城镇生活污水处理厂出水硝酸盐浓度及同位素组成的影响因素

城镇生活污水是地表水硝酸盐(NO3-)的重要来源,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8 h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3 d,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-NO 3-组成的影响过程.结果发现:①ρ(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(N[O3-)均值升高至(33.48±3.10)mg·L,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.