人工湿地净化工业区含菲污染降雨径流的效果研究

根据东莞市同沙水库集水区工业区降雨径流的水质特征,采用水平潜流式人工湿地对工业区降雨径流进行模拟净化研究,分析径流主要污染物于湿地床体内的空间变化规律.本研究主要考察了湿地系统中COD、NH4+-N、TN、TP及菲的空间分布特征,以及湿地系统上层多酚氧化酶(PPO)、硝酸盐还原酶(NR)酶活性的变化规律;同时监测湿地系统DO、pH、ORP及水温这4项理化指标,并分析它们对系统中污染物去除效能及酶活性的影响.结果表明,DO、pH、ORP及水温均表现为横向降低趋势,COD、TP及菲的吸附去除在床体前端1/4处已基本完成;纵向,上层DO、ORP均显著高于底层,水平潜流系统总体处于缺氧、厌氧状态,上层COD、TP、TN、NH4+-N及菲去除率分别为底层的1.17～1.36、2.04～2.11、1.40～1.92、1.37～2.30、1.07～1.36倍,净化效能的差异纵向强于横向.NR活性与NO3--N浓度显著正相关,横向上NR、PPO活性差异不明显.     

水量衡算条件下人工湿地对有机物的去除研究

构建了芦苇和无植物2种人工湿地，在系统水量衡算的基础上比较了2种湿地对生活污水中有机物的去除效果。结果证明，在植物收割后的冬季，芦苇湿地对有机物的去除率低于无植物湿地系统约2％；在其他季节，芦苇湿地对污水CODcr的去除率比无植物湿地高出3.3％-5％。但对BOD5的去除率却比无植物湿地低了1.9％-2.7％。因此，芦苇湿地对有机物的去除效果比无植物湿地高，但提高不多。比较了2种系统的氧化还原电位，芦苇湿地比无植物湿地的高（P〈0.05），这种提高主要集中在湿地水面以下约10cm的深度；从整个湿地床体来看。2块连续运行的潜流水平湿地内部氧化还原状态大部分相同。主要是厌氧状态。比较了2种人工湿地基质中降解有机物的细菌，放线菌和真菌的数量，二者没有明显的差别。考察了湿地进水有机负荷与去除量的关系，二者呈现显著的线性相关性（R^2〉0.99）。     

使用含铁基质的水平潜流人工湿地间隙水亚铁离子及理化环境的动态变化

使用富含铁基质的水平潜流人工湿地,运行过程中,由于内部氧化还原和p H条件的变化,可能会导致基质中铁溶出,致使间隙水中亚铁离子增加,进而影响污水去除效率.本研究以使用富含铁基质的香蒲人工湿地系统为研究对象,分析了其处理富含有机物污水时,内部间隙水的亚铁离子、氧化还原电位(ORP)和p H时空变化特点.研究结果表明,各位点间隙水都含有较高浓度亚铁离子,范围为8.23~462.86 mg·L-1,远远高于进水中亚铁含量,表明运行过程中,基质铁大量溶出;内部各位点ORP在-236~40 m V之间,变化范围较大,多数位点ORP均为负值,表明整个湿地内部大部分区域处于厌氧状态,是污水中较高浓度有机物降解导致;ORP在水深方向逐渐下降,污水沿程方向是逐渐升高的,夏季ORP整体较高,春秋季较低.亚铁离子变化特点与ORP相反,ORP高的情况下,亚铁离子浓度较低,表明亚铁离子浓度受ORP影响.湿地内部各位点处的p H空间变化范围不大,在6.44~7.97之间,仍维持在中性范围.结合p H和ORP的分布特征可以得知,间隙水中亚铁离子应是基质中铁氧化物特别是三价铁氧物,络合和还原解离共同的产物.     

潜流型人工湿地硝化和反硝化作用强度研究

对芦苇、美人蕉、空白潜流型人工湿地中硝化、反硝化作用强度进行了对比研究. 结果表明, 潜流型湿地硝化作用强度受温度影响显著, 且与总氮、氨氮去除率显著相关. 各湿地硝化、反硝化作用强度的空间分布具有明显分层现象, 湿地表层高于深层. 芦苇湿地表层硝化作用强度呈中间高、两端低的变化趋势; 深层则沿程递减; 反硝化作用强度沿程变化不明显. 垂直流湿地平均硝化作用强度高于水平流湿地; 有植物湿地高于空白湿地; 芦苇湿地高于美人蕉湿地. 植物根系分泌物直接影响硝化作用强度, 根际硝化作用强度由根面至非根区递减. 潜流湿地具有较强的反硝化潜力, 反硝化作用强度明显高于硝化作用强度.     

几种湿地植物根系生物量研究

根据不同植物不同时期在不同类型人工湿地中的根系生物量的测量结果,分析了湿地植物的生长状况及根系分布特点.以象草(Pennisetum purpureum)为优势种的潜流湿地比表面流湿地植物生长旺盛,在表面流湿地里象草3～5月生长旺盛,6月后出现枯萎,8月份甚至死亡;而潜流湿地的象草一直生长正常.5种湿地植物根系生物量的比较分析表明,5月份0～15cm土层的根系生物量以象草最多,其次是美人蕉(Canna indica)、香根草(Vetiveria zizanioides)、芦苇(Phragmites communis),香蒲(Typha latifolia)最少;8月份美人蕉最多,其次是象草、香根草、芦苇,香蒲最少.15cm以下则是芦苇最多,其次是香蒲、香根草、美人蕉,象草最少.根系生物量的增幅则是芦苇最快,象草最慢.     

河流型湖泊水质指标现状与成因分析—以东平湖为例

目前,我国河流型湖泊水环境功能严重退化,水生态平衡逐渐失调.本研究通过对东平湖及其流域内水体酸碱度（pH）、溶解氧（DO）、 电导率（EC）和氧化还原电位（ORP）的分布情况进行调查分析,评价东平湖水质现状,并从多角度分析污染成因.结果显示,东平湖水环境指标pH、EC、DO和ORP的空间分布差异相对较小,变异系数分别为0.11、0.11、0.25和-0.12.湖泊中心区pH值小于河流入湖口及河流各点,高值点主要集中于东平湖东北部及河流下游,与DO、ORP的空间分布特征相反.水体流动性、光合作用强度的差异是导致流域内DO含量分布不均的主要因素,低DO含量使湖泊水体氧化还原体系向着还原反应进行并降低水体ORP.东平湖流域内ORP平均值仅为-656.09 mV,高值点主要 集中于湖泊南部、东部、北部,河流上下游之间未表现出较为明显的变化趋势,表明“南水北调”东线工程来水对东平湖水体产生了较明显的 影响.本研究对东平湖流域内水环境现状评价与生态修复具有重要参考意义.     

应用ORP预测和控制地下水除铁滤池出水含铁量

试验研究了应用氧化还原电位(ORP)预测和控制除铁滤池出水含铁量的可行性,探讨了水力负荷(HLR)、溶解氧(DO)和pH值对ORP和滤池除铁效果的影响以及曝气过滤除铁的机理.结果表明,在pH值为6.69,DO为6.8mg/L时,滤池除铁机理主要为接触催化氧化作用;HLR、DO和pH值对滤池除铁有较大的影响;滤池出水含铁量(Y)与ORP(X)之间的关系可用回归方程Y=0.0004exp[3816/(X+200)] (R2=0.9664)表示;当ORP在400~510mV时,滤池出水含铁量小于0.3mg/L.     

潜流湿地处理不同浓度有机污水的差异分析

通过供氧平衡及物质平衡理论分析和实证研究,探讨根系泌氧、水中自带溶解氧、植物吸收营养物在湿地净化中的贡献,并通过落空运行来启动大气复氧.结果表明,当处理Ⅳ类以下地表水时,根系泌氧和水中携氧可使基质内为好氧环境、出水DO>0;植物吸收和介质吸附可使N、P去除稳定.当处理生活污水时,植物供氧不足,基质内为缺氧/厌氧环境、铵氧化细菌和亚硝酸氧化菌数量只有氨化细菌的1/1 000～1/100,出水DO≈0,使基质易堵塞;植物吸收和介质吸附有限,氮去除率≤20%;磷去除率随介质吸附容量的饱和逐渐下降,运行前3个月去除率为54%,运行1a以后降低到5%.潜流湿地处理生活污水时污染负荷远大于植物供氧和吸收营养物的上限,是其存在技术局限的根本原因.启动大气复氧是湿地工艺改进的一个重要方向,预沉-常规湿地对COD、NH₄⁺-N、TN、TP的去除率为79%、34%、36%、34%,预沉-落空湿地则为79%、88%、14%、69%,必须合理利用大气复氧才能实现去除总氮的最终目的.     

芦苇根际微环境对潜流人工湿地氮与COD去除性能的影响

构建了3个小型潜流人工湿地,一个不种植物作为对照;另2个栽种芦苇,其中一个湿地在芦苇根部埋设300目尼纶网制成的根袋,以区分根际与非根际环境.采用人工配水,研究了稳定运行期的人工湿地对COD、N的去除性能.结果表明,3个湿地对COD、N的去除场所主要位于湿地前端,且COD与N的去除具有沿程同步性.在进水C/N=5时,对照湿地、芦苇湿地和根袋湿地对NH⁺₄-N和TN的去除效率分别为66.2%、94.2%、82.2%和67.2%、90.7%、76.1%,具有同步硝化反硝化现象;对COD的去除效率分别为56.2%、80.9%、72.7%.试验中,3个湿地沿程水样的C/N值均大于5,表明碳源供应较充足.通过在湿地中预埋铂电极和土壤溶液采样器的方法,测定了根际土壤与非根际土体土壤ORP以及土壤溶液中的有机物含量（以TOC表征）.结果表明,湿地前端根际土壤ORP明显高于空白湿地和湿地土体土壤,差值分别为11～311 mV、62～261 mV.根系分泌物显著增加了植物湿地中有机碳的供应,根际土壤与非根际土体土壤中TOC含量分别为21.3～54.6 mg·L^-1和6.65～12.0 mg·L^-1.正是湿地植物根际环境中较高的氧化还原电位以及充足的碳源供应,使得植物湿地的脱氮效果好于对照湿地.     

好氧/厌氧多级串联潜流人工湿地脱氮效果

为了调整传统潜流湿地内部溶解氧分布状态,提高其对生活污水水质净化的效率,对传统潜流湿地进行了不同区段的划分及功能强化,设计了不同结构的好氧/厌氧多级串联潜流人工湿地,研究了好氧/厌氧段比例、位置及人工曝气等因素对脱氮效率的影响,并与传统潜流湿地进行净化效果的比较.结果表明,传统潜流湿地对NH4+-N和TN的去除率分别为...     

人工湿地设计及运行参数对挥发性烷基硫化物去除的影响

以中试规模的潜流人工湿地水处理试验场为对象,研究了床体长宽比、填料粒径、水位、水力负荷和温度(季节)等设计及运行参数对二甲基硫(DMS)及二甲基二硫(DMDS)等挥发性烷基硫化物去除的影响.通过1 a的运行及监测分析,结果表明,当湿地系统水力负荷为12~86 cm.d-1时,人工湿地系统对所研究的挥发性烷基硫化物具有很好地去除作用,对DMS及DMDS的去除率分别为86%及95%;方差分析表明,水力负荷和温度(季节)是影响所研究的污染物去除的2个主要因素;水力负荷对出口水中DMS的浓度有显著性影响(p0.01);温度(季节)对出口水中DMS及DMDS的浓度有显著性影响(p0.01);床体长宽比、填料粒径大小及水位对出口水中DMS及DMDS的浓度无显著性影响(p0.05).通过溶解氧和氧化还原电位的分析,发现本湿地系统内为强还原环境(Eh-300 mV),结合硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等电子受体及溶解有机物(如TOC及乙酸)浓度在湿地系统中的变化趋势,推测DMS及DMDS的去除主要是通过硫酸盐还原及产甲烷化作用进行的.     

珠海淇澳岛不同类型湿地生态化学因子的差异评价

为探讨外来植物是否导致生境的明显改变,定期测定了珠海淇澳岛外来植物互花米草（Spartina alterniflora）、无瓣海桑（Sonneratia apetala）与本地植物桐花树（Aegiceras corniculatum）、短叶茳芏（Cyperus malaccensis）湿地中的若干生态因子及植物叶片叶绿度,并检验其差异显著性。结果表明,叶片叶绿度互花米草（47.37）<桐花树（58.92）<无瓣海桑（65.35）。表土上部的pH,互花米草湿地（6.33）显著低于桐花树湿地（6.71）。覆盖水与表土下部的氧化还原电位（Eh）,互花米草湿地差异不显著,其它3种类型湿地则是覆盖水Eh显著低于表土下部;互花米草湿地表土上部Eh（39.16mV）显著高于桐花树湿地（24.04mV）。互花米草湿地覆盖水电导率（7.96ms/cm）显著高于短叶茳芏湿地（6.92ms/cm）、表土下部电导率（4.4ms/cm）显著高于无瓣海桑湿地（3.26ms/cm）。因此,作为外来入侵植物,互花米草的生长已显著改变了生境中的某些因子,如导致表土上部pH显著下降;覆盖水与表土下部之间Eh差异的消减,表土上部Eh显著高于本地种桐花树湿地;覆盖水电导率显著高于短叶茳芏湿地等,为此应严格控制互花米草,至于外来植物无瓣海桑的潜在生态影响则有待深入研究。     

暴雨型湿地孔隙水中铁锰的时空变化特征

为了进一步探究湿地的净化机制和生物地球化学循环过程,2004～2006年通过连续3 a对武汉动物园暴雨型人工湿地进行原位定期监测,主要研究了湿地孔隙水中铁锰的时空分布特征及其对氧化还原电位(oxidation reduction potential,ORP)的影响.结果表明,暴雨型湿地水位出现周期性的波动,水位的变化范...     

复合垂直流人工湿地污染物去除及微生物群落结构的PCR-DGGE分析

采用复合垂直流人工湿地净化富营养化景观水,考察了湿地系统中ρ(COD_Cr),ρ(TN),ρ(NH₄+-N),ρ(TP)和ρ(DO)以及pH的沿程变化,并采用PCR-DGGE技术分析了湿地系统中微生物群落结构垂直分布及组成的多样性. 结果表明:从下行池到上行池,ρ(COD_Cr),ρ(TN),ρ(NH₄+-N),ρ(TP),ρ(DO)和pH沿水流方向逐渐下降,上行池末端出水ρ(DO)略有回升,污染物的去除主要发生在下行池;由于湿地系统中环境条件和营养水平的变化,在湿地系统的不同位置微生物种群存在共同种属和各自的特异种属;下行池表层微生物多样性指数最高,上行池各样品间的相似性较好. 从下行池到上行池,微生物群落的多样性降低,群落结构间的相似性逐渐增大. 植物供氧、残体累积以及根际效应有助于提高湿地表层微生物的多样性.      

人工湿地基质微生物状况与净化效果相关分析

利用混菌法和稀释法,测定了不同植物以及无植物潜流水平湿地基质中微生物的数量.结果表明:不同植物湿地基质中微生物的数量差异不显著,有植物和无植物湿地的差别不明显;湿地基质中不同空间位置的微生物数量各不相同,一般上层多于下层;在湿地运行条件相对稳定的情况下,湿地基质中会逐渐形成数量和活性比较稳定的生物群落.分析了人工湿地基质中微生物数量与污水净化效果的关系.结果表明:微生物数量与BOD₅及TN的去除有显著的相关性,说明微生物的作用是去除它们的重要途径;基质微生物数量与TP的去除率相关性不明显.测定了湿地基质硝化速率,其硝化能力与亚硝化细菌的数量呈显著相关.