Integrated numerical model of nitrogen transportation, absorption and transformation by two-dimension in soil-crop system

A series of simulation experiments of nitrogen transportation, absorption and transformation were conducted, and the different cropping patterns of winter wheat and wastewater irrigation plans were taken into consideration. Based on the experiments, an integrated model of crop growth, roots distribution, water and nitrogen absorption by roots, water and nitrogen movement and transformation in soilcrop system by two-dimension was developed. Parameters and boundary conditions were identified and an effective computing method for optimizing watering and wastewater irrigating plans was provided.     

黄海溶解无机氮及颗粒有机氮收支与转化模型

为了解黄海氮营养盐的循环规律与收支情况,利用一个高分辨率物理-生物地球化学耦合模型（ECSECOM）,模拟了黄海溶解无机氮（DIN）、颗粒有机氮（PON）的循环收支情况,分析了各源汇项的空间分布特征及季节变化规律及不同形态之间转化规律.结果表明：黄海DIN浓度在春、夏季较低,秋、冬季恢复至高水平.PON浓度在冬、春季较低,在夏、秋季有升高的趋势.浮游植物光合作用和呼吸作用是DIN最主要的汇和源,初级生产消耗的DIN中29.47%由水体内碎屑物质矿化分解提供,外源输入的DIN占总浮游植物生长需求的14.60%.浮游植物死亡是PON最大的源,沉积物为PON的净汇.大气氮沉降对黄海的影响范围全面,底沉积物释放和河流输入的DIN对黄海的影响是局地的.从PON与DIN之间的循环转化来看,PON中有48.50%转化为DIN,其余大部分都沉积到海底界面,而DIN向PON的转化率为38.85%.     

浅埋深黏土包气带氮迁移转化原位实验研究

通过原位实验,对浅埋深黏土包气带中氮的迁移转化开展研究.结果表明,实测地下水埋深介于145.9~173.6cm,地下水毛细上升高度计算值可达297.0cm,土壤含水率除表层外介于0.30~0.45cm³/cm³;NH₄⁺-N和NO₃^--N在地面以下155cm含量最高为1.43,23.00mg/kg,超出背景值1.13,21.05mg/kg;包气带含水率近饱和条件下,粘土对氮污染物迁移阻滞作用减弱,NH₄⁺-N和NO₃^--N在1d内自地表迁移至155cm.浅埋深地下水减弱了黏土对氮污染物运移的阻滞作用.浅埋深地下水减弱了黏土对氮污染物运移的阻滞作用.     

多层渗滤介质系统对城市雨水径流氮磷污染物的净化作用

根据北京市雨水地表径流污染的特点,设计了用于去除屋顶和机动车路面雨水径流污染物的多层渗滤介质系统,进行污染雨水净化效果的试验研究.结果表明,系统对屋顶和机动车路面雨水径流中的氮磷污染物有明显的去除效果,NH+4-N、TN、TP的去除率分别达80%、90%、50%以上,出水浓度达到地表水Ⅱ类水质标准;"砂砾料"垫层对TP的去除效果稍好于"无砂混凝土"垫层;雨水径流中氮磷浓度愈高则对氮磷的去除率愈高.雨水径流氮磷浓度变化对氮磷去除效果的影响较小.多层渗滤介质系统通过微生物的硝化和反硝化作用实现生物脱氮是系统去除氮的主要途径;土壤的吸附与沉淀作用是多层渗滤介质系统去除磷的主要途径.系统对城市雨水径流氮磷污染物的净化能力主要发生在垫层及地基土层0.3m以内.     

潜流型人工湿地污水处理系统氮去除及氮转化细菌的研究

潜流型人工湿地污水处理系统具有一定的氮净化能力，总氮（ＴＮ）去除率分别为４９３４％（芦苇系统）、４５４９％（茭白系统）、３８６９％（无植物系统）．湿地中氮转化细菌丰富，氨化细菌为１０６—１０７ｃｆｕ／ｇ（土壤），亚硝化菌为１０３—１０５ＭＰＮ／ｇ（土壤），硝化菌１０３—１０４ＭＰＮ／ｇ（土壤），反硝化细菌为１０４—１０６ＭＰＮ／ｇ（土壤）．亚硝化菌数量有植物系统高于无植物系统，前部高于后部，硝化菌数量有植物系统高于无植物系统，中后部高于前部．     

源头溪流氮磷耦合吸收效应及动力学模拟

为揭示源头溪流氮磷耦合吸收作用机制,选择NaCl和NaBr为保守型示踪剂、KNO₃和KH₂PO₄为添加营养盐,于2017年10月~2018年3月在合肥城郊的2条源头溪流,开展5次由单、双营养盐添加构成的示踪试验,利用TASCC技术方法,分别以Michaelis-Menten（M-M）方程和双营养耦合吸收曲面模型拟合营养盐吸收动力学过程.结果表明,双添加试验的NO₃^-N、PO₄^-P吸收速率均明显高于单添加情形,意味着溪流中NO₃^-N与PO₄^-P吸收存在相互促进作用;双营养耦合吸收响应曲面直观展示了氮、磷营养盐不同浓度水平及浓度比情形下吸收速率的演化趋势,诠释了较低浓度水平下溪流NO₃^-N（或PO₄^-P）吸收速率随PO₄^-P（或NO₃^-N）可利用量增加而增大的作用机制;两种动力学模型在NO₃^-N、PO₄^-P最大吸收速率拟合结果上均存在不同程度的偏差,其中M-M方程低估了U_max-N和U_max-P,相应幅度分别达3.91%~16.11%、3.23%~23.63%.     

Algal uptake of dissolved organic nitrogen in wastewater treatment plants

The algal uptake of dissolved organic nitrogen(DON) in the anaerobic–anoxic–oxic(A_2O)process was investigated in this study. Anaerobic, aerobic and effluent DON samples from two wastewater treatment plants(WWTPs) were separated into hydrophilic and hydrophobic fractions using a DAX-8 resin coupled with an anion exchange resin and a nanofiltration(NF)pretreatment. Hydrophilic DON accounted for 66.66%–88.74% of the entire DON for the two plants evaluated. After a 15-day incubation, 16.95%–91.75% DON was bioavailable for algal growth, and untreated samples exhibited higher DON bioavailability, with 52.83% DON average uptake rates, compared with the hydrophilic and hydrophobic fractions(45.53% and 44.40%, respectively) because the pretreatment caused the inorganic salt to be resistant to algae. Anaerobic untreated samples, hydrophilic fractions and hydrophobic fractions showed higher DON reduction rates and higher biomass accumulation compared with the other DON fractions due to the decomposition of resistant organics by anaerobic and anoxic bacteria.DON in aerobic and effluent samples of plant A was more bioavailable than that of plant B with usages of 27.49%–55.26% DON. DON bioavailability in the anaerobic–anoxic–oxic process decreased in the following order: anaerobic effluent aerobic. The DON contents were reduced after anaerobic treatment in the two plants. The EEM-PARAFAC model identified three DON components, including two humic acid-like substances and one protein-like substance in plant A and two protein-like substances and one humic acid-like substance in plant B.     

人工快速渗滤系统氨氮去除机理

通过对稳定运行的快渗池采样监测和利用室内人工土柱法研究了渗滤系统中氨氮、硝氮的分布和转化,探讨了人工快速渗滤系统(CRI)中氨氮的去除机理.结果显示,在布水期,人工快速渗滤系统中主要发生吸附反应,吸附态氨氮主要集中在0～50cm砂层;在落干期,吸附态氨氮发生硝化反应,在下一次布水时硝氮随水流排出;系统的反硝化能力较弱,总氮的去除率也较低.     

氮肥施用对紫色土-玉米根系系统N2O排放的影响

通过不同施氮水平与不同氮肥品种2个田间试验,结合静态箱-气相色谱法研究了川中丘陵区2005年5～9月石灰性紫色土-玉米根系系统的N2O排放变化.结果表明:1)施用氮肥显著地增加了N2O排放,在3个施氮水平下(0、150和250 kg·hm-2),N2O排放总量分别为0.88、2.19和2.52 kg·hm-2;施氮量越高,N2O排放量也越高.当施氮量超过一定水平后,施肥量高低对N2O排放总量的影响并不显著.由氮肥施用引起的N2O排放量占施氮量的0.87%(150 kg·hm-2)和0.66%(250 kg·hm-2).2)氮肥品种显著影响N2O排放,尿素(酰胺态氮肥)和硫酸铵(铵态氮肥)处理的N2O排放量分别为2.09和1.80 kg·hm-2,显著高于硝酸钾(硝态氮肥)处理(1.27 kg·hm-2),三者排放量分别占施氮量的0·80%、0.60%和0.27%.3)降雨是玉米生长季N2O排放的主要影响因子,而无机氮则是影响N2O排放的主要限制因子.     

Removal of heavy metals from sewage sludge by low costing chemical method and recycling in agriculture

ＲｅｍｏｖａｌｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｆｒｏｍｓｅｗａｇｅｓｌｕｄｇｅｂｙｌｏｗｃｏｓｔｉｎｇｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｔｈｏｄａｎｄｒｅｃｙｃｌｉｎｇｉｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＷｕＱｉｔａｎｇ，ＮｙｉｒａｎｄｅｇｅＰａｓｃａｓｉｅ，ＭｏＣｅｈｕｉＦ...     

生物质炭覆盖对太湖沉积物-水界面氮磷迁移与转化的影响

沉积物内源释放极易造成浅水富营养化湖泊的二次污染问题.选取3种生物质炭(果壳生物炭、藻泥生物炭、污泥生物炭)对太湖沉积物进行覆盖模拟实验,利用营养通量模型计算沉积物-水界面的氮磷释放通量,探讨不同生物质炭对沉积物内源释放与菌群演替的影响.结果表明,果壳炭对沉积物TN和NH₄⁺-N平均释放通量削减百分比最高,分别为56.8%±0.1%和71.7%±0.1%;藻泥炭对沉积物NO₃^--N平均释放通量的削减百分比最高,为83.6%±0.6%;污泥炭则对沉积物的TN、NH₄⁺-N和NO₃^--N平均释放通量均有显著削减,且TP平均释放通量比果壳炭和藻泥炭分别减少50.4%±0.1%和8.0%±0.3%.同时,覆盖污泥炭的沉积物中微生物α多样性最高,且参与硝化反硝化和有机物降解的微生物Bacteroidetes和Chloroflexi丰度比对照组分别增加23.2%和20.5%.综上所述,污泥炭具有良好的富营养化湖泊沉积物修复潜...     

向海沼泽湿地土壤中硝态氮的水平运移规律

选择封闭性的付老文泡湿地和开放性的二百方子湿地作为两个典型区,以KNO₃为示踪剂,模拟研究了硝态氮在向海沼泽湿地中的水平运移过程.结果表明,沼泽湿地土壤中硝态氮的运移通量与运移距离显著负相关,并随运移距离的增加呈一阶衰减指数变化;而沼泽湿地土壤中硝态氮的运移通量与土壤水扩散率及土壤含水量都呈显著正相关关系,并随土壤水扩散率的增加呈指数增长.     

Influence of packing media on nitrogen removal in a subsurface infiltration system

Influence of packing media on nitrogen removal in a subsurface infiltration system was studied. System A was filled with loamy soil and system B was filled with mixed soil of 75% red clay with 25% cinder. Both systems were fed with sewage at the same hydraulic loading of 2 cm/d at continuous operation mode. The same excellent removal performances of COD and T-P could be achieved in both infiltration systems with removal rates about 85% and 98%, respectively. In system A, NH4^ -N removal rate was as high as 96.5% and T-N removal rate was relatively much lower as 55.7%. And in system B, NH4^ -N removal rate was as low as 75.4% and T-N removal rate was relatively much higher as 75.5 %. The difference was attributed to different soil oxidation-reduction condition that was greatly influenced by soil texture in subsurface infiltration system. Loamy soil led to oxidative condition that was favorable to nitrification and disadvantageous to denitrification. The results were just adverse to the system filled with clay. Intermittent operation was adopted to improve nitrogen removal in system B. NH4^ -N removal rate could be increased to about 95% and T-N removal rate could be increased to about 90% at intermittent operation mode in system B. Analysis of nitrogen removal mechanisms indicated that nitrification-denitrification was the primary nitrogen removal path in subsurface infiltration system and crop uptake was another important nitrogen removal way, It was the key to improve the total N removal performance that a suitable packing soil was available to present favorable oxidation-reduction condition for simultaneous nitrification and denitrification.     

南京市水环境-大气环境-经济系统优化及仿真模型

将通常的污染控制问题加以推广,把水环境、大气环境、工业经济和污染控制作为一个有机整体,研究南京市环境－经济系统优化及仿真数学模型,从而为这种多目标和多变量决策问题提供了有效的定量分析工具;对其它区域的类似问题亦有参考价值。关键词     

一种改进的MSBR工艺脱氮除磷性能的仿真模拟与试验研究

针对6池MSBR工艺除磷效果不佳和污泥上浮问题,通过新增厌氧池、调整浓缩池位置对其进行改造,提出了一个改进的7池MSBR工艺．应用活性污泥2号模型(ASM2)分别对两种工艺进行了仿真模拟,结果表明,改进工艺具有较好的脱氮除磷性能．在此基础上对7池MSBR工艺开展了实验室试验,试验结果显示,新工艺对耗氧有机物(以COD值计)、NH2．N、TP的去除率分别为94．2％、81．4％和88．7％,脱氮除磷效率均高于有关献报道的6池工艺．新工艺妥善处理了脱氮除磷等各单元之间的关系,因而强化了除磷脱氮能力．试验结果与模型模拟结果基本吻合,表明活性污泥模型对新工艺的开发具有一定的指导意义．     

HRT及氮素负荷对厌氧氨氧化系统的影响

为了考察水力停留时间(HRT)、氮素负荷(NH4+-N和NO2--N)对厌氧氨氧化系统处理效果的影响,通过启动试验、HRT影响试验、NH4+-N负荷试验、NO2--N负荷试验,以好氧硝化污泥、厌氧污泥、花园土壤渗出液为接种污泥,历经114d培养厌氧氨氧化反应器成功启动.结果表明:①系统HRT过短会导致含氮污染物去除不完全,HRT过长则污泥可能已经解体,取HRT为10d是合理的;②厌氧氨氧化系统HRT、微生物总量确定的情况下,系统NH4+-N氧化能力也随之确定,以污泥负荷描述厌氧氨氧化系统NH4+-N氧化能力较为恰当,控制进水NH4+-N污泥负荷小于0.009g.g-1.d-1;③高NO2--N负荷对厌氧氨氧化系统中NH4+-N氧化步骤不产生明显抑制影响,但当NO2--N负荷大于14g.m-3.d-1后,会对厌氧氨氧化系统中NO2--N还原步骤产生抑制,所以控制进水NO2--N容积负荷小于14g.m-3.d-1或折合为污泥负荷0.018g.g-.1d-1是合适的.本研究对厌氧氨氧化系统的设计、运行、管理控制有重要参考意义.     

枯落物输入对白洋淀浅水湖泊氮转化的影响

以白洋淀浅水湖泊沉积物和上覆水为研究对象,通过45 d室内厌氧培养实验,探究了不同氮水平条件下枯落物添加(芦苇、篦齿眼子菜、芦苇+篦齿眼子菜)对沉积物-水体系中无机氮转化的影响.结果 表明,枯落物添加显著增加了沉积物和水中的铵态氮含量、无机氮含量及净氮矿化速率(p＜0.05),而显著降低了水中硝态氮含量(p＜0.05)...     

污水地下渗滤系统强化脱氮试验研究

构建了3套以5%炉渣+95%草甸棕壤为基质的地下渗滤系统室内模拟试验装置,在水力负荷为0.1m3/(m2·d)条件下进行了生活污水处理试验.结果表明,当分流位置位于系统内110cm处,分流比为1:1时,可提高地下渗滤对总氮的去除效率,总氮的去除率由59.37%提高至68.41%,且对COD和总磷的去除效果没有影响.     

水蚯蚓-微生物共生系统脱氮除磷最佳运行工况数值模拟研究

以前置厌氧池的氧化沟工艺为研究对象,根据氧化沟溶解氧分布情况,将氧化沟简化为1个缺氧段以及3个好氧段,并在第1好氧段中悬挂生物填料接种水蚯蚓,建立"水蚯蚓-微生物共生系统",通过溶解氧、混合液回流比、污泥回流比的控制保持该系统的微生态平衡.从水蚯蚓动力学角度改进提出T-FCASM新模型,建立并校验"水蚯蚓-微生物共生系统"生物场-水力场耦合模型(T-FCASM-Hydro),根据单因素试验和多因素正交试验分别模拟不同水平溶解氧、混合液回流比、污泥回流比对氧化沟中"水蚯蚓-微生物共生系统"脱氮除磷效果的影响.正交试验的方差分析结果显示,当好氧段1溶解氧为6.5mg.L-1、混合液回流比为100%、污泥回流比为100%时氧化沟可保持最佳脱氮除磷效果.     

两种生物滞留系统脱氮除磷效果比较研究

为提升生物滞留系统的脱氮除磷效果,构建了折流式和直流式两种生物滞留系统,研究了径流流态与降雨强度对生物滞留系统脱氮除磷效果的影响.结果表明:①折流式系统可沿径流路径创造多个好氧、缺氧区块,相较直流式系统,总氮(TN)、硝态氮(NO3-N)去除率分别提升29.76％与159.30％.②折流式结构与降雨强度对系统下渗速率产...