基于SWAT模型的白洋淀流域总氮负荷模拟研究

在白洋淀水质现状评价的基础上,以营养元素总氮为指示因子,用SWAT模型分析白洋淀流域污染负荷影响因素,模拟各类污染源的贡献值及分布。结果表明,相对于环境背景值,添加面源或点源排放后,总氮负荷分别增加了64%和116%。白洋淀流域总氮多年平均面源负荷贡献率为33.8%,点源负荷贡献率为66.2%,且汛期总氮负荷量远高于非汛期。

低氮负荷对序批式静态沉降工艺性能的影响分析

分析了低氮负荷对序批式静态沉降工艺性能的影响及其性能恢复情况。结果表明:在温度30℃~35℃、pH值7.8~8.3的运行条件下,当进水总氮负荷从0.079 kg/(m^(3)·d)降低到0.038 kg/(m^(3)·d)、0.024 kg/(m^(3)·d)、0.020 kg/(m^(3)·d)时,污水的总氮去除率从74.18%下降到62.03%、54.02%、49.76%;低负荷运行阶段结束后,当总氮负荷由0.020 kg/(m^(3)·d)提高到0.116 kg/(m^(3)·d)时,总氮去除率提高至92%;表明低氮负荷对污泥的活性和处理效果有明显的抑制作用,在总氮负荷提升后,反应器中的硝化反应与反硝化反应得到提高,反应活性逐渐得到恢复。

哈尔滨地区农业面源污染负荷估算与分析

为分析哈尔滨地区农业面源污染的形势和特征,根据哈尔滨市2002—2012年的农业统计资料,利用输出系数模型估算了该地区农业面源污染总氮(TN)、总磷(TP)年输出负荷。对估算结果分不同污染源、种植类型、畜禽种类进行了分析。结果表明:TN和TP的年输出总负荷基本呈逐年增加的趋势;影响该地区农业面源污染的主要因素为土地利用,其中,农业种植用地是TN、TP负荷的最大贡献者;畜禽养殖的污染贡献仅次于农业土地利用;由农村居民生活带来的面源污染也不容忽视。因此,哈尔滨地区农业面源污染形势不容乐观,必须大力开展防控工作,以改善该地区农业面源污染日益严重的趋势。

基于HYPE模型的汉江安康断面以上流域非点源污染模拟

基于空间数据和属性数据,构建了汉江安康断面以上流域环境水文预测(HYPE)模型,模拟了2012—2016年安康水文站的降水量和径流以及研究区非点源总氮、总磷污染负荷。结果表明:HYPE模型日径流量和月径流量模拟结果率定期纳升效率系数分别为0.78、0.90,验证期分别为0.69、0.87;总氮、总磷负荷模拟结果率定期纳什效率系数分别为0.71、0.69,验证期分别为0.68、0.63,表明HYPE模型在研究区具有良好适用性;汉江安康断面以上流域总氮和总磷非点源污染负荷主要集中在6—10月,主要来源于农业化肥施用与水土流失;研究区总氮单位面积负荷流失量为0.354~6.139 kg,总磷单位面积负荷流失量为0.012~0.395 kg,总氮、总磷流失最严重的区域主要分布在流域偏南部,合理使用化肥、加强防治水土流失是控制研究区非点源污染的有效措施。

农业小流域土地利用格局变化对氮素输出的影响——以丹江口库区胡家山小流域为例

流域土地利用格局对农业非点源污染氮素输出具有重要的影响。以丹江口库区胡家山小流域为研究对象,分析2008～2016年土地利用类型变化对流域总氮输出的影响,以期为丹江口库区生态清洁小流域建设提供参考。结果表明:2008～2016年,流域出口处总氮年平均浓度从5. 13±4. 2 mg/L降低为2. 06±0. 62mg/L;总氮输出负荷由49 025 kg/a降低至21 578 kg/a,总氮输出负荷减少56. 0%。对比分析流域生态治理工程实施情况,发现坡改梯、退耕还林等水土保持治理与植被恢复措施在有效控制水土流失的同时,还在减少流域氮素输出中发挥了重要作用。经相关分析,流域内林地、耕地、居民地的空间分布格局对流域氮素输出均有影响,其中100 m河岸带范围为流域总氮负荷输出的主要区域。有效控制胡家山小流域100 m河岸带尺度的氮素流失,可显著降低流域总氮输出负荷。

小流域内的氮污染物来源模拟研究

文章采用澳大利亚源流域模型模拟东山小流域内2001年-2010年产生的降雨径流和总氮污染负荷,其中降雨径流采用SIMHYD模型,氮污染物生成采用EMC/DWC模型。通过模拟发现,流域内的水产养殖塘产生的径流量占66%,其次为高地茶果树;水产养殖和高地茶果树两种土地利用类型是流域内主要的总氮负荷来源;而单位面积上产生的最大污染负荷来自于蔬菜种植地(46 kg/ha)和高地茶果树(42 kg/ha)。

滴灌施肥对农田土壤氮素利用和流失的影响

通过2年在果园和蔬菜田的生产试验及田间氮素流失监测,对比研究常规施肥管理和精确滴灌施肥技术在作物产量、肥料消耗量和农田氮素流失负荷等方面的差异,分析不同施肥方式对农田土壤氮素利用和流失的影响。结果表明:滴灌施肥技术把定量的溶解态肥料直接输送到作物根部,提高了肥料利用效率,农作物产量与常规产量基本持平甚至略有提高,而氮肥消耗量和氮素流失负荷则显著降低。与常规施肥管理方式相比,2006年梨、大豆和玉米的单位产量氮肥消耗量分别降低10.8、11.8和8.9g/kg,削减率分别为22.8%、26.6%和30.8%;单位产量总氮流失量也分别削减45.2%、14.5%和26.3%。2007年梨、西瓜和玉米的单位产量氮肥消耗量分别降低11.1、8.1和5.0g/kg,削减率分别达到29.7%、65.8%和21.5%;单位产量总氮流失量分别削减56.4%、49.7%和51.8%。

精确滴灌施肥技术对大棚土壤盐渍化和氮磷流失控制的研究

针对温室大棚盐渍化土壤灌水洗盐而导致的农业面源污染问题,以常规肥水管理方式为对照,在上海崇明东滩温室大棚采用土壤次生盐渍化监测、灌水洗盐过程模拟和农作物生产试验等方法研究精确滴灌施肥技术在降低土壤次生盐渍化程度和减少农田氮磷流失中的作用。结果表明,滴灌施肥技术可有效降低农田表层土壤的盐分积累速度,以此降低洗盐频次,进而显著削减温室大棚因灌水洗盐而引起的氮磷流失负荷。当滴灌施肥区洗盐频次降低为常规区的一半时,总氮、总磷、硝氮和氨氮的年流失负荷较常规方式削减45%～53%,而作物产量基本可以保持;当洗盐频次降低为常规区的1/4时,总氮、总磷、硝氮和氨氮的年流失负荷的削减率达58%～75%,但后茬作物减产明显。

中国区域畜禽粪便能源潜力及总量控制研究

为了评估中国畜禽粪便资源总量及其对环境的影响,以环保部、统计局和农业部发布的区域畜禽产排污系数为基础,利用2010年的统计数据,研究了中国及各省的畜禽粪便资源总量、能源潜力及农地的氮磷负荷,并以欧盟的农地氮磷施用标准对中国畜禽养殖的环境容量和污染风险进行了初步评估。结果表明,2010年,中国畜禽粪便总量达22.35亿t,可产沼气1072.75亿m3,山东等6省市粪便资源超过1.00亿t;全国单位面积农地氮磷平均负荷为43.73kg/hm2(TN)和9.16kg/hm2(TP),北京等6省市农地氮磷负荷超标;全国畜禽养殖环境容量为129.56亿头猪当量(以N为基准),159.74亿头猪当量(以P为基准),实际养殖总量约占环境容量的1/4,考虑化肥施用的影响,约有20个省超过本省50%环境容量。研究结果为区域畜禽养殖总量控制、合理布局和粪污的综合利用提供决策依据。

高负荷厌氧氨氧化的稳定性试验研究

为探讨高负荷条件下复合式UASB反应器中厌氧氨氧化反应的脱氮性能和稳定性,在已经成功启动并稳定运行的厌氧氨氧化反应器中,通过提高进水总氮浓度和缩短水力停留时间两种方式提高总氮负荷,考察脱氮效果。结果表明,通过逐步提高进水总氮浓度和缩短HRT可以提高厌氧氨氧化反应的总氮负荷,并获得理想的脱氮效果和运行稳定性,但过高的亚硝态氮浓度会对反应产生一定的抑制作用。

响应曲面法分析pH和温度对厌氧氨氧化脱氮效能的影响

在单因素试验的基础上,利用响应曲面法研究温度和pH交互作用对厌氧氨氧化脱氮效能的影响。结果表明,在温度单因素试验中,在30℃下,总氮去除负荷(NRR)为32.1 mg/(L·h),厌氧氨氧化的脱氮效果最好。在pH单因素试验中,NRR随pH升高总体呈现先上升后下降的趋势,且不同温度下的最适pH存在变化。采用响应曲面法建立预测温度和pH对厌氧氨氧化脱氮效能交互作用的影响模型,在温度大于25℃、pH值为7.6～8.2时,NRR最高,厌氧氨氧化污泥的活性最佳;低温条件(15℃)下,较高的pH对厌氧氨氧化污泥活性有强化作用。对低温条件下NRR的模型预测值和实际试验值进行比较,发现两者偏差较小,说明该模型的合理性和有效性较为理想。

沱江流域总氮面源污染负荷时空演变

根据四川省沱江流域水环境受总氮(TN)面源严重污染的现状,采用排污系数法估算2007~2017年该流域来自各面源污染源的TN污染负荷,并利用空间重心统计法和空间分析技术揭示沱江流域TN污染负荷时空分布特征及转移趋势,以期为相关部门精准防控和预警沱江流域面源污染提供理论依据.结果表明,2007~2017年畜禽养殖污染源对整个流域的TN污染负荷贡献率每年均在45%以上,是TN面源污染的主要污染源.农村生活和农村生活垃圾污染源的贡献率呈逐年减少趋势,农田固废和农田径流污染源的贡献率则呈增加趋势.TN总污染负荷总体呈下降趋势,2010年污染负荷最大,达到5.7×10^(4)t,2017年最小,为4.69×10^(4)t.污染负荷在空间上的异质性变化及降雨径流的不均匀分布驱使畜禽养殖、农田固废类和农田径流污染源的TN污染负荷重心由西北向东南方向移动,流域东南部是畜禽养殖、农田固废类和农田径流TN污染的重点防控区域.东南部各区县的农业人口大量向城市人口转化,进而驱动农村生活和农村生活垃圾污染源的TN污染负荷重心由东南向西北方向转移,其转移范围高达66.35 km2,由此确定的最小边界圆是污染源污染负荷变化的重点识别区域,沱江流域西北部则是农村生活和农村生活垃圾TN污染的重点防控区域.本研究拓展了环境科学领域对流域污染负荷时空演变的探究方法,对于改善水环境质量,促进流域经济可持续发展具有重要意义.

农村面源污染治理的“4R”理论与工程实践——案例分析

农村面源污染问题日益突出,是当前水污染控制与水环境改善的重点和难点。"十一五"期间,在国家水专项的支持下,以农村面源污染治理的"4R"理论(源头减量—过程阻断—养分再利用—生态修复)为指导,选择江苏省无锡市的直湖港小流域龙延村为综合示范区进行了技术的集成与工程化应用,取得了良好效果。本文以此为典型案例,详细介绍了综合示范区的污染现状"、4R"技术的集成应用与衔接配套、各项技术应用的污染控制效果以及区域环境改善效果,并对"4R"理论的核心内涵以及未来的发展进行了总结和讨论。

基于水文水质资料的非点源输出系数模型参数确定方法及其应用

非点源污染模型是目前开展非点源污染研究的主要手段.针对非点源污染模型中的输出系数模型,提出了一种基于历史水文水质资料的参数确定方法.该方法通过在研究区中筛选若干个小流域,根据污染物质量守恒原则,得到各营养源的输出系数.该方法对长江上游2000年的总氮(TN)负荷模拟值为156.19万t,其与实际监测值的相对误差为21.90%,这对于长江上游这样的超大流域而言,模拟精度在可接受范围内.本文提出的参数确定方法简便可行,对参数要求低,且精度较好,适合于对我国非点源污染监测资料缺乏地区以及大中尺度流域的非点源污染负荷研究,因此具有其理论和现实意义.

进水渗滤液总氮和BOD_5/TN对填埋场反应器反硝化和厌氧氨氧化协同脱氮的影响

晚期垃圾渗滤液具有氨氮浓度较高、碳氮比（C／N）较低和可生化性差的特点，生物脱氮较困难．本文研究了改变进水总氮负荷和BOD，／TN比值对填埋场生物反应器处理垃圾渗滤液的脱氮效果的影响．结果表明，总氮负荷为15～25g·（m^3·d）^-1的范围内时，总氮去除负荷稳定为10～12g·（m^3·d）^-1，但是总氮去除率随着负荷的增加从67．7％下降至60．2％，说明在一定范围总氮负荷的增加会降低总氮去除率，但不会影响去除负荷．当改变进水的BOD。／TN从0．3提高到0．4后，总氮负荷为9g·（m^3·d）^-1时的厌氧、准好氧反应器，总氮去除率可从79．9％分别提高到89．9％和86．2％，表明提高BOD，／TN能够有效促进填埋场生物反应器对总氮污染物的去除，并且厌氧条件下效果更好．脱氮途径分析表明，填埋场生物反应器中厌氧氨氧化和反硝化作用可以协同脱氮．

一体化厌氧氨氧化反应器的优化及其稳定性研究

采用一体化厌氧氨氧化SBR反应器(120L)处理高氨氮废水,研究系统总氮去除负荷提高和稳定性的影响因素.长期试验结果表明:该一体化厌氧氨氧化SBR反应器的最大总氮去除负荷为1.1kg/(m^3·d),影响反应器运行稳定性的主要因素有:游离氨浓度、溶解氧浓度、絮体污泥和颗粒污泥相对比例等.在一体化厌氧氨氧化反应器中保持AOB和Anammox活性的相互匹配是维持系统稳定运行的关键因素.大量淘洗絮体污泥会造成氨氧化活性降低和溶解氧升高,从而引起总氮去除负荷下降.限制反应器负荷增加的主要因素有:(1)污泥随出水流失,体系污泥浓度保持恒定;(2)受溶解氧影响AOB和Anammox活性不能同时提高;(3)传质效率难以进一步提高.试验中发现总氮去除负荷和曝气量之间具有很好的相关性,反应器负荷波动时通过调整曝气量来调控反应状态,有利于一体化工艺的稳定运行.

微生物增强技术在城镇污水厂的应用

内蒙古某城市污水处理厂主要处理工上游企业污水和生活污水,但由于上游企业出现生产事故,进水总氮负荷持续偏高,导致部分反硝化菌受抑制,出水总氮不达标。鉴于此情况该污水厂拟采用微生物增强技术恢复反硝化菌的活性快速恢复反硝化系统。本文阐述了通过投加生物倍活反硝化菌种以增强系统对总氮的去除能力。投加2 d后,出水总氮开始降低,4 d后出水总氮达到排放标准。

五莲县畜禽粪尿资源及利用潜力的计算分析

为了掌握山东省五莲县畜禽粪尿资源总量及可产沼气量,为县域畜牧业管理和畜禽粪尿治理工作提供数据支撑。以《2016年五莲县国民经济和社会发展统计公报》的畜禽饲养量、《畜禽养殖业源产排污系数手册》的畜禽排泄系数为基础数据,按照算式,计算县域畜禽粪尿资源量、单位面积耕地的总氮(磷)负荷量、可产沼气量,以及耕地承载总氮(磷)限量和总氮(磷)实际量。结果表明,五莲县畜禽粪尿产生量651006.24t、单位面积耕地的总氮(磷)负荷量63.21kg/hm^2 (15.44kg/hm^2)、可产沼气量1645.77万m^3。以单位猪饲养期内产生总氮(磷)量为基准,耕地承载总氮(磷)实际量是89.32万头猪当量(173.21万头猪当量);耕地承载总氮(磷)限量是240.25万头猪当量(392.85万头猪当量)。分析得出,饲养畜禽中禽粪尿产生量占比最大,约38.44%;耕地承载总氮(磷)实际量占总氮(磷)限量比例约为37.18%(44.12%)。当前县域畜禽粪尿量并未超出耕地承载能力,存在沼气资源开发利用潜力。本文为县域畜牧业管理、饲养量控制和畜禽粪尿资源综合利用提供数据支撑。

SNAD-MBBR处理垃圾渗滤液厌氧出水的脱氮研究

利用移动床生物膜反应器(MBBR)对亚硝化-厌氧氨氧化-反硝化(SNAD)工艺处理垃圾渗滤液厌氧出水的脱氮效果进行了研究。SNAD-MBBR反应器内投加K3填料,控制温度为33～35℃、DO为0. 03～0. 1 mg/L、pH值为7. 5～8. 0、HRT为12 h,试验一共进行了152 d,在进水总氮负荷逐渐增加过程中相应调节曝气量以获得最佳去除效果。结果表明,在该工艺条件下进水总氮负荷为0. 9 kg/(m^3·d)时,TN去除率仍可达88%。当进水总氮负荷继续提高至1 kg/(m^3·d)时,由于进水中的有机物浓度较高以及多种异养好氧菌的繁殖,抑制了亚硝化及厌氧氨氧化过程,致使反应器脱氮效率明显降低,仅为20%左右。

调控温度和沉降时间实现ANAMMOX颗粒快速启动及其稳定运行

基于常温条件下厌氧氨氧化启动时间较长、生物质含量低的问题,实验拟通过温度控制,在SBR反应器中快速启动厌氧氨氧化颗粒污泥,实现常温低基质条件下稳定运行.结果表明,采取适当升高温度(27℃)再降温的方式,逐渐缩短沉淀时间,能够在常温条件下30 d启动厌氧氨氧化颗粒污泥,颗粒平均粒径达到430μm以上,氨氮及亚硝氮去除率分别为88%和85%左右,总氮去除率达到75%;在低基质稳定运行阶段,氨氮去除率能够达到86%,亚硝氮去除率能够达到98%,总氮去除率达到85%以上; SVI(以MLSS计)稳定在30 m L·g-1,MLVSS/MLSS大于60%,蛋白质(PN)/多糖(PS)稳定在1. 75左右.采取控制温度的方式无需控制进水中的溶解氧可以实现常温低基质厌氧氨氧化颗粒的启动和稳定运行,通过控制进水总氮负荷能够获得较高总氮去除率.