双污泥反硝化除磷技术去除生活污水中N2O影响因素研究

为探讨双污泥反硝化除磷技术在处理生活污水时N_2O产生量的影响因素,通过控制进水中化学需氧量(COD)浓度以及不同曝气量,分析了装置内总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH_(3~-)N)、亚硝酸盐氮(NO_(2~-)-N)、硝酸盐氮(NO_(3~-)-N)含量,研究了不同控制条件下N_2O的释放量,并对不同DO浓度下NH_3和NO_(2~-)-N完全降解所需时间进行了探讨。结果表明:1)硝化阶段DO浓度为3 mg/L时释放的N_2O浓度最低;2)随进水COD浓度的增加,反应完全后装置内TN浓度依次降低、TP浓度依次增大;3)反硝化阶段,进水COD浓度为300 mg/L时,释放的N_2O浓度达到最大值(5.34 mg/L)。     

沉积物再悬浮对长江口潮滩上覆水体脱氮过程的影响

以长江口潮滩作为研究区域,采用15N同位素示踪技术,模拟研究了沉积物再悬浮过程对水体反硝化和厌氧氨氧化的影响.结果表明,沉积物再悬浮引起的上覆水体反硝化和厌氧氨氧化速率与水体浊度呈显著的正相关关系,这说明沉积物再悬浮能够促进水体脱氮过程的发生.在沉积物再悬浮条件下,采样点反硝化与厌氧氨氧化速率受不同站位理化因素的影响,存在明显的空间差异,且主要受沉积物总有机碳含量的控制.此外,随着沉积物再悬浮浊度的增加,水体中反硝化细菌nirS基因与厌氧氨氧化细菌16S rRNA基因丰度均呈增加趋势.这说明沉积物再悬浮可增加水体脱氮功能菌群的丰度,进而增加脱氮速率.研究结果表明,评价河口潮滩沉积物再悬浮对氮转化过程的影响具有重要的科学意义.     

川中丘陵区农业源头沟渠反硝化速率特征及其影响因素

农业源头沟渠是连接农田排水与河流的重要通道,对农业非点源污染物具有很高的削减作用。反硝化作用是沟渠水体氮污染去除最彻底的机制,但目前相关研究缺乏。利用改进的乙炔抑制法研究川中丘陵区农业源头沟渠沉积物反硝化作用的速率、季节变化及影响因素,以期为长江上游农业水环境保护提供新的思路。结果表明:1)农业源头沟渠沉积物反硝化速率变化范围在0.31~43.11mg·m~(-2)·h~(-1)之间,平均值为10.45mg·m~(-2)·h~(-1);2)沟渠反硝化速率具有明显的季节差异,冬季沟渠沉积物反硝化速率普遍偏低,而夏季则具有较强的反硝化作用,不同季节的反硝化速率大小顺序为:夏季春季秋季冬季;3)沟渠反硝化作用受水文条件、水体沉积物碳氮浓度等因素影响。其中,水文条件不同的区域反硝化速率的大小顺序为:间歇滞水区干湿交替区常年淹水区;沉积物和上覆水NO-3-N,DOC浓度与反硝化速率之间具有显著的正相关关系。总体来说,川中丘陵区农业源头沟渠具有较高的反硝化速率,通过增加碳源或改善水文条件能有效地促进沟渠沉积物的反硝化作用,从而极大地提高农业源头沟渠对非点源氮污染的截控能力。     

DO对短程反硝化过程中N2O产量的影响

利用SBR反应器,考察不同溶解氧(DO)条件下NO2-反硝化过程中N2O产生及释放过程。研究结果表明:控制曝气量为0.3 L/min,进水NO2--N质量浓度为40 mg/L,体系DO质量浓度分别为0,0.1,0.3,0.5和0.7 mg/L时,反硝化过程N2O释放量分别为0.41,0.60,2.62,4.98,6.83 mg/L;随DO质量浓度的增加,反硝化速率明显降低;当DO质量浓度由0 mg/L增至0.7 mg/L时,每克混合液悬浮固体(MLSS)的NO2-反硝化速率由14.9 mg/(L.h)降至10.2 mg/(L.h),每克MLSS的N2O产生速率由0.2 mg/(L.h)增至1.9 mg/(L.h)。其原因为:高DO质量浓度对氧化亚氮还原酶具有较强的毒性,抑制了N2O的进一步还原过程;高NO2-的存在导致抑制了氧化亚氮还原酶的活性。降低A/O和A2/O等生物脱氮过程中缺氧反应器内部DO质量浓度,保证严格缺氧条件,是减少短程生物反硝化过程中N2O产量的关键因素。     

湟水河西宁段水体和沉积物中氮素转化关键过程与影响因素分析

于丰水期(2018年7月)和枯水期(2019年4月)分别在湟水河西宁段典型断面采集水体和沉积物样品共58个,枯水期同时采集污水处理厂出水样6个。利用实时荧光定量PCR方法,对12种氮转化功能基因进行定量分析。结果表明,湟水河平均总氮浓度为3.06±1.23 (1.308～6.51) mg/L。水体和沉积物中相对丰度较高的氮转化功能基因是narG,nirS和nosZ。氮转化功能基因的丰度和组成在沉积物中存在明显的季节差异,在水体中无明显季节差异。关键氮素转化过程是反硝化,对水体和沉积物氮素的去除贡献率分别为88%和98%。水体氮素转化主要受pH值、总氮及NO₃^--N调控,其中,氨氧化与NO₃^--N浓度负相关,反硝化与pH负相关。沉积物氮素转化与水体氮素浓度、沉积物pH值、总氮、总磷和有机碳等相关,其中,氨氧化与水体氮素浓度负相关,而反硝化主要受沉积物性质影响。进一步的分析结果表明,污水处理厂排放会显著降低水体中AOA-amoA, CMX-amo A, nir S, nxr B, napA, nar G...     

溶解氧对垃圾压缩站废水同时硝化反硝化脱氮的影响

溶解氧（DO）含量是实现同时硝化反硝化生物脱氮的关键因素之一.文中采用同时好氧厌氧生物反应器（SOA）,对反应器内不同DO含量下垃圾压缩站废水中氨氮（NH4＋-N）,CODcr和总氮（TN）含量随时间的变化情况进行了考察.发现DO含量对反应器内CODcr,NH4＋-N和TN的去除效率和效果均有较大的影响.在DO含量（质量浓度,下同）为1.0mg/L时,反应器内的氨氮去除可分为快速和慢速两个阶段.在DO含量为0.5 mg/L时反应器内出现好氧区和厌氧区平衡状态,同时硝化反硝化脱氮效果最佳.反应器内可能存在一定的厌氧氨氧化脱氮过程.     

有氧条件下ANAMMOX反应及其在HABR反应器中实现

为了深入研究厌氧氨氧化(ANAMMOX)新型生物脱氮工艺,减轻水体氮素污染,防止水体富营养化,用无纺布填料进行了ANAMMOX细菌的培养和富集,并通过批式实验研究了DO存在时ANAMMOX反应的可行性及其在HABR反应器中的运行性能. 实验结果表明,在有氧条件下能够发生ANAMMOX反应,反应器中同时存在好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的协同作用. DO浓度为1.0～6.47 mg/L时,ANAMMOX细菌活性较低,NH 4-N和NO-2- N降解速率分别为1.52 mg/(L·h)和1.83 mg/(L·h);当DO浓度小于1.0 mg/L时,ANAMMOX细菌活性升高,降解速率分别达到3.40 mg/(L·h)和3.98 mg/(L·h). ANAMMOX工艺可以在HABR反应器中实现,受DO、温度等因素的影响,TN去除负荷较低,只有0.01 kg/(m3·d).     

同步硝化反硝化脱氮及处理过程中N2O的控制研究

由于水体富营养化和温室气体控制的需要 ,使得具有高效率脱氮 ,同时N2 O逸出最少化的水处理技术的研究开发变得十分迫切 .本文报道了采用新型同步硝化反硝化工艺 (SND)的研究成果 .与传统顺序式硝化反硝化 (SQND)技术相比 ,SND工艺的脱氮与SQND的效率相近 ,可随溶解氧浓度降低而提高 ,但N2 O逸出量显著降低 ,且碳氮比的提高可进一步减少N2 O的排放     

溶解氧浓度对好氧阶段生物脱氮途径的影响

采用连续流一体化生物反应器(CIBR)系统,研究了4种曝气量(0.3,0.6,0.9和1.2 m3/h)对好氧阶段生物脱氮途径的影响.实验结果表明:当曝气量为0.3 m3/h时硝化反应未能顺利进行,其余3种曝气量下均顺利完成硝化反应,曝气量越大,硝化速率越大;总氮(TN)损失量分析表明低曝气量有利于同步硝化反硝化(SND)的发生,当曝气量为0.3 m3/h时TN损失量高达9.76 mg·L-1,当曝气量高于0.3 m3/h时以传统硝化作用为主.研究表明溶解氧(DO)质量浓度影响生物脱氮途径的根本原因是DO影响了氨氧化菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)和反硝化菌(DB)的活性,可通过在线控制方式实现各种脱氮途径.     

河流梯级开发对乌江中上游水体溶存N_2O释放的影响

当前河流筑坝导致水库释放温室气体N_2O的问题已经引起了世界范围内的广泛关注,梯级开发河流N_2O释放过程和机理的研究有助于准确评估河流N_2O释放水平.本研究选取了乌江中上游梯级开发河段,采集了河水、库区表层水和水库下泄水样进行了相关地球化学分析.结果显示,乌江干流的梯级开发对水化学条件、氮化物以及N_2O的释放产生了显著影响,氮化物受到显著的拦截效应,N_2O在库区附近的释放明显强于河流.N_2O饱和度平均为347%,均表现为大气N_2O的释放源,并受各水库自身库龄、营养状态和有机质等条件的影响.春夏季受水库内部氮的生物地球化学影响,具有较高的N_2O释放水平.温度、酸碱度(pH)和溶解氧(dissolved oxygen,DO)是影响N_2O释放的关键因子,对于库龄较老的乌江渡和东风湖来说,有机碳埋藏和水库营养条件显著促进着N_2O的释放,而氮负荷水平并未表现出显著促进N_2O的释放.硝化作用是河流N_2O产生的主要过程,但是下泄水较高的N_2O含量说明库区底部反硝化作用具有重要的贡献.全年河流水-气界面释放通量平均为0.33μmol·m~(-2)·h~(-1),下泄水的释放通量为0.64μmol·m~(-2)·h~(-1),水库表层水释放通量为0.43μmol·m~(-2)·h~(-1).与世界其他河流相比,乌江中上游干流N_2O的释放水平属中等水平,主要控制因素可能是氮负荷水平和水体水化学条件.然而,下泄水体具有高于河流和库区表层水的释放通量,需要引起重视.     

SBR反应器实现半亚硝化的启动策略

由于碳源不足,传统脱氮工艺难以处理高NH4+-N低碳氮比废水,采用短程硝化与厌氧氨氧化相结合的工艺可以处理此类废水,而半亚硝化是上述组合工艺的先决条件.采用低溶解氧和半碱度为启动策略,实现SBR反应器的半亚硝化作用,以期为后续厌氧氨氧化反应器提供合适进水水质.实验结果表明:水温(26±1)℃,控制初始碱度和NH4+-N的摩尔比为1,进水pH保持7.5±0.1,溶解氧为(0.8±0.2)mg/L的条件下,可将NO2--N累积率维持在95%,且出水中NO2--N和NH4+-N浓度相近,而NO3--N质量浓度低于5mg/L,反应器成功启动.进水化学需氧量(COD)对半亚硝化效果几乎没有影响.一个运行周期内三氮及COD的变化趋势说明,采用半碱度策略控制半亚硝化进程是可行的,能够保证出水NO2--N/NH4+-N摩尔比约为1.     

川中丘陵区农业源头沟渠反硝化速率特征及其影响因素

农业源头沟渠是连接农田排水与河流的重要通道，对农业非点源污染物具有 很高的削减作用。反硝化作用是沟渠水体氮污染去除最彻底的机制，但目前相关研究缺乏。利用改进的乙炔抑制法研究川中丘陵区农业源头沟渠沉积物反硝化作用的速率、季节变化及影响因素，以期为长江上游农业水环境保护提供新的思路。结果表明：1）农业源头沟渠沉积物反硝化速率变化范围在0.31～43.11 mg·m-2·h-1之间，平均值为10.45 mg·m-2·h-1；2）沟渠反硝化速率具有明显的季节差异，冬季沟渠沉积物反硝化速率普遍偏低，而夏季则具有较强的反硝化作用，不同季节的反硝化速率大小顺序为：夏季＞春季＞秋季＞冬季；3）沟渠反硝化作用受水文条件、水体沉积物碳氮浓度等因素影响。其中，水文条件不同的区域反硝化速率的大小顺序为：间歇滞水区＞干湿交替区＞常年淹水区；沉积物和上覆水NO-3 N，DOC浓度与反硝化速率之间具有显著的正相关关系。总体来说，川中丘陵区农业源头沟渠具有较高的反硝化速率，通过增加碳源或改善水文条件能有效地促进沟渠沉积物的反硝化作用，从而极大地提高农业源头沟渠对非点源氮污染的截控能力。
     

气升式一体化A/O生物膜反应器脱氮研究

构建了新型气升式一体化A/O生物膜反应器用于生活污水的脱氮处理,考察了进水碳氮比和曝气速率对反应器硝化和反硝化的影响.试验结果表明,一定曝气速率条件下,反应器硝化效果随着进水碳氮比的提高而下降;提高曝气速率可以增加反应器好氧区和缓冲区的DO浓度,降低有机物氧化对硝化作用的影响;低进水碳氮比条件下,进水中的有机碳源能在缺氧区作为反硝化反应的电子供体被有效利用;在进水TN负荷为0.01 kg/(m3.d)、有机物负荷为0.26~0.76 kg/(m3.d)、进水碳氮比为2.7~5.3条件下,反应器COD和TN去除率分别达到96.0%和80.0%.     

影响UASB厌氧氨氧化反应器脱氮性能的因素研究

目的研究溶解氧(DO)、温度、pH值和水力停留时间(HRT)对UASB厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响,寻找快速有效的脱氮处理途径.方法试验进水以人工配水的方式模拟城市生活污水,分别考察UASB反应器在不同的DO、温度、pH值和HRT反应条件下,通过检测进、出水中NH_4~+-N、NO_2~--N与NO_3~--N的质量浓度,分析UASB厌氧氨氧化反应器的脱氮性能,并确定最优环境因素.结果在进水中NH_4~+-N和NO_2~--N质量浓度分别为50 mg/L和66 mg/L、ρ(DO)1 mg/L、温度为30~35℃、pH=7~8、HRT=12 h的反应条件下,该反应器中的菌种具有最大的生物活性,污水的脱氮效果最优,总氮(TN)去除率维持在80%以上.结论厌氧氨氧化反应最佳条件的确定,为厌氧氨氧化工艺脱氮性能稳定性的控制起到关键作用.     

近海养殖水体硝化作用动力学研究

采集近海养殖水体在实验室进行无机氮(NH_4~+-N,NO_3~--N,NO_2~--N)的连续测定,并设定不同温度进行培养,研究水体的硝化作用动力学.结果表明,硝化作用属于连串反应;近海养殖水体中的硝化作用、以及其亚硝化、硝化的分步反应均符合一级反应动力学.总反应速率受亚硝化的影响较大.硝化作用反应速率常数、以及亚硝化、硝化的分步反应速率常数均随温度升高而增大.温度越高,NH_4~+的残留率越低,水体中的硝化作用以动力学控制为主.实验还测得该水体的活化能为7.363×10~4J·mol~(-1),硝化作用速率方程为,温度系数Q_(1)为3.02.     

城市污水部分亚硝化的实现与稳定运行

在常温(16.4～25.5℃)限氧(溶解氧DO质量浓度为0～0.60 mg/L)条件下,以A/O除磷工艺二级出水为原水,采用中试规模(容积1.14m3)的推流式反应器进行部分亚硝化试验研究.试验结果表明:较低的DO质量浓度(＜0.60mg/L)、沿程交替好氧缺氧的运行模式及较恒定的氨氮污泥去除负荷是实现部分亚硝化的关键因素;通过调整反应器4个格室的曝气量分别为4～8,3～4,0和3～5 L/min,沿程形成好氧、好氧、缺氧、好氧的环境,DO质量浓度分别为0.40～0.60,0.25～0.45,0.05～0.10和0.40～0.60 mg/L,水力停留时间(HRT)为7～9h,污泥回流比为40％～60％,氨氧化率控制在55％左右,出水m(NO2-N)/m(NH4+-N)平均为1.11,部分亚硝化效果稳定,亚硝化率超过95％,达到后续厌氧氨氧化(ANAMMOX)生物滤池进水要求;整个运行阶段污泥沉降性能良好,污泥容积指数(SVI)为60～100 mL/g,未出现污泥膨胀现象.     

上覆水不同C/N比条件下沉积物环境反硝化及氨氧化功能基因丰度变化特征

以太湖梅梁湾沉积物环境为研究对象,通过室内培养试验,研究上覆水不同C/N比条件对沉积物中反硝化(nirS、nirK)及氨氧化功能基因(古菌AOA-amoA、细菌AOB-amoA)丰度的影响,实验设计硝氮水平为2.0和5.0mg·L-1,C/N为0.5、2、4、6、10、14.结果表明,所有实验组样品在60天的培养周期中,反硝化功能基因丰度与本底值相比有所上升,但对C/N比变化响应不显著;氨氧化功能基因丰度对C/N比的变化有响应,当C/N比大于一定比值时,其丰度由初期的显著上升变化为显著下降.其中,氨氧化古菌(AOA-amoA)丰度对C/N比变化响应更显著.相关性分析表明,系统中硝酸盐氮浓度与氨氧化功能基因丰度呈显著相关(r2=0.551,P0.05),当氨氧化功能基因丰度较高时,来源于沉积物中氨氮的硝化产物使得系统中硝酸盐氮趋于累积.     

丹江流域典型农田包气带-含水层中硝酸盐氮还原过程及其影响因素

探究硝酸盐氮在农田土壤包气带-含水层中的迁移转化过程对地下水硝酸盐氮污染防治具有重要意义.该研究在丹江流域河南段典型农田采集了12个不同深度(0～42.5m)的包气带土壤和含水层沉积物样品，对氮素与抗生素的浓度水平、硝酸盐氮还原过程的潜在速率及其相关功能的基因丰度进行了系统测定.结果表明，TOC、NO₃-N和TP浓度在包气带土壤和含水层沉积物中具有显著差异；83种目标抗生素中仅检出7种，在包气带和含水层中的浓度范围分别为0.01～115.20ng/g和0.01～2.50ng/g; 3种磺胺类抗生素浓度随深度递减，2种大环内酯类抗生素浓度随深度增加.厌氧氨氧化和反硝化是浅层包气带(0～0.8m)中硝酸盐氮还原的关键过程，平均贡献率分别为53.9%和26.4%;深层包气带(0.8～6.0m)则以硝酸盐异化还原成铵为主导，对硝酸盐还原的贡献率达93.1%;含水层沉积物中最主要的硝酸盐氮转化过程是反硝化，贡献率为50.5%.氮转化过程速率与其相应功能基因的垂向分布特征一致.进一步发现抗生素浓度是影响农田包气带-含水层接续系统中硝酸盐氮转化过程的主要因素，NO_3<...     

沉水和浮叶植物在浅水湖泊生态系统中的作用——以太湖为例

对太湖沉水和浮叶植物、底栖动物及其湖泊水质和沉积物状况等进行了调查.结果表明:沉水和浮叶植物的存在对太湖水质、沉积物特性和底栖动物的多样性均有一定影响.有草区与无草区比较:其水体透明度提高了1.12(5月)和1.99(9月)倍,TN浓度降低了1.84(5月)和0.70(9月)倍,TP浓度降低了0.99(5月)和1.58(9月)倍,叶绿素含量降低了2.17(5月)和1.54(9月)倍,有草区底栖动物的生物多样性(75种)明显高于无草区(53种),方差分析差异达显著(P0.05)或极显著(P0.01).表明沉水和浮叶植物是维持太湖浅水湖泊健康生态系统的重要组成部分,在浅水湖泊中的作用不可替代.     

滇池水-沉积物界面氮分布特点及其对控制蓝藻水华的意义

 造成水体富营养化的污染源可以分为外源和内源,当湖泊的外源得到控制以后,内源营养盐的释放仍然可以发生富营养化,甚至爆发藻类水华.研究营养物质在水-沉积物界面的地球化学行为,对于控制水体富营养化和水华爆发具有重要意义.以滇池为研究对象,测定了间隙水和上覆水中总氮(TN)、氨态氮(NH₄⁺-N)、硝态氮(NO₃^--N)和有机氮(ON)的质量浓度.结果表明:①无论在草海还是外海,间隙水中TN,NH₄⁺-N及ON质量浓度均高于上覆水,说明底泥中的氮元素有向水体中扩散的趋势;②草海上覆水及间隙水中TN,NH₄⁺-N和NO₃^--N质量浓度均高于外海,其受污染的程度比外海高.研究揭示了滇池底泥中氮分布区域和垂直变化特征,阐明了内源氮负荷在湖泊富营养化中所起的作用.