導(dǎo)語：如何才能寫好一篇廢水中總氮處理方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：沸石；SBR系統(tǒng)；SBR-沸石系統(tǒng)；氨氮廢水

中圖分類號(hào)：X703文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2013）12016104

1引言

我國水體中氨氮污染很嚴(yán)重。1998年中國環(huán)境公報(bào)[1]顯示，我國水體污染嚴(yán)重，而氨氮為水體主要污染指標(biāo)之一。氨氮排入水體，特別是流動(dòng)較緩慢的湖泊、海灣，容易引起水中藻類及其他微生物大量繁殖，形成富營養(yǎng)化污染，除了會(huì)使自來水處理廠運(yùn)行困難，造成飲用水的異味外，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使水中溶解氧下降，魚類大量死亡，甚至?xí)?dǎo)致湖泊的干涸滅亡[2]。另外，氨氮對(duì)某些金屬也有腐蝕作用，而且對(duì)水中的投氯消毒也有不利影響。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制水中的氨氮濃度。

水中的氨氮來源很多，排放量也很大。生活污水、禽畜飼養(yǎng)場(chǎng)出水、農(nóng)田出水、化糞池滲濾液、垃圾滲濾液、氮肥廠廢水、煉焦廠廢水、味精廠廢水、濕冶廠排出水中都含有大量的氨氮，而且這些污水中氨氮濃度大都很高。如煉焦廠廢水達(dá)2000mg/L以上，味精廠某些廢水中的氨氮濃度超過10000mg/L，而國家綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定氨氮最高允許排放濃度為15mg/L。由此看來，氨氮的治理任務(wù)迫切而又艱巨。

本課題設(shè)計(jì)在SBR反應(yīng)器內(nèi)加入少量沸石粉末，使其與生化系統(tǒng)中的活性污泥形成膠狀生物團(tuán)，利用沸石對(duì)氨氮具有選擇性吸附能力這一特點(diǎn)，使活性污泥與沸石界面之間的氨氮濃度能夠有所提高。這使水體中的氨氮在反應(yīng)器中的停留時(shí)間明顯延長，非常有利于硝化菌和反硝化菌對(duì)氨氮進(jìn)行氧化—還原，可能使反應(yīng)系統(tǒng)處理氨氮的能力增強(qiáng)，從而在進(jìn)水氨氮含量較高的情況下（>80mg/L），其出水的NH3＼|N值保持處于較低的水平（

2材料與方法

2.1實(shí)驗(yàn)材料

沸石（粒徑0.8～1.7mm）、SBR反應(yīng)器、250mL具塞錐型瓶、氨水、81-2型磁力恒溫?cái)嚢杵鳌ODEL818型pH計(jì)、蒸餾裝置、五頭曝氣機(jī)、曝氣頭、定時(shí)器、活性污泥（來自金山石化廠）。

2.2測(cè)定方法

水中氨氮測(cè)定——蒸餾和滴定法 （GB7478-87）；化學(xué)需氧量（CODCr）測(cè)定——重鉻酸鹽法 （GB11914-89）；亞硝酸根測(cè)定——比色法；硝酸根測(cè)定——苯酚磺酸法[3]。

2.3沸石對(duì)廢水中氨氮的吸附能力的研究

2.3.1沸石吸附飽和實(shí)驗(yàn)

稱取定量氯化氨，溶于定量去離子水中，使溶液氨氮濃度約為150mg/L，調(diào)節(jié)pH值至約等于6。取多個(gè)潔凈干燥500mL具塞錐型瓶，置入一定質(zhì)量沸石（4.000g），以500mL容量瓶移配好溶液至瓶中，恒溫條件下同時(shí)開動(dòng)攪拌，每隔1h取2瓶停機(jī)靜沉10min后取樣，以濾紙自然滲濾，取濾液50mL，蒸氨測(cè)定。實(shí)驗(yàn)在前4h連續(xù)進(jìn)行。當(dāng)變化值變小時(shí)，則為間隔24h。

2.3.2高濃度進(jìn)水實(shí)驗(yàn)

稱取定量氯化氨，溶于定量去離子水中，使溶液氨氮濃度約為600mg/L，調(diào)節(jié)pH值至約等于6。取多個(gè)潔凈干燥250mL具塞錐型瓶，置入一定質(zhì)量沸石（2.5000g），以250mL容量瓶移配好溶液至瓶中，恒溫條件下同時(shí)開動(dòng)攪拌，每隔1h取1瓶停機(jī)靜沉10min后取樣，以濾紙自然滲濾，取濾液20mL，蒸氨測(cè)定。實(shí)驗(yàn)在前5h連續(xù)進(jìn)行。當(dāng)變化值變小時(shí)，則為間隔24h。

2.3.3pH值對(duì)沸石吸附氨氮能力的影響

稱取定量氯化氨，溶于2L去離子水中，使其中氨氮濃度約為150mg/L。取6個(gè)潔凈干燥250mL具塞錐型瓶，置入一定量沸石，以pH計(jì)調(diào)節(jié)溶液pH值至約等于3.5、4、5、6.5、7、7.5時(shí)分別取出250mL定容后倒入具塞錐型瓶，另取一潔凈干燥250mL具塞錐型瓶，移250mL pH值為7.5的溶液入內(nèi)。將上述錐型瓶置于搖床恒溫20℃狀況下，搖24h后取下靜沉，經(jīng)濾紙自然滲濾后，取濾液蒸氨滴定。

2.3.4有機(jī)物對(duì)沸石吸附氨氮能力的影響

取6個(gè)250mg/L具塞干燥的錐型瓶，各放入2g沸石，其中3個(gè)各放入一些苯鉀酸鈉，然后放在磁力恒溫?cái)嚢杵魃蠑嚢瑁謩e在1h、2h、3h測(cè)氨氮濃度，

2013年12月綠色科技第12期

王偉萍，等：SBR-沸石系統(tǒng)處理氨氮廢水的研究環(huán)境與安全

2.4SBR-沸石系統(tǒng)處理含氨氮廢水能力的研究

2.4.1SBR系統(tǒng)的曝氣實(shí)驗(yàn)

在曝氣池內(nèi)投入一些其他污水廠的濃縮污泥或脫水污泥，投入微生物所需要的營養(yǎng)液（C∶N∶P=100∶5∶1）進(jìn)行悶曝，數(shù)小時(shí)后停止曝氣，排水，然后將上清液放掉1/3，再加營養(yǎng)液，每天2次，3d后，測(cè)COD值。若COD有50%去除率，可使進(jìn)水中的COD值增加至500mg/L；若COD去除率達(dá)60%～70%，假如要處理的COD在1000mg/L，則可減少所投入的營養(yǎng)，增加廢水水量，但COD還是控制在500～600mg/L。3d后若COD去除率不變，則再次減少營養(yǎng)，增加廢水水量，一直到廢水全部進(jìn)入曝氣池內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，若廢水中缺N、P，則按比例根據(jù)水量每天要補(bǔ)加投入。

2.4.2沸石-SBR系統(tǒng)去除氨氮的影響

在其中一個(gè)SBR系統(tǒng)中投入10g沸石，另一個(gè)則不投，此時(shí)污泥指數(shù)MLSS=2800 mg/L，SV30=30%，曝氣8h，靜沉4h，然后出水測(cè)氨氮濃度、COD和總氮，進(jìn)行比較。

3結(jié)果與討論

3.1沸石對(duì)氨氮廢水的影響

3.1.1沸石的離子交換性質(zhì)

沸石是一種密集鋁的硅酸鹽，結(jié)構(gòu)是以Si為中心，形成4個(gè)頂點(diǎn)有O配置的SiO4四面體，Al取代Si并置換成AlO4四面體的結(jié)合體，一般可用以下化學(xué)式表示：

沸石作為離子交換體，具有特殊的離子交換特性，對(duì)離子的選擇交換順序如下所示：

可見，沸石對(duì)氨離子有較高的選擇性，采用沸石進(jìn)行離子交換處理，從污水中吸附氨氮是可行的[4]。

3.1.2沸石吸附飽和時(shí)間、飽和量實(shí)驗(yàn)

由圖1可以看出， 0～6h時(shí)吸附量逐漸增大，隨后吸附變慢，沸石吸附氨氮的趨于平衡。沸石的最大NH+4＼|N吸附容量為14～20mg/g沸石，在我們現(xiàn)有條件下，沸石的NH+4＼|N吸附容量約在10mg/g沸石左右。通常情況下，沸石達(dá)到NH+4＼|N吸附飽和所需時(shí)間較長，但由于其吸附具有開始時(shí)較快，之后越來越慢，在較短時(shí)間（約不到1h）內(nèi)完成大部分吸附的特點(diǎn)，因此在實(shí)際工程中具有較大利用價(jià)值。

由圖2可知，進(jìn)水的氨氮濃度對(duì)吸附容量和吸附飽和時(shí)間有較大影響。在0～4h時(shí)氨氮濃度由600mg/L降到32.55mg/L，吸附量變大。因此，進(jìn)水氨氮濃度越大，沸石對(duì)氨氮吸附的吸附量就越大，吸附速度也就越快。

3.1.3影響沸石吸附氨氮能力因素的實(shí)驗(yàn)

由圖3可知，在通常情況下（pH=4～8之間），pH值的變化對(duì)沸石對(duì)NH+4＼|N吸附容量的影響很小，當(dāng)我們?cè)谔幚韕H值約為7的普通廢水時(shí)，可不考慮pH值對(duì)NH+4＼|N吸附容量的影響。

由圖4可知，1h時(shí)，加入苯甲酸鈉的廢水測(cè)得的氨氮濃度明顯比未加苯甲酸鈉的要高，說明沸石對(duì)有機(jī)物和氨氮同時(shí)吸附，但到了2h、3h時(shí)，這個(gè)差距就很小，幾乎可忽略。因此對(duì)我們的SBR系統(tǒng)（曝氣8h）而言，有機(jī)物的影響可忽略。

3.2SBR-沸石系統(tǒng)處理含氨氮廢水能力的研究

3.2.1SBR系統(tǒng)曝氣時(shí)間的影響

在培養(yǎng)污泥的同時(shí)，我們需要確定SBR系統(tǒng)曝氣時(shí)間的大小，經(jīng)過燒杯實(shí)驗(yàn)，我們得出結(jié)果，見圖5。由圖5可以看出，COD隨時(shí)間增加而呈直線降低。到了8h及9h COD不再下降，基本保持水平。到達(dá)12h后，COD又呈上升趨勢(shì)。一般來說，廢水的停留時(shí)間為8h的時(shí)候處理效果是最佳的。因此本課題的SBR系統(tǒng)采用曝氣8h，靜沉4h的方案。

3.2.2投加沸石對(duì)SBR系統(tǒng)去除氨氮的影響

由圖6可知，投入沸石使SBR系統(tǒng)去除氨氮的效率平均提高6.5%。由于生物脫氮的去除率一般能達(dá)到80%左右，再要提高不太容易，但投入沸石后使氨氮去除率提高了6.5%，說明加入沸石對(duì)SBR系統(tǒng)去除氨氮很有效，對(duì)低濃度氨氮廢水的處理，這種SBR-沸石的方法就更有效。

由圖7可知，SBR生化系統(tǒng)對(duì)COD的去除率很高，一般都超過90%，加入沸石后，COD去除率確有一些提高，但提高不大，平均在1%。因此，投與不投沸石對(duì)COD的去除率沒有影響。

由圖8可以看出，由生物硝化-反硝化原理，氨氮經(jīng)硝化過程，變成硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮，但廢水中總氮量并未變化，只有經(jīng)反硝化過程，變成氮?dú)庖莩鲞@時(shí)總氮量減少。在氨氮很低的情況下，氨氮去除率為100%。由以上圖6、7和圖8可知，SBR投入沸石的總氮去除率比純SBR法的總氮去除率平均提高27.6%，看來投沸石對(duì)SBR法去除總氮的處理效果較明顯。

4結(jié)語

（1）進(jìn)水氨氮濃度越大，沸石對(duì)氨氮的吸附量就越大，且吸附速度也越快。pH值對(duì)沸石吸附氨氮的能力影響很小，當(dāng)進(jìn)水pH值在7左右時(shí)，可忽略pH值的影響。COD對(duì)沸石吸附氨氮的能力影響可以忽略。

（2）投加沸石以后，SBR法對(duì)氨氮的去除率比純SBR法提高了6.5%，這說明加入沸石對(duì)SBR法去除氨氮很有效。對(duì)COD的去除率比純SBR法只提高了1%，所以我們近似認(rèn)為，投加沸石與否對(duì)COD的影響不大。 SBR-沸石的總氮去除率比純SBR法的總氮去除率平均提高27.6%，看來投沸石對(duì)SBR法去除總氮的處理效果較明顯。

（3）加入10g沸石后，即1L廢水加3g左右沸石，SBR系統(tǒng)對(duì)氨氮和總氮的去除作用一直持續(xù)了1個(gè)月左右，由此可見，這種SBR加沸石的方法還是比較經(jīng)濟(jì)，且效果比較明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1] 國家環(huán)保總局.1998年中國環(huán)境公報(bào)[J].環(huán)境保護(hù)，1999（7）.

[2] 錢易. 環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展[M].北京：高等教育出版社，2000：50～51.

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1實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑和儀器NaHCO3、甲醇均為工業(yè)級(jí)；SartoriusAG型精密pH計(jì)：德國賽多利斯公司；DR2800型水質(zhì)分析儀：美國哈西公司；723N型可見分光光度計(jì)：上海啟威電子有限公司；BT-210S型電子分析天平：德國賽多利斯公司；YSI550A型溶氧儀：美國YSI金泉公司，DP5000在線pH計(jì)：米頓羅；SG3便攜式電導(dǎo)率儀：瑞士梅特勒。試驗(yàn)用SH-pH型pH控制-補(bǔ)料搖床：上海國強(qiáng)生化工程裝備有限公司。

1.2廢水水質(zhì)試驗(yàn)用水取自某氮肥企業(yè)的污水儲(chǔ)罐。首先經(jīng)過硝化細(xì)菌脫氨氮處理后，廢水中累積了大量的亞硝酸鹽，然后利用硝化反應(yīng)之后的廢水進(jìn)行反硝化脫氮規(guī)律研究，反硝化過程以甲醇作為碳源。反硝化用水水質(zhì)見表1。

1.3生物樣品來源硝化階段以撫順石油化工研究院開發(fā)的以亞硝酸菌為主的硝化污泥[7]作為接種污泥，反硝化階段以亞硝酸鹽為底物的反硝化菌為主的反硝化顆粒污泥[8]作為接種污泥。

1.4試驗(yàn)方法試驗(yàn)首先利用100L反應(yīng)器，采用亞硝化細(xì)菌為主的活性污泥完成尿素生產(chǎn)過程產(chǎn)生廢水的硝化脫氨氮反應(yīng)，然后再利用硝化反應(yīng)的出水作為反硝化脫氮反應(yīng)的進(jìn)水，采用自動(dòng)控制補(bǔ)料搖床進(jìn)行批次試驗(yàn)，研究反硝化脫氮規(guī)律，確定針對(duì)尿素生產(chǎn)過程排放廢水的反硝化適宜pH和碳氮比。

1.5分析方法ρ（NH3-N）采用GB7478-1987《水質(zhì)-銨的測(cè)定-蒸餾滴定法》測(cè)定；ρ（NO2--N）采用GB7493-1987《水質(zhì)-亞硝酸鹽氮的測(cè)定-分光光度法》測(cè)定；ρ（NO3--N）采用GB7480-1987《水質(zhì)-硝酸鹽氮的測(cè)定-酚二磺酸分光光度法》測(cè)定；DO和溫度采用溶氧儀測(cè)定；pH采用pH計(jì)測(cè)定。COD采用GB11914-1989《水質(zhì)-化學(xué)需氧量的測(cè)定-重鉻酸鹽法》測(cè)定；污泥濃度(以MLSS計(jì))采用重量法測(cè)定。

2結(jié)果與討論

2.1C/N對(duì)反硝化過程的影響在反硝化過程中，碳源除了作電子供體外，還作為微生物生長所需營養(yǎng)物質(zhì)而被消耗，所以污水中污染源種類和濃度不同，則需要不同的碳氮比。本試驗(yàn)將DO控制在0.5~2.0mg/L范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)初始pH為8.0，污泥濃度(MLSS)為1800mg/L左右，在進(jìn)水C/N分別為1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1和6∶1六種情況進(jìn)行試驗(yàn)，反應(yīng)液體積均為150mL，考察不同C/N條件下的反硝化脫氮效果。

2.1.1C/N對(duì)TN去除率的影響從圖1可以看出，在不同C/N條件下顆粒污泥脫氮效果存在很大差別。當(dāng)C/N≥3∶1時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行6h，總氮去除率達(dá)99%以上；當(dāng)C/N為2∶1時(shí)反應(yīng)進(jìn)行6h，總氮去除率只有76.79%，此后不再進(jìn)行反硝化脫氮；而C/N為1∶1時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行4h總氮去除率達(dá)38.8%，此后停止反硝化，表明碳源不足限制了反硝化反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。由此可見充足的碳源是保證反硝化脫氮順利進(jìn)行的必要條件。

2.1.2C/N對(duì)COD去除率的影響從圖2可以看出，C/N不同，顆粒污泥對(duì)COD的去除效果具有明顯差別，在6h前反應(yīng)液中COD的去除率均呈上升趨勢(shì)，且隨著C/N的增加，上升趨勢(shì)變緩；反應(yīng)進(jìn)行6h后，當(dāng)C/N≤3∶1時(shí)，COD去除率達(dá)到80%以上；當(dāng)C/N為5∶1和6∶1時(shí)COD去除率只有56.75%和51.28%，這表明C/N過高將影響COD的去除效果，雖然能保證良好的脫氮效果，但是水樣中會(huì)有大量的剩余COD，這仍然影響出水水質(zhì)。綜合考慮TN和COD的去除，將C/N控制在3∶1左右可同時(shí)滿足脫氮和除COD的需要。

2.2初始pH對(duì)反硝化過程的影響有文獻(xiàn)報(bào)道反硝化反應(yīng)最適宜的pH值是6.5~7.5，pH高于8或者低于6時(shí)，反硝化速率將大為下降。本實(shí)驗(yàn)將DO控制在0.5~2.0mg/L范圍內(nèi)，C/N為3∶1，MLSS為1800mg/L，進(jìn)水初始pH分別調(diào)整為6.5、7.0、7.5、8.0、8.5和9.0六種情況，反應(yīng)液體積均為150mL。試驗(yàn)過程中檢測(cè)6h內(nèi)總氮和COD隨反應(yīng)時(shí)間的變化規(guī)律。

2.2.1TN去除效果圖3是不同初始pH條件下總氮濃度隨反應(yīng)時(shí)間的變化情況，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，在同一時(shí)間內(nèi)總氮濃度出現(xiàn)明顯差別。當(dāng)初始pH在8~9之間時(shí)，反應(yīng)過程差別不大，均在4h將200mg/L的總氮完全脫除；當(dāng)pH為7.5時(shí)反應(yīng)時(shí)間相對(duì)長一些，經(jīng)過5h將200mg/L的總氮完全脫除；而當(dāng)pH為7.0和6.5時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行5h時(shí)，總氮濃度分別降低到159.24和152.11mg/L，去除效果很差。由此可見，要想在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到很好的去除效果，初始pH應(yīng)該大于7.5。

2.2.2COD和TN去除率當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行4h后，從圖4的COD和TN的總體去除效果來看，pH≥8.0的三種情況下，總氮去除率達(dá)99%以上，相應(yīng)COD去除率也高達(dá)80%以上；而當(dāng)pH≤7.5時(shí)，隨著pH的降低，COD和TN的去除率均呈下降趨勢(shì)。由此可見，初始pH不但影響TN的去除效果，同樣影響COD的去除效果。要想達(dá)到高效的脫氮和除COD效果，反應(yīng)器內(nèi)適宜的初始pH是至關(guān)重要的。考慮到反硝化是個(gè)產(chǎn)生堿度的過程，因此本試驗(yàn)條件下最適初始pH為8.0。

3結(jié)論

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關(guān)鍵詞：氨氮；總氮；問題；關(guān)系；廢液

氨氮是指水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）形式存在的氮。水中的氨氮主要為生活污水中含氮有機(jī)物在微生物作用下的分解產(chǎn)物。氨氮是水體中的營養(yǎng)素，水中氨氮濃度過高可導(dǎo)致水富營養(yǎng)化現(xiàn)象產(chǎn)生，對(duì)水中生物有危害，是水體中的主要耗氧污染物。國家要求每月上報(bào)地表水、水功能區(qū)氨氮結(jié)果，每年兩次測(cè)定地下水、排污口氨氮結(jié)果。因此它是水體好壞的一個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。文章把氨氮在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析氨氮、氨氮總氮關(guān)系、氨氮廢液處理方面涉及的一些問題做了闡述，并提出了一些解決方案。

1 現(xiàn)在行之有效的方法為納氏比色法GB7478-87，此方法在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)氨氮時(shí)應(yīng)注意的相關(guān)問題

1.1 在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境方面

氨氮分析室不能存在銨鹽類化合物和硝酸鹽氮，避免交叉污染，使空白值偏高。

1.2 在試劑方面存在的問題

1.2.1 主要注意的是納氏試劑，納氏試劑有兩種配制方法，第一種方法二氯化汞沒有確切用量，按照反應(yīng)原理和經(jīng)驗(yàn)，二氯化汞和碘化汞的比應(yīng)為0.41，二氯化汞因?yàn)槿芙廨^慢，可采取低溫加熱縮短反應(yīng)時(shí)間，而且這樣還能避免二氯化汞紅色沉淀提前出現(xiàn)。第二種方法配置的納氏試劑，經(jīng)多次試驗(yàn)檢驗(yàn)配好后需靜置2天，否則系數(shù)、空白都會(huì)偏高。保存在聚乙烯瓶中，放入冰箱低溫冷藏，保證其穩(wěn)定性。

1.2.2 酒石酸鉀鈉按經(jīng)驗(yàn)應(yīng)該在放有50g酒石酸鉀鈉的燒杯中加水至燒杯100ml刻度線，而不是加100ml水。然后冷卻在定容到100ml。

1.3 實(shí)驗(yàn)室溫度

應(yīng)在20-25℃，能保證分析結(jié)果的可靠性。

1.4 反應(yīng)時(shí)間

要保證在10-20min，之后進(jìn)行比色分析。

1.5 水樣稀釋問題

水中的氨氮主要為生活污水中含氮有機(jī)物在微生物作用下的分解產(chǎn)物。如果水樣顏色為無色，可直接取樣分析；如果水樣有顏色，狀態(tài)為混濁時(shí)，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，然后再進(jìn)行檢測(cè)分析。

1.5.1 當(dāng)水樣為淡黃色，就直接檢測(cè)；當(dāng)水樣顯深黃色或桔紅色，應(yīng)進(jìn)行稀釋，然后再進(jìn)行檢測(cè)分析。

1.5.2 樣品無混濁，可以直接取樣分析；樣品如果出現(xiàn)白色混濁，說明樣品中含鈣、鎂等金屬離子較多，應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理。

1.5.3 預(yù)處理包括絮凝沉淀法和蒸餾法。（1）絮凝沉淀法主要針對(duì)無顏色但比較渾濁的水，操作步驟為：取100mL水樣，加入1mL10%的硫酸鋅溶液，加氫氧化鈉溶液，使pH值在10.5左右，搖勻，用無氨水充分洗滌中速濾紙，用其過濾，棄去初濾液20mL，取50mL樣品進(jìn)行分析。（2）處理顏色較深、混濁、受污染嚴(yán)重的水采用蒸餾法：取水樣250ml，當(dāng)氨氮濃度高時(shí)可適量少取，加水至250ml，使氨氮含量不超過2.5mg，然后倒入500ml凱氏燒瓶中，加幾滴pH在7左右的0.05%溴百里酚藍(lán)指示液，把凱氏燒瓶液體用1mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)至pH在7左右，放 0.25g輕質(zhì)氧化鎂和4、5粒玻璃珠，快速連接氮瓶和冷凝管，導(dǎo)管下端插入50mL20g/L硼酸溶液，加熱蒸餾，餾出液至200mL時(shí)，停止蒸餾， 最后定容到250mL即可。

2 總氮和氨氮的關(guān)系

總氮包括氨氮、硝氮、亞硝酸鹽氮和有機(jī)氮。如果水體穩(wěn)定，總氮=氨氮+硝氮+亞氮+有機(jī)氮，總氮和氨氮成正比，總氮會(huì)隨著氨氮的升高而升高，隨著氨氮含量的降低而降低。

3 氨氮的廢液處理

氨氮廢液處理的方法很多，物理化學(xué)法包括空氣吹脫法、這點(diǎn)氯化法、循環(huán)冷水系統(tǒng)脫氨法、化學(xué)沉淀法、催化濕式氧化法、液膜法、電滲析除氨氮法。生物脫氨法包括傳統(tǒng)硝化反硝化、厭氧氨氧化法、短程硝化反硝化、同時(shí)硝化反硝化法。現(xiàn)在氨氮廢液處理應(yīng)用廣泛的方法是：生物脫氨法、折點(diǎn)氯化法、離子交換法氨吹脫、汽提法。

為了對(duì)環(huán)境不造成二次污染，可用氫氧化鈉將廢液pH調(diào)至9左右，1L廢液加1g硫化鈉，攪拌均勻。再加入7g硫酸亞鐵，經(jīng)攪拌后使其完全反應(yīng)，放置12小時(shí)以上，使其完全沉淀。最后上清液排放，殘?jiān)杀簾厥铡?/p>

目前我國地表水污染情況較嚴(yán)重，飲用水源大多受到氨氮污染。以上是實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)氨氮、氨氮總氮關(guān)系和氨氮廢液處理需要注意的相關(guān)問題。作者對(duì)這些問題闡述了對(duì)應(yīng)的解決方法，避免在日常工作中出現(xiàn)相關(guān)問題。

參考文獻(xiàn)

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篇4

【關(guān)鍵詞】：微生物絮凝劑；污水處理；應(yīng)用；發(fā)展

目前，工業(yè)的不斷發(fā)展對(duì)環(huán)境造成的威脅日益加劇，特別是對(duì)水環(huán)境惡化的影響，因此，越來越多的化工和礦業(yè)等領(lǐng)域使用絮凝劑，它可以使固體懸浮物凝聚并且下沉，使污水變清，但是傳統(tǒng)絮凝劑的效果不佳且耗費(fèi)財(cái)力，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)出一種新型的天然高分子絮凝劑-微生物絮凝劑，其使用所產(chǎn)生的效果顯著，受到國內(nèi)外一致好評(píng)。

1、微生物絮凝劑的特點(diǎn)

絮凝劑是能夠讓液體中懸浮的固體顆粒凝聚并達(dá)到沉降目的的一種物質(zhì)。微生物絮凝劑是天然高分子有機(jī)物的一種，具有以下幾種特點(diǎn)：第一，高效性。在使用同等用量的情況下，微生物絮凝劑的效率較常規(guī)絮凝劑的效率高。第二，安全無毒性。經(jīng)過試驗(yàn)，微生物絮凝劑可以使用在食品和醫(yī)藥行業(yè)中，并且經(jīng)過微生物絮凝劑處理的食品廢水，其中的有用成分是可以回收重新再利用的，而且排污量能得到有效控制，在食品和醫(yī)藥行業(yè)廢水處理中都起著重要作用。第三，無二次污染。由不同種類微生物生成的不同絮凝劑，其中的成分也都不同，比較復(fù)雜。現(xiàn)在絮凝劑大多是由糖蛋白、纖維素等高分子物質(zhì)生成的，有較強(qiáng)的自行降解的能力，因此微生物絮凝劑的使用不會(huì)造成二次污染。第四，用途廣泛。對(duì)于建材廢水、染料廢水、畜產(chǎn)廢水處理中都收到良好的效果。

2、微生物絮凝劑在污水處理中的應(yīng)用

2.1煤泥廢水的處理

濕法選煤加工的方式會(huì)產(chǎn)生煤泥水，即工業(yè)廢水。經(jīng)過微生物絮凝劑的處理受到良好的效果，在價(jià)格上較高分子絮凝劑便宜，而且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，將有機(jī)污染物有效降解。外國研究微生物絮凝劑對(duì)煤泥水的絮凝效果比中國早，在20世紀(jì)60年代外國就已使用草分枝桿菌對(duì)煤泥廢水進(jìn)行絮凝處理，也收到良好結(jié)果，在我國，對(duì)煤泥廢水絮凝劑進(jìn)行研究第一人是劉志勇，經(jīng)試驗(yàn)得出原始、馴化、紫外和化學(xué)誘變的微生物絮凝劑產(chǎn)生菌對(duì)煤泥廢水的處理效果明顯。

2.1.1城市生活廢水的處理

在城市生活廢水中可以分離出高效混合菌群，用于生活廢水的絮凝和降解，可以使污水中的化學(xué)需氧量（COD）、五天生化需氧量（BOD5）被大量去除。利用微生物絮凝劑TH6對(duì)生活污水進(jìn)行處理，對(duì)化學(xué)需氧量（COD）的去除率達(dá)到68%，對(duì)于懸浮物（SS）的去除率達(dá)到91%。

2.1.2食品工業(yè)廢水的處理

在食品工業(yè)廢水的處理中使用微生物絮凝劑，可到達(dá)預(yù)期的效果。味精生產(chǎn)廢水可以使用微生物絮凝劑普魯蘭處理，其化學(xué)需氧量（COD）和懸浮物（SS）兩項(xiàng)指標(biāo)的去除率皆可以達(dá)40%，濁度的去除率也可以達(dá)99%，鄧述波等人對(duì)淀粉廢水的處理使用菌株A-9，其中，化學(xué)需氧量（COD）的去除率可達(dá)68.5%，懸浮物（SS）的去除率可達(dá)85.5%，處理效果比化學(xué)絮凝劑明顯，并且，可以將其蛋白質(zhì)成分回收制成飼料。

2.1.3印染廢水的脫色處理

目前，廢水處理技術(shù)使五天生化需氧量（BOD5）指標(biāo)降低，可是對(duì)于可溶性色素溶液來說，其脫色效果不是十分明顯，但是利用微生物絮凝劑進(jìn)行處理后，達(dá)到了預(yù)想的效果。胡筱敏等人利用該特點(diǎn)開發(fā)出處理硫化染料廢水的微生物絮凝劑MBFA-9，其投加0.01%的體積的量，助凝劑是不需要再投加的，處理前后D590指標(biāo)分別為1.89、0.015，達(dá)到99.2%的脫色率。

2.2畜產(chǎn)廢水的處理

畜產(chǎn)廢水中五天生化需氧量（BOD5）很高，是有機(jī)廢水中難以處理的一類。利用微生物絮凝劑可以使總有機(jī)碳（TOC）和總氮（TN）的含量降低，使用微生物絮凝劑NOC-1處理畜產(chǎn)廢水，待處理十分鐘后，其總有機(jī)碳（TOC）的去除率為70%，總氮（TN）的去除率為40%，濁度去除率為94.5%，處理之后，廢水基本可以達(dá)到無色且澄清的效果。

2.3建材和焦化廢水處理

為了使廢水中絮凝體快速有效地沉淀去除，可以在固體懸浮顆粒含量較大的廢水中加入某種發(fā)酵微生物絮凝劑的液體。如Alcaligenueslatus培養(yǎng)液加入在焦化懸濁廢水中，待沉降之后，其清液達(dá)到了78%的顆粒去除率。

3、微生物絮凝劑的發(fā)展方向

微生物絮凝劑在多種廢水處理中都能達(dá)到預(yù)期的效果，因此，應(yīng)該將微生物絮凝劑開發(fā)和研究作為重點(diǎn)。首先，建立和完善篩選絮凝劑的方法。目前，對(duì)絮凝劑的初、復(fù)篩都是使用高嶺懸濁液，存在誤差且效率低，因此，要提高工作的效率，快速找到有效篩選絮凝劑產(chǎn)生菌的方式方法是關(guān)鍵。其次，對(duì)于微生物絮凝劑的絮凝機(jī)理進(jìn)行深入研究。微生物絮凝劑的絮凝機(jī)理研究應(yīng)不僅僅從生物角度，也要從物理和化學(xué)等方面多層次、多角度進(jìn)行，根據(jù)以往的絮凝機(jī)理對(duì)不同廢水處理作用和效果，尋其規(guī)律，有針對(duì)性地開發(fā)出不同水質(zhì)所對(duì)應(yīng)的不同微生物絮凝劑，就可以達(dá)到減少絮凝劑的使用量也能取得良好效果的目的，從而使處理廢水的成本降到最低。因此對(duì)絮凝機(jī)理的研究可以從根本上實(shí)現(xiàn)廢水處理的預(yù)期效果。最后，構(gòu)建工程菌。如果絮凝劑的產(chǎn)生都依靠自然環(huán)境，那么規(guī)模化的生產(chǎn)和使用是有很大難度的，因此可以利用高科技技術(shù)構(gòu)建工程菌。絮凝的基因可以利用分子生物學(xué)技術(shù)取得，再根據(jù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)將其菌誘變育種，產(chǎn)生有絮凝功能的工程菌。

結(jié)語

微生物絮凝劑的開發(fā)與研究應(yīng)用正朝低成本、高效益、無污染的方向發(fā)展，其中，一方面是因?yàn)槿藗儗?duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)增強(qiáng)，另一方面則是因?yàn)槲⑸镄跄齽┑膽?yīng)用給人類的生產(chǎn)生活環(huán)境有現(xiàn)實(shí)利益，這是一項(xiàng)服務(wù)當(dāng)前、利于未來的持久工程。微生物絮凝劑在污水處理方面的應(yīng)用和研究，不僅開拓了水處理技術(shù)的應(yīng)用范疇，而且使污水的處理效果大大提升。因此，微生物絮凝劑在污水處理的應(yīng)用中會(huì)有長足的發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】：

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篇5

關(guān)鍵詞：好氧反硝化細(xì)菌；分離；農(nóng)村生活污水；除氮率

中圖分類號(hào)：S154.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2016）11-0076-05

Abstract A high efficient aerobic denitrifier was isolated from rice field to dispose the rural domestic sewage， then the strain was identified and its nitrogen removal effect was analyzed. The results showed that the strain was identified as Pseudomonas monteilii through analyzing the cell morphology， colony morphology， physiological and biochemical characteristics combined with 16S rDNA sequence. The preliminary study on nitrogen removal conditions of rural domestic sewage showed that with the glucose additive amount of 0.03%， inoculation amount of 0.00015%， rotation speed of 120 r/min and cultural time of 48 hours， the removal rate of TN and NO-2-N reached 91.55% and 96.33% respectively.

Keywords Aerobic denitrifier； Isolation； Rural domestic sewage； Nitrogen removal rate

隨著我國農(nóng)村生活水平的大幅度提高，農(nóng)村生活污水中的COD、TN含量增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國農(nóng)村生活污水每年的排放量為80～90億噸[1]。由于農(nóng)村生活污水具有面廣分散、成分不穩(wěn)定、排放不均勻、幾乎不含有毒有害有機(jī)污染物、水量系數(shù)變化大等特點(diǎn)，加上我國大部分農(nóng)村沒有污水排放管網(wǎng)和污水處理系統(tǒng)，這些生活污水未經(jīng)任何處理就直接排放到自然環(huán)境中，使得農(nóng)村河道、地下水水體污染越來越嚴(yán)重，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了極大破壞。我國農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的研究起步較國外晚，目前國內(nèi)較為成熟的處理技術(shù)主要有穩(wěn)定塘處理技術(shù)[2]、人工濕地處理系統(tǒng)[3]、土地處理技術(shù)[4]和生物膜技術(shù)[5，6]等。盡管這些污水處理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中取得了一定效果，但也存在投資和處理成本較高、工藝復(fù)雜、占地面積大以及處理效果不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。因此，研究一種適合農(nóng)村生活污水處理的技術(shù)，對(duì)解決農(nóng)村污染問題具有迫切的現(xiàn)實(shí)意義。目前利用好氧反硝化菌來處理污水中氮素正得到廣泛關(guān)注和研究。本研究試圖通過篩選具有反硝化作用的目標(biāo)菌，開展對(duì)農(nóng)村生活污水的除氮研究，以期為好氧反硝化細(xì)菌在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用提供理論支持與實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 樣品來源 本試驗(yàn)反硝化菌株篩選所用土壤來自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)周邊水稻田，當(dāng)天采集當(dāng)天分離。

農(nóng)村生活污水：取自長沙市某小區(qū)生活污水。

1.1.2 培養(yǎng)基 反硝化細(xì)菌富集、分離培養(yǎng)基：參照文獻(xiàn)[7]配制。

斜面培養(yǎng)基：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基。

液體種子培養(yǎng)基：葡萄糖3%，蛋白胨1%，牛肉膏0.5%，NH4NO3 0.5%，KH2PO4 0.2%，MgSO4?7H2O 0.1%，pH 7.0～7.5。

反硝化性能測(cè)定培養(yǎng)基（g/L）：參照文獻(xiàn)[7]配制。

發(fā)酵基礎(chǔ)培養(yǎng)基：葡萄糖2%，蛋白胨1%，KH2PO4 0.2%，MgSO4?7H2O 0.1%，pH 7.0～7.5。

以上培養(yǎng)基均在121℃滅菌25 min。

1.1.3 主要試劑與設(shè)備 Na2HPO4?7H2O、KH2PO4 、NH4Cl、MgSO4?7H2O、HCl、KNO3、丁二酸鈉、葡萄糖（ 以上均為AR，國藥集團(tuán)），NaNO2 （AR，上海山浦化工有限公司）。

高壓濕熱滅菌鍋（SS-325，TOMY.KOGYO.CO.LTD）、電熱恒溫干燥箱、單人單面超凈工作臺(tái)、可見光分光光度計(jì)（752型，上海光譜儀器有限公司）、恒溫?fù)u床、恒溫培養(yǎng)箱。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 反硝化細(xì)菌的富集和初篩 稱取1 g水稻田土壤接種到裝有100 mL反硝化細(xì)菌富集培養(yǎng)基的250 mL三角瓶中，30℃、180 r/min條件下富集48 h。然后按10倍稀釋法將富集液適當(dāng)稀釋，分別取不同濃度的稀釋液0.1 mL接種到反硝化細(xì)菌分離固體培養(yǎng)基平板中央并涂布均勻，置于30℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至長出單菌落。挑取菌落形態(tài)特征不同的單菌落于分離培養(yǎng)基平板上劃線純化后進(jìn)行斜面保存并編號(hào)。

1.2.2 反硝化細(xì)菌的復(fù)篩 將初篩菌株的斜面菌種接種于液體種子培養(yǎng)基中，30℃、180 r/min恒溫振蕩培養(yǎng)24 h。然后將液體種子分別按2%（V/V）接種量接種在裝有100 mL滅菌反硝化性能測(cè)定培養(yǎng)基的250 mL錐形瓶中，30℃、180 r/min搖床恒溫振蕩培養(yǎng)48 h，按照文獻(xiàn)[8]測(cè)定發(fā)酵前后培養(yǎng)液中NO-2-N和總氮含量，計(jì)算亞硝酸鹽氮和總氮的去除率。

去除率（%）=（處理前污水含氮量-處理后污水含氮量）/處理前污水含氮量×100

1.2.3 篩選菌株的鑒定 ①形態(tài)及生理生化試驗(yàn)。將待測(cè)反硝化細(xì)菌接種于牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基平板上活化2～3代，根據(jù)《伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊(cè)》[8]進(jìn)行形態(tài)學(xué)和生理生化特征鑒定。

②菌株16S rDNA序列分析。用Ezup柱式細(xì)菌基因組DNA抽提試劑盒提取待分析反硝化細(xì)菌的16S rDNA，用引物27F（5′-AGTTTGATCCTGGCTCAG-3′）和1492R（5′-GGTTACCTTGTTACGACTT-3′）進(jìn)行PCR擴(kuò)增。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)純化回收后，送上海生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司進(jìn)行測(cè)序，測(cè)序結(jié)果通過http：//ncbi.nih.nlm.gov網(wǎng)站用BLAST與GenBank數(shù)據(jù)庫中已有細(xì)菌的16S rDNA序列進(jìn)行序列同源性比對(duì)，用MEGA 6.06的Neighbor-Joining法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，并進(jìn)行1 000次Bootstraps檢驗(yàn)。

1.2.4 篩選菌株對(duì)農(nóng)村生活污水的除氮效果 ①葡萄糖添加量對(duì)除氮效果的影響。在250 mL三角瓶中加入150 mL農(nóng)村生活污水，分別加入0、0.01%、0.02%、0.03%、0.04%和0.05%的葡萄糖，接種量為0.0002%（V/V），30℃、100 r/min恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h，測(cè)定總氮和亞硝酸鹽氮含量，并計(jì)算總氮和亞硝酸鹽氮的去除率。每處理重復(fù)3次。

②接種量對(duì)除氮效果的影響。在農(nóng)村生活污水中分別加入接種量為0.00005%、0.00010%、0.00015%、0.00020%和0.00025%（V/V）的液體種子，葡萄糖添加量按已優(yōu)化值，其它條件不變，測(cè)定總氮和亞硝酸鹽氮含量，并計(jì)算總氮和亞硝酸鹽氮的去除率。

③搖床轉(zhuǎn)速對(duì)除氮效果的影響。將裝有農(nóng)村生活污水的三角瓶分別置于60、80、100、120 r/min和140 r/min的恒溫振蕩培養(yǎng)箱中，葡萄糖添加量、接種量按已優(yōu)化值，其它條件不變，測(cè)定總氮和亞硝酸鹽氮含量，并計(jì)算總氮和亞硝酸鹽氮的去除率。

④處理時(shí)間對(duì)除氮效果的影響。按前述優(yōu)化條件處理，在處理24 h開始第一次取樣，以后每隔12 h取樣一次，直至培養(yǎng)72 h，測(cè)定總氮和亞硝酸鹽氮含量，并計(jì)算總氮和亞硝酸鹽氮的去除率。

2 結(jié)果與分析

2.1 好氧反硝化細(xì)菌菌株初篩結(jié)果

經(jīng)富集分離，從水稻田土壤中分離到28株菌落形態(tài)特征差異明顯且具有反硝化能力的細(xì)菌，進(jìn)一步純化后，保存于牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基斜面上，并分別編號(hào)LKX-1～LKX-28。

2.2 好氧反硝化細(xì)菌菌株除氮效果復(fù)篩結(jié)果

從篩選得到的28株菌株中選擇生長速度快的13株細(xì)菌進(jìn)行除氮效果復(fù)篩，其總氮和亞硝酸鹽氮的去除率分別見圖1、圖2。可見，不同菌株對(duì)總氮和亞硝酸鹽氮去除的效果不同，其中菌株LKX-1對(duì)總氮和亞硝酸鹽氮去除率最高，分別達(dá)到66.22%和98.36%。因此選擇LKX-1進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.3 菌株LKX-1的鑒定結(jié)果

2.3.1 菌株形態(tài)及部分生理生化特征 菌株LKX-1的菌落形態(tài)特征為：乳白色，圓形，凸起，菌落表面濕潤粘稠，不透明，菌落大小為0.1～0.3 mm；菌體形態(tài)特征為：短桿狀，不產(chǎn)芽孢，具運(yùn)動(dòng)性，革蘭氏染色陰性；生理生化特征為：V-P、吲哚和氧化酶接觸試驗(yàn)陰性，淀粉水解陰性，明膠液化陽性，乳糖和蔗糖發(fā)酵不產(chǎn)酸不產(chǎn)氣，葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)酸不產(chǎn)氣。根據(jù)菌株形態(tài)特征和部分生理生化的結(jié)果，初步鑒定菌株LKX-1為假單胞菌屬。

2.3.2 菌株LKX-1的16S rDNA序列分析 序列同源性比對(duì)結(jié)果顯示，菌株LKX-1與Pseudomonas monteilii親緣關(guān)系最近，同源性最高，達(dá)99%。結(jié)合菌株的形態(tài)特征、生理生化特征、16S rDNA測(cè)序結(jié)果的同源性相似度比對(duì)及系統(tǒng)發(fā)育樹分析，確定該菌株為蒙氏假單胞菌（Pseudomonas monteilii）（圖3）。

2.4 菌株LKX-1對(duì)農(nóng)村生活污水的除氮效果

2.4.1 葡萄糖添加量對(duì)除氮效果的影響 由圖4可以看出，不同葡萄糖添加量對(duì)總氮和亞硝酸鹽氮的去除率影響較大。在一定范圍內(nèi)，總氮和亞硝酸鹽氮的去除率隨葡萄糖添加量的增加而提高。當(dāng)葡萄糖添加量為0.03%時(shí)，亞硝酸鹽氮去除率最高，達(dá)86.74%；而總氮去除率在葡萄糖添加量為0.02%時(shí)最大，且葡萄糖添加量超過0.02%，總氮去除率差異不顯著。綜合考慮對(duì)總氮和亞硝酸鹽氮的去除效果，選擇葡萄糖添加量為0.03%。

2.4.2 接種量對(duì)除氮效果的影響 由圖5可見，總氮和亞硝酸鹽氮去除率隨接種量增加變化趨勢(shì)不同。亞硝酸鹽氮去除率隨接種量的增加先上升后下降，當(dāng)接種量為0.00015%時(shí)，去除率最大，達(dá)92.73%；而總氮去除率在接種量為0.00010%時(shí)迅速增加，后趨于穩(wěn)定。因此選擇菌種接種量為0.00015%（V/V）。

2.4.3 搖床轉(zhuǎn)速對(duì)除氮效果的影響 氧氣濃度也是影響微生物生長和代謝的主要因素之一。對(duì)于好氧菌來說，氧氣濃度高，有利于微生物的生長和代謝。圖6結(jié)果顯示，在一定范圍內(nèi)，隨搖床轉(zhuǎn)速增加，總氮和亞硝酸鹽氮去除率也隨之增加。當(dāng)搖床轉(zhuǎn)速為120 r/min時(shí)，亞硝酸鹽氮去除率最高，達(dá)95.42%，搖床轉(zhuǎn)速超過120 r/min，亞硝酸鹽氮去除率下降；而總氮去除率一直隨搖床轉(zhuǎn)速的增加而增加，但搖床轉(zhuǎn)速在120～140 r/min之間，總氮去除率變化不顯著。因此，搖床轉(zhuǎn)速選擇120 r/min。

2.4.4 處理時(shí)間對(duì)除氮效果的影響 由圖7可以看出，總氮和亞硝酸鹽氮的去除率隨著發(fā)酵時(shí)間的延長而增加，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為48 h時(shí)，總氮和亞硝酸鹽氮的去除率均達(dá)最高，分別為91.55%和96.33%；發(fā)酵處理時(shí)間超過48 h，亞硝酸鹽氮去除率略有下降，但差異不顯著，總氮去除率先下降后略有上升。

3 討論與結(jié)論

農(nóng)村生活污水相對(duì)于城市生活污水而言，具有分散性和排放不集中等特點(diǎn)，難以采用城市生活污水的處理模式。好氧反硝化細(xì)菌包括泛養(yǎng)副球菌（Paracoccus pantotropha）、假單胞菌屬（Pseudomonas spp.）的某一種、糞產(chǎn)堿菌（Alcaligenes faecalis）、Aquaspirillum、Thauera、生絲微菌屬（Hyphomicrobium）[9-11]等。蔡亞君等[12]分離到一株具有好氧反硝化特性的銅綠假單胞菌NO62，該菌在對(duì)數(shù)生長期硝態(tài)氮迅速被還原成亞硝態(tài)氮，繼續(xù)培養(yǎng)則亞硝態(tài)氮濃度也逐漸降低；吳美仙等[13]分離到一株具有較強(qiáng)反硝化作用能力的菌株（D），并對(duì)其發(fā)酵條件進(jìn)行了研究；楊浩鋒等[14]從處理城鎮(zhèn)污水的移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器中分離獲得一株反硝化細(xì)菌D3，研究表明其反硝化速率最大為19.86 mg/（L?h）。

本研究從水稻田土壤中分離到一株具有反硝化作用的細(xì)菌，通過形態(tài)特征、生理生化特征并結(jié)合16S rDNA序列分析，確定該菌株為蒙氏假單胞菌（Pseudomonas monteilii）。初步探討了好氧條件下該菌株對(duì)農(nóng)村生活污水除氮效果，表明在葡萄糖添加量0.03%、接種量0.00015%、搖床轉(zhuǎn)速120 r/min和發(fā)酵處理時(shí)間為48 h時(shí)，污水中的總氮和亞硝酸鹽氮的去除率分別達(dá)到91.55%和96.33%，具有良好的應(yīng)用前景。

參 考 文 獻(xiàn)：

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篇6

[關(guān)鍵詞]生物脫氮 固定化微生物 好氧反硝化菌 廢水處理

對(duì)氮素引起的環(huán)境污染來說,生物脫氮具有十分重要的意義和極大的實(shí)用價(jià)值。傳統(tǒng)生物脫氮工藝將硝化和反硝化作為兩個(gè)相互獨(dú)立的階段,使二者在時(shí)間和空間上分開,即硝化反應(yīng)發(fā)生在好氧條件下,反硝化反應(yīng)發(fā)生在嚴(yán)格的缺氧條件下。近年來,眾多專家在傳統(tǒng)硝化反硝化脫氮理論的基礎(chǔ)之上,又探索出了一些生物脫氮的新途徑,如同時(shí)硝化反硝化(Simultaneous Nitrification and Denitrification, SND)、好氧反硝化(Aerobic Denitrification)、異養(yǎng)硝化(Heterotrophic Nitrification)、異養(yǎng)硝化-好氧反硝化(Heterotrophic Nitrification)等,而好氧反硝化現(xiàn)象的發(fā)生又離不開好氧反硝化菌的作用,好氧反硝化菌是利用好氧反硝化酶的作用,在有氧條件下進(jìn)行反硝化作用的一類反硝化菌,它使得硝化反應(yīng)與反硝化反應(yīng)在同一個(gè)反應(yīng)器中發(fā)生,從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的同步硝化反硝化。

目前國外對(duì)好氧反硝化菌的研究方向概括起來主要有兩個(gè)方面:

① 生理生化性質(zhì)的研究:國外的Lone Frette、Shwu Ling Pai和Naoki Takaya等分離出了不同種屬的好氧反硝化菌,并對(duì)細(xì)菌的生理?xiàng)l件(溫度、pH、C/N比),總氮的去除過程等作了深入的研究。

② 工藝方法的研究:國外的研究者把得到的好氧反硝化菌用于實(shí)驗(yàn)階段的工藝研究,也取得了較好的總氮去除效果。

國內(nèi)傳統(tǒng)的生物脫氮的理論知識(shí)較為成熟,不僅把工藝成功運(yùn)用于實(shí)踐中,而且還結(jié)合我國的特色,研發(fā)出了許多新型反應(yīng)器。但好氧反硝化菌的研究才剛剛起步,做的工作還不多,很多研究基本還處于實(shí)驗(yàn)的探索階段,已篩得的好氧反硝化菌大部分脫氮效率不是很高,其相關(guān)機(jī)理研究還不夠深入。如何提高好氧反硝化菌在工藝研究中的脫氮效率,解決菌種流失、脫氮穩(wěn)定性較差的問題仍然是一個(gè)新的研究方向。而固定化好氧反硝化菌脫氮技術(shù)在一定程度上解決好氧反硝化菌直接投放于工藝研究中存在的諸多問題,從而大大提高好氧反硝化菌的脫氮效率。

本文將從好氧反硝化菌的應(yīng)用研究、固定化微生物技術(shù)應(yīng)用于廢水處理研究動(dòng)態(tài)以及固定化好氧反硝化菌脫氮效果比對(duì)等方面綜述固定化好氧反硝化菌脫氮技術(shù)的研究狀況與應(yīng)用展望。

1好氧反硝化菌的應(yīng)用研究

與傳統(tǒng)的生物脫氮工藝相比,好氧反硝化菌的出現(xiàn)可以使生物脫氮在同一反應(yīng)器中完成,實(shí)現(xiàn)真正意義上的同步硝化反硝化。關(guān)于利用好氧反硝化菌實(shí)現(xiàn)的生物脫氧已經(jīng)有成功應(yīng)用的報(bào)道。Cupta等[1]用含有Thiosphaera pantotropha 的生物轉(zhuǎn)盤處理不同濃度的生活污水時(shí),總氮去除率達(dá)20%～68%。Kshirsagar等[2]利用兩個(gè)操作條件完全相同的氧化溝來處理模擬肥料工業(yè)廢水,其中一氧化溝內(nèi)投加有Thiosphaera pantotropha,另一沒有投加的氧化溝為對(duì)照系統(tǒng)。當(dāng)進(jìn)水TKN的質(zhì)量濃度為790mg/L時(shí),含有Thiosphaera pantotropha的氧化溝系統(tǒng)對(duì)TKN去除(硝化效果)和TN去除(反硝化效果)分別比對(duì)照系統(tǒng)高出10%和20%。丁愛中等[3]則從土壤中分離出一種兼性細(xì)菌DN11,發(fā)現(xiàn)其能在好氧條件下還原硝酸鹽。Huang等[4]分離出好氧反硝化菌Citrobacterdiversus,發(fā)現(xiàn)其好氧反硝化最適碳氮比(C/N)為4~5,DO為2~6mg/L。Pai等[5]也曾將好氧反硝化菌T6和硝化污泥投加到同一個(gè)好氧反應(yīng)器中,在進(jìn)水NO3--N的質(zhì)量濃度為250mg/L時(shí),總氮去除負(fù)荷最大可達(dá)360mg[N]/g[MLVSS]?d。因而在單污泥系統(tǒng)或者生物膜系統(tǒng)中,可將硝化菌和好氧反硝化菌進(jìn)行混合培養(yǎng),只要控制好合適的運(yùn)行條件,就可以在同一反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)同步硝化好氧反硝化。

當(dāng)前對(duì)好氧反硝化菌的應(yīng)用,無論是用宏觀環(huán)境理論還是微觀環(huán)境理論來解釋,都還是沒有擺脫傳統(tǒng)的好氧缺氧生物脫氮模式,其通常所說的反硝化,其實(shí)質(zhì)仍然是缺氧微環(huán)境下的反硝化,不能稱之為真正意義上的好氧反硝化,沒有發(fā)揮出好氧反硝化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。好氧反硝化菌脫氮的研究雖然在國內(nèi)還處于起步階段,但是由于其比傳統(tǒng)生物脫氮具有優(yōu)勢(shì),必將成為未來廢水生物脫氮的重要途徑之一。

2固定化微生物技術(shù)應(yīng)用于廢水處理研究動(dòng)態(tài)[6]

用固定化細(xì)胞處理廢水前景是喜人的。Canizares等[7]比較研究了角叉萊膠聚糖固定的螺旋藻與懸浮藻處理釀酒廢水,固定化藻對(duì)氮、磷的去除率在90%以上,而懸浮藻對(duì)氮、磷的去除率分別為75%和53%,而Travieso等[8]利用固定化小球藻處理下水道污染物的研究表明,固定化小球藻對(duì)污水凈化7d后,可使污水中的氨氮由原來的35mg/L降低為近乎零,使磷酸鹽的去除率也達(dá)71%。席淑琪等[9]采用厭氧、好氧環(huán)境交替出現(xiàn)的培養(yǎng)條件,富集培養(yǎng)以假單胞菌為主的除磷菌。使用PVA硼酸法固定以假單胞菌為優(yōu)勢(shì)微生物的活性污泥,制成的固定化污泥經(jīng)過活化,可以保持細(xì)胞活性并略有提高,具有明顯的除磷能力和較好的抗酸、堿沖擊能力,在起始濃度為87.5mg/L時(shí),6 h可去除49.5%的磷。在酸性條件下,菌體會(huì)釋放磷,而硝氮的存在有利于提高固定化污泥的除磷效果,24h除磷率為88.2%。在好氧條件下,固定化污泥還具有明顯的脫氮能力,這為采用固定化細(xì)胞法同時(shí)進(jìn)行污水的脫氮、除磷處理提供了可能。用藻菌共生系統(tǒng)進(jìn)行污水的脫氮除磷處理,藻類通過光合作用產(chǎn)生氧氣,供給好氧菌降解有機(jī)物質(zhì),而且有機(jī)質(zhì)降解產(chǎn)生的CO2可被藻類利用,這樣就減少了曝氣量,降低了能耗。Bashan等[10]將微藻類Chlorella vulgaris和藻類促進(jìn)生長細(xì)菌Azospirillum brasilens共固定化的海藻酸鈣包埋顆粒用在半連續(xù)合成廢水的處理中。與單獨(dú)微藻類的固定化相比,固定化混合微生物對(duì)銨離子和溶解性磷離子有很高的去除率。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)藻類促進(jìn)生長細(xì)菌Abrasilense與微藻類Cvulgaris共固定在包埋顆粒中,對(duì)微藻類的生長有很大的促進(jìn)作用,并且能提高微藻類Cvulgaris對(duì)銨離子和溶解性磷離子的去除率。

3固定化好氧反硝化菌脫氮技術(shù)研究進(jìn)展

3.1 固定化好氧反硝化菌脫氮技術(shù)應(yīng)用

由于固定化細(xì)胞技術(shù)用于廢水生物處理與傳統(tǒng)的懸浮生物處理法相比,能純化和保持高效菌種,微生物濃度高,污泥產(chǎn)量少,固液分離效果好。因此,該項(xiàng)技術(shù)在廢水生物處理,尤其是在特種水處理領(lǐng)域中,獲得了廣泛的研究。固定化細(xì)胞技術(shù)已用于BOD物質(zhì)的去除、硝化-反硝化、脫磷、去酚、氰的降解、LAS降解[11-12]、重金屬離子的去除與回收以及印染廢水的脫色處理等。近年來,固定化硝化菌脫氮技術(shù)已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模試驗(yàn)階段進(jìn)入大規(guī)模的生產(chǎn)性試驗(yàn)階段。目前,固定化好氧反硝化菌脫氮技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模試驗(yàn)階段。

本人通過實(shí)驗(yàn)室的小試研究,從具有同時(shí)硝化反硝化(SND)現(xiàn)象的OGO反應(yīng)器中分離出三株好氧反硝化菌,命名為T3、T6、T7,分離菌株革蘭氏染色皆為陽性、形狀皆為桿狀。通過形態(tài)學(xué)特征、16SrDNA同源性比較對(duì)篩選菌株進(jìn)行鑒定,確定T3、T7為赤紅紅球菌屬(Rhodococcus),T6為戈登氏菌屬(Gordonia)。菌株在檸檬酸鈉為碳源,硝酸鉀為氮源的培養(yǎng)基中生長良好,將其按比例混合擴(kuò)大培養(yǎng)后以5%的接種量投放于OGO應(yīng)器中,檢測(cè)菌株強(qiáng)化后反應(yīng)器的脫氮效果。結(jié)果表明:聚乙烯醇(PVA)包埋菌泥投放較菌泥直接投放的處理效果好,其強(qiáng)化后的OGO反應(yīng)器對(duì)COD、NH4+-N、TN的平均去除率分別為98.48%、90.18%、78.92%,比強(qiáng)化前的處理結(jié)果分別提高了4.21%、6.43%、4.61%,且反應(yīng)器出水NOx--N的量較少[13]。

此外將好氧反硝化菌T7擴(kuò)大培養(yǎng)后對(duì)硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮為唯一氮源的模擬廢水進(jìn)行處理,選用聚乙烯醇(PVA)作為包埋載體,將接種菌做成固定化的小球,再將其投放于不同濃度的模擬廢水中,同時(shí)與未包埋時(shí)的處理效果進(jìn)行比對(duì)。試驗(yàn)結(jié)果表明:該菌株能在好氧的條件下代謝硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮,可以處理不同濃度的硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮的廢水,但兩種投放方式對(duì)這5種初始濃度(1mg/L,10 mg/L,100 mg/L,500 mg/L,1000 mg/L)的硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮模擬廢水的降解率差異顯著。當(dāng)硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮的初始濃度都為1mg?L-1時(shí),降解率最高,都達(dá)到85%以上。但隨著硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮初始濃度的增加,兩種投放方式的處理效果都下降,但菌泥直接投放時(shí)的處理效果下降速度更快,表明PVA包埋的好氧反硝化菌比直接投放的好氧反硝化菌對(duì)高濃度的含氮廢水具有更強(qiáng)的耐受性。同時(shí)也說明單位數(shù)量的好氧反硝化菌對(duì)氮的降解是有限的,當(dāng)硝酸鹽氮與亞硝酸鹽氮初始濃度超出好氧反硝化菌的最大承受范圍時(shí),就會(huì)對(duì)好氧反硝化菌的脫氮效果起到抑制或毒害作用[14]。

3.2 固定化好氧反硝化菌脫氮技術(shù)應(yīng)用展望

通過對(duì)分離菌株的單獨(dú)包埋和混合包埋來處理不同濃度的含氮廢水以及對(duì)OGO反應(yīng)器的強(qiáng)化效果來分析,好氧反硝化菌包埋投放的處理效果較菌株直接投放時(shí)的處理效果要好,菌株脫氮效率提高,脫氮的穩(wěn)定性增強(qiáng),耐受性也有所提高。這與固定化好氧反硝化技術(shù)的特性密切相關(guān):

①好氧反硝化菌固定化后,利于固液分離,分離后的出水中剩余好氧反硝化菌的量很少,因此不需要大型沉淀池和固定投資;

②反應(yīng)器中可達(dá)到較高的細(xì)胞濃度,通常為常規(guī)活性污泥法的7～8倍;

③通過優(yōu)化載體體積特征,可達(dá)到好氧反硝化菌的最大活性;

④具有抗沖擊負(fù)荷的能力,特別是采用包埋法固定化技術(shù)時(shí),微生物被高分子化合物所覆蓋,與毒性物質(zhì)的接觸受到限制,安全性大大增加。

綜上所述,隨著對(duì)好氧反硝化菌固定化技術(shù)的不斷深入研究和發(fā)展,該項(xiàng)技術(shù)必將成為一項(xiàng)高效而實(shí)用的廢水處理技術(shù),在廢水處理中獲得廣泛的應(yīng)用。

4結(jié)語

固定化好氧反硝化菌脫氮技術(shù)必將以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)引起了人們的普遍關(guān)注,在污染物排放標(biāo)準(zhǔn)比較嚴(yán)格而單純依靠傳統(tǒng)處理難以達(dá)標(biāo)的情況下,固定法好氧反硝化菌脫氮技術(shù)將成為有效輔助方法。為了更好地利用固定化好氧反硝化菌脫氮技術(shù),針對(duì)不同的廢水體系,應(yīng)選擇合適的包埋材料以提高處理能力,同時(shí)載體對(duì)細(xì)胞濃度、活性的影響及其傳質(zhì)阻力的研究還有待深入,在有機(jī)包埋載體中加入某些添加劑以改善其性能,有些組成的混合載體體系是很有應(yīng)用前途的。開發(fā)研制性能優(yōu)良的包埋載體材料仍是生物固定化技術(shù)的重要課題之一。隨著好氧反硝化菌固定化技術(shù)的不斷深入研究和發(fā)展,該項(xiàng)技術(shù)必將成為一項(xiàng)高效而實(shí)用的廢水處理技術(shù),在廢水處理中獲得廣泛的應(yīng)用。

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篇7

[關(guān)鍵詞] 山美水庫 總氮污染 整治建議

1 前言

山美水庫位于晉江東溪直流，上游有永春縣及德化縣，其水質(zhì)狀況不僅直接影響晉江下游水體水質(zhì)，更關(guān)系到下游各城鎮(zhèn)居民飲用水水源地水質(zhì)安全。

2 2007年監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位：按照福建省環(huán)保局的有關(guān)規(guī)定在山美水庫進(jìn)口、庫中、出口共設(shè)置3條垂線9個(gè)水質(zhì)常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

2.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：斷面水深（m）、水溫（oC）、透明度、pH、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、氨氮、總氮、總磷、銅、鋅、氟化物、硒、砷、汞、鎘、鉻（六價(jià)）、鉛、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物、硝酸鹽氮、糞大腸菌群、葉綠素a等27個(gè)項(xiàng)目；其中，斷面水深（m）、水溫（oC）、透明度、硝酸鹽氮等4個(gè)項(xiàng)目不參與評(píng)價(jià)。

2.3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法：執(zhí)行GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。

2.4 監(jiān)測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)：按要求評(píng)價(jià)的項(xiàng)目23個(gè)，其結(jié)果為：

豐水期：達(dá)Ⅰ類水質(zhì)的有18項(xiàng)，達(dá)Ⅱ類水質(zhì)的有3項(xiàng)（高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、鋅），達(dá)Ⅲ類水質(zhì)的有1項(xiàng)（總磷），劣Ⅴ類1項(xiàng)（總氮）。按評(píng)價(jià)方法要求水質(zhì)屬劣Ⅴ類。

平水期：達(dá)Ⅰ類水質(zhì)的有19項(xiàng)，達(dá)Ⅱ類水質(zhì)的有2項(xiàng)（高錳酸鹽指數(shù)、鋅），達(dá)Ⅲ類水質(zhì)的有1項(xiàng)（總磷），劣Ⅴ類1項(xiàng)（總氮）。按評(píng)價(jià)方法要求水質(zhì)屬劣Ⅴ類。但達(dá)Ⅰ類水質(zhì)的項(xiàng)目比豐水期增加1項(xiàng)，水質(zhì)有所改善。

枯水期：達(dá)Ⅰ類水質(zhì)的有20項(xiàng)，達(dá)Ⅱ類水質(zhì)的有1項(xiàng)（溶解氧），達(dá)Ⅲ類1項(xiàng)（總磷），劣Ⅴ類1項(xiàng)（總氮）。按評(píng)價(jià)方法要求水質(zhì)屬劣Ⅴ類。但達(dá)Ⅰ類水質(zhì)的項(xiàng)目比平水期增加1項(xiàng)，水質(zhì)質(zhì)量有好轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。

可見，在總氮不參與評(píng)價(jià)的情況下，山美水庫水質(zhì)大部分指標(biāo)可達(dá)Ⅰ類水質(zhì)，整體符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)較好。因此影響山美水庫水質(zhì)的主要污染因子為總氮。

3 山美水庫總氮污染變化趨勢(shì)

根據(jù)常年監(jiān)測(cè)結(jié)果，通過開展對(duì)山美水庫綜合整治后，水庫水質(zhì)中的總氮污染呈逐年下降趨勢(shì)，水庫水質(zhì)逐年好轉(zhuǎn)；按要求自2003年開始對(duì)水質(zhì)中的總氮進(jìn)行監(jiān)測(cè)，總氮濃度由2003年的4.97 mg/L下降到2007年的2.22 mg/L，呈逐年下降趨勢(shì)，下降幅度達(dá)55.3%。然而水質(zhì)的富營養(yǎng)化程度卻不容樂觀，經(jīng)計(jì)算水質(zhì)的富營養(yǎng)化指數(shù)（富營養(yǎng)化指數(shù)是通過總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、透明度、葉綠素a指標(biāo)濃度計(jì)算）2003年為44.2，2005年降至35.2，2006年為36.9，但2007年富營養(yǎng)化指數(shù)反彈至41.6，變化趨勢(shì)見表1。造成富營養(yǎng)化指數(shù)升高的主要原因?yàn)榭偭住⒏咤i酸鹽指數(shù)等指標(biāo)濃度較2006年出現(xiàn)了不同程度上升。

4 總氮危害性分析

水體中的總氮即硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮和有機(jī)氮的總和，一般只作為水體營養(yǎng)化程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)，并不影響正常的飲用水供給。根據(jù)最新的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生要求，硝酸鹽氮(以N計(jì))限值為10mg/L，氨氮（以N計(jì)）限值為0.5mg/L。而《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)對(duì)湖、庫水質(zhì)的總氮指標(biāo)要求較嚴(yán)，Ⅲ類水質(zhì)總氮和氨氮的標(biāo)準(zhǔn)限值均為1.0 mg/L。根據(jù)歷年監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，山美水庫總氮平均濃度3.54mg/L。其中硝酸鹽氮平均濃度2.49 mg/L，占總氮比例70.4%；氨氮平均濃度0.145 mg/L，占4.1%。而在山美水庫下游的石礱段面，歷年來的水質(zhì)均達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838- 2002)Ⅱ類水質(zhì)，可見，山美水庫硝酸鹽氮及氨氮濃度還是優(yōu)于生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)人體健康不會(huì)產(chǎn)生太大影響。

僅在總氮大量積累，濃度升高的情況下，對(duì)環(huán)境的危害性才逐步顯現(xiàn)。一是使水體呈現(xiàn)過營養(yǎng)狀態(tài)，使水中浮游生物特別是藻類大量繁殖，造成諸如藍(lán)藻、水華等環(huán)境問題的產(chǎn)生；二是氨氮在轉(zhuǎn)換成硝酸鹽氮的過程中大量消耗水中的溶解氧，容易造成水中耗氧生物的死亡，影響水體的自凈能力。

5 總氮超標(biāo)原因分析

5.1 泉州市山美水庫屬河道型水庫，位于晉江東溪支流，上游有德化、永春兩縣。東溪河水不斷流入水庫積蓄，總氮等污染物也隨之積聚于水庫中。另一方面總氮又以硝酸鹽氮為主，硝酸鹽氮在短期內(nèi)是難以降解的。

5.2 永春縣污水處理廠已于兩年前投入運(yùn)行，根據(jù)常規(guī)監(jiān)測(cè)，其污水廠的進(jìn)水濃度較低，縣城生活污水未能全部納入污水處理廠進(jìn)行集中處理。主要原因是其配套污水管網(wǎng)設(shè)施仍未完善，很大一部分生活廢水未能收集到污水處理廠而直接排入東溪。

5.3 2007年旱季時(shí)間較長，雨水較少，據(jù)山美水庫管理處統(tǒng)計(jì)資料，1-10月份水庫蓄水量同比去年下降近20%，缺少新鮮水的補(bǔ)充。而且今年汛期較短，水庫保持關(guān)閘蓄水，使水庫水體沒有較好的流動(dòng)，多數(shù)指標(biāo)濃度有所上升，富營養(yǎng)化物質(zhì)大量積聚，從而造成富營養(yǎng)化指數(shù)升高。

5.4 農(nóng)業(yè)面源污染仍存在，一是永春蘆柑等種植業(yè)大量使用本地生產(chǎn)的碳銨化肥，碳銨是一種易溶于水的化肥，雨季容易流失，隨河水進(jìn)入水庫。二是庫區(qū)周邊畜禽散養(yǎng)問題無法完全杜絕，庫區(qū)周邊人畜糞便直接排入水體的情況仍普遍存在。

6 治理水污染的幾點(diǎn)建議

6.1 加大永春縣城污水管網(wǎng)配套設(shè)施的建設(shè)力度，提高縣城污水處理率，并加強(qiáng)對(duì)污水處理廠運(yùn)行的監(jiān)督管理。

6.2 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)污染源監(jiān)管工作。種植業(yè)提倡使用天然肥料生產(chǎn)，合理使用農(nóng)藥和化肥。畜禽養(yǎng)殖業(yè)要規(guī)范管理，對(duì)人畜排泄物集中處置與利用。

6.3 加大對(duì)上游污染企業(yè)的監(jiān)管，杜絕偷排或超標(biāo)排放等現(xiàn)象。

7 結(jié)論

通過整治，山美水庫總氮污染狀況有所緩解，但水體富營養(yǎng)化狀況及其危害依然存在。有關(guān)部門應(yīng)督促上游各縣加緊落實(shí)基礎(chǔ)設(shè)施及其配套設(shè)施的建設(shè)，加強(qiáng)各污染源的監(jiān)管力度。密切關(guān)注水庫水質(zhì)，特別是主要污染指標(biāo)的變化趨勢(shì)，做好應(yīng)對(duì)突發(fā)環(huán)境污染的準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)

篇8

隨著我國城市化、工業(yè)化規(guī)模的日益擴(kuò)大和人口的不斷增長,生活污水和工業(yè)廢水量也隨之大幅增漲,大量未經(jīng)處理污水或者處理后不達(dá)標(biāo)的尾水直接排入水體,導(dǎo)致水環(huán)境污染問題日益突出。在眾多污染物中,氨氮是其中主要污染物之一。根據(jù) 2013 年中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào),全國廢水排放總量為 695.4 億噸,其中氨氮排放量達(dá) 245.7 萬噸。氨氮超標(biāo)排放,容易引發(fā)水體富營養(yǎng)化,造成地下水硝酸鹽超標(biāo)等問題。據(jù)報(bào)告[1]全國湖泊和水庫富營養(yǎng)化比例達(dá) 27.8%;地下水中“三氮”(亞硝酸鹽、硝酸鹽和氨氮)超標(biāo)嚴(yán)重,其中較差和極差監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別占總監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)的 43.9%和 15.7%。水體富營養(yǎng)化,會(huì)破壞水體生態(tài)平衡,造成水體功能下降、水生生物死亡等災(zāi)難性后果,不僅制約了水資源的利用價(jià)值,而且會(huì)直接影響人類的健康與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。 加強(qiáng)污染源治理,提高污水處理水平,是控制水體富營養(yǎng)化,防止水體污染有效途徑。《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”歸劃》中新增了氨氮和氮氧化物排放量作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的約束性指標(biāo),要求 2015 年氨氮和氮氧化物排放量須比 2010 年減少 10%以上。然而,目前我國眾多新建和已建污水處理廠大多使用傳統(tǒng)脫氮技術(shù),其自動(dòng)控制水平低下,運(yùn)行管理費(fèi)用高,導(dǎo)致出水水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。由此研發(fā)以防止水體富營養(yǎng)化為目的新型脫氮技術(shù)及其自動(dòng)控制研究已成為國內(nèi)學(xué)術(shù)界的主要研究目標(biāo)之一。 污水脫氮處理過程涉及多種微生物,受環(huán)境影響大,操作復(fù)雜,采用人工控制方式,出水水質(zhì)穩(wěn)定性差,因此加強(qiáng)污水脫氮處理自動(dòng)控制研究是實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定脫氮的必然途徑。由于經(jīng)典控制理論多以污水生物脫氮模型為基礎(chǔ),對(duì)于控制對(duì)象具有非線性、大時(shí)變、大滯后性的系統(tǒng),難以建立精確數(shù)學(xué)模型,因此很難獲得良好的控制品質(zhì)。智能控制是自動(dòng)控制發(fā)展的高級(jí)階段,具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和自組織能力,可以解決經(jīng)典控制難以解決的復(fù)雜控制系統(tǒng)問題。在污水脫氮處理中引入智能控制,不僅可以減小系統(tǒng)干擾對(duì)運(yùn)行的影響,而且能夠提高處理效率和降低運(yùn)行成本。由于目前國內(nèi)污水處理智能控制研究與應(yīng)用尚處于起步和發(fā)展階段,因此,加強(qiáng)污水處理智能控制技術(shù)研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

傳統(tǒng)生物脫氮過程一般可分為三步:第一步是氨化作用,即水中的有機(jī)氮在氨化細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化成氨氮。第二步是硝化作用,即在供氧充足的條件下,水中的 NH+ 4 -N 首先在亞硝化菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)的作用下被氧化成NO- 2 -N,然后再在硝化菌(nitrite oxidizing bacteria,NOB)的作用下進(jìn)一步氧化成NO- 3 -N。第三步是反硝化作用,即硝化產(chǎn)生的 NO- 2 -N 和 NO- 3 -N 在反硝化細(xì)菌的作用下被還原成 N2。 傳統(tǒng)生物脫氮工藝硝化和反硝化兩個(gè)過程需要在兩個(gè)或以上互相隔離的反應(yīng)器中進(jìn)行,或者在同一個(gè)在時(shí)間或者空間上交替缺氧和好氧的反應(yīng)器進(jìn)行,因此存在諸多不足: 生物脫氮技術(shù)的新發(fā)展突破了傳統(tǒng)理論的認(rèn)識(shí),主要開發(fā)了短程硝化反硝化工藝、同步硝化反硝化工藝、厭氧氨氧化以及單級(jí)自養(yǎng)脫氮等新工藝。其中單級(jí)自養(yǎng)脫氮技術(shù)因同時(shí)具備短程硝化反硝化工藝和厭氧氨氧化工藝優(yōu)點(diǎn),得到國內(nèi)外學(xué)者們廣泛關(guān)注。 單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝反應(yīng)器內(nèi)微生物種類多,而且相互間關(guān)系較復(fù)雜,因此對(duì)反應(yīng)器環(huán)境條件的控制要求更高。影響單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝的主要因素有 DO、pH、溫度等。研究表明,限制性供氧方式是單級(jí)自養(yǎng)脫氮的一個(gè)重要特點(diǎn),DO 的高低是實(shí)現(xiàn)單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝最重要的控制條件,它不僅關(guān)系著 NOB 能否被淘汰,而且決定了系統(tǒng)中活性污泥絮體或生物膜內(nèi)好氧和厭氧共存的微環(huán)境能否形成,使短程硝化和厭氧氨氧化的聯(lián)合反應(yīng)能夠順利進(jìn)行[2]。1995 年 Muller 等[3]發(fā)現(xiàn)自養(yǎng)硝化污泥在低氧條件下可以產(chǎn)生 N2。1997 年 Hippen 等[4]在德國 Mechernich 地區(qū)的垃圾滲濾液處理廠也發(fā)現(xiàn),在不外加有機(jī)碳源以及 DO 限制條件下,反應(yīng)器中的 DO 值始終維持在 1.0mg/L 左右,生物轉(zhuǎn)盤中超過 60%的 NH+ 4 –N 轉(zhuǎn)化為 N2。試驗(yàn)中進(jìn)水 TOC 小于 20mg/L,而且出水中 TOC 也沒有明顯減少.

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2 SBBR 單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝

2.1 單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝概述

單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝是指在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)由自養(yǎng)微生物完成 NH+ 4 -N 至 N2的全部轉(zhuǎn)化過程的一類工藝。單級(jí)自養(yǎng)脫氮現(xiàn)象先后被國內(nèi)外眾多研究者們發(fā)現(xiàn)并冠以不同的工藝名稱,這些工藝包括 CANON(completely autotrophicnitrogen removal over nitrite) 工 藝[31]、 OLAND(oxygen-limited autotrophic nitrification-denitrification)工藝[5]、DEMON(aerobic/anoxic deammonification)工藝[4]等。 CANON 工藝是由荷蘭 DELFT 技術(shù)大學(xué)的學(xué)者在 SHARON(Single reactor for high activity ammonia removal over nitrite))工藝和厭氧氨氧化工藝的基礎(chǔ)上研發(fā)出來的,該工藝 NH+ 4 -N 的轉(zhuǎn)化途徑分兩步進(jìn)行:第一步,系統(tǒng)中一部分 NH+ 4 -N 通過亞硝化轉(zhuǎn)化為 NO- 2 –N;第二步,系統(tǒng)中另一部分 NH+ 4 –N 和第一步產(chǎn)生的 NO- 2 –N 反應(yīng)生成 N2。CANON 工藝生物膜內(nèi)化學(xué)反應(yīng)模型如圖 2.1 所示[32]。OLAND 工藝是由比利時(shí) Gent 微生物實(shí)驗(yàn)室的 Kuai 和 Verstraete 研發(fā)命名的,該工藝是利用普通硝化污泥在限制 DO 的條件下,使硝化過程僅進(jìn)行到 NO- 2 -N 階段,然后在無外加碳源情況下,利用厭氧氨氧化細(xì)菌(Anaerobic ammonia oxidation bacteria,AAOB)的一步生化去除高氨氮廢水中氮的過程。從機(jī)理上看 OLAND 工藝與 CANON 工藝十分相似,均可認(rèn)為是 SHARON 和厭氧氨氧化工藝的耦合。

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2.2 單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝的影響因素

單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝反應(yīng)器內(nèi)微生物種類繁多,種間關(guān)系復(fù)雜,因此對(duì)環(huán)境條件的控制要求

十分苛刻,其中 DO、pH、溫度是其主要影響因素。單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝一般可看作是短程硝化和厭氧氨氧化兩個(gè)途徑聯(lián)合實(shí)現(xiàn)的。該工藝的功能菌包括 AOB、NOB 和 AAOB,其中 AOB 和 NOB 是好氧菌,AAOB 是嚴(yán)格厭氧菌,因此 DO 是單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝最重要的控制條件,通過調(diào)控反應(yīng)器 DO 值,可以使系統(tǒng)中活性污泥絮體或生物膜內(nèi)形成良好的好氧和厭氧共存的微環(huán)境,從而使得短程硝化和厭氧氨氧化的聯(lián)合反應(yīng)能夠順利進(jìn)行。在單級(jí)自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)內(nèi),溫度的高低不僅會(huì)影響亞硝化反應(yīng)和厭氧氨氧化反應(yīng)的速率以及系統(tǒng)的脫氮性能,而且會(huì)影響出水中 N 元素的形態(tài)。單級(jí)自養(yǎng)脫氮適宜溫度范圍在 22~35℃,在這個(gè)溫度范圍內(nèi),AOB 和 AAOB 的最佳溫度相近,AOB 比 NOB 生長迅速,并且能刺激 AAOB 的生長。pH 可通過兩個(gè)途徑影響單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝,其一是通過影響微生物活性直接影響脫氮效果,其二是通過影響反應(yīng)器中游離氨的濃度間接影響脫氮效果。單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝是由不同微生物協(xié)同完成的,而微生物各有不同的最佳pH 值,因此可以通過調(diào)節(jié)反應(yīng)器 pH,培養(yǎng) AOB 和 AAOB 細(xì)菌,抑制 NOB 和其他細(xì)菌實(shí)現(xiàn)單級(jí)自養(yǎng)脫氮。水中氨氮可以以游離態(tài)和離子態(tài)存在,當(dāng) pH 高時(shí),在同樣氨氮濃度下,游離態(tài)的氨氮濃度更高,而游離態(tài)氨氮對(duì) NOB 細(xì)菌產(chǎn)生明顯的抑制作用。 ...........

3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..... 10

3.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)........... 10

3.2 PID 控制基本原理.... 18

3.3 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單級(jí)自養(yǎng)脫氮智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....... 22

3.4 本章小結(jié).......... 30

4 SBBR 單級(jí)自養(yǎng)脫氮智能控制試驗(yàn)研究........ 31

4.1 SBBR 單級(jí)自養(yǎng)脫氮啟動(dòng)試驗(yàn) .......... 31

4.2 SBBR 單級(jí)自養(yǎng)脫氮啟動(dòng)控制 .......... 38

4.2.1 硬件配置 ....... 38

4.2.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 反饋控制實(shí)現(xiàn)...... 39

4.3 SBBR 單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝運(yùn)行控制 ........... 44

4.3.1 硬件配置 ....... 44

4.3.2 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋控制實(shí)現(xiàn)........... 44

4.3.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制實(shí)現(xiàn) ........... 47

4.4 本章小結(jié).......... 49

5 總結(jié)與展望 ....... 51

5.1 總結(jié) .......... 51

5.2 展望 .......... 52

4 SBBR 單級(jí)自養(yǎng)脫氮智能控制試驗(yàn)研究

本章通過試驗(yàn)研究確定啟動(dòng)階段不同進(jìn)水 NH+ 4 –N 和 COD 濃度下總氮去除率最大時(shí)的 DO 值,構(gòu)建基于 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)前饋和基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 反饋的復(fù)合控制系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn) SBBR 單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝啟動(dòng)和高效穩(wěn)定運(yùn)行。

4.1 SBBR 單級(jí)自養(yǎng)脫氮啟動(dòng)試驗(yàn)

試驗(yàn)用反應(yīng)器為如圖 4.1 所示的 PVC 材質(zhì)的圓柱形,該反應(yīng)器直徑 180mm、高 470mm、總?cè)莘e約 12L,有效容積為 10L,內(nèi)置纖維填料,填充比為 60%。控制反應(yīng)器溫度在 30±0.2℃,采用額定功率 0.12kW、額定流量 15m3/h的鼓風(fēng)機(jī)曝氣。試驗(yàn)裝置配有工控機(jī)、變頻器、PLC 及在線溶解氧儀。 試驗(yàn)采用初期進(jìn)水為高濃度 NH+ 4 –N 和 COD,通過調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi) DO 值,使得出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)后,再逐級(jí)降低進(jìn)水 NH+ 4 –N 和 COD 濃度方法實(shí)現(xiàn) SBBR 單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝的啟動(dòng)。課題組前期試驗(yàn)完成了進(jìn)水 NH+ 4 –N 濃度分別為2000mg/L、1500mg/L、1000mg/L、500mg/L,對(duì)應(yīng) COD 濃度分別為 350mg/L、350mg/L、120mg/L、100mg/L 的 SBBR 單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝的馴化,本研究在此基礎(chǔ)上繼續(xù)降低進(jìn)水 NH+ 4 –N 和 COD 濃度,直至進(jìn)水 NH+ 4 –N 和 COD 濃度處于城市污水一般水平,根據(jù)進(jìn)水 NH+ 4 –N、COD 濃度不同,本試驗(yàn)可分為三個(gè)階段,各階段時(shí)間、進(jìn)水 NH+ 4 –N 和 COD 濃度、反應(yīng)器排水比例、排水周期及曝停比如表4.1 所示。

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總結(jié)

針對(duì) SBBR 單級(jí)自養(yǎng)脫氮啟動(dòng)困難和運(yùn)行難以穩(wěn)定,對(duì)自動(dòng)控制精度要求高的問題,試驗(yàn)啟動(dòng)階段,采用進(jìn)水 NH+ 4 –N 和 COD 濃度由高到低進(jìn)行馴化,確定不同濃度下,總氮去除率最大時(shí)的 DO 值,并構(gòu)建基于該 DO 值的 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID控制,實(shí)現(xiàn) SBBR 單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝啟動(dòng);試驗(yàn)運(yùn)行階段,構(gòu)建了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn) SBBR 單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝高效穩(wěn)定運(yùn)行。 主要研究內(nèi)容方法及結(jié)果結(jié)論如下:

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關(guān)鍵詞：大黑汀水庫；水環(huán)境；氮磷容量

中圖分類號(hào)：P343文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、 大黑汀水庫概況

大黑汀水庫位于唐山市遷西縣城北5千米的灤河干流上。該水庫位于下游30公里處，控制流域面積35100平方千米，其中與大黑汀水庫之間流域面積為1400 k，占灤河總流域面積的79％。

二、2000年之前的水質(zhì)現(xiàn)狀變化趨勢(shì)

大黑汀水庫的水質(zhì)一直保持在地表水Ⅲ類以上標(biāo)準(zhǔn)，但由于受到灤河上游入庫水質(zhì)的影響，大黑汀水庫NO2-N 呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，成為大黑汀水庫的主要污染物。本篇文章我們選擇具有代表性的、檢出率較高的NO2-N ，CODMn ，NH3-N ，揮發(fā)酚，Cr6 + 等項(xiàng)目進(jìn)行對(duì)比分析。分析方法選擇水質(zhì)污染指數(shù)法進(jìn)行分析：

單向指數(shù):

Ii = Ci/ Li

式中:Li 為第i 項(xiàng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn); Ci 為某污染物的質(zhì)量濃度值。

綜合污染指數(shù)取各單項(xiàng)指數(shù)和的平均值，即:

I = ∑Ii/ n

水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1

表1水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

污染程度 污染指數(shù) 污染程度 污染指數(shù) 污染程度 污染指數(shù)

未污染 ＜0.5 中污染1～3 嚴(yán)重污染 ＞7

輕污染 0.5～1 重污染3～7

表2大黑汀水庫1984-1999年水質(zhì)變化（引自王少明等）

大黑汀水庫2000年以前的水質(zhì)變化詳見表2，從表中可以看出大黑汀水庫1984-1999年水質(zhì)的綜合污染指數(shù)均小于0.5，說明大黑汀水庫水質(zhì)良好，但從污染的排序來看，大黑汀水庫的主要污染物為NH3-N和CODMn，從表中還可以看出NO2-N的質(zhì)量濃度有逐年上升的趨勢(shì)，已成為將來發(fā)展的主要污染物指標(biāo)之一，要重點(diǎn)防護(hù)和控制。

為配合《潘家口、大黑汀水庫水資源保護(hù)規(guī)劃》的實(shí)施，1999 年對(duì)周邊的污染企業(yè)進(jìn)行調(diào)查，基本情況見表3。在潘家口、大黑汀水庫周邊共有較大選礦企業(yè)8 家，生活污水口2 個(gè)，排放廢水1300 多萬t/ a 。這些廢水基本沒有經(jīng)過任何形式的處理，直接排放到潘家口、大黑汀水庫，對(duì)潘家口、大黑汀水庫造成了一定程度的影響，而1987 年潘家口、大黑汀水庫周邊污染企業(yè)排放廢水僅為305 萬t 。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，廢水中主要污染物為懸浮物，CODMn ，NH3-N。

表31999年大黑汀水庫周邊污染情況

湖庫 排污口/個(gè) 污水量/（萬ta-1） pH值 污染物量

pb 懸浮物 COD Fe NH3-N Cd 揮發(fā)酚 Cr6 +

大黑汀 5 425.1 8.3 0 60435 247.4 3.33 3.58 0.0135 0.005 0.249

三、大黑汀水庫水環(huán)境氮磷容量的模擬計(jì)算

大黑汀水庫的水質(zhì)環(huán)境根據(jù)2000年以前的資料顯示，說明大黑汀水庫水質(zhì)良好，但從污染的排序來看，NO2-N的質(zhì)量濃度有逐年上升的趨勢(shì)，已成為將來發(fā)展的主要污染物指標(biāo)之一，根據(jù)刑海燕等《潘家口、大黑汀水庫水源地水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)和保護(hù)對(duì)策》，大黑汀水庫入庫河流斷面2000-2008 年的水質(zhì)趨勢(shì)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，潘家口、大黑汀水庫的水質(zhì)一直保持在地表水Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。但由于受灤河上游入庫水質(zhì)的影響，兩大水庫總磷、總氮含量呈明顯上升趨勢(shì)，成為兩大水庫的主要污染物。本文主要采取氮磷的水容量計(jì)算來確定其污染情況。

1. 水環(huán)境容量概述

水環(huán)境容量是指水體在一定環(huán)境功能的條件下， 水環(huán)境所能容納的最大允許負(fù)荷量。污染物進(jìn)人水體后， 受稀釋、擴(kuò)散、遷移和同化的作用， 其容量實(shí)際是由稀釋容量、遷移容量及凈化容量組成。影響水環(huán)境容量的因素主要包括水域及水文特征、化學(xué)性質(zhì)、物理和化學(xué)自凈能力、生物降解和污染物質(zhì)。不同的污染物具有不同的環(huán)境容量，但具有一定的相互聯(lián)系和影響， 提高某種污染物的環(huán)境容量可能會(huì)降低另一種污染物的環(huán)境容量。因此， 對(duì)單因子計(jì)算出的環(huán)境容量應(yīng)作一定的綜合影響分析， 較好的方式是聯(lián)立約束條件同時(shí)求解各類需要控制的污染物質(zhì)的環(huán)境容量，排污方式。氮磷是湖庫水體富營養(yǎng)化的主要影響因子，實(shí)行湖庫氮磷納污總量控制是防止湖庫富營養(yǎng)化的關(guān)鍵， 也是目前研究中的薄弱環(huán)節(jié)。通過不同的數(shù)學(xué)模型對(duì)湖泊水體氮、磷允許納污量進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測(cè)研究， 對(duì)湖庫水環(huán)境污染物總量控制具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

2. 水環(huán)境容計(jì)算模型的選取

大黑汀水庫氮磷負(fù)荷是水庫水質(zhì)富營養(yǎng)化的主要促進(jìn)因素。水庫整體比較狹長， 入庫河水從入口向大壩流動(dòng)的過程中可以充分均勻混合； 庫區(qū)沒有集中的排污口。水庫氮磷平衡一直處于自發(fā)調(diào)節(jié)的準(zhǔn)平衡狀態(tài)， 水體與底泥之間的氮磷交換沒有經(jīng)受過人為的干預(yù)。考慮模型的適用條件， 筆者擬采Dillion模型，對(duì)大黑汀水庫氮、磷水環(huán)境容量進(jìn)行預(yù)測(cè)。該模型是用來定量描述氮磷年總負(fù)荷與水庫氮磷年平均質(zhì)量濃度之間關(guān)系的一種數(shù)學(xué)解析表達(dá)式， 是專為湖泊（水庫）氮磷質(zhì)量濃度預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)的， 屬于灰色模型。其基本原理是：入湖（庫） 的氮磷量減去湖泊（水庫）中支出的氮磷量等于湖泊（水庫）中氮磷的變化量。Dillion模型的計(jì)算公式為：

式中

P―湖(庫) 中氮、磷的平均濃度， g/m3

Lp―年湖(庫) 氮、磷單位面積負(fù)荷， g/m2a

β―水力沖刷系數(shù)

V一設(shè)計(jì)水文條件下的湖(庫)容積，

Rp―氮、磷在湖（庫）中的滯留系數(shù)

H―流量下計(jì)算水域的平均水深，

W出―年出湖(庫) 的氮、磷量，

W入―年入湖（庫）的氮、磷量；

從Dillion模型(1) 可以看出，計(jì)算P涉及的參數(shù)比較多，由于計(jì)算方法和實(shí)際測(cè)量技術(shù)的限制， 多參數(shù)不僅不會(huì)提高計(jì)算的精度， 反而會(huì)造成更大的本來可以避免的誤差。為了提高該模型的實(shí)用性， 筆者根據(jù)（郭勇等《潘家口、大黑汀水庫水環(huán)境氮磷容量模擬計(jì)算》將對(duì)其進(jìn)行更進(jìn)一步的化簡(jiǎn)和處理。水庫中氮或磷的水環(huán)境容量按下式計(jì)算:

3. 主要參數(shù)分析計(jì)算

3.1 水量參數(shù)

湖（庫）應(yīng)采用近10年最低月平均水位或90% 保證率最枯月平均水位相應(yīng)的蓄水量作為設(shè)計(jì)水量。也可采用死庫容相應(yīng)的蓄水量作為設(shè)計(jì)水量。本次選用大黑汀水庫死庫容做為設(shè)計(jì)水量， 對(duì)應(yīng)該設(shè)計(jì)水量確定水庫水面積（A）和水庫的平均水深(h)。水庫年流出水量Qa選用2007 年大黑汀水庫年出庫實(shí)際水量計(jì)算。

3.2 水質(zhì)參數(shù)

水庫納污能力水質(zhì)參數(shù)選定為總氮、總磷。由于大黑汀水庫水源地的水功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)為Ⅱ類， 水庫中總磷、總氮的年平均控制濃度也確定為Ⅱ類， 即年平均控制濃度分別為0.5 g/m3 和0.025 g/m3

3.3 年入庫的氮、磷量分析

年入庫的氮、磷量W入， 考慮了水庫上游的點(diǎn)源、暴雨徑流面源和庫區(qū)內(nèi)網(wǎng)箱養(yǎng)魚等三方面污染源。

（1）點(diǎn)源負(fù)荷計(jì)算

按2007年入庫河流的水量水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，年入大黑汀水庫的污染物為潘家口水庫放水中的污染物量與兩庫區(qū)間入庫污染物量之和，計(jì)算結(jié)果為年入大黑汀水庫的總氮、總磷分別為4418.85t/a、36.74t/a， 見表4。

表4 點(diǎn)源負(fù)荷入庫污染物量估算

水億量 污染物 控制斷面水質(zhì)平均濃度g/m3 年入庫總量t/a

入大黑汀 9.93 總氮 4.45 4418.85

總磷 0．037 36.74

（2）暴雨徑流面源負(fù)荷計(jì)算

2005年8月潘家口水庫以上地區(qū)普降大雨， 形成入庫洪峰， 為此跟蹤了主要干支流的洪峰過程， 對(duì)洪峰樣品進(jìn)行采集分析， 從而計(jì)算出面源污染負(fù)荷量， 見表5 。

表5 干支流面污染源計(jì)算表

入大黑汀水庫 河流名稱 洪水過程來量

億立方米 主要污染物質(zhì)量

灑河 總氮 氨氮 總磷 COD

1.214 774 21.2 9．43 15143

􀀂

（3）網(wǎng)箱養(yǎng)魚污染負(fù)荷計(jì)算

水產(chǎn)養(yǎng)殖特別是網(wǎng)箱養(yǎng)魚對(duì)水庫周圍水體水質(zhì)影響較大。

大黑汀水庫目前有各類網(wǎng)箱養(yǎng)魚50000個(gè)， 對(duì)水庫水質(zhì)造成影響， 特別對(duì)水庫的富營養(yǎng)化的貢獻(xiàn)率很大。網(wǎng)箱養(yǎng)魚所產(chǎn)生的氮、磷污染負(fù)荷， 是投放餌料中的氮、磷未能被魚類吸收而進(jìn)人水體的部分， 估算公式一般為

在估算中，Gf 按魚總產(chǎn)量計(jì)， Pf對(duì)于TN取25%魚對(duì)餌料的消化率一般為0.7-0.9 ，本文 取0.8 。計(jì)算結(jié)果見表6。

表6、大黑汀水庫網(wǎng)箱養(yǎng)魚污染負(fù)荷計(jì)算結(jié)果表

魚產(chǎn)量Kg/a 總氮 總磷

大黑汀水庫 13000000 餌料中含量 負(fù)荷Kg/a 餌料中含量 負(fù)荷Kg/a

0.025 81250 0．0022 7150

根據(jù)上述水庫上游的點(diǎn)源、暴雨徑流面源和庫區(qū)內(nèi)網(wǎng)箱養(yǎng)魚等三方面污染源計(jì)算，大黑汀水庫年入庫的總氮、總磷量分別為5274.10t/a，53.32t/a， 計(jì)算結(jié)果見表7。

表7、大黑汀水年入總氮、總磷統(tǒng)計(jì)表

水庫 年入庫的總氮量t/a 年入庫的總磷量t/a

大黑汀 點(diǎn)源 面源 網(wǎng)箱 合計(jì) 點(diǎn)源 面源 網(wǎng)箱 合計(jì)

4418.85 774.00 81.25 5274.10 36.74 9.43 7.15 53.32

3.4 年出庫氮、磷量分析

大黑汀水庫總磷、總氮的輸出量是根據(jù)2007年水庫的年放水量和水庫壩上的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)值計(jì)算得出的， 結(jié)果見表8 。

表8、大黑汀水庫年出庫總氮、總麟量統(tǒng)計(jì)衰

水庫 出庫水量 總氮 總磷

年平均濃度 總輸出量 年平均濃度 總輸出量

大黑汀 9.92m3/a 3.35g/m3 3323.2t/a 0.054 g/m3 53.57 t/a

3.5 大黑汀水庫水環(huán)境容量計(jì)算結(jié)果

根據(jù)模型及相關(guān)參數(shù)分析， 在設(shè)計(jì)死庫容大黑汀1.01億立方米條件下，計(jì)算水庫的水環(huán)境容量， 計(jì)算結(jié)果表明，大黑汀水庫的的總氮、總磷納污能力分別為787.18t/a和24.69t/a.

通過上文計(jì)算可以看出，大黑汀水庫水源地要實(shí)現(xiàn)Ⅱ類的水質(zhì)目標(biāo)，與現(xiàn)狀相比較， 總氮、總磷的人庫量需消減量分別為65%、68% ， 保障水源地供水安全是一項(xiàng)艱巨而又緊迫的任務(wù)。因此， 盡快推進(jìn)大黑汀水源地保護(hù)區(qū)劃分， 落實(shí)各項(xiàng)水源地保護(hù)區(qū)保護(hù)措施，推進(jìn)上游污染源綜合治理， 開展水源地綜合評(píng)價(jià)與指標(biāo)及藻類監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)等研究，應(yīng)是今后水源地保護(hù)工作的重點(diǎn)所在。

參考文獻(xiàn)：

[1]婁彥兵,黃亮,馮宗,溫慧娜.自動(dòng)監(jiān)測(cè)在水資源質(zhì)量管理中的應(yīng)用[J]. 人民黃河. 2012(11)

篇10

    一、在大氣污染治理中的應(yīng)用

    微生物用于煙氣脫硫,不需高溫、高壓、催化劑,設(shè)備要求簡(jiǎn)單。利用自養(yǎng)生物脫硫,營養(yǎng)要求低,無二次污染,處理費(fèi)用為濕法脫硫的50%。目前公認(rèn)的硫酸鹽還原的最初幾點(diǎn)是Postgate1969年證實(shí)的:(1)硫酸酰苷酰轉(zhuǎn)移酶(2)腺苷酰硫酸還原酶(3)亞硫酸鹽還原酶

    此后,很多學(xué)者利用細(xì)菌研究了大量的脫硫技術(shù)。如利用氧化亞鐵硫桿菌已使脫硫率達(dá)95%以上,日本利用該菌已使H2S脫除率達(dá)99.99%,中國利用該菌對(duì)煉油廠催化干氣和工業(yè)廢氣脫硫,H2S去除率分別為71.5%和46.91%,Saleem等用脫氮硫桿菌的耐受株T.denitrificansF,在厭氧條件下脫硫率達(dá)80%。

    生物過濾法在50年代中期最先應(yīng)用于處理空氣中低濃度的臭味物質(zhì)。到80年代,德、美、荷蘭等國相繼用此法控制生產(chǎn)過程中的揮發(fā)性氣體和有毒氣體。其過程為:

    廢氣(預(yù)處理)生物過濾器CO2,H20,無機(jī)鹽類

    廢氣在反應(yīng)器中停留時(shí)間很短,處理率可達(dá)90%以上。生物過濾法還可去除空氣中的異昧、揮發(fā)性物質(zhì)(VOCs)和有害物質(zhì),包括控制(去除)城市污水處理設(shè)施中的臭味、化工過程中的生產(chǎn)廢氣、受污染土壤和地下水中的揮發(fā)性物質(zhì)、室內(nèi)空氣中低濃度物質(zhì)等。

    微生物還可用來固定CO2,實(shí)現(xiàn)CO2的資源化,同時(shí)產(chǎn)生很多附加值高的產(chǎn)品。生物技術(shù)用于有機(jī)廢氣具有費(fèi)用低、效率高等優(yōu)點(diǎn),在德國、荷蘭、日本及北美國家得到廣泛應(yīng)用。畢立鋒等還進(jìn)行了微生物凈化NOx的研究。

    二、在水污染治理中的應(yīng)用

    1.廢水中的脫氮除磷

    廢水中氮、磷是造成水體富營養(yǎng)化的根源,利用生物脫氮除磷已進(jìn)行了廣泛的研究。污水脫氮技術(shù)主要有活性污泥法脫氮工藝,包括A/O(缺氧/好氧)工藝,可使NH4+一N去除率達(dá)80%以上,A2/O工藝,改進(jìn)的氧化溝工藝和SBR工藝都可使總氮(TN)去除率達(dá)90%以上。生物膜脫氮有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物流化床、浮動(dòng)床、浸沒式、三級(jí)生物濾池脫氮系統(tǒng)等,其中三級(jí)生物濾池的反硝化速度最高達(dá)1.0kgN/(m3.d),出水TSS<1.00mg/1。

    生物脫氮中,有反硝化能力的微生物有變形桿菌、微球菌屬、假單胞菌屬、芽胞桿菌屬等。污水生物處理中,除磷常與脫氮工藝一起應(yīng)用,常見的除磷技術(shù)有:phostrip工藝,能使總磷(TP)≤1mg/L以下:Bardenpho系統(tǒng);A/O系統(tǒng);改良UCI工藝;A2/0工藝。除磷過程一般認(rèn)為在有氧條件下攝取磷,在厭氧條件下釋放磷,其中不動(dòng)桿菌屬〔Acinetobacter)是除磷的優(yōu)勢(shì)菌種。

    2.廢水中有機(jī)物的降解

    酚類對(duì)水中生物有致畸性,使生物具有難聞的酚味,化學(xué)處理法由于二次污染問題受到限制,而利用培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)菌群的微生物法降解酚類卻有顯著作用。如卞華松采用PVA1799冷凍改良法固定優(yōu)勢(shì)菌群,對(duì)濃度為565mg/L的苯酚去除率為94%以上;張春桂研究降解五氯盼(PCP)的細(xì)菌是醋酸細(xì)菌、產(chǎn)堿菌和氣單胞菌。此外,可用家禽廢物分解的網(wǎng)紋水蚤屬(Ceriodaphniadubia)LD50和弧菌屬(Vibriofischeri)EC50、鏈霉菌30

    3、芽胞桿菌KMR一

    1、麥芽糖假絲酶母10-4等對(duì)酚類進(jìn)行降解。

    有機(jī)物的生物降解中,白腐菌是值得一提的。白腐菌是一類提子真菌,在廢水治理中,其降解污染物的范圍十分廣泛。白腐脈射菌(Ph1ebiaradiata)I-5-6在高C低N培養(yǎng)條件下,對(duì)多環(huán)芳烴類、氯代烴類、酚類、氯代酚類、烷基苯類和硝基苯類化合物有顯著的降解作用。白腐菌中金孢展齒革菌(PhanerochaeteChrysospriumBurdsall)可降解多環(huán)芳烴、DDT、TNT、CCl

    4、氰化物、氯代芳香化合物、酚類、胺類、農(nóng)藥、染料、雜酚油、煤焦油、重油等。還可降解林丹、氯丹、多氯聯(lián)苯、2,3,7,8-TCDD和二氯苯胺等有機(jī)氯化物。此外,用微生物降解的有機(jī)物包括:四氯乙烯、甲醇、苯胺、甲胺磷、三氯乙烯、硝酸甘油。

    3.廢水中重金屬的去除

    由于藻類對(duì)重金屬離子具有較強(qiáng)的富集能力,利用其生物吸附作用可從工業(yè)污水中去除有毒、放射性金屬和回收稀有、貴重金屬。該法具有高效、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、選擇性好等優(yōu)點(diǎn),尤其適用于低濃度及一般方法不易去除的金屬。如用菌藻共生體從無營養(yǎng)液的含As(Ⅲ)、As(V)的廢水中除砷率可達(dá)80%以上,含營養(yǎng)液的As(V)去除率>70%,As(Ⅲ)去除率>50%;用啤酒酵母菌(Saccharomycescerevisiae)和鹽澤螺旋藻(Spirulinasubsala)對(duì)Cd、Ni、Cu有明顯吸收;用固定在聚砜基質(zhì)上的真菌可除去Cd、Cu、Pb、Ni;Pb的去除還可用林可鏈霉素和黑根霉菌。

    4.廢水中其它物質(zhì)的去除

    染料廢水是難以降解的一大類工業(yè)廢水,在厭氧微生物環(huán)境中,偶氮染料可通過還原作用完全生物降解。將優(yōu)勢(shì)菌的不完全厭氧-接觸氧化工藝用于處理印染工業(yè)廢水,脫色率達(dá)90%以上。用專性厭氧菌硫酸鹽還原菌混合培養(yǎng)物對(duì)偶氮染料、三苯甲烷染料、蒽醌染料的廢水進(jìn)行脫色,脫色率在1小時(shí)之內(nèi)可達(dá)69.9-98.8%。微生物處理電鍍廢水,對(duì)各種金屬離子的一次凈化率達(dá)89.9%以上。蔗渣漿,用白腐菌處理含氯漂劑漂白的廢水,脫色率可達(dá)91.2%,BOD5去除率為92.5%,CODcr去除率為88.7%。屠宰廢水、橄欖加工廠廢水、啤酒廢水等用微生物處理均可取得較好的效果。

    三、環(huán)境中其它污染物的處理