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任洪强教授课题组在污水溶解性有机氮去除方向取得新进展

       随着《水污染防治行动计划》(“水十条”)的颁布实施,市政污水处理厂面临着日趋严格的排放标准,其中控制出水总氮的浓度首当其冲。反硝化生物滤池具有脱氮效率高、占地小、运行成本低等优点,成为目前国内污水处理厂提标改造的主流工艺。当总氮浓度很低时,30~50%的出水总氮以溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen, DON)形态存在。因此,出水DON是限制污水处理厂出水总氮浓度更低的关键因素。另外,现有研究已表明相比于无机氮,出水生物可利用DON更易被自然界中的藻类和微生物利用,加剧湖泊和河流的富营养化。
       在线发表于《Environmental Science & Technology》(2018, 52, 757−764)的科研成果(论文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.7b05115),研究了不同碳/氮比条件下反硝化生物滤池出水DON及生物可利用DON浓度和分子组成。结果表明:碳/氮比在4到6之间,出水生物可利用DON浓度及DON生物有效性均随着碳/氮比的增高显著降低(p < 0.05, t-test)。进一步的,采用电喷雾-傅立叶变换离子回旋共振超高分辨率质谱(精度±0.0001 amu)从分子层面解析了不同碳/氮比条件下反硝化生物滤池中DON的转化机制(图1),表明高碳/氮比条件下低分子量及蛋白/氨基糖类含氮有机分子的减少是导致出水DON生物有效性降低的关键因素。实验结果表明可通过优化反硝化生物滤池外加碳源控制出水生物可利用DON浓度,为市政污水处理厂出水总氮的控制提供了潜在方法。
图1 反硝化生物滤池装置图及其出水有机氮分子谱图

       该论文当选为Environmental Science & Technology首页推荐文章。近日,该论文被国际著名工程学组织Advances in Engineering选为工程进展领域关键科学论文(图2),并予以亮点报道(https://advanceseng.com/removal-dissolved-organic-nitrogen-postdenitrifying-biofilter/)。
图2 Advances in Engineering关键科学论文证书

       环境学院胡海冬助理研究员为该论文的第一作者,通讯作者为任洪强教授;共同作者包括硕士研究生廖可薇、耿金菊教授、许柯副教授、黄辉副教授和王瑾丰助理研究员。研究得到了江苏省自然科学基金(BK20160655)、国家科技重大专项(2017ZX07204001)和江苏省“六大人才高峰”计划(2015-JNHB-002)的资助及污染控制与资源化研究国家重点实验室的支持。

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