原位洗脱技术对凉水河底泥中氮、磷释放特征的影响

为探讨新兴底泥原位修复技术—原位洗脱技术对城市河流凉水河底泥中氮、磷释放的抑制作用,于现场采集洗脱前后样品并设计室内静态模拟实验,分析了实验期间洗脱组和对照组上覆水中${{\rm{NH}}_4^ + }$-N、${{\rm{NO}}_3^ - }$-N、TN、${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$-P、TP浓度和释放速率变化特征。结果表明：洗脱组释放第30天时,${{\rm{NH}}_4^ + }$-N由底泥向上覆水中平均释放速率(−6.51±0.32) mg·(m²·d)⁻¹,对应上覆水中${{\rm{NH}}_4^ + }$-N平均浓度为0.52 mg·L⁻¹,较对照组下降了89.4%;${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$-P和TP平均释放速率较对照组降低了78.1%和83.0%,上覆水中TP平均浓度为0.22 mg·L⁻¹,较对照组下降了68.1%。原位洗脱技术对底泥中${{\rm{NH}}_4^ +} $-N、${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$-P释放的抑制作用主要通过对有机氮、磷物质的削减和水-沉积物界面还原环境的改善来实现。     

中试规模动力波吹脱技术分离老龄化垃圾渗滤液中的高浓度氨氮

为解决老龄化垃圾渗滤液的脱氨难题,采用动力波吹脱技术对老龄化垃圾渗滤液进行氨氮吹脱分离,探究了吹脱时间、pH、气液比、温度和进水氨氮浓度对吹脱效能的影响。单因素实验结果表明：前3 h吹脱去除率增长最快,5 h后吹脱去除率变化较小;高pH下游离氨占比增大,对吹脱更为有利,pH为10.5左右时的工艺最为经济;动力波吹脱适用温度范围广,在10 ℃和25 ℃时,去除率可达72.62%和90.68%;增加气液比可提高吹脱效率,但当气液比超过129后,吹脱效果增幅不明显;氨氮浓度对吹脱去除率的影响较小。正交实验结果显示：温度方差最大,pH、气液比方差次之,进水氨氮浓度方差最小,即表明温度对动力波吹脱脱氨影响最为显著;pH、气液比也是重要影响因素;初始氨氮浓度对吹脱效率影响不显著。在25 ℃、pH=10.5、气液比为129时,吹脱5 h的最优条件下,氨氮去除率约91.25%~94.15%。相比传统吹脱工艺,动力波吹脱技术能大幅提高氨氮分离效率。     

反硝化生物滤池中生物膜量与脱氮效果和脱氢酶活性的关系

采用自主研发的中试反硝化生物滤池处理传统活性污泥法的二沉池出水,研究了稳定运行下生物膜量与脱氮效果和脱氢酶活性之间的关系。结果表明：根据VSS/SS=0.78、VSS/SS>0.78、VSS/SS<0.78,将SS分为3个区域,分别为区域1(232.5~1 246.6 mg·L−1)、区域2(1 246.6~2 542.7 mg·L−1)、区域3(2 542.7~3 523.9 mg·L−1)。在区域2内能获得最大的${\rm{NO}}_3^ - $-N和TN去除能力,去除率分别为95.0%和85.7%及最大的总脱氢酶活性(TDHA),为112.5 g;单位质量生物膜脱氢酶活性(DHA)与SS和VSS之间显著负相关,R2分别为0.822和0.876;TDHA随SS的增加而增加,直至VSS/SS开始减小时随之减小。DHA能较好地从微观层面反应微生物的活性,TDHA可从宏观层面反映整个反应器的生物活性,为反硝化生物滤池运行提供参考。     

前置反硝化曝气生物滤池的挂膜启动研究

为了解前置反硝化曝气生物滤池(BAF)的启动规律,构建了小试规模的前置反硝化BAF,采用快速排泥、逐步增大水力负荷的策略考察了其启动过程中的污染物去除情况及启动特性.结果表明,在好氧柱水力负荷为2.04 m3/(m2·h),厌氧柱水力负荷为4.08 m3/(m2·h),回流比为100%,气水比为5.6:1的情况下,前置反硝化BAF的启动需要49 d.启动过程中好氧池中硝化细菌的成熟是启动的关键.厌氧池中的反硝化细菌的成熟标志着启动的完成.启动完成后,前置反硝化BAF的出水COD、NH3-N及NO3--N分别稳定在50、15和5 mg/L以下,满足国家一级A排放标准.     

基于模型推断法确定邛海总磷总氮浓度的参照状态

将流域入湖的氮磷负荷分为点源和非点源两部分,基于SCS模型和USLE模型,分别计算了流域入湖的溶解态和颗粒态非点源负荷,根据沿湖城镇、湖滨居民点生活污水及养殖废水排放,计算了入湖的点源负荷。通过出湖河流、湖内取水和渔产捕捞,计算了出湖的营养物负荷。通过计算的出、入湖负荷和现有的湖泊水体氮磷浓度数据,基于湖泊氮磷质量守恒,计算了氮磷的净沉降速度。根据计算的逐年入湖氮磷负荷和所建的湖泊氮磷质量守恒模型,逆推逐年的湖泊水体氮磷浓度,确定湖泊氮磷浓度的参照状态。应用建立的模型推断出邛海TP、TN浓度的参照状态分别为0.018和0.239 mg/L。构建的湖泊氮磷参照状态推断模型,所需资料少,概念清晰,在资料缺乏的其他湖泊流域具有推广应用价值。     

白洋淀水环境容量核算及上游容量分配

根据多年的水质监测资料、设计水文条件及水质目标等参数,在划分容量分配控制单元的基础上,运用浅水湖泊污染物水环境容量计算方法计算了COD_Cr和NH₃-N的环境容量,并给出了体现社会性、经济性的水环境容量分配方案,采用基尼系数法对分配方案进行公平性评估。结果表明,白洋淀南刘庄、烧车淀、采蒲台各区域的COD_Cr容量分别为2 526.8,328.5和1 430.8 t/a;NH₃-N容量为155.0,73.0和255.5 t/a。白洋淀上游各控制单元指标的基尼系数值均小于0.4,分配结果较为合理。     

交替冻融对东北地区典型土壤氮磷浓度的影响

研究了交替冻融对东北地区黑土、暗棕壤和水稻土中的全氮、有效氮、全磷和有效磷的影响。结果表明,经过15次交替冻融后,三种类型土壤的全氮浓度均未发生明显变化,说明在交替冻融过程中,硝化与反硝化共同作用并不明显。由于冻融作用增强土壤释水性和水分渗透性,经15次交替冻融后,黑土、暗棕壤和水稻土的有效氮浓度均有所升高,以水稻土最显著,上升了31.25%。三种土壤全磷浓度均在初次冻融后大幅增高,总体呈升高趋势,分析原因主要是冻融作用破坏了土壤团聚体,增加了与消化液反应的机会。经15次交替冻融后,黑土和水稻土的有效磷浓度分别上升17.72%和56.16%,暗棕壤的有效磷浓度下降35.19%,这说明交替冻融过程中土壤有效磷的变化不但取决于土壤的C/P,还受土地利用类型的影响,林地的有效磷浓度可能由于发生磷的净固定而降低。     

广州市城区站点冬季PM2.5时间变化及碳氮同位素组成特征

于2018年冬季在广州城区磨碟沙站点开展细颗粒物(PM_2.5)样品采集,并获得PM_2.5中水溶性离子、含碳组分、稳定碳氮同位素的组成及时间变化特征,重点讨论了PM_2.5浓度升高时段的化学组成特征变化,进而利用稳定碳氮同位素变化特征探究了主要污染来源。结果表明：采样期间,研究站点PM_2.5平均质量浓度为22.1μg/m³,共出现两个PM_2.5浓度水平升高时段,所对应的平均质量浓度分别达46.0μg/m³和63.0μg/m³。风速降低、温度升高等不利气象条件是导致上述时段PM_2.5浓度上升的重要原因。在上述时段,伴随着PM_2.5浓度的升高,NO^-₃和NH⁺₄浓度均出现显著升高,NO^-₃与SO^2-₄的摩...     

紫色土旱坡地油菜/玉米轮作下氮流失的年际变化特征

明确三峡库区紫色土旱坡地氮流失的年际变化特征,为库区的施肥管理措施和面源污染治理提供参考.依托中国科学院成都山地灾害与环境研究所三峡库区试验站,于2018～2020年连续3 a设置不施肥(CK)、常规施肥(F)、优化施肥(OF)、化肥减量配施生物炭(BF)和化肥减量配施秸秆覆盖(SF)5种处理,研究紫色土旱坡地在油菜-玉米轮作模式下氮流失的年际变化特征.结果表明：(1)三峡库区紫色土旱坡地地表径流主要发生在5月和8月,壤中流主要发生在6～10月. 2018～2020年降雨量逐年增加,各处理地表径流产流量逐年减少,壤中流产流量大致呈逐年增加的趋势,年尺度下,壤中流产流量和产流次数均高于地表径流.(2)2018～2020年每年各形态氮的最高流失浓度出现时间大概一致,地表径流全氮、铵态氮和硝态氮最高流失浓度分别出现在5、 8～10和7月,壤中流各形态氮最高流失浓度分别出现在10、 10和5～7月.(3)地表径流各形态氮流失通量呈逐年降低趋势,壤中流各形态氮流失通量大致逐年增加.(4)生物炭和秸秆还田第一年降低氮流失通量的效果较好,但后续两年还田反而加剧了氮素流失通量.因此,三峡库区紫色土旱坡...     

Anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器的氮磷同步去除能力及污泥特性

为实现集成、高效的氮磷处理,提高厌氧氨氧化工艺的运行稳定性及功能集成性,搭建了一种新型的anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器。设置了3个不同温度条件下的反应器,通过控制进入反应器中的钙、磷元素,以及调控反应器pH,探究了膨胀床反应器对氮、磷的同步去除能力,并对污泥特性进行了分析。结果表明：anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器在35、25、15℃条件下均可稳定运行,并能分别实现(44.90±0.32)、(17.12±0.97)、(8.79±0.14 ) g·(L·d)⁻¹的氮去除速率,且总氮去除率稳定维持在85%以上;磷元素以HAP核的形式聚集在anammox颗粒内部,可在随剩余污泥排出的同时进行回收;anammox-HAP反应器中颗粒污泥的沉降性能明显高于一般厌氧或anammox工艺中的颗粒污泥,并与颗粒中的磷含量正相关。本研究阐释了anammox-HAP颗粒污泥型膨胀床反应器的特点,可为废水中氮磷的处理提供参考。