特大型污水处理厂沿程氮分布规律研究

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东北某污水处理厂各流程出水中污染物时空分布特征

第 25卷
第 6期
黑龙江大学自然科学学报
JOURNAL OF NATURAL SC IEN CE O F HEILONG JI ANG UN I V ERS I TY
V o l 25 N o 6 D ece m ber , 2008
2008 年 12 月
东北某污水处理厂各流程出水中污染物时空分布特征
陈忠林,
摘贲岳,徐源自贞,沈吉敏( 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室 , 哈尔滨 150090)
要 : 为研究污水处理厂对有机污染物的去除效能, 对我国北方某市的污水处理厂进行了 1
年的调查分析, 考察了其各工艺出水中有机污染物的时空分布特征。结果表明: 该污水处理厂采用 A /O 处理工艺处理后 , 除冬季出水氮磷略高, 全年其它时间出水基本满足国家污水一级排放标准。采用气相色谱 - 质谱联用对有机物的检测分析结果表明 , 经过二级生物处理后, 有机污染物种类有所减少 , 但仍含有较大量有机污染物 , 需采取有效的深度处理措施以减少中水排放对受纳水体的影响并保障水源水质的安全性。关键词 : 有机污染物; 氮磷; 污水中图分类号 : X703 1 文献标志码: A 文章编号: 1001- 7011( 2008) 06- 0706- 05
[ 5] - 1 - 1
, 但温度升高后去除效果有所改善。
3 5 对总氮、有机氮与无机氮的去除 + 图 6 为不同季节污水处理系统对总氮 ( TP )、有机氮 ( Org - N) 与无机氮 ( NH 4 - N、 NO3 - N 和 NO2 N )的去除情况。由图可知, 水中含氮类化合物的含量随季节性变化, 且浓度大小依次为: 氨氮 ( NH 4 - N) > 有机氮 ( Org- N ) > 硝酸盐氮 ( NO3 - N) > 亚硝酸盐氮 ( NO2 - N )。当进水总氮浓度在 41 6~ 71 1 m g L 之间变化时, 出水总氮浓度在 10 4~ 25 8 mg L 之间 , 平均值为 17 m g

城市污水氮污染排放特征及来源探讨

城市污水氮污染排放特征及来源探讨1 引言随着全球城市化的发展，城市生态系统对外来营养氮素的依赖度增大，驱动着人为活化氮大量生产，影响着全球氮循环，由此导致的环境问题已威胁到人类健康与生命安全，越来越多的人认为其是继生物多样性减少和全球变暖之后的第三大环境问题.城市生态系统代谢严重依赖外部物质和能量，其所需要的物质能量为其他自然生态系统的10~100倍，故其高氮输入导致城市成为全球氮研究的热点.城市生态系统氮污染物排放主要有废物、废气、废水3种主要形式.其中，城市污水排放量随着城市化呈逐年递增趋势，污水处理过程导致的氮污染物排放成为城市生态系统氮污染的主要来源，污水处理过程中还会向环境中输出含氮污染物，包括温室气体、处理尾水及剩余污泥，这些输出产物在一定程度上削弱了污水处理的环境效益.目前，国内外有关氮污染输出的研究大都集中在流域、大气沉降及沟渠的污染性氮元素输出方面，在涉及城市污水处理过程中导致的氮污染输出的生态环境效应方面上的研究很少，以往有关污水氮污染防治的研究主要集中在工程方面.从代谢系统层面上分析城市污水氮污染输出的动态变化并探讨此氮污染物的可能来源，有助于理解城市化过程中污染性氮素的循环过程，可为城市低氮管理提供理论支撑.本研究以污水流为主线，以污水处理厂的地理范围为边界，忽略其内部复杂的氮去除工艺，将其视为灰箱.输入项为城市雨污合流管输送到处理厂的污水中夹带的氮素，输出项主要包括污水处理过程中排放到大气、水和土壤等环境介质的含氮污染物质.在污水处理过程中，这类污染性氮素的输入、处理与输出过程可视为城市区域小尺度氮代谢过程，此过程所造成的环境影响可视为其产生的废物、废水及废气等含氮污染物直接排向环境的活化氮量总和，本文将污水氮污染排放简化为污水处理过程中排向环境的污染性氮量的总和.在处理过程中原污水内的氮素主要有以下几个去向：反硝化为氮气(N2)和氧化亚氮(N2O)、流失到地表水、渗透到地下水及中水回用，往往其输出氮总通量略低于输入通量，部分氮沉积到系统的活性淤泥中.其中，N2O作为全球主要温室气体，Khalil教授曾对全球N2O产生源进行了汇总计算，估算出污水处理过程中N2O排放量占全球总释放量的2.5%~25%.此外，北京市污泥处理方式主要为堆置，残留在污泥中的氮素大部分将渗透到土壤和地下水中，易造成二次污染，本文统视污泥中的氮素全部排向环境.同时，探讨污水中的氮素来源可以为从源头上减少氮污染物提供参考，从而减少污水处理过程中的氮污染排放.目前，研究较多的是利用稳定性同位素示踪技术来示踪污染源.目前，国内较多利用自然水体NO3--N 的δ15N值和悬浮有机质的δ15N值来示踪氮的来源，而城市污水氮来源溯踪方面的研究缺乏.相比之下，国内关于水体NH4+-N的δ15N值的研究较少，而涉及多种氮污染源的NO3--N 的δ15N值范围的研究较多.鉴于此，本研究利用城市污水中硝酸盐的δ15N值，来探讨城市污水氮的潜在可能来源.北京市海淀区是全国著名的科技文化区域，涵盖密集的居民区和科教文卫区，也覆盖风景区和少量工业区，是个典型的现代城市区域，但由于近几年的过度城市化，人口的迅速增长导致城市污水产量急剧增加，故污水处理过程中衍生的氮污染效应愈发突出.本研究选取北京海淀区某现代化污水处理厂为研究点，其服务范围基本覆盖海淀区，结合探访调查与长时间定点采样，分析城市污水氮污染排放的动态变化，以期为减少污水处理过程造成的环境负效应提供参考.2 材料与方法2.1 研究区域概况海淀区位于北京城区的西北部，地跨北纬39°53′~40°09′，东经116°03′~116°23′，属暖温带半湿润季风气候，年均气温11.5 ℃，年平均降雨量568.19 mm，雨热同季，但季节分配不均，76.12%的雨水集中在夏季.海淀区地处近郊，管辖内有7个建制镇和22个街道办事处，是首都著名的科研、文化、旅游区，并且是重要的副食品生产基地.全区面积426 km2，人口城市化率接近97%.2014年海淀区城镇居民家庭人均可支配收入45952.7元，家庭人均消费性支出29429.5元.目前，海淀区日均污水排放量高达25651万m3，并通过雨污合流管道进入污水处理厂.采样点选取在服务此区域的某大型污水处理厂，该污水处理厂服务人数约为81.4万人，同时具有两种污水处理工艺，一种是厌氧-缺氧-好氧(A2/O)处理工艺，另一种是基于前者的联合生物膜反应器的处理工艺(A2/O-MBR).2.2 样品采集与处理水样采集时间为2014年10月至2015年9月，每个月采样1次，并在每个季度中旬选取1天进行全日取样，时间从早上9点到晚上9点，取样频率在2015年1和4月为每3 h 采样1次，之后为增加趋势明显程度，在7和9月改为每2 h采样 1次.采样点分别布置于A2/O处理工艺及A2/O-MBR处理工艺的进水、出水口及尾水排河口.样品保存在采样瓶中，水样当天被带回实验室进行水化学分析.污泥样品来自各工艺产生的脱水干污泥.处理水量与污泥拉运量等变化数据来自于厂内运行统计数据.2.3 样品分析方法水质各项指标依照国家标准中的水样化学分析方法分析，包括总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N).TN测定采用碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法，NO3--N测定采用紫外分光光度法，NH4+-N测定采用纳氏试剂比色法;具体使用的是德国进口Smartchem140全自动化学分析仪进行测量.使用德国Elementar公司的Vario EL III元素分析仪进行污泥氮含量测定.稳定性氮同位素分析采用阴离子交换树脂法进行前处理，利用美国Thermo公司的DELTA V ADVANTAGE 稳定同位素质谱仪通过样品在线燃烧系统，将AgNO3粉末样品中的氮转化成氮气，得出δ15N值，样品测试在中国科学院生态环境研究中心实验室进行.该方法采用的N 参考标准为国际上通用的同位素参考标准USGS32(硝酸钾)，测定δ15N的标准偏差为±0.4‰.一般采用千分偏差δsample值来描述稳定同位素比率，δsample值指样品中氮稳定同位素的比值相对于标准样品氮同位素比值的千分偏差，其定义如下：(1)式中，R表示15N/14N的比值，一些标准物质中不同的δ15N值在不同实验室之间广泛作为对比标准，因此，确定δ15N值的分析精度是通过对比这些标准参考物质的结果所得到.2.4 氮代谢分析方法为了更科学地分析城市区域处理每一单位的污水氮量所付出的环境代价，定义污水处理过程中氮排放总量与处理污水氮总量的比值为氮污染排放率，计算公式如下：(2)式中，PN为氮污染排放率;Noutput和Ninput分别为污水氮污染物排放总量和污水氮输入总量;NLiquid为尾水的氮量;NGaseous代表主要温室气体N2O的氮总量，其中，北京城市污水处理过程中去除1 kg总氮量的N2O释放系数为0.8 g²kg-1(Yan et al.，2014);NSolid 为残留在污泥中的氮量;NTreatment为每日处理污水的氮量.3 结果与讨论3.1 城市污水氮污染排放特征分析3.1.1 城市污水氮浓度时间变化分析城市污水氮浓度以污水处理厂的进水氮浓度表示，如图 1所示，城市污水各形态氮表现出较为明显的月变化特征.其中，城市污水中TN、NH4+-N浓度高且随时间变化趋势显著;而NO3--N浓度较低，变化趋势波动不明显.TN浓度1年内的变化范围为34.975~59.987 mg²L4-1，每月平均值为48.947 mg²L-1，在2015年6月达到峰值;NH4+-N浓度1年内的变化范围为20.185~42.303 mg²L-1，每月平均值为30.395 mg²L-1.多月的浓度数据显示，NH4+-N、NO3--N分别占TN的43.92%~85.72%和0.06%~8.31%，其中，NH4+-N的比例从2014年10月至2015年9月有较明显的逐渐递减后又逐渐递增的趋势.NH4+-N为城市污水氮污染物的主要成分.图 1城市污水各种形态氮污染物浓度月动态变化特征除了部分中水回用外，处理完后的尾水大都排入周围河道，其中，各种形态氮的浓度变化如图 2所示.由图 2可知，城市污水中TN、NO3--N浓度随时间变化趋势显著;NH4+-N浓度较低，变化趋势不显著.其中，TN浓度变化范围为10.395~20.041 mg²L-1，每月平均值为14.789 mg²L-1，并在2月达到峰值，随后逐渐呈现递减趋势;NO3--N波动变化范围为2.338~17.8 mg²L-1，但在3月和5月NO3--N浓度低于NH4+-N.整体上，NO3--N是处理后尾水氮污染物的主要成分.TN浓度较处理之前明显减少，氮去除率整体范围在53.86%~82.32%，12月氮去除率最低.由于此时是北京的冬季，气温低，影响生物细菌和酶的活性，进而影响到污水处理过程的反硝化系统，降低氮去除效果.图 2处理尾水氮浓度月变化除了分析污水氮浓度四季变化外，探讨1天内不同时间段的污水氮浓度变化可更进一步剖析城市居民日常生活对污水氮变化的影响.如图 3所示，从整体上看，秋季氮日浓度值要低于其他3个季节，春、秋季早上浓度值较高，之后逐渐降低，春季在下午15:00达到谷值，傍晚18:00达到峰值;而秋季在傍晚19:00达到谷值，之后在夜间21:00陡然上升;夏季TN 日浓度值整体上高于其它3个季度，变化趋势不明显，冬季TN浓度在15:00达到峰值，之后的18:00达到谷值.从四季整体来看，中午11：00—13:00 TN浓度较高，这段时间是居民下班的时间段，涉及到用餐和休息，使得污水出现高峰排放.18:00—21:00是居民下班后晚间活动高峰期，是另一个污水排放高峰区间.上述结果说明，此区域城市污水氮来源深受居民作息影响，人类排泄物与冲洗废水(生活黑水)是重要的污水氮源.北京市居民经济富裕和生活条件好，高氮食物消费比例高，导致食物消费氮足迹较高，氮素经消化后几乎都排出体外，使得产生的生活黑水中TN浓度随之增高.图 3城市污水氮浓度四季日变化趋势3.1.2 城市污水氮代谢特征分析城市污水处理过程中的氮污染排放量如表 1所示，研究期间其1年内排放总量约为10³104 t，月平均排放量为7730.045 t，变化范围为5698.921~10331.594 t.北京污水处理厂一般以水温<14 ℃为寒冷季节(2014年10月—2015年4月)，水温>14 ℃为温暖季(2015年5—9月).寒冷季节平均氮污染排放量为8648.416 t，温暖季节平均排放量为6444.326 t.其中，N2O为主要的气态氮污染物，月均排放氮量14.544 t，以排河尾水形式的月均氮排放量是7603.037 t，而以污泥为载体的月均氮排放量是112.464 t.由此得出，以液相氮排放量最多，平均占总氮污染排放的98.35%，且集中在寒冷季(2014年11月—2015年2月).其次是固相氮排放，平均占总氮排放的1.45%，因污泥夹带着大量污水氮，若得不到妥善的无害处理，这部分污染性氮素将会导致危害更大的二次污染及卫生问题.相比较而言，气相排放量较少，但不可忽视，因N2O温室效应势能比其他温室气体大得多.城市居民人均月氮污染排放量具有显著的月变化特征，如图 4所示，整体上月均氮排放量为0.95 kg²人-1²月-1，研究期间其呈现出先增加后逐渐下降的趋势.其中，12月达到最高值1.269 kg²人-1²月-1，最低值出现在5月(0.7 kg²人-1²月-1).由此推断，城市污水氮污染排放量具有较显著的时间变化特征，其中，2014年11月—2015年2月是排放的高峰期，此时正值北京寒冷季节，主要由于北京城市的北温带季风性气候使得冬季温度较低，这将会影响到污水处理厂生物反应池微生物的活动，进而可能会造成硝化、反硝化过程效率降低，污水氮去除效果较差，出水氮浓度较高.此外，根据污水处理厂监测数据，冬季北京城市居民污水排放量一般较多，工厂可能会存在超负荷工作现象.表 1 固液气形态的氮污染排放总量图 4城市污水氮污染排放率月变化趋势及人均氮污染排放量月变化特征根据以上结果，进而分析研究时段内氮污染排放率(图 4)，总体上呈先升后降趋势，其变化范围为18.81%~45.87%，平均每月氮污染物排放率为31.15%，其中，最高值出现在12月，输出的污染性氮素占总输入氮量的46.26%，最低值出现5月，排放率为19.418%.寒冷季节城市污水平均氮排放率为35.33%，温暖季节为26.279%.由此可推测，在1年中寒冷季节氮污染排放率较高，在寒冷季节处理等量污水氮，对周围环境造成的负面影响较大.该污水处理厂是典型的大规模现代化污水处理厂，采用两种污水处理工艺：一是A2/O 处理工艺，该工艺目前为我国污水处理厂普遍采用的A2/O处理工艺;二是在A2/O处理工艺的基础上，添加了膜处理环节的A2/O-MBR工艺，其处理流程大部分与前者相似.鉴于相关的研究结果，北京城市污水处理厂的A2/O-MBR工艺在全年无论在温暖季、寒冷季还是汛期均能维持较稳定的污染物去除率与较好的除氮效果(郁达伟等，2015).为了探索不同工艺对氮污染排放率的影响，在同等条件下对此厂的两种工艺除污过程进行分析，结果表明，A2/O 处理工艺造成的环境氮污染排放率显著高于A2/O-MBR处理工艺，平均高10%左右(图 5).由此可知，在处理同等的污水氮的过程中，较为先进的处理工艺将有助于减少污水处理中导致的氮环境污染.污水处理是缓解城市氮污染的重要手段，但在处理过程中导致的氮污染排放易诱发二次污染，尤其是在冬季，故改进污水处理工艺来减少氮污染排放率，对缓解城市区域的氮污染具有重要意义.图 5不同污水处理工艺的氮污染排放率变化特征3.2 城市污水氮来源探讨海淀区的城市用地类型主要包括居民区、商业用地和科教文卫用地.为了探讨污水氮的来源，可以简化将污水中的氮来源分为天然来源和人为来源，因城市中不同来源的δ15N通常具有不同的特征值.本文假设污水管道密封性很好，水体水力停留在管道里面时间短，受到生物化学过程的影响很小，产生的分馏作用有限，导致N同位素分馏作用比较小，在本研究中视为忽略.基于这一原理，可以尝试利用δ15N辨析污水可能来源，由于研究区内的城市污水管道为雨污合流，其天然来源主要是大气降雨.根据北京城市生态站对海淀区降雨的长期监测结果，大气降雨δ15N范围值介于-10.093‰~+5.828‰之间;人为来源为生活黑水(黑水中的氮主要来自人粪尿，包含了生活污水中95%左右的氮)，其δ15N变化范围设为+5‰~+25‰.城市污水各季节δ15N值变化范围如表 2所示，总体上变化范围为0.644‰~24.726‰，不同季节之间存在差异，其中，秋季δ15N值较高，平均值为20.858‰，而夏、春两季δ15N 值较低，平均值分别为5.010‰和5.225‰.将测定结果与各种潜在来源作比较(图 6)，春、夏季节可能受大气降雨影响较多，且北京海淀区城市化程度高，雨水大部分通过不透水硬地面进入排污管，整体上氮同位素值较低，潜在来源主要是生活黑水和大气降雨.冬季的δ15N 范围较广，为1.752‰~19.637‰，其低值或由雨雪天气沉降混合导致.秋季氮同位素均值显著较高，这与所采样的时间段无雨有密切关系，导致低δ15N值的雨水混合比例较低，故其主要受高δ15N值的生活黑水影响.鉴于混合污水样品硝酸盐δ15N高度异质性，在相同天气条件下增加采样规模可减少这类差异.综上所述，研究时期居民日常作息产生的生活黑水是城市污水氮的主要来源.从源头上提高生活黑水的处理率，尤其是居民作息高峰时间段，可通过在宾馆与社区等小尺度城市区域内、采用生活污水的源分离、分质处理与资源化技术，通过黄、褐水处理与回用、黑水资源化(如小型黑水资源化与处理装置安装)雨水收集等途径，可使城市污水氮量在输往污水处理厂之前得到削减，这有助于减少因城市污水处理导致的氮素负环境效应.图 6各季节城市污水δ15N值对比(方框表示不同来源的同位素值，其中，NP表示降水来源氮同位素范围值，NH表示人类排泄物氮同位素范围值)表 2 城市污水不同季节的δ15N值变化情况综上所述，本文初步分析了城市污水氮污染排放特征，但仅基于其主要污水处理厂的即时污水数据，没有涵盖未得到处理的少量的城市污水.同时，本文利用地表水氮稳定同位素示踪来源的方法来探讨城市污水潜在氮来源，所用的不同污染源δ15N值分布范围存在重叠，仅利用单一氮稳定同位素示踪法尚不能明确污染来源，只能初步推测其可能潜在来源，作为理论参考，目前国内关于此方面的研究尚缺.因此，在未来研究中，利用多同位素示踪的方法并结合相关模型，如IsoSource源解析模型与稳定同位素贝叶斯混合模型，同时结合惰性元素氯离子与硫硼同位素，应能更精确地研究城市污水氮来源及其在城市氮循环的影响.鉴于本研究结果，寒冷季是北京城市区域氮污染防治的重要时刻，污水处理应广泛采用较先进的污水处理工艺如A2/O-MBR工艺，以适应该地区长期低温气候，从而减少污水处理衍生的氮污染影响.除此之外，城市居民应增加污水处理厂也是城市潜在氮源的意识，污水处理过程并不能完全去除水体中的氮污染物，部分污染氮素在处理过程中会流失回到城市环境去.政府应大力推广社区及科教文卫机构内生活黑水资源化设施的建立，在各分散区内形成分散式分质排污及资源化处理，既可减少输往处理厂的污水氮量，又可节约用水.同时，提倡居民低氮饮食的习惯，减少日常高氮食物的消费.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。

污水处理中的总氮分析

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离子色谱法
总结词
该方法适用于测定低浓度总氮，尤其适用于测定硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮等无机氮化合物。
详细描述
离子色谱法是一种基于离子交换原理的分析方法。该方法通过分离样品中的各种无机氮化合物，利用电导检测器测定各组分的浓度，从而计算出总氮的含量。该方法具有较高的分辨率和准确性，适用于各种类型的污水处理厂进出口水质、环境水样、饮用水、地
水等。
城市垃圾渗滤液
城市垃圾填埋场产生的渗滤液中含有一定量的氮。
02 总氮分析的方法
碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法
总结词
该方法具有操作简便、准确度高、适用范围广等优点，是测定总氮的常用方法之一。
VS
详细描述
该方法利用碱性过硫酸钾消解样品，将有机氮和氨氮转化为硝酸盐氮，再利用紫外分光光度法测定硝酸盐的吸光度，从而计算出总氮的含量。该方法具有较高的准确度和精密度，适用于各种类型的污水处理厂进出口水质、环境水样、饮用水、地表水等的总氮测定。
水体质量的评估与监测
水体质量评估
通过对水体中的总氮含量进行分析，可以评估水体的污染程度和生态健康状况。
污染源监测
通过比较不同时期的总氮分析数据，可以监测水体中总氮的来源和变化趋势，有助于溯源和防控污染。
预警与应急响应
根据总氮分析结果，可以及时发现水体中总氮含量的异常变化，为预警和应急响应提供依据。
未来研究方向与展望
01
深入研究总氮的来源、转化机制及影响因素，提高对其形成和迁移规律的认识。
02
开发新型、高效、低成本的污水处理技术，降低总氮的排放量，提高污水处理效率。
03
加强国际合作与交流，借鉴国外先进的总氮分析技术和经验，推动我国在污水处理领域的技术进步。

滇池流域典型城郊村镇排放污水氮、磷特征分析

ｖｒｔｏｏｇｅＭｎｚ６１０，ｈｎ）ｅｓｙｆｎｈ，ｅｇｉ６０ＣｉｉＨ１ａ
ＡｂｔａｔＡｔｄｓｃｎｕｔｄｔｓｅｓｔｅｈｕｅｏｄｗａｔｗａｅｕｌｔａｄｔｔｄｅｄｓｈｒｅｒｌｆｏｓｈｌａｔｗａｅｏｔｅｓｒｃ：ｓｕｙｗａｏｄｃｅａｓｓｏｓｈｌｓｅｔｒｑａｉｎｏｓｕｙｔｉｃａｇｕｅｏｕｅｏｄｗｓｅｔｒｒｍｏｈｙｈｈｆｈ
张德刚，汤利，陈永川一，朱元元，杨永春，朱贞彦
（．１云南农业大学资源与环境学院，云南昆明６００；．５２１２红河学院理学院．云南蒙自６１０）６１０
摘
要：乡结合部地带的生活、城生产排放污水已成为流域水体污染的主要原因之一，准确掌握城郊村镇排放污水规律及氮磷特
维普资讯
农业环境科学学报２０．（）２５２５０７２６：４ — ２０６２
Ｊｕｎｌｆｒ — ｎｉｎｎｃｅｃｏｒａｏＥｖｒｍｅｔｉｎｅｏＡｇｏＳ
滇池流域典型城郊村镇排放污水氮、特征分析磷
ＤｉｃａｇｌｎａａｔｒｏｔｏｅｎｈｓｈｒｓｉｕｅｏｄＷａｔｗａｅｏｕｕｂＴｙｉａｓｈｒｅＲｕｅａｄＣｈｒｃｅｆＮｉｒｇｎａｄＰｏｐｏｕＨｏｓｈｌｓｅｔｒｒｍＳｂｒｐｃｌｎｆＲｅｉｎｉａｃｉｋｔｈｅｔｇｏＤｉｎｈｎＬａｅＣａｃｍｎ

污水中的氮循环

污水中的氮循环氮循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分，也是生物圈内基本的物质循环之一。

自然界中的氮绝大部分以氮气分子（N2）的形式存在于大气中。

N2的化学性质不活泼，常温下很难与其他物质发生反应。

此外，大部分生物体无法利用N2进行新陈代谢。

因此，N2需要被转化为“活性”氮（如NH3-N），才能被广大生物体所利用。

将N2转化为“活性”氮的过程称为固氮作用，通常由微生物（包括细菌和古菌）完成，此外，20世纪初发明的Haber-Bosch固氮法是一种得到了广泛应用的化学固氮法。

得益于工业和农业的快速发展，人类的物质生活水平得到了极大的提升。

但是同时，全球每年通过工业、农业等活动向环境中排放大量含氮废水，使自然水体中新增越来越多的“活性”氮，导致日渐严重的氮循环失衡问题。

据统计，人类每年向环境中排放的氮总量约为2000多万吨，并且这个数字随着人口的增长在不断攀升。

更糟糕的是，大约一半的氮污染物没有经过处理，被直接排放至环境中。

例如，在发展中国家，超过35%的城市没有污水处理厂（WWTP）。

即使在拥有WWTP的城市，一部分WWTP对污水只进行初级处理，脱氮能力非常有限。

这一系列问题对水体中氮循环的影响主要包括：•流域内氮沉积能力下降；•水体中氮素排放量增加。

具体而言，这造成了水体富营养化、水体酸化和温室气体排放等一系列环境问题。

污水中氮的主要形态及转化市政污水通常是工业废水、生活污水和径流污水的集合体。

市政WWTP进水中的氮主要包括NH3和有机氮。

氮的循环转化过程主要包括同化吸收、氨化、硝化、反硝化、厌氧氨氧化和固氮（图1）。

氨氮（NH4+或NH3）氨氮的浓度在不同类型的污水中差异非常大。

在市政污水处理厂的进水中，氨氮的浓度通常介于20 ~75 mg-N/L 。

污水中NH3的主要来源包括：•有机氮的降解，如蛋白质降解为NH3；•固氮作用，例如微生物固氮作用以及Haber-Bosch固氮法；•亚硝酸盐（NO2-）的还原，它在氮的异化和同化过程中都存在。

污水处理厂氮污染治理方案

污水处理厂氮污染治理方案随着城市化进程的加快，污水处理厂成为了城市中不可或缺的环境保护设施。

然而，随之而来的是氮污染问题的日益严重。

本文将针对污水处理厂中的氮污染展开讨论，并提出一种有效的治理方案。

一、氮污染的成因及影响氮污染主要来自于污水中的氨氮和硝酸盐。

查阅大量研究资料，污水处理厂中氮污染的成因主要有以下几个方面：1. 污水中的氮源：来自家庭、工业生产和农业活动的废水中含有大量的氮源物质，在污水处理厂中容易被转化为氨氮和硝酸盐。

2. 处理工艺不完善：目前污水处理厂中的一般工艺主要集中在污水的生物降解以及沉淀过程，对氮污染的去除效果不佳。

3. 排放标准限制：部分污水处理厂由于处理能力或设施设备限制，使得排放出的水中含氮物质超过国家标准。

氮污染对环境和生态系统造成了严重的影响：1. 水体富营养化：氮污染使得水体中氮源过剩，导致水体富营养化现象的发生。

富营养化后的水体中，藻类大量繁殖，消耗了水体中过多的氧气，导致水质恶化。

2. 生态系统失衡：氮污染使得水中的溶解氧减少，影响了水生生物的生存。

同时，富营养化环境下藻类过度生长，会导致水生生物的死亡和生态链的破坏。

3. 对人类健康的影响：氮污染使得水体中寄生虫等病原体的滋生，进而危害人类健康。

另外，通过饮用含有硝酸盐超标的水，可能引发亚硝酸盐中毒等疾病。

二、氮污染治理方案针对污水处理厂中的氮污染问题，我们提出以下治理方案，旨在降低氮污染物的排放水平，并提高处理效果：1. 引入生物脱氮工艺生物脱氮工艺是目前治理氮污染常用的方法之一。

其主要原理是通过合理配置好的好氧、厌氧和内循环等生化反应区，利用好氧细菌和厌氧细菌的不同作用，将氨氮转化为氮气释放。

生物脱氮工艺可以通过对处理污水进行合适的调控，提高氮污染物的去除率。

2. 加强污水预处理工艺在污水处理前加强预处理工艺，可以有效降低污水中的氮污染物含量。

常用的预处理工艺包括筛网过滤、沉砂池和调节池等。

通过这些工艺对污水进行初步的处理，可以去除大部分的固体悬浮物和颗粒物，减轻后续处理工艺的负担，有利于氮污染物的去除效果提升。

典型污水处理厂尾水氮磷含量及分布特征

典型污水处理厂尾水氮磷含量及分布特征一、氮磷污染的主要危害氮和磷是组成生物体的基本元素，是微生物生长必需的营养物质。

但当水体中氮磷含量过多时，则会破坏水环境原有的生态平衡，造成水体污染。

其中最为明显的就是水体富营养化。

富营养化所造成的危害主要有以下几方面。

（1）水生植物和藻类的过分生长作为微生物生长的必需元素，氮素进入水体会刺激水生植物和藻类的过度生长，并引发一系列不良后果，影响水生生态健康。

主要体现在：①水生植物和藻类的大量繁殖会覆盖水面，造成赤潮或绿潮。

②藻类过度密集会阻塞鱼鳃和贝类水孔，影响其呼吸作用。

③藻类会产生毒素，影响鱼、贝。

④藻类会产生气味物质，使水体散发土腥味、鱼腥味、霉腐味等异常气味。

（2）消耗水体中的溶解氧由于氮素的引入，藻类和其他水生生物大量繁殖覆盖水面，从而使透射入水体深层的阳光减少，进而削弱下层水生植物的光合作用，水中溶解氧含量递减。

由于生物间对氧的竞争作用，大量水生生物死亡，水中营养物质增多，水中好氧微生物会进行好氧分解，消耗水中溶解氧。

此外，若水体没有足够的稀释能力，当污水处理厂二级出水排入水体后，水中的氨氮会通过硝化作用消耗部分溶解氧。

（3）对水生生物产生毒害氨可作为水生植物和藻类的营养物质，同时也是其他水生动物以及鱼类的毒。

性物质。

氨在水中以离子和分子的形态存在，起毒害作用的主要是分子态的NH3升高pH或温度会促进氨的水解平衡向左进行，从而增强氨的毒性。

夏季时，富，pH升高，极易诱发营养化水体温度高，同时光合作用强，大量消耗水中的CO2水生生物氨中毒。

（4）危害人类健康氨氮氧化的产物硝酸盐和亚硝酸盐能诱发高铁血红蛋白症和胃癌。

婴儿是高铁血红蛋白症的主要发病人群，含有硝酸盐的饮品被婴儿吸食后，会在唾液和胃中还原成亚硝酸盐，与血红蛋白反应生成高铁血红蛋白。

高铁血红蛋白没有携氧能力，当其在血液中含量超过70%时，会导致婴儿窒息。

此外，亚硝酸盐与胺或酰胺反应会生成亚硝胺或亚硝酰胺，两者均有致癌作用。

污水处理厂水样中含氮物质的含量分布探究

150ECOLOGY 区域治理作者简介：王忠秀，生于1986年，本科，贵阳市白云区环境监测站工程师，研究方向为生态环境。

污水处理厂水样中含氮物质的含量分布探究贵阳市白云区环境监测站王忠秀摘要：为了解城市污水处理厂水样中含氮物质的含量分布，本文对贵阳市白云区3家污水处理厂处理进口和处理出口水样中总氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮的含量进行了探讨研究。

结果表明，污水处理厂进口水样中含氮物质主要为氨氮，占总氮含量的70%以上，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮含量较低或未检出；出口水样中含氮物质主要为硝酸盐氮，占总氮含量的60%以上，氨氮和亚硝酸盐氮含量较低或未检出。

关键词：污水处理厂；含氮物质；含量分布中图分类号：P426.4+2文献标识码：A文章编号：2096-4595（2020）13-0150-0002随着城市人口的快速增长和工农业生产的高速发展，污水排放量与日俱增，严重污染水环境。

从各种污染源排出的污废水含污染物总量或浓度较高，超过规定排放标准或不符合环境容量要求，降低了水环境质量和功能目标，因而，需建有污废水人工强化处理场所，即城市污水处理厂。

在我国，污水处理由规模小、水平低、品种单一、严重不能满足需求到具有相当规模和水平、品种质量显著提高和初步满足国民经济发展要求进行转变，并逐步实现污水处理需求自给。

一、水处理概述氮是我们生活中最重要的营养元素之一，也是氧化还原作用最为多样化的一个元素，而水中的含氮化合物又是水中一项重要的卫生质量指标，人们可以根据它的含量判断水体污染程度。

总氮（TN）是水中各种形态无机氮和有机氮的总量，无机氮主要包括氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等。

氨氮（NH 3-N）是含氮有机物受微生物作用分解的第一步产物；亚硝酸盐氮（NO 2--N）是含氮有机物进一步氧化，在变成硝酸盐过程中的中间产物，不稳定；硝酸盐氮（NO 3--N）是含氮有机物氧化分解的最终产物。

为了解城市污水处理厂水样中含氮物质的含量分布，本文对贵阳市白云区3家污水处理厂处理进口和处理出口水样中TN、NH 3-N、NO 2--N、NO 2--N 的含量及三氮占TN 含量的百分比进行了探讨研究。

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ＳｔｕｄｙｏｎＲｅｇｕｌａｒｉｔｙｏｆＮｉｔｒｏｇｅｎＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎａＳｕｐｅｒ－ｓｉｚｅｄＷａｓｔｅｗａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｌａｎｔ
第３１卷第２１期２０１５年１１月
中国给水排水
ＣＨＩＮＡＷＡＴＥＲ＆ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ
Ｖｏｌ＿３１Ｎｏ．２１ＮＯＶ．２０１５
特大型污水处理厂沿程氮分布规律研究
许洲
（上海阳晨投资股份有限公司，上海２０００８０）
摘要：基于上海某特大型污水处理厂现状条件，开展进、出水中氮的组成以及污水处理过
程中沿程氮分布转化规律研究，为该厂优化运行提供依据。结果表明，该厂进水中溶解性总氮占６８％，其中无机氮占８２％；出水中溶解性总氮占８９％，其中无机氮占９３％。通过氮平衡分析得到
ｕｂｌｅＴＮａｃｃｏｕｎｔｅｄｏｒｆ８９％，ｉｎｗｈｉｃｈ９３％ｗａｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｉｎｏｒｇａｎｉｃｎｉｔｒｏｇｅｎ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｎｉｔｒｏｇｅｎｂａｌａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔＴＮｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｗａｓ５６％．Ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｓｅｃｏｎｄａｒｙｓｅｔｔｌｉｎｇｔａｎｋａｎｄｓｌｕｄｇｅｒｅｔｕｒｎａｎｄｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｎｉｔｉｒｉｆｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎ
ｄｅｒｔｏｓｕｐｐｏｒｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｅｆｌｕｅｎｔｑｕａｌｉｔｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｉｎｔｈｅｉｎｌｕｆｅｎｔ，ｔｈｅｓｏｌｕｂｌｅＴＮａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒ６８％，ｉｎｗｈｉｃｈ８２％ｗａｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｉｎｏｒｇａｎｉｃｎｉｔｒｏｇｅｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｎｔｈｅｅｌｕｆｅｎｔ，ｓｏｏｎｅｍａｄｅａｌａｒｇｅｒｃｏｎｔｉｒｂｕｔｉｏｎｔｏＴＮｒｅｍｏｖａｌ（ｒｅｍｏｖａｌｅｉｃｆｉｅｎｃｙｏｆ３７．５％）ｂｅｓｉｄｅｓｄｅｎｉｔｒｉｆｉｅａ－
应时间，增加曝气量，强化氨氮去除效果，提升生化处理系统的处理能力。
关键词：特大型污水处理厂；氮平衡；内源反硝化；同步硝化反硝化中图分类号：Ｘ７０３文献标识码：Ｃ文章编号：１０００— ４６０２（２０１５）２１ —００７７—０４
系统对ＴＮ的去除率为５６％，除缺氧反硝化脱氮和同化作用外，二沉池及污泥回流过程内源反硝化和好氧段同步硝化反硝化作用对ＴＮ的去除率达到３７．５％，这主要由于该厂构筑物尺寸大、管道输
送距离长的特点所致。鉴于反硝化过程受温度的影响相对较小，污水处理厂可在冬季缩短缺氧反
ＸＵＺｈｏｕ
（ＳｈａｎｇｈａｉＹｏｕｎｇＳｕｎＩｎｖｅｓｔｍｅｎｔＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００８０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｉｎｌｆｕｅｎｔａｎｄｅｆｆｌｕｅｎｔａｎｄｒｅｇｕｌａｉｔｒｙｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ／ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎＭｏｎｇｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎａｓｕｐｅｒ・－ｓｉｚｅｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌａｎｔｉｎｏｒ－－