夏季大辽河河口区水体反硝化及其影响因素

于2013年夏季对大辽河及其河口区水体反硝化过程的环境效应,包括反硝化氮损失比例、N2O产生比例等进行了研究讨论.结果表明,夏季大辽河干流及其河口区氮、磷的主要赋存形态为溶解态.干流营养盐浓度显著高于河口区(P0.05).河口区营养盐浓度降低受海水稀释和其它生物地球化学过程的共同影响.整体上研究区域内水体溶存N2净增量(ΔN2)介于-11.01~71.37μmol·L-1,且负值主要出现在大辽河干流水体;表明干流水体N2的消耗量高于反硝化作用的产生量.河口区N2O占反硝化总产物(N2O+N2)的比例为0.007%,而N2O释放通量占总通量(N2O+N2)的比例为0.04%.本研究ΔN2与DO不相关,而与水温和盐度显著正相关,与NO-3显著负相关;表明反硝化过程不完全受控于DO水平,且硝化-反硝化耦合作用为河口区的主要反硝化机制.基于河口区N2净增量与水体氮浓度比例估算得到,大辽河河口区约26%的TN、37%的DIN、43%的NO-3可通过反硝化过程得以去除.     

常温条件下两级曝气生物滤池启动及短程硝化研究

采用以陶粒和天然沸石为填料的两级上向流曝气生物滤池处理模拟废水,进水COD浓度为176~353 mg/L,NH4+-N浓度为56~175 mg/L,水力负荷范围为0.03~0.09 m/h,考察了水温、溶解氧(DO)、游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)以及反冲洗对NO2--N积累的影响。结果表明,水温在6~10℃和≥22℃时能够实现NO2--N的积累,而13~18.2℃并未出现短程硝化特性;水温6~10℃时,BAF N段最佳DO浓度范围为2.43~4.75 mg/L,NO2--N平均积累率为65.8%,NH4+-N平均去除率为84.1%;另外,FA、FNA对亚硝酸盐氧化菌(NOB)具有联合抑制作用,能够实现NO2--N累积,最佳抑制浓度分别为0.10 mg/L≤FA≤8.77 mg/L和0.069 mg/L≤FNA≤0.249 mg/L,对应NO2--N平均积累率分别为67.7%和56.9%;反冲洗有利于NO2--N积累,反冲洗10 h后BAF N段对NH4+-N总去除率提高到80%,17 h后NO2--N积累率为82.5%,明显高于反冲洗前的74.5%。     

新型SBR工艺同步硝化反硝化的研究

新型SBR工艺是在传统SBR工艺基础上进行改进,于反应器中加一隔板而成的。实验研究了不同的C/N、DO和好氧区与缺氧厌氧区体积比对同步硝化反硝化的影响,当进水CODCr、NH4+-N浓度分别为198~604、48.7~57.0 m g/L,DO浓度为1.0~3.0 m g/L时反应器中CODCr、NH4+-N去除率分别达到89.3%~93.4%、77.6%~97.5%。     

以聚羟基脂肪酸酯为固体碳源去除地下水中的硝酸盐

研究了可降解聚合物聚羟基脂肪酸酯（PHA）作为固体碳源和生物膜载体去除地下水中硝酸盐的影响因素。结果表明,低温反硝化有较大影响,5℃和10℃时的反硝化速率分别只有30℃时的5%和13%。反硝化对进水pH有较强的适应性,在pH4.5-9.5条件下,反硝化速率介于11.2-15.8mg/（Loh）之间。pH为4.5-8.5时,出水亚硝酸盐的浓度相差不大。DO对以反硝化速率影响不大,当进水DO为0.9mg/L-5.0mg/L时,反硝化速率介于12.6-15.8mg/（Loh）之间,出水NO2-N浓度的最大值为0.15 mg/L。     

同步硝化反硝化耦合除磷工艺的快速启动及其运行特征

以低COD/N生活污水(C/N为3∶1~4∶1)为进水基质,在序批式活性污泥反应器(SBR)中接种好氧颗粒污泥(AGS),通过逐步降低溶解氧(DO)浓度的方式快速实现同步硝化反硝化耦合除磷.反应器运行20 d后(DO浓度为0.50~1.0mg·L-1),系统出现同步硝化反硝化耦合除磷的现象.在随后运行的40 d里,反应器对废水COD、NH+4-N、TN和TP的平均去除率分别为84.84%、93.51%、77.06%和85.69%;出水NO-3-N和NO-2-N平均浓度分别为4.01 mg·L-1和3.17 mg·L-1.反应器启动运行后期,污泥体积指数(SVI)为55.22 m L·g-1,沉降性能良好,颗粒结构较完整.不同氮源的周期曝气阶段结果表明,对TN的去除率为NH+4-NNO-2-NNO-3-N;对TP的去除率为NO-3-NNO-2-NNH+4-N,反应器主要以同步硝化反硝化脱氮和反硝化方式除磷.     

饮用水生物处理小试工艺中NH＋４-N的非硝化去除途径分析

通过计算N和DO的质量平衡,研究饮用水生物处理小试工艺中是否存在NH4 -N的非硝化去除途径,并探讨其可能机制.结果表明,当生物流化床和生物滤池进水NH4 -N浓度大于2 mg/L时,前者进水的NH4 -N、NO2--N和NO3--N之和比出水高出0.91 mg/L,后者理论上消耗的DO比实际多约2.90 mg/L,说明这2种工艺中均有氮亏损现象发生,一部分NH4 -N通过与DO无关的非硝化作用被去除.对非硝化去除途径的分析表明,因为反应器对磷元素和有机物的利用不随氮亏损发生变化,可以排除掉同化作用和反硝化作用;因为反应器进水低碳高氮的特性NO2--N的积累与发生氮亏损的废水生物处理系统相似,据此提出在生物膜缺氧内部发生、通过短程硝化和厌氧氨氧化的偶联(或OLAND反应)将NH4 -N和NO2--N同时转变为N2脱除的自养脱氮是饮用水生物处理中氮亏损的可能途径.     

生物滤器处理海水养殖水过程中亚氮积累与影响因素

实验研究了竹环填料曝气生物滤器在处理高盐度、低氨氮负荷的海水养殖水体过程中NO2--N的积累现象,考察了进水有机负荷、NH4+-N负荷、温度、pH值和溶解氧等运行条件以及反硝化作用对NO2--N积累的影响.结果表明,在进水有机负荷为0.65~0.75kg/(m3·d)、NH4+-N负荷为0.058~0.077kg/(m3·d)、温度为20.9~22.2℃、pH值为7.50~8.14和溶解氧为7.43~9.73mg/L条件下,生物滤器内较低的溶解氧(0.91~1.36mg/L)是NO2--N积累的主要原因.同时,研究了反硝化过程中低溶解氧、不同碳氮比(C/N)及碳源类型等因素对NO2--N积累的影响,查明了生物滤器内含氮化合物的浓度变化与反硝化细菌的数量和功能,验证了反硝化过程对NO2--N积累的影响,明确了反硝化作用对NO2--N积累的促进作用.     

低C/N生活污水短程硝化及其机理探究:溶解氧的影响

生活污水低C/N特性导致传统全称硝化反硝化工艺脱氮效率低下,短程硝化-反硝化具有节约碳源,减少曝气量,脱氮效率高的特点。以实际生活污水为探究对象探究了溶解氧对低C/N生活污水短程硝化反硝化的影响。结果表明DO浓度为化学需氧量(COD)去除影响不显著,而高浓度DO有助于氨氮的去除。DO浓度为0.8~1.0 mg/L时,总氮去除效率最高为85%,该DO浓度下,NO_2~--N的最高浓度为6.8 mg/L,显著高于其他DO组别,NO_3~--N的最高浓度随DO含量升高而升高。     

DO C/N对同步硝化反硝化影响的试验研究

在序批式活性污泥反应器(SBR)内,以模拟的城市污水为处理对象,研究DO、C/N等因素对同步硝化反硝化脱氮效率的影响。研究表明:采用连续曝气工艺,在进水COD=200mg/L,NH4+-N=30mg/L条件下,控制DO在0.5～1.5mg/L范围内时,出水TN浓度为1.98～6.3mg/L,TN的平均去除率在80%以上,最高去除率达到93.74%,并可推断出在反应系统内存在好氧反硝化菌;C/N在3.3～10之间时,C/N越高,出水NO3--N浓度越低,SND效果越好。     

枯水期环渤海16条河流N_2O释放通量研究

研究了枯水期环渤海16条河流N2O溶存浓度及释放通量,分析了河流N2O与氮浓度的响应关系,讨论了河流的N2O释放系数。结果表明,枯水期16条河流TN浓度介于5.53~37.49 mg/L,均超过Ⅴ类水标准。河流N2O处于过饱和状态,其溶存浓度及饱和度变化范围分别为0.02~40.10μmol/L和203%~390 245%。N2O溶存浓度与NH4+、TN显著正相关,表明河流氮负荷增加会极大促进N2O的产生和释放。研究采用5种常用通量模型对N2O释放通量进行了估算。结果表明,不同模型间通量结果差异很大。BO04方法估算通量最大(均值217.27μg N2O-N/(m2·h)),分别是LM86模型结果的5.5倍、W92a的2.3倍、W92b的2.9倍及RC01方法的1.7倍。W92b通量均值与5种方法的通量均值较为接近。研究对16条河流N2O排放系数的计算结果表明,其整体变化范围介于0.002 9~0.008 0,均值为0.005 8,高于IPCC的建议值0.002 5。因此,文章建议加强河流N2O实测与估算通量的对比研究,以减少在缺乏实测通量时由于模型选择不当造成的通量误差。     

DO/NH_4~+-N调控实现MBBR工艺生活污水短程硝化

选取溶解氧(DO)浓度和出水氨氮(NH_4~+-N)浓度作为控制因素,探究不同温度和有机碳源投加量(COD/NH_4~+-N)下,实现生物膜工艺短程硝化的可行性和对DO/NH_4~+-N值(R值)的需求.15,20,25℃时,实现短程硝化的R值分别约为0.08,0.17,0.25,说明比值控制可实现短程硝化,且R值的降低可弥补温度降低的不利影响;DO为3.5mg/L,NH_4~+-N浓度为14mg/L时,短程硝化实现,而DO和NH_4~+-N浓度分别为1.8,3mg/L,短程硝化破坏,说明实现生物膜反应器短程硝化,由DO/NH_4~+-N决定,而不仅仅是DO;有机碳源含量分别为0,60mg/L时,实现短程硝化的R值由0.25升至0.38,但R=0.6短程硝化破坏,说明投加有机碳源增多,R调控范围变大,便于实现短程硝化,但R增长幅度有限.     

基质比对厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮除碳的影响

采用SBR处理实际生活污水,在实现半亚硝化时,其出水加入定量的Na NO_2作为厌氧氨氧化过程厌氧序批式反应器(ASBR)的进水.在温度为24℃、pH为7. 2±0. 2时,考察不同进水NO_2~--N/NH_4~+-N对厌氧氨氧化耦合反硝化脱氮除碳的影响.结果表明:(1)进水NO_2~--N/NH_4~+-N为1. 4～1. 6时系统脱氮效能最佳,NH_4~+-N、NO_2~--N和COD平均出水浓度分别为2. 14、1. 07和30. 50 mg·L~(-1),三者去除率分别为93. 62%、97. 79%和74. 75%,ΔNO_2~--N/ΔNH_4~+-N和ΔNO_3~--N/ΔNH_4~+-N分别为1. 60和0. 17,TN的去除是异养反硝化菌和厌氧氨氧化菌共同作用的结果.(2)随着进水NO_2~--N/NH_4~+-N的逐渐增大,厌氧氨氧化对脱氮的贡献率逐渐减小,异养反硝化对脱氮的贡献率逐渐增加.(3)典型周期内,NH_4~+-N和NO_2~--N的降解过程均为零级反应,线性关系良好,比降解速率分别为0. 404 mg·(g·h)~(-1)和0. 599 mg·(g·h)~(-1),两者的比降解速率之比为1. 48,COD的比降解速率呈现逐渐增大的趋势.     

低C/N餐厨废水半短程硝化试验研究

餐厨废水具有高NH_4~+-N、低C/N的特性,采用传统生物脱氮工艺需要消耗大量碳源,而采用短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺可以较好地处理此类废水,通过控制DO浓度来实现废水半短程硝化可为组合工艺提供进水条件。采用自制SBR反应器,控制ρ(DO)在0.5~0.6 mg/L,温度为(30±1)℃,可实现废水的半短程硝化,NO_2~--N累积率可达90%以上,出水n(NO_2~--N)∶n(NH_4~+-N)约为1,系统COD去除率维持在65%左右。系统稳定后对1个周期内的系统进行观察,发现0~1 h内系统中COD得到迅速降解,1~8 h内COD降解速率放缓,出水NO_2~--N累积,较低的DO浓度可有效地限制NOB的活性,反应周期内NO_3~--N浓度基本处于较低水平。当DO浓度过低时,系统中AOB和NOB同时受到抑制,氧化一定量的NH_4~+-N所需时间更长;ρ(DO)浓度高于1.5 mg/L时,NOB活性逐步恢复,系统中NO_3~--N浓度增加。因此,通过控制DO浓度实现低C/N餐厨废水半短程硝化是可行的,可为后续试验创造条件。     

稻田灌溉河流CH4和N2O排放特征及影响因素

随着农业氮肥大量施用,大量碳氮营养物质以淋溶或径流形式进入周边灌溉水体,使其成为甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的重要排放源.以我国东南部地区典型稻田灌溉河流为研究对象,于2014年9月至2016年9月连续两年原位观测表层水体CH4和N2O溶存浓度及其排放通量,旨在明确稻田灌溉河流CH4和N2O的排放特征、排放强度及其主要驱动因子.结果表明,观测期内c(CH4溶存)的年平均值为(390.57±43.95)nmol·L-1(92.80～1 577.54 nmol·L-1),c(N2O溶存)的年平均值为(40.23±3.20)nmol·L-1(10.05～75.40 nmol·L-1).CH4和N2O的排放通量(年平均)分别为(20.73±6.08)mg·(m2·h)-1和(34.30±7.12)μg·(m2·h)-1.CH4和N2O溶存浓度和排放通量整体上均呈现出春夏排放高,秋冬排放低的季节变化趋势.两年CH4累计排放总量为(3 876.30±1 153.96)kg·hm-2,N2O累计排放总量为(5.74±0.98)kg·hm-2.两者持续性全球增温潜势(SGWP,以CO2-eq计)平均为(87.99±15.73)t·(hm2·a)-1.CH4排放通量与水温、底泥可溶性有机碳(DOC)显著正相关,而与水体溶解氧(DO)显著负相关;N2O排放通量与水温、水中铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)显著正相关,而与水体DO显著负相关.该研究可为科学估算我国农业灌溉流域CH4和N2O排放总量提供数据支撑和重要参考.     

同步硝化反硝化处理氨氮废水过程中气态脱氮产物的研究

采用密闭的间歇式反应器对高质量浓度氨氮废水在同步硝化反硝化(SND)生物脱氮过程中产生的3种氮氧化物气体(NO,NO2和N2O)进行跟踪测试.结果表明,在由反应器排出的气体中,ρ(NO2)不高于实验室背景值,在脱氮产物中可忽略不计,而ρ(NO)和ρ(N2O)要高于背景值10倍以上.对于该脱氮系统,在低ρ(DO)和高pH的条件下产生的N2O相对较少.ρ(DO)为1.5～3.0 mg/L时,以NO和N2O形式脱除的氮分别占脱氮总量的0.58%和6.53%;ρ(DO) 为2.5～4.0 mg/L时,分别为0.48%和39.34%.此外,还分析了可实施的N2O控逸途径.      

双污泥BCR反硝化同步脱氮除磷的试验研究

利用连续流双污泥生物澄清反应器(BCR)反硝化除磷系统,以模拟城市生活污水为处理对象,研究双污泥系统对COD、NH4+-N、TN的去除效果及不同NO3--N浓度对反硝化除磷的影响。试验结果表明:双污泥BCR反硝化除磷系统对COD、NH4+-N和TN具有良好的去除效果,平均去除率分别为83.22%、97.2%、75.47%。控制生物膜好氧硝化反应池中DO浓度为3、4、5 mg/L,池内NO3--N浓度分别达到22、30、38 mg/L,TP的平均出水浓度分别为2.11、0.96、2.69 mg/L。当硝化池中NO3--N浓度为30 mg/L时,系统的运行情况较好,出水TP的浓度相对较理想。     

亚硝酸盐对外碳源反硝化过程N2O还原的影响

本试验通过批次试验考察了亚硝酸盐对外碳源反硝化过程N2O还原的影响.结果表明NO2--N初始浓度为5.92~35.23mg/L时,随着NO2--N浓度的增加,反硝化过程中N2O的积累量逐渐增加;当NO2--N浓度为35.23mg/L时,NO2--N还原量的46.26%被转化为N2O.通过对比试验得出,N2O还原酶与亚硝酸盐还原酶对电子的竞争和游离亚硝酸(FNA)对N2O还原酶的抑制会导致N2O比还原速率下降,造成反硝化过程N2O积累.基于上述试验结果提出,污水处理厂可通过调控运行条件控制NO2--N浓度,降低反硝化过程的N2O的产生与释放;也可以通过短程硝化提高NO2--N浓度,促进反硝化过程N2O的积累,再通过N2O氧化甲烷减少N2O排放,同时提高产能37%.     

高氨氮废水短程硝化系统影响因素研究

在SBR短程硝化系统处理高氨氮污水过程中,探讨了温度、pH和DO对短程硝化的影响。实验发现,温度升高可以促进短程硝化实现,当温度在30℃时,短程硝化系统的稳定性能良好,NH4+-N的去除率和NO2--N的积累率均达到了最佳值。适宜的pH有益于NH4+-N的去除和NO2--N的积累,当pH为8.5时,系统的NO2--N积累率较好。DO浓度会影响系统中AOB和NOB的生长平衡,当DO处于0.7~0.9mg/L时,系统内AOB的生长形成优势,NO2--N积累率最高,短程硝化效果最佳。     

鄱阳湖水体悬浮物反硝化潜力模拟研究

以鄱阳湖为对象,采用乙炔抑制法,分别模拟了厌氧和好氧状态下的悬浮物反硝化潜力和过程,结果表明,厌氧和好氧状态下水体悬浮物均能够产生明显的反硝化作用.受乙炔抑制,其反硝化产物N2O的浓度累积随时间呈“慢-快-慢”的节律,浓度累积曲线符合逻辑斯谛模型(P<0.01).拟合结果显示:悬浮物浓度为30g/L时,厌氧培养条件下快增期反硝化速率达到(81.76±10.37)μmolN/(L·d),好氧环境下为(14.12±2.31)μmolN/(L·d).CO2浓度累积曲线同样符合逻辑斯谛模型,但好氧条件下CO2浓度累积极值较高,约为厌氧条件下的5倍,表明好氧条件下好氧呼吸占更大的比例.水体悬浮物反硝化潜力与悬浮物浓度有关,相同悬浮物浓度下,好氧培养水体悬浮物反硝化潜力较厌氧培养弱,且达到累积极值的时间更长,水体溶解氧一定程度上抑制了悬浮物反硝化作用.依据好氧培养的试验结果,估算得到鄱阳湖悬浮物全年反硝化导致的氮素净损失为1010t,约占鄱阳湖氮素年输入量的0.74%和鄱阳湖沉积物反硝化氮去除量的14%,鄱阳湖水体悬浮物反硝化在氮素净去除中起到一定作用.     

上覆水中碳氮浓度对黄河沉积物反硝化速率的影响

通过室内培养测定泥水界面N₂通量,研究了黄河沉积物的反硝化速率,分析了沉积物反硝化速率与上覆水碳、氮浓度和耗氧速率的响应关系。结果表明,对照处理（CK）平均反硝化速率为14.81±9.43 μg N/m2/h。碳、氮添加处理中,N1（4.5 mg N/L）和C1（2.4 mg C/L）沉积物反硝化速率最高,均值分别为21.99±12.45和24.33±14.38 μg N/m2/h。理论上,NO₃-N和溶解性有机碳添加浓度分别为9.8和4.0 mg/L时沉积物反硝化作用最大,且反硝化作用的最佳碳氮比为2.3。不同碳、氮水平上沉积物反硝化速率与耗氧速率的响应关系并不一致。低碳氮水平下反硝化速率与耗氧速率显著正相关;低碳、高氮水平下反硝化速率与耗氧速率不相关;而高碳、低氮水平下反硝化速率则与耗氧速率显著负相关。