿地脱氮效果的影响。结果表明,菩提子单种时,出水氮浓度均明显低于水烛单种。菩提子单种时,出水硝态氮、氨氮、总无机氮(TIN)质量浓度分别为72.34、13.80、86.14mg/L;水烛单种时,出水硝态氮、氨氮、TIN质量浓度分别为235.41、32.12、267.53mg/L。水烛与菩提子混种时,出水比菩提子或水烛单种具有更低的硝态氮和TIN,硝态氮和TIN质量浓度分别为55.60、80.50mg/L。因此,相比水烛,菩提子更有利于湿地脱氮;加强植物多样性可提高湿地的脱氮效果。湿地的脱氮效果与植物生物量具有显著相关性。     

高有机物浓度下氨氮的好氧硝化

污水中往往同时含有较高浓度的有机物和氨氮,研究较高有机物浓度下氨氮的好氧生物硝化,以为工程应用提供实践和理论依据。考察了COD浓度为1 200 mg·L~(-1),好氧活性污泥处理氨氮废水过程中COD、NH_4~+-N的去除情况,硝态氮、亚硝态氮的生成情况。在整个驯化阶段,氨氮的最高去除率达到86.42%,COD最高去除率达到85.40%,同时亚硝态氮的最大生成量为15.97 mg·L~(-1),硝态氮的最高生成量为5.14 mg·L~(-1),且8 h的短期实验显示,COD、NH_4~+-N的去除可以同步进行。     

长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷系统污泥除磷方式的转化

采用交替厌氧/缺氧/好氧运行的序批式活性污泥反应器(SBR),通过梯度投加电子受体NO_3~-,考察长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷(EBPR)系统的性能及除磷方式的转化。结果表明,当进水COD为300～450mg/L、PO_4~(3-)(以P计,下同)和氨氮分别为8、14mg/L时,驯化期间TN去除率均保持在75%以上,长期缺氧吸磷驯化对COD和氨氮的去除没有影响。硝态氮投加量为5mg/L时,EBPR系统因电子受体投加不足除磷性能迅速恶化,增加硝态氮投加量至10mg/L,经过近30d的恢复,缺氧吸磷率最高可达97.67%,进一步提高硝态氮投加量至15mg/L,系统内硝态氮的积累导致缺氧吸磷率下降。污泥吸磷小试结果表明,经缺氧吸磷驯化后,即使除磷性能欠佳的低浓度电子受体系统污泥也具有良好的反硝化吸磷能力,可见经NO_3~-长期驯化的缺氧吸磷系统有利于筛选以NO_3~-为电子受体的反硝化聚磷菌。     

颗粒污泥反硝化动力学特性及微量NO2的影响

采用批试验方法,研究了颗粒污泥反硝化动力学特性及微量NO2的影响.采用Monod模型描述反硝化反应动力学,得到有机物半饱和常数为4.72 mg/L,亚硝态氮半饱和常数为2.26 mg/L,最大亚硝态氮降解速率为0.0069 mgNO2--N/(mg MLSS·h).微量NO2对反硝化具有抑制作用,采用反竞争性可逆抑制模型描述了微量NO2对反硝化速率的影响,得到微量NO2下的最大反硝化速率为0.006865 mg NO,2--N/(mg MLSS·h),亚硝态氮半饱和常数为0.1 mg/L,NO2抑制系数为1.53 mg/L.在通入51.3、102.7、205.4和308.1 mg NO2/m3时Nox的损失量分别是78.7%～99.4%、81%～99.4%、65.1%～97.9%和38.9%～89.7%,相当部分的Nox损失.     

贫营养好氧反硝化菌群的筛选及源水脱氮特性

为了对低浓度氮污染的水体进行净化,通过对微污染水库沉积物进行富集驯化培养,得到好氧反硝化脱氮混合菌。对混合菌进行传代培养得到10~#为效果最好的混合菌。将10#混合菌投加到微污染水库源水中进行投菌实验。实验结果表明:投菌系统的硝氮从初始的(0.38±0.03)mg/L降到(0.07±0.03)mg/L,硝氮的去除率达到(82.30±2.63)%,而空白对照系统的硝氮从初始的(0.34±0.00)mg/L到30 d实验结束变为(0.69±0.01)mg/L;复合菌投菌系统并没有出现亚硝氮的积累;投菌系统总氮从初始的(1.00±0.04)mg/L,到30 d实验结束时总氮下降到(0.52±0.03)mg/L,去除率达到(48.24±2.82)%,但是空白对照系统的总氮从初始的(1.13±0.06)mg/L到30 d结束时为(1.17±0.03)mg/L,基本保持稳定;复合菌系统的好氧反硝化菌菌落数高于空白系统1~2两个数量级。脱氮效果表明,应用复合好氧反硝化菌对于源水脱氮有很好的应用潜力。     

多介质渗透反应格栅中氨氮的转化与存在形态

在利用渗透反应格栅技术修复地下水氨氮污染过程中,掌握氨氮在不同介质环境中的转化规律及存在形态对多介质渗透反应格栅中各介质作用及氮转化过程的控制十分重要.针对进水氨氮浓度约10 mg/L的模拟地下水,以天然河沙、释氧材料、斜发沸石及海绵铁为反应介质,设计了一套多介质渗透反应格栅模拟氨氮在各介质环境中的转化及归宿.结果表明,在天然河沙层,氨氮优先被河沙吸附固定,但去除量有限(△C＜1.5 mg/L),氨氮主要以离子态溶于模拟地下水.在好氧沸石层,氨氮经沸石吸附及生物硝化协同作用几乎被完全去除,该层出水氨氮浓度低于0.01 mg/L,且氮主要存在形态为硝酸盐氮(C=10～26.6 mg/L).在铁厌氧层,部分硝酸盐氮经海绵铁化学还原和生物反硝化作用,分别被转化为氨氮(△C=2～9.5 mg/L)和氮气(△C＜8 mg/L),其余硝酸盐氮以离子态继续存留于模拟地下水.     

某污水处理厂A2/O工艺冬季生物反硝化过程的影响因素研究

针对污水处理厂冬季反硝化脱氮效率不佳的问题,以常州市某污水处理厂A~2/O工艺为研究对象,模拟探讨了不同外加碳源、碳源投加量、溶解氧(DO)和硝态氮浓度对生物处理系统反硝化脱氮能力的影响。结果表明,外加有机碳源对系统的反硝化效能有明显的强化效果。3种外加有机碳源(乙酸、乙醇和乙酸钠)中,乙酸为最佳碳源。当乙酸投加量为40mg/L时,系统反硝化脱氮效率最高,比反硝化速率可达1.964mg/(g·h),反硝化碳耗最少,为7.14 mg/mg。DO与比反硝化速率成反比,DO≤0.20mg/L时,反硝化能力最强。硝态氮初始质量浓度为20mg/L左右时,反硝化能力最强。在实际工程应用中,可以通过提高硝化效果或直接调整回流比实现反硝化脱氮最优条件,将有助于提高系统的冬季脱氮效果。     

一体化膜生物反应器中短程硝化反硝化对氨氮的脱除

采用一体化膜生物反应器处理模拟氨氮废水,通过改变温度、pH、DO实现了反应器中短程硝化的稳定运行。结果表明,在进水氨氮、COD分别为67~86、240~342 mg/L的情况下,当温度为30℃、进水pH为8.1时,通过逐渐降低DO至1.2mg/L,亚硝态氮得到富集,氨氮和COD的去除率均能达到80%以上,且系统的耐冲击负荷能力较好;整个运行期间保持了较高的混合液悬浮固体浓度(MLSS),处于3 200~8 210mg/L,污泥沉降比和污泥体积指数(SVI)相对稳定,SVI处于75~138mL/g。     

城市典型屋面径流的排污特征

对城市中典型的2种材料(油毡和水泥)屋面降雨径流中颗粒物(SS)、氮(N)和磷(P)污染物排放特征进行了研究。结果表明,屋面径流中颗粒物主要是以10~100μm粒径范围的颗粒物为主(约占75%),氮主要是以溶解态形式排放(80%~95%),且主要形式是以硝态氮和氨态氮为主,水泥屋面增加了径流中硝态氮的比例,而沥青屋面增加了氨态氮和溶解态有机氮的比例。而磷主要是以颗粒物形态排放(约占40%~70%,平均57.5%),且主要结合10~50μm粒径范围的颗粒物。去除10~50μm粒径颗粒物可以降低屋面径流中50%颗粒物和47.9%磷的排放,而氮却需采用不同处理方法。同时,EC和TSS与TN和TP相关关系表明,EC和TSS可分别作为屋面降雨径流溶解态氮和颗粒态磷污染程度检测和评价指示指标。研究结果为有效地去除降雨径流中污染物、降低城市面源污染对水环境的影响,提供了一定的科学依据。     

CAST工艺常规模式下脱氮性能研究

研究了有效容积为21.6 L的循环式活性污泥法反应器在常规模式下,处理模拟废水时,有机污染物和氮污染物的去除情况,并分析了反应器脱氮过程中的限制性因素。结果表明,在反应器的运行周期为4 h(进水曝气2 h,沉淀和排水各1 h)好氧区DO2 mg/L,污泥浓度MLSS稳定在4 000 mg/L时,污泥回流比为20%,COD和氨氮的去除率可达90%。对一个典型周期进行监测分析,氨氮去除彻底,出水主要是硝态氮,总氮去除率约为69%。静态试验测得氨氮氧化速率为8.0 mg NH4+-N/(g MLSS.h),硝态氮生成速率为3.3 mg NO3--N/(g MLSS.h)。从实验结果可以分析出,在上面运行条件下CAST工艺脱氮限制性因素是回流比和污泥龄。     

C/N比对ANAMMOX与反硝化协同脱氮性能影响及其动力学

采用ASBR厌氧氨氧化(ANAMMOX)反应器,考察了不同C/N(NH+4-N)比时厌氧氨氧化与反硝化协同脱氮性能表现,并与无机环境下反应器的脱氮性能相比较。研究结果表明,C/N比决定了ANAMMOX/反硝化耦合反应的发展方向。当C/N0.33时,ANAMMOX为主导反应;当C/N=0.67时,耦合反应的效果最佳,NH_4~+-N和NO_2~--N的去除率分别为92%、95%、COD去除率大于96%,实现了氨氮及COD的同时去除;当C/N=1.33时,反硝化反应逐渐占据优势;当C/N2.96时,反硝化作用成为主导反应,厌氧氨氧化反应受到明显抑制,氨氮去除率下降。采取批次实验方法研究了厌氧氨氧化与反硝化协同反应的动力学特性。用基质抑制动力学Haldane模型拟合不同基质浓度下的厌氧氨氧化活性,得到氨氮最大比增长速率为0.09 kg/(kg·d)(以VSS计),半饱和常数为8.4 mg/L、半抑制常数为1 198.2 mg/L;亚硝态氮最大比增长速率为0.27 kg/(kg·d)(以VSS计),半饱和常数为10.2 mg/L、半抑制常数为300.1 mg/L。采用Monod模型和Haldane模型分别拟合不同COD浓度和亚硝酸盐浓度下的反硝化性能,得到反硝化亚硝态氮最大比增长速率为0.2 kg/(kg VSS·d),半饱和常数为17.4 mg/L、半抑制常数为128.4 mg/L,COD半饱和常数为83.3 mg/L。     

大孔树脂对污水处理厂尾水提标及再生液的高效脱氮处理中试研究

为实现污水处理厂尾水提标至《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅳ类水质标准，针对已经达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准的杭州市某城镇污水处理厂尾水，采用大孔树脂吸附后出水化学需氧量(COD)、总磷(TP)、氨氮、硝态氮、总氮(TN)平均质量浓度分别为5.89、0.10、0.12、0.74、0.98 mg/L,达到GB 3838—2002的Ⅳ类水质标准，相应的去除率分别为42.98%、44.44%、53.85%、91.79%、90.78%,对TN特别是硝态氮的去除效果非常明显。同时，针对含高浓度硝态氮的树脂再生液采用两级缺氧好氧工艺处理，使得出水TN平均质量浓度为30.00 mg/L,COD为191.00 mg/L,可以返回至污水处理厂生化系统。中试的吨水成本为1.34元，包括电耗成本1.10元，药剂费0.24元。