不同土地利用方式和地下水埋深对水中硝态氮浓度分布的影响

针对广州市地下水硝态氮污染状况及其影响因素开展研究。结果表明,广州市地下水硝态氮质量浓度为(8.53±7.57)mg/L,对照世界卫生组织(WHO)规定的饮用水硝态氮限值(10mg/L),所采集的地下水样品超标率达到34.97%。地下水硝态氮的主要来源有生活污水、工业废水、农业化肥和酸雨。地下水硝态氮浓度受到土地利用类型的影响。其中,城区地下水硝态氮污染最严重(超标率为48.22%),其次为水稻田(超标率为40.00%)与菜园(超标率为36.25%),林地地下水硝态氮污染最轻(超标率为6.25%)。在垂向分布上,地下水硝态氮浓度与地下水埋深呈负相关关系。埋深介于2~5m时,硝态氮浓度较高且有超标的潜在危险;埋深介于5~23m时,地下水硝态氮污染程度减轻;当埋深大于23m时,硝态氮质量浓度基本稳定在2mg/L左右,与珠江三角洲地下水硝态氮背景值接近。!     

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。     

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。     

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。     

天津市某污水处理厂脱氮效率的评价

城市污水处理厂作为城市污水处理的重要承担者,其处理能力不足势必会对下游水体产生严重影响,也给水体的再生利用带来了难度,污水处理厂的去除效率变得尤为关注。以2014年3—12月天津市某污水处理厂氮的监测数据为基础,对其脱氮效率进行了评价。结果表明:污水处理厂脱氮效率偏低,总氮平均去除率为55.61%,且出水仅达到二级排放标准(GB 18918-2002),水厂进水C/N、水温对总氮的去除效率影响很大;水厂氨氮的平均去除率为87.40%,其去除率受进水NH_4~+-N浓度影响很大,水厂对高浓度的进水NH_4~+-N(大于70 mg/L)去除效率偏低,而进水NH_4~+-N小于60 mg/L时,出水NH_4~+-N基本能满足一级A排放标准(GB 18918-2002);水厂出水的亚硝态氮含量很高,其主要受溶解氧和C/N的影响;水厂对有机氮的去除效果不佳,需要采用深度处理技术。     

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。     

城市污水处理过程中不同形态氮类营养物的转化特性

针对不同形态氮类营养物在城市污水处理系统中迁移转化机理尚不明确这一问题,通过现场监测和实验室模拟分析,研究不同形态氮类营养物在整个城市污水处理系统(A/A/O工艺)中的转化特性。研究结果表明,在原污水总氮中溶解态氮和颗粒态氮比例相当,浓度分别为39.28 mg/L和41.24 mg/L,无机氮是溶解态氮的主要成分,比例占93.2%(36.61 mg/L),而有机氮含量极少,仅为2.67 mg/L。在颗粒态氮中有机氮比重很大,约占96.58%(39.83 mg/L)。在整个一级处理过程中溶解态氮变化量很小,而颗粒态有机氮减少了45%,总氮降低主要是由于颗粒态有机氮通过沉淀作用去除而实现的。现场监测和模拟实验结果表明,溶解性有机氮在厌氧区和缺氧区中由于被厌氧微生物降解而大幅度减少,而在好氧区却有一定程度的增加。二级出水中的氮主要还是以无机氮为主,可通过进一步优化工艺参数来强化系统硝化/反硝化作用,去除污水中残留的无机氮。     

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。     

湿地植物作为低C?N比生活污水反硝化碳源的研究

以风车草、香根草、再力花、芦荻、美人蕉5种湿地植物作为低C/N比生活污水的反硝化碳源材料。静态碳源释放实验中,5种湿地植物释碳能力为风车草再力花芦荻香根草美人蕉,风车草COD释放量最高,可达(129.2±6.2)mg/(g·L),其TN、TP的释放量相对较低。静态反硝化脱氮实验中,风车草和再力花脱氮效果最好,反硝化出水中硝态氮质量浓度均降低至3mg/L左右,硝态氮去除率均达88%左右,出水COD均在100mg/L左右,COD去除率均达到84%左右。在低C/N比生活污水反硝化脱氮中试实验中,以风车草为反硝化碳源,出水中TN、COD去除率可分别达到73%、75%左右,说明风车草是一种良好的低C/N比生活污水深度处理的反硝化碳源材料。     

洋河水库水华优势种演替的原因分析

针对鱼腥藻和微囊藻这2种洋河水库水华暴发常见优势藻,研究了其在不同温度及硝态氮浓度下的生长情况。结果表明,在温度15～25℃,硝态氮浓度0.05～10 mg/L的范围内,温度的升高、硝态氮浓度的增加,对鱼腥藻的生长影响不明显,却能够明显地促进微囊藻的增长。15℃或0.05 mg/L硝氮条件下,鱼腥藻的比增长速率高于微囊藻,而25℃或10 mg/L硝氮时,微囊藻的比增长速率分别达到了0.425 d-1和0.466 d-1,明显超过鱼腥藻。洋河水库逐年升高的硝态氮浓度以及夏秋季节比较适宜的温度促进了微囊藻的增长,可能是洋河水库水华优势种由螺旋鱼腥藻向微囊藻转变的重要因素。     

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。     

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。     

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。     

MFC强化同步短程硝化反硝化工艺的启动

微生物燃料电池(MFC)可在阴极实现反硝化、短程反硝化和同步硝化反硝化并产生电能,但在MFC阴极实现同步短程硝化反硝化的研究尚未见到报道。为了探讨MFC阴极同步短程硝化反硝化工艺的性能,将双室曝气阴极MFC与A/O脱氮工艺结合处理人工模拟低碳氮比废水。通过静置运行15 d使得MFC阴极室亚硝态氮得以积累,氨氧化菌得以富集。随即改为连续运行后第21天成功启动同步短程硝化反硝化MFC;阴极出水氨氮浓度为0.3 mg/L,亚硝态氮浓度为15.9 mg/L,硝态氮浓度为0.6 mg/L,亚硝化率达到95%以上,阴极电极自养反硝化去除率达到50%以上,COD去除率达到85%以上。结果表明,将MFC与同步短程硝化反硝化工艺结合,通过阴极室中氧气得电子获得高p H,可以强化同步短程硝化反硝化工艺,完成生物脱氮的同时回收电能,并具有减少外加碱度的优势。     

以聚乙烯醇为骨架材料的固相碳源反硝化脱氮试验研究

针对反硝化过程中液态碳源投加量难以控制的问题,研发了一种缓释固相碳源。对比了不同骨架材料、乳化剂及组分配比对固相碳源脱氮性能的影响,优化固相碳源制备条件,并分析其释碳规律。结果表明,以聚乙烯醇(PVA)为骨架材料,失水山梨糖醇脂肪酸酯(SPAN80)为乳化剂,PVA∶淀粉质量比为1∶1时制得的固相碳源释碳效果和脱氮效果更优,对于硝态氮为25～30mg/L模拟污水,其硝态氮去除率可以达到95%以上,出水COD保持在80mg/L左右。在连续流试验中,系统可在3d内迅速实现稳定反硝化脱氮,高效脱氮时间可维持在40d左右,在实际工程应用中,可以通过调节水力停留时间、反应器流态等参数,提高固相碳源的使用寿命。     

投加硝酸钙对城市黑臭河道底泥氮迁移转化的影响

投加硝酸钙是目前河道黑臭底泥原位治理常用的方法,然而,投加硝酸钙会造成底泥硝态氮和氨氮的过量释放,而其影响机制尚未明确。因此有必要对投加硝酸钙后硝态氮在底泥中的迁移转化规律及其促进氨氮释放的机理进行研究。结果发现,硝酸盐在间隙水的迁移距离取决于硝态氮反硝化速率,而在黑臭底泥中硫化物氧化是影响反硝化速率的关键因素。当硝酸钙投加量为20 g/kg时,硝态氮的迁移距离小于6 cm,且在14 d后消耗光;可见,通过控制硝酸钙在底泥中的投加位置可避免硝态氮的二次释放。另一方面,投加硝酸钙会促进底泥氨态氮向间隙水释放,投加当天释放率可高达101%,且会在间隙水中发生累积迁移。其中,氨氮的增加量和底泥氨态氮解吸量呈一级线性关系(r=0.986)、和硝酸钙投加量关系符合cubic曲线;据此可推测,氨氮的急剧释放与钙离子对底泥铵态氮的化学浸提有关。     

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。     

北京城市地表河流硝酸盐氮来源的氮氧同位素示踪研究

为了有效防治城市地表河流硝酸盐氮的污染并进行针对性水体治理,利用δ15N和δ18O双同位素示踪技术,对北京城区地表河流硝酸盐污染进行了溯源。选取北京9条河流的10个监测点,分析了硝酸盐氮污染的浓度分布特征,并运用MAT253氮氧双同位素技术解析了硝酸盐的各种来源。研究结果表明,北京城区地表河流硝酸盐氮污染自上游至下游逐渐加重,上游8个监测点的硝酸盐氮平均浓度在0.7～3.4 mg/L之间,下游东护城河和通惠河2处硝酸盐氮的浓度均值分别达7.6 mg/L和7.0 mg/L。利用同位素质谱MAT253分析,得知北京城区地表河流δ15N值总体分布范围为-1.2‰～+28.88‰,δ18O值分布范围为+0.09‰～+6.62‰,依据δ15N和δ18O的特征范围,得出北京城区地表河流硝酸盐来源主要是粪肥和污水。     

活性炭海绵动态膜生物反应器处理生活污水的研究

采用序批式活性炭海绵基材动态膜生物反应器处理模拟生活污水。在反应周期为6 h,好氧、厌氧时间比为2∶1,处理水量为18 L的条件下,讨论反应器及动态膜分别对COD、TN、NH3-N、TP的去除效果,并分析反应器中氮的去除机理。结果表明:活性炭海绵基材动态膜生物反应器对COD、TN、NH3-N和TP平均去除率分别为97.99%、84.24%、95.52%和78.94%,动态膜对COD、TN、NH3-N和TP平均去除率为8.96%4、.75%、1.30%和7.54%;好氧结束时,反应器中的氮主要以硝态氮形式存在,浓度稳定在16 mg/L左右,出水中的硝态氮和亚硝态氮平均含量相近,分别为4.10 mg/L和3.69 mg/L;滤饼层对浊度有很好的去除效果,稳定运行时出水浊度可降至2 NTU以下。     

泥沙起动临界状态对底泥内源释放的影响研究

通过波浪水槽试验,研究了泥沙起动临界状态时太湖贡湖湾底泥内源释放的特点。结果表明,当底泥处于泥沙起动临界状态时,底泥以上1cm处上覆水中溶解氧在前15min内呈降低趋势,由初始7.5mg/L左右降低至7.0mg/L以下;约20min后,溶解氧总体呈升高趋势,最高达到8.12mg/L;底泥以上1cm处上覆水中硝态氮、亚硝态氮、氨氮和磷酸根等营养盐浓度仅在过程中有不同程度的波动,试验前后基本保持不变。初步研究结果可见,在波浪水槽试验的条件下,泥沙起动临界状态在短时间内能降低水-沉积物界面上覆水的溶解氧浓度,而从环境效应角度看对太湖贡湖湾底泥内源释放没有影响。