生态沟渠净化稻田排水动力学分析和生物相特征

本研究以太湖流域常见的菱角、水葫芦、梭鱼草、圆币草等水生植物和人工水草、塑料立体弹性填料为生态强化载体,构建"水生植物-载体生物膜-菌藻"复合型生态系统,研究了稻田排水中的氮、磷等营养元素的去除特性,构建氮、磷污染物的降解动力学模型,并调查了沟渠内"微生物-藻类"生物相特征.结果表明,生态沟渠运行期间,随着水稻进入不同的生长阶段,系统内氮、磷等营养元素的去除率都呈普遍下降趋势,总磷、氨氮、总氮、硝态氮平均去除率分别达到87.1%、92.3%、77.5%、88.6%,其中氨氮的去除率最高,化学需氧量(CODMn)的去除效果并不显著,各实验周期的污染物降解趋势均符合一级动力学降解模型.经生物相分析揭示:随着复合生态系统运行延续,系统内微生物、藻类的种类及Shannon-Weiner index等多样性指数呈不断增长趋势,表明复合生态系统水质改善后更适于多种类细菌与藻类生存与繁殖;复合生态系统中的菌、藻、水生植物及其表面附着的生物膜对污染物的去除具有协同作用,强化了生态沟渠的自净能力.     

曝气生物滤池不同填料处理河道污水的效果

曝气生物滤池处理河道污水,具有容积负荷大、处理效率高,占地面积小的特点,但除磷效果差.为了提高曝气生物滤池除磷效果和去除COD、NH3-N和Ss的能力,本文利用贝壳、珊瑚和经过盐酸处理的铝硅酸盐作为曝气生物滤池的填料来处理河道污水.试验结果表明:在pH为中性的条件下,贝壳和珊瑚填料不能去除河道污水的磷酸盐,但经过盐酸处理后的铝硅酸盐填料对河道污水磷酸盐的去除率可达到52.19%,与传统处理方法相比,去除率提高了30%以上;贝壳填料对COD、NH3-N和SS的去除率分别为52.73%、36.75%、53.04%,珊瑚填料去除率分别为57.29%、33.44%、51.03%,经过盐酸处理的铝硅酸盐填料去除率分别为49.29%、33.20%、64.94%;珊瑚填料处理COD效果最好,去除率达到57.29%,这与该填料具有较大的比表面有关;贝壳填料去除NH3-N效果最好,达到36.75%,但与珊瑚填料和铝硅酸盐填料相比,差异不大,最大极差仅3.55%;铝硅酸盐填料去除Ss的效果最好,达到64.94%,这可能与其颗粒小,比较致密有关.综合比较各种填料处理PO4-3-、COD、NH3-N和SS的能力,采用经过盐酸处理铝硅酸盐填料作为曝气生物滤池处理河道污水的填料是适宜的,其最佳水力停留时间为4 h.     

新型生物栅填料用量及对景观水体藻类的去除效果

针对天津市经济技术开发区景观河道水量大,氮磷质量浓度高的特点采用生物栅填料去除藻类.通过实验室小试和室外中试,对于生物栅填料实际应用的填料服务水体体积、曝气影响、负荷影响和HRT的影响进行考察.试验结果表明,生物栅填料应用于富营养化除藻时,生物栅填料的使用量越大越好,但是较大的使用量代表较高的处理成本,综合考虑处理成本和效果,由实验得最佳服务水体的用量为12 cm·L-1;曝气对于生物栅填料去除藻类的功能并没有影响;在不同的负荷条件下,生物栅填料都可以有效地去除藻类,并且高负荷条件下生物栅填料具有较高的藻类去除速率,在实验条件下,4 d后各个负荷条件下的藻类达到一致;生物栅填料上的浮游动物种类比较单一,只有沟渠猛水蚤(Canthocamptus staphylinus Jurine);生物栅填料对于出水水质也有一定的影响,它可以有效地去除水中有机物,氮磷和悬浮物质.     

不同水生植物配置对河涌污水的净化效果

研究不同配置的挺水植物组合对河涌污水污染物的净化效果,为在河涌污水治理上构建有效的人工湿地植物处理系统提供依据。选择10种净化能力较强的挺水植物,组成6种不同配置的挺水植物组合,采用无土栽培的方式模拟人工湿地的环境进行静态培养试验,测定出不同水生植物组合及在不同污水的停留时间（HRT）下对河涌污水污染物的去除率。6种不同配置的水生植物组合在HRT为5 d时对NH4＋-N、TN、TP、CODCr、BOD5的去除率（平均去除率分别为98.2%、81.2%、91.3%、71.8%、79.4%）均较高;以组合1：香根草Vetiveria zizanioides＋风车草Cyperus alternifolius＋美人蕉Canna indica＋菖蒲Acorus calamus＋再力花Thalia dealbata的处理效果为最佳。不同水生植物系统对污水的净化效率取决于HRT,当HRT从1～5 d时,NH4＋-N、TN、TP去除率每天的增幅均逐渐增加,当HRT从5～7 d时,NH4＋-N、TN、TP去除率每天的增幅却均迅速下降;说明3种不同配置的水生植物系统对河涌污水NH4＋-N、TN、TP的净化效率均以HRT为5 d时最高。     

氨氮废水的厌氧氨氧化生物脱氮研究

利用从厌氧污泥中筛选和驯化的厌氧氨氧化（Anammox）菌直接启动UASB反应器,通过缩短水力停留时间（HRT）提高系统运行负荷,探讨水力停留时间对模拟废水脱氮性能的影响。结果表明,（1）富含Anammox菌的颗粒污泥能够快速启动反应器（只需14d）。（2）连续91d的HRT测试期间,系统具有良好的脱氮性能,且随着HRT的缩短,系统的脱氮效率具有波动上升的特点。NH4＋-N、NO2--N和TN（总氮）的平均去除率超过70.0%。（3）系统总氮容积负荷（TNLR）和总氮去除负荷（TNRR）最大值（以N计）分别为2.04kg·m-3·d-1和1.56kg·m-3·d-1。（4）系统能够比较好的遵循Anammox生物脱氮的理论途径：NH4＋-N、NO2--N的去除速率与NO3--N的生成速率的比例为1？1.15？0.22,与其相应理论值（1？1.32？0.26）非常接近。     

水生植物滤床去除富营养化湖泊水中微囊藻毒素的研究

水生植物滤床(HFB)是一种用于净化富营养化水体的新型无基质型人工湿地系统。为考察HFB系统对水体中微囊藻毒素的处理效果,在太湖湖滨进行了中试研究。结果表明,在7—9月份,总藻毒素去除率在36.5%~75.8%之间,平均去除率为59.4%;胞外藻毒素平均去除率为50.0%;胞内藻毒素平均去除率为63.9%。不同植物组合型式的HFB系统对总藻毒素去除效果无显著差异。在水力负荷1.0~6.0m3/(m2·d)范围内,HFB系统去除藻毒素效果也无显著差异。系统对藻毒素的去除效果与富营养化指标(叶绿素-a、CODMn、TP)的处理效果成直线正相关性,藻毒素可作为一辅助指标从健康效应角度来反映富营养化水体水质改善情况。HFB系统在水源地藻毒素污染控制方面具有应用价值。     

富氧生物硝化处理微污染原水除NO2--N研究

为去除微污染原水中的NO2--N和提高水厂的饮水安全性,采用弹性填料微孔曝气富氧生物硝化法处理某微污染水源原水,探讨了原水不同水质及天然水体温度下富氧生物硝化工艺的除NO2--N效果,研究了水温与富氧生物硝化工艺NO2--N去除效果的相关性。结果表明,当富氧生物硝化工艺正常稳定运行HRT为1.2h,气水比为1∶1,pH6.5~7.4,DO为8~10mg·L–1,原水水温26~30℃、NO2--N0.05~0.4mg·L–1、NH4 -N0.4~1.8mg·L–1和CODMn7.01~9.61mg·L–1时,富氧生物硝化工艺NO2--N的去除率为77%～100%;原水水温20～22℃、NO2--N0.09~0.5mg·L–1、NH4 -N0.7~2.5mg·L–1和CODMn5.84~9.11mg·L–1时,去除率为44%～63%;原水水温10～12℃、NO2--N0.04~0.8mg·L–1、NH4 -N0.9~4.5mg·L–1·和CODMn6.53~9.27mg·L–1时,去除率为25%～40%。原水水温与富氧生物硝化工艺NO2--N去除率呈现明显的线性相关性,相关方程为:y=3.3628x-9.528,相关系数为0.8744。     

微生物固化曝气技术对养殖废水的深度处理

以微生物固化曝气技术为核心的污水处理系统为研究对象,研究养猪废水中的COD、N、P、总有机碳及抗生素(土霉素、四环素、金霉素、强力霉素、罗红霉素、阿奇霉素、氧氟沙星、恩诺沙星和环丙沙星)在不同处理单元的动态变化.结果表明,微生物固化曝气技术能有效去除常规污染物,除TP外,COD和NH+4-N的出水浓度均能达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596—2001);该技术对抗生素的去除效果依抗生素的种类而变,对4种四环素类抗生素-的去除率高达85%以上;对大环内酯类中的阿奇霉素的去除率为62.8%;对大环内酯类中的罗红霉素和氟喹诺酮类抗生素则基本无效.微生物固化曝气技术能有效去除总有机碳、COD、NH+4-N和四环素类抗生素,对TP和其它抗生素类,需要进一步优化处理系统的运行条件,或改善固化微生物的组成,以提高这类污染物的处理效果.     

人工湿地组合生态工艺对规模化猪场养殖废水的净化效果研究

研究了表面流、水平潜流和垂直潜流人工湿地以及地下渗滤系统组合生态工艺对模拟和实际猪场养殖废水的净化效果。结果表明,在进水ρ（COD）=709.2 mg.L-1,ρ（TN）=597.1 mg.L-1,ρ（NH4＋-N）=560.4 mg.L-1和ρ（TP）=42.5 mg.L-1的质量浓度条件下组合生态系统对于COD、TN、NH4＋-N和TP的去除率分别可以达到87%、95%、97%和95%,其中COD的去除主要在第一级表面流人工湿地,NH4＋-N和TN去除主要是在水平潜流和垂直潜流人工湿地,水平潜流和垂直潜流人工湿地对溶解性磷酸盐去除效果明显,地下渗滤起到进一步稳定出水水质的作用。水平潜流和垂直潜流人工湿地的运行结果对比表明,后者对污染物的去除率均高于前者。     

膜生物反应器（MBR）处理垃圾渗滤液的脱氮研究

采用一体式MBR处理垃圾渗滤液,系统考察MBR对COD、NH4＋-N和TN的去除效果。结果表明：可将垃圾渗滤液的COD降至650-1 500 mg·L-1范围;在HRT为1.5 d、DO为0.75-1.20 mg·L-1、不排泥条件下运行时,对TN质量浓度低于2 300 mg·L-1、容积负荷低于0.25 kg.m-3.d-1（以N计）的渗滤液进行处理,MBR对NH4＋-N与TN的去除率可分别达到87%和72%以上。在MBR处理垃圾渗滤液的运行中发现,膜的污染速度较快,并且呈现＂两段性＂的规律,采用碱＋氧化剂的清洗方式可有效去除膜污染,降低过膜压力。     

黄浦江支流富营养化原水的生物膜修复技术试验研究

采用气升式内循环蜂窝陶瓷反应器（IAL-CHS）对受污染黄浦江支流进行生物修复,反应器采用自然挂膜法低温启动挂膜,第9天就完成挂膜。经过5个月的运行,在HRT为1.03 h时,反应器对氨氮去除率达到84.8%～99.2%,水力负荷可达到33.68 m^3/（m^2·d）,氨氮容积负荷达到0.60 kg/（m^3·d）,氨氮去除速率能达到0.53 kg/（m^3·d）。对NO2--N、TP、CODCr、TOC、UV254、浊度的去除率分别为40.7%～69.9%、9.26%～27.1%、8.22%～41.1%、9.49%～29.8%、11.4%～19.5%、27.0%～62.8%。微生物镜检表明此反应器生物相丰富,生物量大。     

镉胁迫下铵态氮对春小麦光合生理特性的影响

为了研究铵态氮肥在缓解镉毒害对植物影响方面的作用,减少镉的危害,试验采用盆栽方法模拟镉污染农田,以辽春10号小麦Triticum aestivum为试材,无氮无镉的处理（H0）作为对照,设置5个铵态氮施用水平,即0（CH0）、75（CH1）、150（CH2）、225（CH3）和300（CH4）kg·hm-2,研究不同施氮量下铵态氮肥对小麦光合生理特性的影响。结果表明：与无氮无镉处理相比,无氮镉胁迫处理极显著地（P〈0.01）抑制了小麦叶片净光合速率（Pn）、叶片气孔导度（Gs）、胞间CO2体积分数（Ci）、蒸腾速率（Tr）和Hill反应活力,但对小麦叶绿素含量和叶绿体Ca2＋/Mg2＋-ATPase活性的抑制作用不显著（P〉0.05）;小麦叶片Gs,Ci和Tr随着施氮量增加逐渐升高,而小麦叶片Pn、叶绿素含量、Hill反应活力和叶绿体Ca2＋/Mg2＋-ATPase活性呈现先升高后降低的趋势,从净光合速率角度看,225 kg·hm-2施氮水平（CH3）氮的解毒作用最佳。     

串联式垂直流生态滤池处理农村生活污水的试验研究

对串联式垂直流生态滤池处理农村生活污水进行了为期5个月的现场试验研究。结果表明：通过该工艺,污水中的COD、氨氮、总氮和总磷等污染物均得到了有效去除,在进水COD、氨氮、总氮和总磷平均质量浓度为73.19、25.08、48.55、0.55 mg·L-1时,平均去除率依次为65.6%、71.6%、58.7%、86.9%。COD、氨氮和总磷的去除主要发生在第一级生态滤池的进水0～40 cm阶段,而总氮浓度基本呈均匀下降趋势。串联式生态滤池对各污染指标较好的去除效果也证明了其是一种适合农村分散式污水处理、解决农村污水肆意排放的新途径。     

太湖流域典型地区农村生活污水中污染物在表层土壤中的削减特征与测算

原位采集太湖流域典型平原河网地区农户化粪池排污口附近的表层土壤及化粪池出水,人工模拟研究区域典型降雨（夏季30 mm·次-1,冬季5mm·次-1）、气温（夏季27℃,冬季5℃）条件以及排污负荷[TN：（2.35±0.06） g·m^-2 ·d^-1,NH4＋-N：（2.08±0.04）g·m^-2· d^-1,TP：（0.21±0.01）g·m^-2·d^-1,COD：（11.14±0.59）g·m^-2·d^-1],并进行室内模拟土柱试验,测算不同季节（夏季和冬季）、不同天气过程（雨前、雨天和雨后）排污口表层土壤对农村生活污水各类污染物的削减率并探讨其削减规律.结果表明：在季节差异上,雨前、雨天和雨后TN削减率均表现为夏季＜冬季（P＜0.05或P＜0.001）,NH4＋-N削减率则均表现为夏季＞冬季（P＜0.01）;雨前和雨后TP削减率表现为夏季＞冬季（P＜0.001）,COD削减率无显著季节性差异;雨天TP和COD削减率则均表现为夏季＜冬季（P＜0.01或P＜0.001）.在天气过程差异上,夏季土壤TN削减率表现为雨后＞雨前＞雨天（P＜0.01）,夏季TP和COD削减率表现为雨前≈雨后＞雨天（P＞0.05,P＜0.01）,而夏季NH4＋-N,冬季TN、NH4＋-N、TP和COD削减率在不同天气过程之间无显著差异（P＞0.05）.据此划分,夏季雨前、雨天和雨后及冬季TN削减率分别为38.5％、-25.0％、46.0％和50.4％,夏季和冬季NH4＋-N削减率分别为91.5％和85.5％,夏季雨天、夏季其余时间及冬季TP削减率分别为63.3％、93.1％和82.7％,夏季雨天及其余时间COD削减率分别为8.2％和66.2％.     

水生植被恢复对东莞生态工业园区水质改善的影响研究

为促进工业园区水生态环境建设,以东莞生态产业园区水生态系统恢复为研究对象,研究了其建园初期水生植被恢复对重污染水体水质修复的影响,并应用因子分析法对水质与主要生态因子之间的相互关系进行了研究,探讨了水体修复效果与水生植被覆盖率的关系.结果表明：水生植被恢复可使园区生态岛群与月湖主要水质指标（总氮、总磷、氨氮和高锰酸盐指数）从建设初期（2011 年5 月）的劣V 类改善为II-III 类（2012 年）,透明度提高约1 倍,而下沙与大圳埔湿地也从劣V类（2011 年5 月）改善为IV-V 类（2012 年）,透明度提高约50%.10 项水质指标的因子分析表明,园区水质成因可归为综合营养因子（氨氮、高锰酸盐指数、叶绿素、透明度、总磷和总氮）、温度因子（温度、电导率、硝态氮）和光合作用因子（溶解氧和pH）,其中主导指标为氨氮、高锰酸盐指数、叶绿素a、透明度和总磷等.三类因子分别客观反映了修复水体的水质变化特点：氮磷及有机物的含量越低则水体透明度越高,水质越优;温度升高有利于水质改善;藻类光合作用减弱,则水质变优.生态岛群、月湖、下沙、大圳埔湿地的水生植被覆盖率分别为43.8%、22%、4.3%、9.1%,此差异与水质修复效果相关.回归分析显示水质指标与水生植被覆盖率呈极显著的二项式关系（p〈0.01）,根据拟合方程计算得出污染物浓度最低、透明度最高、综合水质最优时的水生植被覆盖率变动范围为30%~35%.因此,生态岛群与月湖的水质改善效果优于大圳埔湿地,大圳埔湿地则又优于下沙湿地;下沙与大圳埔湿地可通过适当增加浮、挺水植物的面积比例,提高水体修复能力.文中所得最适水生植被覆盖率范围可为华南地区工业园区水生态初期修复提供一定的参考价值.     

不同溶氧条件下九龙江口湿地沉积物一水界面氨氮释放与氧化规律

摘要：沉积物中氨氮（NH4^＋-N）的释放与氧化是河口湿地生态系统氮素生物地球化学循环的关键过程。本文通过室内模拟,构建饱和（BH）、好氧（HY）、缺氧（QY）和厌氧（YY）等四种上覆水溶氧（DO）条件,研究九龙江口湿地两种沉积物（红树林、光滩）中NH4^＋-N在沉积物-水界面的释放与氧化规律。结果表明,不同溶氧条件下,两种沉积物氨氮的释放、氧化存在显著差异。首先,红树林沉积物上覆水NH4^＋-NN的累积释放量是光滩沉积物的1．9-4．5倍,其中红树林沉积物上覆水NH4LN释放量分别达到1．64mg（BH）、2．07mg（HY）、3．47mg（QY）和3．20mg（YY）,而光滩沉积物则分别为0．85mg（BH）、1．00mg（HY）、0．77mg（QY）和1．27mg（YY）。在较高DO条件下两种沉积物NH。’一N均呈低释放状态,而在较低DO条件下则呈高释放状态。另外,四种溶氧条件下红树林沉积物NH4^＋-NN的释放速率（N43．73-78．51mg-m^-2-d^-1）和氧化速率（N26．19-40．68mg-m^-2-d^-1）均高于光滩（分别为N14．50-19．22mg-m^-2-d^-1和N8．89-22．53mg-m^-2-d^-1）,原因可能是红树林沉积物微生物种类丰富,群落多样性更高,矿化和硝化作用强烈。本文明晰了不同溶氧条件下河口红树林湿地沉积物NH4^＋-N的迁移转化过程,可促进滨海湿地的生态保护以及近海水域富营养化的控制。     

生物法-人工湿地组合工艺对小城镇混合污水氮素去除效果研究

在华南热带亚热带地区,利用生物法-人工湿地组合工艺（A/BCO-CW）处理小城镇片区混合污水。全年运行结果表明,A/BCO-人工湿地组合系统对TN和NH4-N具有好的处理效果,年均去除率分别为57.57%、87.73%,平均去除负荷量达到3.85和3.26g·m-2·d-1。A/BCO预处理系统在停留时间为3～6h条件下,对NH4-N去除效率达57.38%,好氧段充分曝气,有利于硝化过程的进行,有效地解决人工湿地因溶解氧不足造成的硝化过程受限制情况,减少了后续湿地所需面积的25%。在0.30～0.59m·d-1水力负荷率下,垂直流-表面流-水平潜流人工湿地组合系统对TN和NH4-N平均去除负荷达到了2.56、0.90g·m-2·d-1;TN、NH4-N去除速率常数为39.8和41.62m·yr-1,这些数值均处于文献中k值范围的高量程内。在进水NH4-N变动范围为6.27～18.8mg·L-1时,出水水质均能稳定达到GB3838—2002《地表水环境质量标准》的IV类水1.5mg·L-1的标准。通过探讨A/BCO-CW组合工艺用于混合污水处理效率,实现了A/BCO和CW二者间在处理氮素过程中的优势互补。