深水库藻类功能组演替特征及与其水动力关系

为了研究藻类功能组与水库水动力条件即水位及出入流量之间的关系,选取西北某深水型水库,引用了藻类功能组的分类方法,分析了水库2013年1月到2014年12月藻类功能组的演替特征;并结合冗余分析的方法研究了水库藻类功能组与水温、营养盐等因素的相关性关系;同时重点分析了优势藻类功能组B和P与水库水位及出入流量间的关系。结果表明:该深水型水库整体为贫-中营养状态;水库藻类可分为8个功能组(B、P、D、X1、MP、J、M和S1),其中功能组B和P为优势功能组;由冗余分析可知,藻类功能组B和P与水库水位及出入流量呈负相关性。高水位时藻类生物量较少,低水位时较多;出入库流量较小时,有利于藻类的生长,出入库流量接近或超过平均值时,藻类生长受到抑制。     

深水型水库水质因子与藻类群落垂向演替及水华爆发机制分析

将莆田市东圳水库垂向划分为表层、中层、和深层,研究其藻类群落的分布特征及其受环境因子影响的演变规律,进而明晰“水华”爆发机制。结果表明,水库中共检出浮游藻类7门39属,群落结构主要以蓝藻、绿藻、硅藻和隐藻为主,在不同季节沿水库垂向分布呈现显著差异性。表层和中层水体中优势藻类为绿藻门和蓝藻门,受水温、光照、DO和TN影响;深层水体优势藻类为硅藻和隐藻,主要受水温和TN影响。对水库中营养盐分析结果表明,东圳水库N/P平均值达到32.4,呈典型磷限制性特征,水库氮污染主要来自农业面源输入和内源释放。底泥中氮类物质易于在夏季分层期发生释放,并与DO结合发生形态转化后输入至上层水体,由此导致“水华”现象的发生。针对东圳水库水华防范与治理,需严格防控点源和农业面源污染,并建设水力扰动设施以及增设原位修复装置等措施,全方位防控水华现象的发生。本研究通过分析东圳水库藻类功能组时空演替,有助于确定东圳水库藻类爆发机制,可为水库藻类治理、水环境生态保护提供参考。     

西安某人工湖水质时空分布特征及其荧光特性

2013年10月到2014年9月,通过对西安某人工湖水温、DO、SD、pH、TN、TP、COD、叶绿素a等10项水质指标进行监测,评价了水体的营养状态,分析了水质的时空分布特征及其可能污染来源,并对其进行三维荧光光谱分析。结果表明,实验期间,该人工湖在5—7月处于中度富营养化状态,其他月份均处于轻度富营养化状态。在时间上,NO-3-N、NH+4-N和TN在14年2月到5月明显高于其他月份,其中NO-3-N是构成TN的主要存在形态,TP含量变化无明显规律,COD在14年3月到5月含量较高,5—7月是人工湖的藻类暴发期,叶绿素a较其他月份高,在空间上,NO-3-N、NH+4-N和TN各采样点间没有显著差异,TP、COD和叶绿素a波动较大,这可能与采样点附近的局部污染有关。9月份湖内的溶解性有机物主要是腐殖酸类,主要来源是微生物的生命活动和死亡分解,含量沿湖体采样点下降。     

零价铁与甲醇支持的生物-化学法去除富氧水中的硝酸盐氮

针对富氧水中硝酸盐氮(NO-3-N),采用零价铁(ZVI)和甲醇支持的生物-化学联合法开展了批实验研究,探讨了ZVI类型、CH3OH∶N比、初始溶解氧(DO)浓度、初始NO-3-N浓度和水温等5个因素对联合法除氧脱氮效果的影响。结果表明,ZVI的除氧能力由高至低依次为:ZVI-C(0.124 d)>ZVI-A(0.141 d)>ZVI-B(0.179 d)。ZVI支持的联合法NO-3-N去除率由高至低依次为:ZVI-A(99.6%)>ZVI-C(95.3%)>ZVI-B(92.2%)。CH3OH∶N≤3.5∶1时,联合法去除<52.0%的NO-3-N;CH3OH∶N=10∶1时,去除100%的NO-3-N;CH3OH∶N=200∶1时,去除70.2%的NO-3-N。当初始DO浓度介于3.6~5.3 mg/L之间时,联合法的NO-3-N去除率介于98.8%~99.6%之间。在任意时刻,低底物浓度(5.2 mg/L)时的NO-3-N去除率低于高浓度(21.1 mg/L)时的去除率;低底物浓度下完全脱氮所需时间比高浓度下长2 d。15.0℃时联合法需要7 d可以达到完全脱氮,然而在27.5℃时则需要5 d。低温时亚硝酸盐氮浓度最大值(4.4 mg/L)显著高于高温时的最大值(1.1 mg/L)。ZVI类型、CH3OH∶N、初始NO-3-N浓度和水温显著影响联合法的脱氮效果,而初始DO浓度对联合法的影响不大。     

DO在厌氧序批式生物膜反应器中对厌氧氨氧化反应启动的影响

考察了DO在厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR)中对厌氧氨氧化反应启动过程的影响.结果表明,当进水采用高纯氮气进行除DO处理后进入ASBBR时,ASBBR很快以厌氧氨氧化反应为主,运行13 d后,NO-3-N生成量、NO-2-N去除量、NH+4-N去除量比开始围绕0.25∶1.30∶1.00上下小幅波动,运行100 d后的总氮容积去除负荷为1.560 kg/(m3·d);当进水不除DO处理进入ASBBR时,从运行的第57天开始,ASBBR内才表现出明显的厌氧氨氧化反应特性,运行到第73天时,NO-3-N生成量、NO-2-N去除量、NH+4-N去除量比开始围绕0.21∶1.20∶1.00上下小幅波动,运行的93～100 d,总氮容积去除负荷稳定在较高水平,最高可达1.090 kg/(m3·d);进水不除DO处理时,会使厌氧氨氧化反应启动迟缓;无纺布作为生物载体,具有较强的抗水力负荷和基质(NH+4-N、NO-2-N)负荷能力.     

IC反应器厌氧氨氧化启动与运行特性研究

采用一套有效容积为20 L的IC反应器,接种啤酒废水厌氧处理池污泥,保持反应器进水NH+4-N浓度为120 mg/L,NO-2-N浓度为150 mg/L,在温度为30±1 ℃的条件下,对ANAMMOX反应过程的启动和运行特性进行了研究.结果表明反应器的启动经历了污泥低负荷驯化期、负荷提高期和高负荷运行期3个阶段;在反应器运行到第130 d,反应器启动成功;NH+4-N和NO-2-N的去除率分别约82.1%和94.5%;去除的NH+4-N和NO-2-N及生成的NO-3-N三者之间的比值为11.160.3;在反应器中形成了粒径为1～2 mm的颗粒污泥.     

暴雨径流对分层水库水质的影响

为探明西安金盆水库热分层演变特征和降雨径流对水库水质的影响,对水库垂向不同点位的水温、溶解氧、浊度、p H、总磷、总氮、氨氮、总有机碳等水质指标进行了持续监测和分析,结果表明:RWCS/H指数能有效判断热分层稳定水平,稳定分层期RWCS/H指数在1.56~6.99 m-1之间;RWCS/H指数与TP、厌氧层厚度显著相关,温跃层的变化特征对厌氧层变化起支配作用,分层期水库底部厌氧条件致使沉积物中营养盐大量释放,其中滞水层TP最高达0.062 mg·L-1;汛期暴雨径流一方面破坏水体热分层稳定性,另一方面携带大量颗粒态污染物以间层流的形式潜入水库中下层水体,使污染负荷提高,TP、TN、NH+4-N、TOC浓度分别达到0.052、1.589、0.42和3.784 mg·L-1;随暴雨径流潜入带来的大量颗粒态污染物和下层水温、p H上升导致沉积物厌氧释放加剧,雨后下层水体TP、TN、NH+4-N、TOC浓度分别达0.022、1.474、0.595和4.559 mg·L-1,显著高于上层水体。分层期内源释放是加快金盆水库富营养化过程的关键因素,汛期暴雨径流引发的水库水环境系统改变使得水质突发性污染风险加大。     

生物滤池外加碳源脱氮研究

以葡萄糖、甲醇、乙醇、乙酸4种有机物为碳源,以中试二沉池出水为原水,研究了生物滤池的反硝化效能,并分析了水温和水力负荷对反硝化效果的影响.结果表明,投加4种碳源后生物滤池均能有效脱氮,对NO-3-N的去除率达67.1％～83.7％.乙酸为碳源时,NO-3-N在生物滤池内浓度下降最快;甲醇为碳源时,NO-3-N浓度下降最...     

天然水与28种市售饮用水中"三氮"和磷的调查

2004年8月,测定了海水、黄河水、小清河水、雨水、地下水以及17种瓶装矿泉水、9种瓶装纯净水和北京市、青岛市自来水中的"三氮" (NH 4-N、NO-2-N、NO-3-N) 、无机磷、pH、DO等,发现天然水中NO-3-N过高,水体氮负荷增加,N/P最高达697,雨水pH最低为3.98,部分矿泉水NO-3-N比青岛市自来水还高,北京市自来水的NO-3-N高达8.53 mg/L,为所测饮用水之首.     

淀山湖蓝藻水华及其控制因子的模型研究

针对淀山湖富营养化严重的问题,应用美国环境保护署的AQUATOX模型对淀山湖水体中常规水质数据时间变化规律和藻类生长演替进行了研究.在对模型率定、验证的基础上,选择水力停留时间、营养盐、pH、水温、风速、光强对蓝藻生长的影响进行分析.该生态模型较好地模拟了常规水质和藻类的动态变化.计算结果显示,目前营养盐并非淀山湖蓝藻暴发的主要限制因子;淀山湖水力停留时间越长越适合蓝藻的生长;当pH为7.5～9.5、水温为30～35℃、静风或风速小于3.1 m/s、光强为70～400W/m2时,蓝藻能很好地生长.模拟结果可以为揭示淀山湖蓝藻"水华"暴发机制和预警预报提供科学依据.     

厌氧氨氧化耦合异养反硝化的脱氮性能及污泥性状

通过连续实验和血清瓶批式实验研究了厌氧氨氧化耦合异养反硝化的代谢特性。在pH 7.8、温度25℃左右、水力停留时间1.5 h和苯酚浓度18.82 mg/L的条件下,耦合反应器能长期稳定运行。结果表明,NH+4-N、NO-2-N去除率高达100%,TN去除率为87.51%。消耗的NH+4-N、NO-2-N与生成的NO-3-N之比为1∶1.49∶0.12,平均总氮容积负荷为2.53 kg/(m3·d),平均总氮去除负荷可达2.26 kg/(m3·d)。系统内异养反硝化与厌氧氨氧化存在协同和竞争关系,总氮的去除是异养反硝化菌和厌氧氨氧化菌共同作用的结果。耦合系统中ANAMMOX对TN去除贡献率达到86.72%,异养反硝化对TN去除贡献率达到13.28%(其中以NO-2-N为电子受体的反硝化比例为7.16%,以NO-3-N为电子受体的反硝化比例为5.89%)。污泥性状研究表明,颗粒污泥存在3种形式:一种是ANAMMOX颗粒污泥;一种是苯酚反硝化颗粒污泥;一种是ANAMMOX菌外面包裹苯酚反硝化菌的颗粒污泥。另外,颗粒污泥的无机组分较高。污泥扫描电镜照片显示厌氧氨氧化菌为球状,反硝化菌为短杆状。     

背角无齿蚌对养鱼水体的净化效果

通过建立微型生态系统,研究了不同养殖密度和处理时间条件下,背角无齿蚌(Anodonta woodiana)对大宗淡水鱼养殖水体理化指标和营养盐的影响及净化特征。研究结果表明,背角无齿蚌对水体p H、CODMn和NH+4-N的影响不明显;电导率、总固溶物、NO-2-N、DTP、PO3-4-P和DOC呈升高的趋势;DO随蚌养殖密度和时间的增加而降低;能够显著降低水体的浊度、Chl-a、TN、NO-3-N和TP含量(P0.05),最大去除率分别为90.9%、90.8%、24.1%、23.1%和23.4%。响应面优化分析显示,蚌养殖密度和处理时间分别为21 ind./m3和15.35 d、25 ind./m3和10 d时,对NO-3-N、TP的去除率可进一步提升至42.6%和35.0%。本研究表明,背角无齿蚌可以用于养鱼水体的水质净化。     

水力负荷对厌氧氨氧化反应器运行影响的研究

采用一套有效容积为4.46 L的UASB-ANAMMOX反应器,通过对水力负荷进行3个阶段的调节,研究水力停留时间对ANAMMOX反应器处理效果的影响.3个阶段的水力负荷分别为0.20～0.25、0.38～0.43、0.16～0.20 L/(Ld).在试验过程中,水力负荷的冲击对NH 4-N、NO-2-N的去除率影响明显.其中水力负荷为0.20～0.25 L/(L·d)时,NH 4-N、NO-2-N去除率都能达到99%以上;当水力负荷为0.38～0.43 L/(L·d)时,NH 4-N、NO-2-N去除率分别降至64%和62%;当水力负荷为0.16～0.20 L/(L·d)时,NH 4-N、NO-2-N去除率立刻分别回升至94%和97%.ANAMMOX反应过程中,NO-2-N和NH 4-N的去除量比值基本在1.3∶1.0左右变化,ANAMMOX反应的优势菌种代谢在运行过程中会将一部分NO-2-N转化为NO-3-N,水力负荷的改变对NO-3-N的出水浓度影响不大;但NO-3-N日生成量与水力负荷的大小成正比.试验表明,UASB-ANAMMOX反应器对水力负荷冲击有较强的抵抗力,但是仍会造成一定量的ANAMMOX反应的优势菌流失,使该反应器在短时间内不能恢复最佳的去除效果.     

组合骨料型百喜草植生混凝土去除氮磷

以6组90 d龄期的组合骨料型百喜草植生混凝土盆栽为研究对象,用配制溶液静态培养的方法,选择氨氮(NH3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)为主要指标,考查沸石与钢渣、沸石与浮石两种组合骨料型的植生混凝土对污染物的去除效果。结果表明,各组NH3-N 1 d、7 d的去除率分别为13.0%~16.9%和45.7%~56.7%,1 d去除率约占7 d的30%。各组TN 1 d、7 d的去除率分别为9.0%~14.1%和25.6%~39.2%,1 d去除率约占7 d的30%。各组TP 1 d、7 d的去除率分别为22.0%~33.3%和57.3%~89.3%,1 d去除率约占7 d的40%。NO-3-N、NO-2-N含量很低,NO-3-N浓度基本在0.50 mg/L以下,NO-2-N浓度变化范围在0.10 mg/L以下。综合NH3-N、TN和TP去除效果,沸石与浮石按1∶1~1∶3混合的百喜草植生混凝土具有良好的脱氮除磷效果。     

花卉秸秆为碳源的潜流人工湿地对硝氮的去除及其负效应

可用有机碳源不足是限制低碳高硝氮废水反硝化脱氮效能的关键因素。采用4种常见花卉(康乃馨、玫瑰、百合、紫罗兰)的废弃秸秆作为有机碳源投加至垂直布设于潜流人工湿地前端的穿孔管中,考察并对比各系统对低碳高硝氮废水的脱硝效能及其氮转化情况。结果表明,投加花卉秸秆显著增强了人工湿地的NO-3-N去除效能,其中,康乃馨秸秆强化脱NO-3-N效能最佳,实验期间平均去除率为51.8%和每批次去除量873.4 mg;玫瑰秸秆最差,平均去除率为31.1%和每批次去除量535.0 mg。NO-3-N去除率均随运行时间的延长而逐渐下降。伴随NO-3-N的去除,系统内产生了一定量的NO-2-N和NH+4-N,其浓度均与NO-3-N去除率呈显著正相关(p0.05)。此外,花卉秸秆的投加使系统运行初期出水中的有机物含量偏高。以玫瑰秸秆为外加碳源产生的负效应最低。综合考虑碳源投加的正负效应,康乃馨秸秆为本实验条件下的最佳碳源,玫瑰秸秆则应增加投加量以达到更好的应用效果。     

扬水曝气技术在水源水质改善中的应用

扬水曝气技术是新开发的水质改善技术,用于混合上下水层、控制藻类生长、增加水体溶解氧、抑制底泥污染物释放.将该技术应用于某水源地,其提水效率达到同类设备--同温层曝气器的两倍;控制了水体表层的藻类数量,抑制了藻类的生长,将藻类叶绿素a含量降低了13.96%.扬水曝气技术的适用条件:用于控制藻类生长时,水深应不小于10 m;用于抑制底泥污染物释放时,水体应存在溶解氧小于1～2 mg/L的厌氧条件.     

不同曝气方式下SBR亚硝化的实现及NO2--N积累效果

研究不同曝气方式下亚硝化的实现以及基质浓度、曝气频率和温度对NO-2-N积累效果的影响。以实际污泥脱水液为研究对象,控制进水NH+4-N浓度在50~80 mg/L范围内,温度为27℃,pH值为7.8~8.2,DO浓度为0.5~1.0mg/L,分别采用连续曝气和间歇曝气2种方式启动SBR亚硝化反应器,并考察了在不同基质浓度、曝气频率和温度条件下NO-2-N累积情况。实验研究结果表明,经过40 d左右的运行,在2种不同曝气方式下SBR均成功实现了亚硝化,稳定运行阶段,NO-2-N积累率分别达到95%和85%。经SEM扫描电镜观察发现,在驯化成熟的活性污泥中,亚硝化细菌多呈球状和杆状,大小不同,外形饱满。当进水氨氮浓度小于200 mg/L,曝气频率为曝气15 min/停曝15 min,温度为27℃时,NO-2-N积累效果最佳,平均积累率可达90%以上。间歇曝气可以有效促进亚硝化细菌富集,有利于实现较高浓度的NO-2-N积累。基质浓度、曝气频率和温度对NO-2-N积累效果的影响显著。     

水源水库沉积物间隙水营养盐分布特征及扩散通量

为了阐明水源水库沉积物营养盐释放对水体富营养化的贡献,以周村水库为研究对象,探讨沉积物间隙水中氮、磷营养盐的分布特征,同时采用Fick第一定律对沉积物-水界面营养盐的扩散通量进行了估算。周村水库表层沉积物间隙水中NH+4-N的浓度为6.47 to 16.82 mg·L~(-1),PO3-4-P的浓度在0.13 to 0.56 mg·L~(-1)之间,均远高于上覆水中的营养盐浓度,表明周村水库表层沉积物具有很大的营养盐释放潜能。Fick第一定律的计算结果表明,沉积物-水界面NH+4-N与PO3-4-P的扩散通量分别为62.831 to 133.231和0.364 to 1.271 mg·(m2·d)-1,研究区域中间隙水中的营养盐均由沉积物向上覆水扩散,沉积物是底层水体营养盐的重要来源。     

基于功能基因表达的高氯酸盐与硝酸盐氮修复

为更好地研究环境中高氯酸盐离子(ClO-4)与硝酸盐氮(NO-3-N)混合污染的共同降解。选用pcrA、cld基因表征参与高氯酸盐降解的细菌,NirS基因表征反硝化细菌,16S rRNA基因表征整个细菌群落的活性。通过对高浓度硝酸盐氮与高氯酸盐混合污染降解体系内不同时间点不同种基因的表达分析,实时定量的反应复杂环境中混合污染物生物降解机理。结果表明,在外源添加足够的醋酸盐作为电子供体条件下,NO-3-N与ClO-4质量浓度比为5∶1时,硝酸盐氮的存在不会完全抑制ClO-4的降解,当NO-3-N降解完全时,可以加快ClO-4的降解过程。在有硝酸盐氮存在的混合降解体系内,pcrA和cld基因与ClO-4的浓度变化之间的相关性不是很高,证明该功能基因对复杂环境中特定生物群落的表征有一定局限性。     

滇池凤眼莲种养水域水体理化指标24小时变化规律

在滇池水域选择3个实验点,分别是外草海、老干鱼塘和龙门村,构建围栏控制性种养凤眼莲,用于吸收富集水体氮磷。于凤眼莲旺盛生长期内(2010年8月),每隔3小时监测种养区与对照区水体理化指标,包括气温、水温、p H、溶解氧(DO)、总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)、硝氮(NO-3-N)、总磷(TP)和磷酸根(PO3-4-P),分析24 h内水体理化指标的变化规律。结果显示,(1)昼夜变化使得3个实验点水体p H和DO白天高于夜晚。由于气泡浮力机制影响,龙门村水体Chl-a浓度在中午12:00达到最高,在日落后21:00又出现一个高值;(2)外草海种养区NO-3-N浓度与TN浓度呈显著的正相关关系,与NH+4-N浓度呈显著的负相关关系,推测是因为凤眼莲可以促进富营养化水体的硝化、反硝化、硝化-反硝化反应的耦合过程。老干鱼塘水体由于p H过高,使得水体NH+4-N浓度明显高于NO-3-N浓度;(3)昼夜变化对水体氮、磷浓度并未表现出显著的影响。在野外大水面种养相对小面积的凤眼莲,种养水域内部的氮磷浓度均高于相对较远的对照水域;规模化种养凤眼莲方可有效降低整个水体的氮磷浓度。