国外土水系统中氮转化动力学研究的进展及其存在的问题

土水系统中氮迁移转化动力学的研究是土水系统中其它研究项目诸如纳污容量、迁移转化建模、模拟、预测、规划等的关键.我们正是从考察国外氮迁移转化模型研究的过程中回过头来考察其动力学方面研究的. 所谓迁移转化是指物质在空间位置上的移动和存在形态间的转化.土水系统中氮的迁移转化主要是指下列几种形态氮的迁移转化.它们是:有机-N、NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N、N_2O和N_2.按照物质的运动形式划分,可将它们的迁移转化分为:(1)物理过程:如扩散、平流、挥发等;(2)物理     

城市生活垃圾和污泥混合堆肥中氮素变化规律研究

进行了不同比例的垃圾和污泥混合的高温好氧静态堆肥小试试验,主要研究了堆肥过程中全氮、氨氮、硝态氮、水溶性氮以及有机碳等的变化.结果表明,堆肥过程中有机碳、全氮和碳氮比呈下降趋势;堆肥产品中全氮与其初始浓度成正比,初始浓度越高,结束时全氮越高;碳氮比在整个堆肥过程中变化不大;氨氮的变化显著,堆肥23 d,3种比例的混合样品(垃圾和污泥体积比分别为9∶1、5∶1和3∶1)中的氨氮分别由堆肥前的11.1、10.9、10.5 g/kg下降到1.1、2.1、3.1 g/kg;水溶性全氮和水溶性氨氮的下降趋势明显,水溶性氨氮是构成水溶性全氮的主要成分,堆肥前期温度的上升引起水溶性全氮和水溶性氨氮的迅速下降;硝态氮和水溶性硝态氮的浓度低,变化小;氮素损失主要在第3～10天的堆肥高温期,污泥量越大,氮素损失越严重,氮素损失率最高达45%.     

辐射分解处理废水中的苯酚

采用辐射分解法处理废水中的苯酚,分别测定了辐照时间,剂量率,苯酚起始浓度,溶液pH及加入H2O2对苯酚去除率的影响.结果表明,去除率随辐照时间的延长而提高;总剂量一定的条件下,低剂量率下苯酚降解完全;当苯酚浓度较低时,去除效果较好.pH为中性条件下的去除率大于酸性和碱性;加入一定浓度的H2O2可使苯酚的去除率达到100%.     

三沟式氧化沟处理规模化猪场粪水的厌氧出水

就三沟式氧化沟工艺对猪场粪水厌氧出水进行了研究.当t(HRT)平均为18 h,反硝化、硝化运行时间的比tDN/tN为0.40时,处理出水的COD、BOD5、NH4+-N和SS均能达到<畜禽养殖业污染物排放标准>(GB 18596-2001).在tDN/tN为0.17,0.27,0.40,0.47,0.56时,分别比较三沟式氧化沟对脱氮效果的影响.结果表明,当tDN/tN为0.40时,三沟式氧化沟对高氨氮的猪场粪水有较好的脱氮效果,此时系统达到硝化能力和反硝化潜能的最佳组合.但在试验中三沟式氧化沟对磷的去除效果不好.     

5种植物材料的水解释碳性能及反硝化效率

碳源在硝酸盐去除过程中起电子供体的作用,是生物反硝化反应的关键物质之一。为解决污水处理脱氮时碳源不足抑制反硝化反应造成脱氮效率低的问题,本研究选取风车草、甘蔗渣、芦竹、美人蕉和稻草秆5种植物材料作为反硝化碳源,探讨不同植物材料的水解释碳能力和释放规律;并进一步以其水解液作为外加碳源,探讨其对反硝化脱氮效率的影响。研究结果表明,植物材料水解释碳过程符合二级动力学反应规律,不同植物材料的释碳能力具有显著性差异,以甘蔗渣在固液比1∶80时COD释放当量最大,为45.45 mg/L;添加植物水解液可显著提高反硝化脱氮效率,以芦竹水解液脱氮效果最好,达到71.9%。此外,碳氮比是影响脱氮效率的重要因素之一,以碳氮比为9时反硝化脱氮效果最佳。     

亚硝态氮对同时产甲烷反硝化工艺处理畜禽粪水的影响

为进一步提高同时产甲烷反硝化反应对畜禽粪水化学需氧量(COD)和氮的去除效率,应用畜禽粪水于接种颗粒污泥的厌氧混合式反应器,进行不同COD与亚硝态氮浓度比值(COD/NO-2-N)对同时产甲烷反硝化反应的影响研究。通过实时监测反应器内COD、凯氏氮(TKN)、辅酶F420、β-葡萄糖苷酶、产气率、pH和氧化还原电位(ORP)等指标得出,COD/NO-2-N为30/1、40/1时,COD去除率、辅酶F420和β-葡萄糖苷酶含量与空白无亚硝态氮的变化规律一致,亚硝态氮几乎未对糖类水解菌及产甲烷菌活性产生抑制作用;而COD/NO-2-N为10/1、20/1时,COD去除率、辅酶F420和β-葡萄糖苷酶含量较低,糖类水解菌及产甲烷菌活性受到抑制。     

生化需氧量的测定(美国《水与废水标准检验方法》第15版)

1.讨论生化需氧量(BOD)的测定是一种经验性试验,试验时采用标准化的实验室操作方法测定废水、出水和污染水的相对需氧量.本试验可测定有机物质生化降解时的需氧量(含碳物质的需氧量)和无机物质(如硫化物、亚铁离子等)的耗氧量,也可测定氮的还原态物质的耗氧量(含氮物质的需氧量),     

鸢尾和菖蒲不同器官对富营养化水体中氮磷的积累效应

将鸢尾和菖蒲种植在椰丝基质上并放入富营养化的水塘中,实验在自然条件下进行.分别测定鸢尾和菖蒲的根、茎、叶不同器官中氮、磷的含量和植物种植期间生物量的变化状况.结果表明,植物根、茎、叶对氮、磷的积累量有显著差异,叶是两种植物积累氮、磷的主要器官;叶中的氮、磷积累量在实验后期,即11月中下旬时达到峰值;菖蒲各器官氮、磷含量均高于鸢尾,但是单株鸢尾对氮、磷的积累量比菖蒲大.     

微量NO2对氨氧化过程中产物的影响

在无O2条件下,氨氧化速率越高,氨氧化过程中产生的NO-2-N、NO-3-N浓度和氮损失越大;NO2为25×10-6 mg/L时氮损失率最大,约为20.93%.在相同浓度的O2条件下,氮损失与氨氧化速率相关,氨氧化速率增加时,氮损失增大.在O2的体积分数为2%时,50×10-6 mg/L NO2时的氮损失率最大,为27.57%;在O2的体积分数为21%时,100×10-6 mg/L NO2时的氮损失率最大,为34.19%.     

不同基质复合垂直流人工湿地对富营养化景观水的净化效果

研究了两套不同基质复合垂直流人工湿地小试装置在不同季节对富营养化景观水的净化效果,分析了温度变化对污染物去除效果的影响,考察了微生物的硝化强度和反硝化强度以及基质理化性质对植物生长状况的影响,并探讨了氮、磷的去除途径.结果表明:不同基质复合垂直流人工湿地随季节变化对浊度、COD和磷的去除效果差异不明显;温度降低对脱氮效果影响显著,对磷的去除影响不大.沸石-页岩湿地硝化强度和反硝化强度优于砾石湿地.采用沸石作为基质可以提高系统对氮的去除效率,促进湿地植物的生长.对氮、磷去除途径的分析表明:微生物的硝化反硝化作用以及基质对磷的吸附沉淀作用是复合垂直流人工湿地去除氮、磷的主要途径;植物吸收分别占湿地TN、TP去除量的16%和35%左右,也是个重要途径.     

上流式缺氧污泥床和好氧生物膜组合脱氮工艺的研究

将上流式颗粒污泥床(USB)用于反硝化和生物膜法用于自养硝化处理蔗糖配水和小区生活污水,反硝化污泥床去除有机物和硝态氮具有节省需好氧去除有机物的能耗的优势,同时好氧生物膜法硝化效率高。试验结果表明,当工艺进水的有机负荷小于2kgCOD/m3·d时,出水COD均小于60mg/L,好氧单元进水有机负荷和氨氮负荷分别小于13kgCOD/m3·d和09kgNH3N/m3·d时,出水氨氮小于5mg/L;COD/NO-3N是影响反硝化的关键因素,处理蔗糖配水时,COD/NO-3N大于5时反硝化脱氮完全,而COD/NO-3N为10时,生活污水作为电子供体仍然脱氮不完全;有机物含量过高导致好氧单元硝化效果降低,HRT是影响好氧单元硝化效率的主要因素,HRT缩短为15h时,氨氮去除率降低了85%左右;同时处理蔗糖配水和生活污水的反硝化菌活性相当。     

扬州古运河沉积物污染物释放强度与特征研究

研究了扬州古运河沉积物中氮、磷、铁和锰等污染物释放强度与特征,着重考察了上覆水中DO和污染物负荷对污染物释放强度的影响,分析了氮、磷、铁和锰等污染物释放条件.结果表明:扬州古运河有一定的自净能力,且呈现初期释放NH4+ -N、后期转化为NO3-- N的特征;随着水环境条件改变,沉积物NH4+ -N、PO34-、铁和锰平均释放强度变化范围是123.14～445.68、13.50～32.45、25.20～198.47、19.97～25.02 mg/(m2·d);上覆水DO浓度越低,污染物平均释放强度越大;上覆水污染物浓度越小,污染物(除铁外)平均释放强度越大;在DO＜5 mg/L条件下,沉积物向上覆水释放NH4+ -N;在DO＜1 mg/L条件下,沉积物向上覆水释放PO34-、铁和锰;在DO为2～5 mg/L条件下,上覆水PO34-和铁向沉积物中汇入,但锰则呈现释放和汇入的交替变化.     

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。     

鸣翠湖间隙水与上覆水中氮、磷的分布特征研究

为探究湖泊沉积物与水体中氮、磷的迁移规律,收集鸣翠湖5个代表性采样点的间隙水和上覆水,测定TP、TN、氨氮等浓度,分析氮、磷的分布特征。通过相关性分析对间隙水和上覆水中氮、磷的关系作初步探讨,最后对鸣翠湖水体富营养化状况进行评价。结果表明:鸣翠湖间隙水和上覆水中氮、磷浓度梯度明显,具有间隙水向上覆水释放的趋势,其湖泊富营养化污染的内源作用已经非常明显。间隙水中TP、TN、氨氮的平均质量浓度分别为0.15、3.83、2.23mg/L;上覆水中TP、TN、氨氮的平均质量浓度分别为0.07、2.17、0.24mg/L。鸣翠湖水体已呈现出富营养化状态。     

中国主要湖泊营养氮沉降临界负荷的研究

水体营养氮沉降临界负荷是不致使水体产生富营养化的最高氮沉降量。文中探讨了一种依据湖泊氮质量平衡原理计算营养氮沉降临界负荷的方法。用该方法计算表明 ,我国主要湖泊的营养氮沉降临界负荷比较低 ,大部分小于 1keq· hm- 1 · a- 1 ,部分已为目前的氮沉降量或者两者相当接近 ,意味着只接受氮沉降也能导致这些湖泊产生富营养化。但实际统计结果表明 ,氮沉降在导致受工农业生产和生活影响很大的城市和郊区湖泊的水质富营养化的所有氮污染源中所占比例较低 ,而其它来源的氮输入如河道入湖、工业生活废水和农田径流等才是导致富营养化的最主要因素 ,它们的量已远远超过了这些水体可随最高允许氮负荷。因此 ,对控制这些湖泊的水质富营养化而言 ,控制氮沉降并不是目前最紧迫的任务 ,而其它人为污染源的控制才是最急需的。但氮沉降临界负荷在湖泊富营养化的中长远控制中仍具有十分重要的意义。     

分段进水SBR短程生物脱氮过程中N_2O产生及控制

利用SBR,控制曝气量为60 L/h,利用在线pH曲线控制曝气时间,成功实现了短程生物脱氮过程,并考察了不同进水方式下SBR运行性能及N2O产量。结果表明,分段进水能够有效降低短程生物脱氮过程中外加碳源投加量。在原水进水碳氮比较低时,采用递增进水量的进水方式,能够有效降低生物脱氮过程中NO-2积累量,从而降低系统N2O产量。1次进水、2次等量进水和2次递增进水方式下,生物脱氮过程中N2O产量分别为11.1、8.86和5.04 mg/L。硝化过程中NO-2-N的积累是导致系统N2O产生的主要原因。部分氨氧化菌（AOB）在限氧条件下以NH＋4-N作为电子供体,NO-2-N作为电子受体进行反硝化,最终产物是N2O。     

分段进水SBR短程生物脱氮过程中N2O产生及控制

利用SBR,控制曝气量为60 L/h,利用在线pH曲线控制曝气时间,成功实现了短程生物脱氮过程,并考察了不同进水方式下SBR运行性能及N2O产量。结果表明,分段进水能够有效降低短程生物脱氮过程中外加碳源投加量。在原水进水碳氮比较低时,采用递增进水量的进水方式,能够有效降低生物脱氮过程中NO-2积累量,从而降低系统N2O产量。1次进水、2次等量进水和2次递增进水方式下,生物脱氮过程中N2O产量分别为11.1、8.86和5.04 mg/L。硝化过程中NO-2-N的积累是导致系统N2O产生的主要原因。部分氨氧化菌(AOB)在限氧条件下以NH+4-N作为电子供体,NO-2-N作为电子受体进行反硝化,最终产物是N2O。     

环境因子对南水北调泵站调节池沉积物氮释放特征的影响研究

为考察环境因子对南水北调泵站调节池沉积物氮释放的影响，通过模拟实验分析在不同温度、pH和DO条件下沉积物总氮和氨氮释放情况，并采用连续分级提取法分析释放前后沉积物可转化态氮(TTN)中不同形态氮的变化情况。结果表明：随温度升高氮释放强度增加，30℃时氨氮和总氮释放强度分别是10℃时的2.17、1.98倍；温度为10℃时离子交换态氮(IEF-N)为氮释放的主要贡献形态，温度为20℃和30℃时弱酸可提取态氮(WAEF-N)为氮释放的主要贡献形态。中性条件(pH=7.0)沉积物氮释放强度最低，酸性条件(pH=5.0)氮释放强度高于碱性条件(pH=9.0),IEF-N为酸性、碱性、中性条件下氮释放的主要贡献形态。DO为4.0 mg/L时氨氮和总氮释放强度分别是DO为9.0 mg/L时的1.32、1.42倍；DO为4.0 mg/L时IEF-N为氮释放的主要贡献形态，DO为9.0 mg/L时WAEF-N更易释放。     

军山湖流域农业非点源污染氮、磷入湖负荷估算

参照国内外相关湖泊研究的方法,在开展流域调查的基础上,按照畜禽养殖污染、农业种植业流失、水产养殖污染和农村生活污染4类途径,结合各乡镇流域面积所占比例、污染源产生量、排放系数和流失系数等估算了军山湖流域农业非点源污染氮、磷的入湖负荷.结果表明,农业种植业流失和畜禽养殖污染是军山潮流域农业非点源污染入湖氮的主要来源,分别占入湖氮总量的37.5％和34.7％,其次为水产养殖污染,占23.2％;畜禽养殖污染是入湖磷的主要来源,占50.8％,其次为农业种植业流失和水产养殖污染,分别占24.4％和20.0％;农村生活污染对入湖氮、磷的贡献率最小.     

人工湿地脱氮除磷特性研究

针对流域水体富营养化加剧和二级处理水氮磷指标较高的问题,提出以人工湿地对二级出水继续低耗、理想地脱氮除磷。研究中通过对照不同进水水质条件下,不同结构人工湿地的脱氮除磷效能,探讨了人工湿地内的主要脱氮除磷途径。研究表明,表面流湿地内植物对氨氮吸收／吸附和硝化过程为主要氮转化途径,潜流湿地内直接反硝化过程为主要脱氮途径,脱氮效率30％～40％;磷在人工湿地内主要依赖除磷填料床的物化吸附、共沉淀去除,除磷效率达80％以上。