城镇生活污水处理厂出水硝酸盐浓度及同位素组成及影响因素

作者：张东; 葛文彪; 赵爱萍; 高振朋; 陈昊; 张琮; 蒋浩; 吴文阳; 廖琪; 李成杰; 黄兴宇; 麻冰涓

来源：环境科学, 2022, 1-11.

DOI：10.13227/j.hjkx.202206285

• 城镇污水处理厂
• 氨盐
• 硝酸盐
• 氮转化
• 氮和氧同位素

城镇生活污水是地表水硝酸盐(NO3-)重要来源，但其NO3-浓度和同位素组成(δ15N-NO3-和δ18O-NO3-)仍不明确，特别是污水处理工艺对出水NO3-浓度、δ15N-NO3-和δ18O-NO3-影响仍不清楚。选择焦作市污水处理厂作为研究载体，每隔8h收集污水厂进水、二沉池出水以及总排口出水样品，连续收集3d，分析NH4+浓度、NO3-浓度以及δ15N-NO3-和δ18O-NO3-组成变化，说明处理工艺对氮转化、出水NO3-浓度及δ15N-NO3-和δ18O-NO3-组成的影响过程。结果发现: ① ρ(NH4+)均值在进水口为（22.86 ± 2.16）mg·L-1，二沉池出水降低至（3.78 ± 1.98）mg·L-1，总排口出水减小到（2.70 ± 1.98）mg·L-1；进水ρ(NO3-)中间值为0.62 mg·L-1，二沉池出水ρ(NO3-)均值升高至（33.48 ± 3.10）mg·L-1，总排口出水ρ(NO3-)均值增加到（37.20 ± 4.34）mg·L-1; ② 进水δ15N-NO3-和δ18O-NO3-均值分别为（17.1 ± 10.7）‰和（19.2 ± 2.2）‰，二沉池出水δ15N-NO3-和δ18O-NO3-中间值分别为11.9‰和6.4‰，总排口出水δ15N-NO3-和δ18O-NO3-均值分别为（12.6 ± 1.9）‰和（5.7 ± 0.8）‰; ③ 进水NH4+浓度与二沉池出水和总排口出水NH4+浓度存在显著差异（P＜0.05），二沉池出水NH4+浓度降低与好氧处理工艺中NH4+发生硝化作用有关，二沉池出水NH4+浓度与总排口出水NH4+浓度不存在显著差异（P＞0.05）; ④ 进水NO3-浓度与二沉池出水和总排口出水NO3-浓度存在显著差异（P＜0.05），进水NO3-浓度极低，但δ15N-NO3-和δ18O-NO3-均值较高，可能与生活污水在管道运输过程中发生反硝化作用有关; 二沉池和总排口出水NO3-浓度显著升高（P＜0.05），但δ18O-NO3-均值显著降低（P＜0.05），与NH4+硝化过程中水的参与有关。研究结果说明污水处理厂好氧和厌氧处理过程对出水NO3-浓度和同位素组成的影响，为借助δ15N-NO3-和δ18O-NO3-均值辨识生活污水对地表水硝酸盐的贡献提供科学依据。

• 单位
  中国科学院武汉植物园; 河南理工大学; 康达环保水务有限公司