改性沸石吸附柱去除和回收脱磷尿液废水中氨氮试验研究

经鸟粪石沉淀法回收尿液中磷后的废水中仍含有高浓度的氨氮,若直接排放,不仅会造成水体污染,也导致氮资源浪费。本文在5％HCl浸提,400℃焙烧,结合微波处理改性沸石以提高氨氮吸附能力的基础上,研究了改性沸石吸附柱高度（H）、吸附柱串联数量（N）以及水力停留时间（T）对脱磷尿液废水中氨氮去除效果的影响,评价了HCl溶液、NaCl溶液及其组合对吸附氨氮饱和的沸石的再生效果。结果表明：HCl-焙烧-微波改性沸石对氨氮的平衡吸附量为17．9mg·g-1,是天然沸石对氨氮平衡吸附量（6．9mg·g^-1）的2．6倍。当柱高H=35cm,水力停留时间亚2．0h,吸附柱串联个数N=3时,改性沸石对脱磷尿液废水中氨氮的去除效果最佳。当吸附柱内氨氮负荷小于6370mg时,吸附柱出水中氨氮浓度低于30mg·L-1。10％HCI＋5g·L-1 NaCl混合液作为沸石再生剂时,氨氮洗脱率达到88．3％,再生沸石的平衡吸附量可达16．4mg·g-1,为改性沸石的91．6％。可见,改性沸石吸附柱可有效去除脱磷尿液废、水中氨氮,同时10％HCI＋5g·L-1 NaCl混合溶液能够有效实现沸石再生和氨氮回收。研究结果为脱磷尿液废水中氨氮处理与回收中试试验奠定了基础。     

垂直流-水平潜流一体化人工湿地对菜地废水的净化效果

广州市番禺区东升农场菜地废水未经处理直接排入水生植物塘,最终流入附近河流,由于菜地废水水质较差,对其造成了严重的污染,严重威胁了附近居民的饮水安全。为了提高菜地出水水质,减轻对河流的污染,通过构建垂直流-水平潜流一体化人工湿地,对菜地废水进行净化处理。湿地经过9个月的运行,结果显示,湿地对COD、NH4＋-N和TP的平均去除率分别达56.40%、79.09%和79.79%以上,COD、NH4＋-N和TP出水平均浓度分别为9.45、0.47mg.L-1和0.06mg.L-1,均达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）Ⅱ类水质标准。湿地对TN的平均去除率较低,仅为35.08%,通过补充甘蔗叶作为碳源,湿地对TN的平均去除率显著提高,但随着碳源投加量的增加,去除率逐渐降低。本实验碳源投加量以1.62kg.m-3为宜,TN的平均去除率最高,达80.85%,出水TN平均浓度从3.06mg.L-1降低至0.90mg.L-1。     

薄层营养液膜技术(NFT)水培多年生黑麦草对不同富氮废水的净化效果

采用薄层营养液膜技术(NFT)培育多年生黑麦草(Lolium perenne L),以草带为植物滤器净化5种不同配置的富氮废水,废水10 d更换一次.试验结果表明在短期内(2d),TAN、NO-2-N和NO-3-N的去除量均在本身高水平而其他成分低水平的试验组达到最高,4组非离子氨UIA的净化率均高于99%.所有废水的pH值在2 d后均被控制在6.5～8.0.以上述3种氮90%的净化率为目标,废水G3(初始浓度为TAN:40 mg·L-1,NO-2-N:40 mg·L,NO-3-N:10 mg·L-1)和CK(仅在26.77 L自来水中加入18.36 g四水硝酸钙)需2d,废水G4(TAN:40 mg·L-1,NO-2-N:4 mg·L-1,NO-3-N:10 mg·L-1)需4 d,废水G1(TAN:140 mg·L-1,NO-2-N:40 mg·L-1,NO-3-N:80 mg·L-1)、废水G2(TAN:140mg·L-1,NO-2-N:40 mg·L-1,NO-3-N:10 mg·L-1)仅TAN和NO-2-N在6 d内完成.试验结束时G3草净增长最高(169.3 mm),并获得最大干草产量0.205 kg·m-2,G4获得最大鲜草产量1.48 kg·m-2.     

新型分层生物滴滤池去除污水中氮磷的性能研究

生物滴滤池是农村生活污水处理的主要技术之一,但其存在氮、磷去除能力有限,稳定性不高等缺点。为提高新型分层生物滴滤池的氮磷去除效率,探索最佳工艺条件,本文采用新型分层生物滴滤池为试验装置,考察了滤料种类、水力负荷、回流比等对装置去除污水中氮磷性能的影响。结果表明,当滤料为炉渣、水力负荷为4 m3·m-2·d-1、回流比为2∶1时滤池去除氮磷的效果最好,对NH4+-N、TN、TP、COD的平均去除率分别可达到87.08%、57.37%、66.04%、80.78%;采用较高的回流比是滴滤池提高脱氮效果的一条有效途径。     

天然沸石对猪场厌氧发酵液中氨氮吸附作用的试验研究

为达到利用人工湿地处理高氨氮污水的目的,采用天然沸石作为人工湿地基质,对比研究了天然沸石对NH4Cl溶液和猪场厌氧发酵液中氨氮的等温吸附特征、吸附动力学过程,考察了吸附时间、氨氮初始浓度、沸石用量对沸石吸附氨氮的影响。结果表明,Freundlich方程较Langmuir方程能更为准确地描述天然沸石对两种水质中氨氮的等温吸附特征;在两种水质中,单分子层饱和吸附量分别为16.20mg·g-1和3.85mg·g-1。天然沸石对氨氮的吸附作用受吸附时间、氨氮初始浓度及沸石用量影响较大,在两种水质中,沸石对氨氮的吸附过程在0～8h内均随时间显著上升,到48h时达到吸附平衡;当采用NH4Cl溶液时,初始氨氮的浓度由10mg·L-1增加到500mg·L-1时,平衡吸附量由0.19mg·g-1增加到5.91mg·g-1;当采用猪场厌氧发酵液时,初始氨氮的浓度由39.4mg·L-1增加到502.9mg·L-1时,平衡吸附量由0.63mg·g-1增加到3.20mg·g-1;增加沸石用量,可以提高氨氮的去除率,但单位质量沸石的氨氮吸附量随之降低。准二级动力学可以很好地描述天然沸石吸附两种水质中氨氮的动力学过程;由模型得出的天然沸石对氨氮的平衡吸附量与试验所得最大吸附量偏差范围分别为5%～11%和2.9%～5.4%。     

华北平原冬小麦/夏玉米轮作田土壤N2O通量特征及影响因素

采用静态箱/气相色谱法对华北平原冬小麦/夏玉米轮作田土壤N2O通量进行周年观测,研究轮作田土壤N2O源的大小及其变化规律,分析土壤温度、水分、有效氮含量对土壤N2O通量的影响。结果表明,土壤N2O通量季节变化明显且变化主要是由施肥引起的。麦田土壤N2O通量变化范围为-36~835μg.m-2.h-1,玉米田为-1~263μg.m-2.h-1,麦季土壤N2O排放强度(80.5μg.m-2.h-1)低于玉米季(90.5μg.m-2.h-1)。轮作田土壤N2O年总排放量为6.9kg.hm-2,麦季(4.2kg.hm-2)高于玉米季(2.7kg.hm-2)。土壤N2O通量随地温升高呈指数增长(通过0.01显著水平检验),季节Q10值为2.2,单日的Q10值在3.8~4.5;作物主要生长季(4-10月)土壤N2O通量随土壤中NH4 -N含量的增加呈线性增长(通过0.05显著水平检验),而与土壤含水量和NO3--N含量均未表现出明显数量关系。在作物主要生长季,上述各因子对土壤N2O通量的综合影响极显著(通过0.01显著水平检验),其中土壤含水量和NH4 -N含量是主导因素。     

适宜填料提高温室甲鱼养殖废水曝气生物滤池处理效能

温室甲鱼养殖废水的无序排放已成为长三角农村地区重要污染源之一,特别在温室甲鱼养殖密集区尤为明显。为了探索曝气生物滤池处理温室甲鱼养殖废水的可行性,并筛选适合于温室甲鱼养殖废水水质的生物滤池填料,为处理工艺的实际应用提供参考。该文以斜发沸石、生物陶粒和砾石等3种填料及以此作为填料的曝气生物滤池为研究对象,研究不同填料对温室甲鱼养殖废水N、P的吸附性能及其净化废水的效果。研究结果表明,3种填料的N吸附容量为0.469～0.563 mg/g,3种填料对N的吸附量差异不大（P>0.05）,P吸附容量0.003～0.114 mg/g,其中沸石对P的吸附量最高。在某典型温室甲鱼养殖场建立温室甲鱼养殖废水曝气生物滤池处理中试工程,经过122 d的运行,结果表明沸石、砾石和陶粒滤池对COD、NH4+-N、TN（总氮）以及TP（总磷）等污染物均具有良好的去除作用,整个运行过程中COD去除率59.4%～61.1%,NH4+-N去除率达93.2%～97.2%,TN去除率54.4%～71.1%,TP去除率为62.7%～84.3%,沸石滤池对TN去除作用最佳,砾石和陶粒滤池对TP的去除率较好。生物滤池对氮磷的去除是填料吸附和微生物共同作用的结果,填料种类对废水的处理效能影响较小,考虑到填料的成本和来源,砾石是曝气生物滤池处理温室甲鱼养殖废水时较为理想的填料。若在温室甲鱼养殖场位于环境敏感区,对氮的去除要求较高,则可采用沸石为填料。综上所述,曝气生物滤池处理工艺具有较高的推广应用价值,适合中国温室甲鱼养殖场废水的处理。     

不同水分条件下铵态氮对汕优63水稻硝态氮吸收的影响

通过水培试验,研究了汕优63水稻在不同水分以及有无NH+4-N供应条件下硝态氮的吸收特征。结果表明:在正常水分预处理的基础上,汕优63水稻硝态氮吸收速率随着硝态氮供应量的增加而增加。正常水分条件下,除0浓度,NH4+-N的供应抑制了硝态氮的吸收;模拟水分胁迫条件下NH4+-N的供应抑制了硝态氮吸收,且在0、20 mg.L-1浓度NO3--N有外溢现象。在无NH4+-N供应的情况下模拟水分胁迫抑制了硝态氮的吸收。在20 mg.L-1、40 mg.L-1、80 mg.L-1浓度,有NH4+-N供应的情况下水分胁迫促进了硝态氮吸收。在模拟水分胁迫预处理的基础上,汕优63水稻硝态氮吸收速率也随着硝态氮供应量的增加而增加,且大多数高于相应正常水分预处理,但处理3、4、5在正常水分预处理条件下硝态氮吸收速率相对高一些。在正常水分条件下,除20 mg.L-1浓度,NH4+-N的供应都促进了硝态氮吸收。在0、20 mg.L-1浓度,模拟水分胁迫条件下NH4+-N的供应抑制了硝态氮吸收;在60 mg.L-1浓度,模拟水分胁迫条件下NH4+-N的供应促进了硝态氮吸收。在40 mg.L-1、80 mg.L-1浓度,硝态氮吸收速率变化不大;在无NH4+-N供应的情况下,除20 mg.L-1浓度,模拟水分胁迫促进了硝态氮吸收。有NH4+-N供应的情况下,在0、20 mg.L-1浓度,水分胁迫抑制了硝态氮吸收;而在40 mg.L-1、60 mg.L-1、80 mg.L-1浓度,水分胁迫却促进了硝态氮吸收。     

不同基质去除水中氮、磷的作用机理及效应

对粉煤灰、矾土、活性炭、蛭石和火烧石5种基质的元素含量和表面化学性状进行了研究,并比较了这5种基质对P和NH4+-N的吸附性能。结果表明:粉煤灰呈碱性,具有较高的Fe、Ca含量,胶体氧化铁和水溶性Ca含量也最高,矾土呈酸性,Al含量和游离氧化铝含量最高,蛭石和火烧石呈中性,其中蛭石含有21.6%的Mg,活性炭比表面积最大。Langmuir等温吸附曲线方程能够对上述基质的P、NH4+-N吸附过程进行了很好的拟合,其中P理论饱和吸附量由大到小依次为粉煤灰>矾土>火烧石>活性炭>蛭石,NH4+-N饱和吸附量由大到小依次为蛭石>粉煤灰>火烧石>活性炭>矾土。双元素(P和NH4+-N)溶液下,基质对P或NH4+-N的理论饱和吸附量较单元素(P或NH4+-N)溶液下要低。在5种基质中,粉煤灰对P、NH4+-N的综合吸附能力较强,推荐其作为水体N、P污染修复的首选基质。     

贵州草海湿地农田沟渠沉积物氮磷的吸附动力学及影响因素

以草海-湿地农田沟渠系统为研究对象,运用模拟实验的方法,针对沟渠系统对氮磷的截留效用、沟渠沉积物对氮磷的吸附动力学及其影响因素进行了研究。结果表明,湿地农田沟渠系统对TP和TN的截留率分别为66.7%～79.7%和66.0%～76.4%,对NH4＋-N的截留率最高,为82.8%～89.3%。沟渠沉积物与太湖、滇池沉积物相比较而言,沉积物对PO4-3-P和NH4＋-N吸附平衡时间较长。盐度、[SO42-]和[NO3-]对PO43--P和NH4＋-N的吸附都具有一定的抑制作用;而[Ca2＋]对两者的影响具有明显的差别：Ca^2＋对PO43--P的吸附在低浓度下抑制,在高浓度下有促进作用;对NH4＋-N的吸附具有明显的抑制作用,且当[Ca^2＋]浓度为5mg·L^-1时吸附量最小。     

曝气生物滤池对玉米青贮渗出液处理效果

为了考察曝气生物滤池(biological aerated filter,BAF)处理玉米青贮渗出液的效果及其影响因素,重点考察了水力负荷、气水比、有机负荷和滤床高度。结果表明:水力负荷从0.5m3/(m2.h)升高到3.0m3/(m2.h)过程中,化学需氧量(COD)和NH3-N的去除率先升高后降低,当水力负荷1.5m3/(m2.h)时COD和NH3-N的去除率分别达到最大为83.5%、74.9%;增加气水比使得系统中溶解氧充足,可明显提高COD和NH3-N去除率,当气水比为3.5:1时COD和NH3-N的去除率分别达到最大为87.5%、75.2%;低有机负荷不利于COD和NH3-N的去除,当有机负荷为COD2.4kg/(m3.d)时,COD和NH3-N去除率最低分别仅为49.6%、58.5%,有机负荷为COD4.8kg/(m3.d)时去除率最高分别可达80.9%和75.9%,但过高的有机负荷反而对NH3-N去除不利,当有机负荷为COD7.2kg/(m3.d)时,NH3-N去除率降低为61.7%;滤床高度对硝化反应去除NH3-N影响较大,NH3-N生物硝化反应去除行为主要发生在0.6～1.0m区域。试验表明采用BAF系统处理玉米青贮渗出液是可行的,也为类似性质废水处理和改善农村水环境质量提供有益的参考。     

固体碳源填充床反应器反硝化性能的研究

为了优化固体碳源填充床反应器的运行条件,以PLA/PHBV颗粒为碳源和生物膜载体,研究了水力负荷与硝态氮负荷对反应器反硝化性能的影响,并用扫描电镜观察碳源表面生物膜的形态。结果表明,在进水硝态氮浓度为100 mg·L-1,水力负荷为1.71~8.39 m3·m-2·d-1时,反硝化速率呈现先增加后降低的趋势,最大值为40.53 mg·L-1·h-1;随着水力负荷的提高,出水硝态氮浓度逐渐增加,而COD浓度逐渐降低;维持水力负荷在3.54 m3·m-2·d-1以下,可保证反应器的出水满足我国饮用水标准对硝态氮与亚硝态氮浓度的要求;维持水力负荷为5.30 m3·m-2·d-1,反应器的反硝化速率与进水硝态氮负荷线性相关（R2=0.937）,而硝态氮负荷对出水的COD浓度未发生明显影响;维持进水硝态氮负荷不高于0.16 kg·m-2·d-1,可保证反应器出水的硝态氮与亚硝态氮浓度满足国家标准。通过扫描电镜照片可以看出,PLA/PHBV颗粒表面的生物膜以球菌和杆菌为主,成簇定植在碳源颗粒表面。     

天然沸石负载氧化镁对氮磷吸附解吸特性的影响

采用平衡震荡法研究天然沸石负载氧化镁对溶液NH4+、H2PO4-的等温吸附-解吸行为,并运用Langmuir方程对其进行拟合分析,通过自由能的变化分析了吸附过程和吸附结合能.结果表明,天然沸石负载氧化镁与单一天然沸石相比,NH4+的最大吸附量降低了4.49 mg·g-1,H2PO4-提高了36倍;两种吸附材料对NH4+吸附机制主要以表面吸附为主,天然沸石负载氧化镁对H2PO4-的吸附机制主要以化学吸附(沉淀)为主,天然沸石主要以表面吸附和专性吸附为主;两种吸附材料对NH4+、H2PO4-的吸附均能自发进行,负载氧化镁后降低了天然沸石对NH4+的吸附能力,而显著提高了对H2PO4-的吸附能力.     

天然沸石对水中氨氮吸附特性的研究

以浙江缙云天然沸石为原料,分别用摇床和吸附柱实验研究了天然沸石对氨氮的静态和动态吸附特性。结果显示,在10、25、40℃温度下沸石吸附氨氮有显著差异(P0.05)。在25℃、氨氮初始浓度为50 mg·L-1的条件下,1~2 mm沸石对氨氮的360 min吸附容量为4.05±0.02 mg·g-1。沸石对氨氮的吸附过程遵循二级吸附动力学方程,沸石对氨氮的等温吸附可用Langmuir和Freundlich等温吸附方程拟合,相关性分析结果表明Langmuir方程达到极显著相关(P0.01),可以更好地描述沸石吸附氨氮的热力学过程。随着沸石粒径与投加量的减小,沸石对氨氮的吸附量显著增加。在p H值6.0~8.0时,沸石对氨氮去除效果最好。动态试验显示,当氨氮浓度为50 mg·L-1时,沸石的穿透时间约96 h,动态饱和吸附量为18.8 mg·g-1。     

混合基质垂直流人工湿地净化废水效果

利用两种混合基质(蛭石+高炉渣、陶粒+高炉渣)构建模拟垂直流人工湿地处理化粪池出水,运行1a试验结果表明,蛭石+高炉渣基质对总鳞(TP)、总氮(TN)、NH4+-N、CODCr的去除效果要好于陶粒+高炉渣系统,而且其4个组合系统对TP、TN、CODcr、NH4+-N去除率分别大于71%、2.5%、61%、65%;水力学负荷比污染物的去除率存在密切关系:CODcr、NH4+-N、TP在水力负荷较小(30.6cm/d)时的去除率比水力负荷61.2cm/d下高;而种植美人蕉的蛭石+高炉渣组合在水力负荷为30.6cm/d,停留时间为0.848d时的处理效果较好,其对NH4+-N、TP、CODcr的去除率分别为94.51%、89.13%、66.46%,均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。     

绿狐尾藻湿地对养殖废水中不同污染负荷氮去除效应

为研究绿狐尾藻湿地对不同污染负荷养殖废水氮去除效应和影响因素，该研究在野外建立了9条表面流绿狐尾藻湿地，以低负荷（60 L/d废水+120 L/d清水）、中负荷（120 L/d废水+60 L/d清水/d）和高负荷（180 L/d废水）养殖废水为处理对象，研究了不同污染负荷下绿狐尾藻湿地水体氮素时间变化规律；结合线性混合模型，进一步探究了影响绿狐尾藻湿地氮去除的关键环境因子。结果表明，整个试验期间（2014-07－2015-05），绿狐尾藻湿地对低、中、高负荷废水铵氮（NH4+-N）和总氮（Total Nitrogen，TN）去除率均较高，其中NH4+-N平均去除率为85.0%～98.6%，TN平均去除率为83.6%～97.1%。线性混合模型分析结果表明，影响绿狐尾藻湿地NH4+-N去除的关键环境因子是水体溶解氧和硝态氮以及底泥NH4+-N含量，其中水体溶解氧对绿狐尾藻湿地NH4+-N去除影响最大。由于绿狐尾藻湿地对不同污染负荷废水NH4+-N和TN去除率均达到80.0%以上，因此绿狐尾藻可作为耐铵植物处理高负荷养殖废水。该研究结果可为绿狐尾藻湿地在规模养殖场的实际应用提供参考。     

氯化钾中杂质铵含量及对土壤铵态氮测定的影响

对用连续流动分析仪测定土壤NH4+-N时有负值出现的现象进行了初步研究。测定了14种市售氯化钾中杂质铵的含量,选用其中4种对采自陕西杨凌、长武、合阳等地的14个土壤样品NH4+-N做了测定。结果表明:14种市售氯化钾NH4+-N含量范围为1.7～49.1 mg kg-1;当氯化钾浸提剂含NH4+-N小于1.3 mg L-1时,对土壤NH4+-N的测定基本没有影响,当大于2.6 mg L-1时,会使某些土壤NH4+-N值不同程度降低甚至为负值。为避免杂质干扰,可事先用简便的点滴法粗略定量浸提剂中的NH4+-N,当其大于1.3 mg L-1时,最好更换氯化钾,当大于2.6 mg L-1时,必须更换,以保证结果的可靠性。     

沸石不同粒径组成对NH_4~+-N、H_2PO_4~--P和K~+吸附-解吸的影响

为了对沸石不同用途进行准确选材,实现其高效利用,研究了天然斜发沸石的6种粒径对NH_4~+-N、H_2PO_4~--P和K~+吸附、解吸的影响。结果表明:对沸石吸附和解吸3种离子,不同粒径间数值差异显著,表现规律也不同。NH_4~+-N的吸附量和解吸量分别相差4.31倍和4.93倍;K~+分别相差7.89倍和81.77倍。随粒径变小,沸石对NH_4~+-N和K~+的吸附与解吸量均呈先升高后降低的趋势,对H_2PO_4~--P的吸附量呈负值到较低正值的变化,解吸量为0。对3种离子的最大吸附量分别为8 354.62、74.33和2 722.25 mg/kg,最大解吸量分别为7 423.29、0和875.70 mg/kg。在NH_4~+-N和K~+的吸附方面,适宜选择粒径为40μm的天然沸石;而对H_2PO_4~--P,各粒径的天然沸石效果均不适宜,需要进行改性处理后应用。     

上向流曝气生物滤池中有机氮沿程转化规律与生物特性研究

为揭示上向流曝气生物滤池中有机氮沿程转化规律及其微生物特性,优化滤池的设计与运行,以有机氮废水为处理对象,在水力负荷0.329～0.50 5m3/(m2.h)、气水比4-5:1、沿程DO 3.0～5.85 mg/L、不加任何有机碳源的情况下,研究氮元素沿程转化规律.结果表明:曝气生物滤池内有机氮氨化与硝化同步进行,90%以上的溶解性有机氮(DON)转化为NO3-N;滤池沿程各段对于TKN的降解进程(TKN→NH3-N)与NH3-N的硝化进程(NH3-N→NO2-N→NO3-N)一致:微生物总量沿水流方向呈逐渐递减趋势;生物耗氰速率(OUR)沿程逐渐减小,OUR 数量级为101mg/(g·h).该研究可为硝化滤池的设计提供理论依据以及滤池运行参数的优化提供技术支持.     

氮素形态及pH值交互作用对甜菜产量和含糖率的影响

采用3因素5水平二次旋转回归设计,以Hoagland营养液为基础,以pH、硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)为处理因子进行水培试验,建立了多因子复合处理对甜菜(Beta vulgaris L.)品种甜研7号块根产量和含糖率影响的回归模型,并分析了各因子的主效应和互作效应。结果表明:在本试验条件下,影响甜菜块根产量和含糖率的单因子主效应大小均为NO3--N>pH>NH4+-N;pH在6.2～7.0范围内,对产量和含糖率的影响表现为正效应,在7.0～7.8之间,表现为负效应;NO3--N(0～16mmol.L-1)对产量表现正效应,而对含糖率则为负效应;在0～8.0mmol.L-1范围内,NH4+-N对产量影响为正效应,在8.0～16.0mmol.L-1之间为负效应,0～16mmol.L-1对含糖率影响为负效应。NO3--N与NH4+-N的互作对产量、pH与NO3--N的互作对含糖率的影响均达显著水平。模拟寻优结果表明,介质环境pH在6.5～7.5范围内,适当调节NO3--N和NH4+-N比例,可获得较高的甜菜块根产糖量,总N为16.0mmol.L-1、NO3--N:NH4+-N为16∶0时及N为19.2mmol.L-1、NO3--N∶NH4+-N为5∶1时产糖量最佳。