上海市黄浦江河网氮污染输入负荷分析和量化计算

河流氮素污染已成为上海市区域内主要环境问题之一。在GLOBAL-NEWS2模型的基础上,对上海市区域河网氮污染输入负荷进行计算和建模。河流氮污染输入负荷模型包括点源输入、非点源输入和上游输入3个部分。结果表明,上海市区域河网氮污染输入负荷总量估算值为68.39Gg/a,其中点源氮输入负荷为15.43Gg/a,非点源氮输入负荷为41.29Gg/a,上游氮输入负荷为11.67Gg/a。非点源输入所占比例最大(60.37%),而其中又以农业氮肥输入为主(19.05Gg/a)。因此,要减少河流氮污染输入负荷,限制农业活动中氮肥的施用量是行之有效的途径。将上海市河网作为一个封闭边界的氮循环流域尺度进行建模和分析,未来需进一步研究氮在流域内的子循环过程。     

底泥污染物释放动力学研究

采用模拟试验方式和新型微生物数量测定方法，研究了沼泽化湖泊底泥和受污染河流底泥在不同扰动状态下，底泥耗氧速率、氮和磷污染物释放动力学过程。结果表明：（1）底泥耗氧速率是同样条件下上覆水耗氧速率的48倍，而在扰动状态下，底泥氧速率达到上覆水耗氧速率的596－936倍，扰动底泥显著增大其耗氧速率，底泥污染越严重，其耗氧速率越大，对水体产生的影响也越大。（2）扰动底泥可以显著增大底泥的氮磷释放速率，氮的释放受到机氮的氨化、氨氮的硝化、硝酸盐氮的反硝化以及氨氮被微生物吸收转化为有机氮等的影响；磷的释放过程受厌氧过程和底泥颗粒吸附的影响，耗氧速率高的底泥具有更大的氨磷释放潜力。（3）微生物数量在底泥污染物释放动力学中起着关键性作用，亲型方法可以快速检测微生物总量。试验结果对于水环境的管理、受污染水体的修复，以及底泥的处理处置等都具有重要的指导意义。     

底泥污染物释放动力学研究

采用模拟试验方式和新型微生物数量测定方法 ,研究了沼泽化湖泊底泥和受污染河流底泥在不同扰动状态下 ,底泥耗氧速率、氮和磷污染物释放动力学过程。结果表明 :( 1)底泥耗氧速率是同样条件下上覆水耗氧速率的 48倍 ,而在扰动状态下 ,底泥耗氧速率达到上覆水耗氧速率的 5 96— 93 6倍 ,扰动底泥显著增大其耗氧速率 ,底泥污染越严重 ,其耗氧速率越大 ,对水体产生的影响也越大。 ( 2 )扰动底泥可以显著增大底泥的氮磷释放速率 ,氮的释放受有机氮的氨化、氨氮的硝化、硝酸盐氮的反硝化以及氨氮被微生物吸收转化为有机氮等的影响 ;磷的释放过程受厌氧过程和底泥颗粒吸附的影响 ,耗氧速率高的底泥具有更大的氮磷释放潜力。 ( 3 )微生物数量在底泥污染物释放动力学中起着关键性作用 ,新型方法可以快速检测微生物总量。试验结果对于水环境的管理、受污染水体的修复 ,以及底泥的处理处置等都具有重要的指导意义     

滨河湿地对农业非点源氮污染控制研究进展

氮素是农业径流最重要、最普遍的水体污染物。滨河湿地因受到陆地生境和水生生境双重影响而显得非常独特,作为重要的陆地和水生环境的生态交错带,滨河湿地能够阻断和改变水运污染物,特别是农业径流中的氮排入临近的小溪和河流。植物吸收和反硝化作用是滨河湿地两种最重要的截留和缓解氮负荷的有效途径,氮素可以通过生物转化、植物吸收、微生物暂时固氮等方式去除,但是永久性的去除氮却是通过反硝化过程来完成的。为了系统认识和了解滨河湿地生态系统对农业非点源氮污染控制过程,通过大量文献分析讨论了滨河湿地对农业非点源氮的净化能力、净化机制及其影响因素,并结合我国研究现状展望了该领域的研究前景。滨河湿地对农业非点源氮污染的控制作用研究将成为滨河湿地生态系统服务功能评价、滨河湿地生态系统健康与稳定的诊断和退化滨河湿地生态系统修复的重要基础理论。     

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。     

生物同步脱氮除硫工艺研究进展

传统生物脱氮除硫过程中存在着许多问题。近年来,通过对脱氮微生物的深入研究,生物脱氮技术取得了突破性进展,而在生物同步脱氮除硫方面发展相对缓慢。总结了包括反硝化除硫、硫酸盐还原—自养反硝化—硝化、反硝化氨氧化以及硫酸盐型厌氧氨氧化等生物同步脱氮除硫工艺的特点,分析了各自的工艺原理及面临的挑战,并提出了今后的研究方向。     

短程硝化—厌氧氨氧化组合工艺在脱氮领域的研究进展

基于全程硝化反硝化的传统生物脱氮工艺在硝化过程中需要大量氧气供应,反硝化过程需要有机物作为碳源,存在能耗与药耗过大的问题.为了降低废水脱氮的成本,短程硝化(PN)—厌氧氨氧化(ANAMMOX)组合工艺(PNA工艺)得到了高速发展.综述了PNA工艺的影响因素,重点介绍了4种基于PN与ANAMMOX原理开发的衍生PNA工艺...     

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。     

电化学强化脱氮中反硝化菌对活性炭纤维电极电化学反应影响初步研究

研究固定反硝化菌活性炭纤维电极的阴极极化行为及其硝酸盐氮脱除率,考察了活性炭纤维电极电化学强化脱氮系统中生物过程对电化学过程的影响。实验表明,反硝化过程影响电极电化学反应,参数表观交换电流密度可用来表征体系反硝化菌的反硝化能力,新定义了生物效益量,其变化率与硝酸盐氮脱除率相关性良好。     

基于化学与生物膜耦合深度脱除地下水中硝酸盐氮

我国华北地区超过80%的地下水受到污染,其中硝酸盐氮的污染日益严重,威胁着人类健康。基于单质铁去除地下水中硝酸盐氮,因伴随氨氮的产生而受限制;生物反硝化脱氮因地下水中碳源不足无法满足脱氮要求。采用自制的微电解化学催化固体颗粒与天然生物质构成耦合生物载体,通过自养与异养反硝化耦合深度脱除地下水中硝酸盐氮,并建立了地下水易位好氧、厌氧深度脱氮新工艺。结果表明:好氧反应器在HRT为12 h、DO为2.0～3.0 mg·L-1的条件下,硝酸盐氮平均去除率≥91.24%;厌氧反应器在HRT为14 h的条件下,硝酸盐氮平均去除率≥96.32%;反应器中微电解化学催化固体颗粒可为自养反硝化菌提供电子,生物质可为微生物提供必要的有限碳源,硝酸盐氮的脱除是自制微电解化学催化固体颗粒与生物膜耦合作用的结果。出水均无亚硝酸盐氮和氨氮积累。此技术可为受污染地下水的修复提供理论依据。     

短程硝化的实现、维持与过程控制的研究现状

短程生物脱氮技术目前倍受人们的关注，国内外学者对短程硝化提出了多种实现及维持的控制途径，但仍存在着一些问题。由于活性污泥法中DO，ORP，pH的变化规律从不同角度不同程度地反映了生物脱氮反应的进程，所以用它们作为控制参数就可以对生物脱氮反应进行过程控制。在分析中，通过对国内外短程硝化控制途径的研究现状与发展趋势的分析和总结，针对目前在实现短程硝化及维持短程硝化各种途径中存在的问题，提出了通过在线检测DO，pH，ORP来实现与维持短程硝化的新思路。     

短程硝化的实现、维持与过程控制的研究现状

短程生物脱氮技术目前倍受人们的关注,国内外学者对短程硝化提出了多种实现及维持的控制途径,但仍存在着一些问题。由于活性污泥法中DO,ORP,pH的变化规律从不同角度不同程度地反映了生物脱氮反应的进程,所以用它们作为控制参数就可以对生物脱氮反应进行过程控制。在分析中,通过对国内外短程硝化控制途径的研究现状与发展趋势的分析和总结,针对目前在实现短程硝化及维持短程硝化各种途径中存在的问题,提出了通过在线检测DO,pH,ORP来实现与维持短程硝化的新思路。     

有机物对自养脱氮工艺影响的研究进展

自养脱氮工艺中同时存在亚硝酸化、硝酸化、厌氧氨氧化和反硝化4个过程,而有机物增加了自养脱氮工艺4个过程的脱氮复杂性,但也增加了更多的可能性。综述了有机物对亚硝酸化、硝酸化、厌氧氨氧化和反硝化的影响,整理了同步亚硝化/厌氧氨氧化/反硝化(SNAD)工艺和反硝化氨氧化(DEAMOX)工艺的最新研究进展。     

深埋地热水中三氮分布特征及其影响因素研究

为有效控制深埋地热水中三氮污染,并为合理开发地热水资源提供理论依据,基于开封市城区44眼地热井(埋深为600~1 800m)的理化指标,绘制了三氮在各含水层中的浓度等值线图,研究了开封市地热水中三氮空间分布规律及其影响因素。研究结果表明:以《地下水质量标准》(GB/T 14848—93)的Ⅲ类水质要求为评价标准,开封市埋深为600~1 800m的地热水中,三氮污染以亚硝酸盐氮为主,硝酸盐氮与氨氮污染较轻;亚硝酸盐氮超标区主要分布在开封市火车站附近,其分布规律是发生不同程度硝化/反硝化作用的结果;除个别取样点外,各含水层中硝酸盐氮和氨氮的浓度均较低。相关分析结果表明,亚硝酸盐氮与硝酸盐氮显著相关,氨氮与pH显著相关,进一步证实了三氮浓度分布与硝化/反硝化作用有关。     

短程硝化-反硝化生物脱氮过程的影响因素研究

短程硝化-反硝化,是将硝化过程控制在亚硝化阶段,随后在缺氧条件下进行反硝化的生物脱氮过程,其关键是如何控制硝化过程中影响HNO2积累的因素。分析结果表明：影响NO2^--N积累的主要因素为温度、游离氨、pH值、溶解氧、有害物质和泥龄,并提出了实现短程硝化一反硝化的控制条件。     

饮用水中硝酸盐的脱除

饮脾水中硝酸氮的污染问题日趋严重,对人类的健康有多方面的危害。离子交换、反渗透、电渗、生物反硝化、化学和化学催化反硝化都可从水中脱除硝酸盐,但目前投入实用的只有离子交换、生物反硝化、反渗透三种工艺。这些脱硝方法各有优缺点。本文综述了饮用水脱硝的应用现状,并对其发展的趋势进行了简单的论述。     

常温内源反硝化脱氮过程中pH和ORP变化规律

采用SBR反应器，在25℃下，以不同比例的NO3^-N和NO2^--N作电子受体，对内源反硝化脱氮过程中的pH、ORP变化进行了研究。结果表明，ORP在内源反硝化过程中呈现逐渐减小的趋势，当反硝化结束时突然大幅度降低而出现特征点；内源反硝化过程中的pH值变化则与起始pH值和硝态氮浓度有关，当初始pH值较小、硝态氮浓度较低时，内源反硝化过程中pH极大值只出现一次，pH值呈现出先增大后减小的规律性变化，指示反硝化结束的特征点准确出现；当初始pH值较高、或者硝态氮浓度足够高时，则pH值在反应后期将维持在某个值附近并波动，指示反硝化结束的特征点不明显，此种情况下，以ORP来指示内源反硝化过程的结束较为可靠。     

上海河流氮负荷的年际变化及其水体富营养化的原因探讨

利用1990-2002年水质监测数据,分析了上海河流水体中氮负荷(总氮和氨氮)的年际变化特征：从整体上来看,上海河流水体氮负荷较大,氮污染严重:苏州河、黄浦江下游河段氮负荷明显高于上游河段,市区河流氮负荷明显高于郊区河流;从年际变化上看,苏州河、黄浦江、市区河流(除龙华港)水体历年氮含量有降低趋势,郊区河流水体历年氮含量有增长趋势。在此基础上,从六个方面讨论了造成上海河流水体富营养化的原因,以期为上海市河流综合整治的规划决策提供重要的科学依据。     

常温内源反硝化脱氮过程中pH和ORP变化规律

采用SBR反应器,在25℃下,以不同比例的NO-3N和NO-2N作电子受体,对内源反硝化脱氮过程中的pH、ORP变化进行了研究。结果表明,ORP在内源反硝化过程中呈现逐渐减小的趋势,当反硝化结束时突然大幅度降低而出现特征点;内源反硝化过程中的pH值变化则与起始pH值和硝态氮浓度有关,当初始pH值较小、硝态氮浓度较低时,内源反硝化过程中pH极大值只出现一次,pH值呈现出先增大后减小的规律性变化,指示反硝化结束的特征点准确出现;当初始pH值较高、或者硝态氮浓度足够高时,则pH值在反应后期将维持在某个值附近并波动,指示反硝化结束的特征点不明显,此种情况下,以ORP来指示内源反硝化过程的结束较为可靠。     

SBR用于焦化废水生物处理的试验研究

采用SBR工艺对焦化废水的有机物降解和生物脱氮进行了研究。试验结果表明,焦化废水的生物脱氮是以短程硝化/反硝化的途径存在的,而且在好氧阶段存在同时硝化/反硝化(SND)过程。好氧阶段的反硝化效率约占整个反应周期脱氮效率的37.0%。SBR反应器对NH3N的去除效率在95.8%～99.2%,COD的去除率在85.3%～92.6%。由于出水中NO2N的积累,NO2N对COD浓度贡献值得关注。