温度对生态浮床系统的影响

通过构建生态浮床净化临江河重污染河水,全面考察了温度对浮床系统的影响.结果表明,温度对生态浮床系统有明显的影响作用,对生态浮床系统氮、磷净化效果的影响呈抛物线型.在水温为2~29℃时,生态浮床对TN和TP的去除率随温度的增加而明显增加;当水温超过29℃时,系统对TN和TP的去除率随温度的增加呈下降趋势;且温度对TN去除效果的影响要大于对TP的影响.研究表明,浮床系统的最佳运行水温为25~29℃,此时浮床植物的平均株高为209.9cm,对氮、磷的平均累积量分别为69.84,19.73g/m2;浮床对TN和TP的去除率分别为38.7%~44.1%和38.6%~43.6%.     

温度对植物浮床净化富营养化水体能力的影响

利用生态浮床系统研究了温度对豆瓣菜和水芹净化富营养化水体能力的影响.结果表明,不同温度(10、22和35℃)处理明显影响植物浮床系统对NH4+-N、TN、TP、Chla、CODMn、BOD5的去除效率;植物浮床系统在22℃时对TN、NH4+-N,Chla的去除率分别达79%、82%、76%以上,在35℃时对TP、COD...     

循环水流-浮床种植法处理生活污水的试验研究

研究利用循环水流一浮床种植美人蕉系统处理生活污水的效果。在 1个反应单元中高效率去除COD、N、P是该系统的基本特征 ,相对较短的水力停留时间 (HRT)是该系统的另一个基本特征。研究中循环水流的作用主要体现在 3个方面 :(1 )提高了根系表面生物膜的活性 ,(2 )提高了污染物的传质效果 ,(3)有利于水体表面复氧。试验结果表明 ,COD、TN、TP的去除率分别达到 90 %、80 %、80 %以上     

立体式生态浮床在喀斯特环境水体净化中的效果研究

为了研究植物生态浮床在喀斯特水体环境中富营养物质的去除效果及生态浮床中植物的选取组合,将富贵竹和鸢尾通过单一、组合形式构建生态浮床,模拟喀斯特环境水体进行生态修复实验。结果表明,富贵竹、鸢尾、富贵竹+鸢尾不同的植物组合生态浮床对COD、TN、NH~+_4-N、NO~-_3-N、TP都有较好的去除效果,去除率依次为61.63%、44.38%、94.01%、13.35%、76.48%;28.33%、51.18%、88.11%、26.29%、55.25%;33.97%、49.56%、89.73%、22.25%、49.81%。鸢尾对TN、NO~-_3-N的去除率最好,富贵竹对NH~+_4-N、TP的去除中效果最佳,富贵竹+鸢尾组合处于中间状态,可见植物组合会使去除效果产生协同效应。通过实验组植物的生长状况和去除能力分析,单一植物组比混合组去除能力更强,但考虑综合去除效果还需要应用组合型生态浮床。     

空心菜浮床+仿生植物系统对污染物去除效果

通过空心菜浮床,空心菜+仿生植物复合系统以及仿生植物3组不同的水处理系统对城市重污染河道水体主要污染物的去除效果研究,试图阐明浮床+仿生植物复合系统在水质净化中的强化作用。结果表明,空心菜浮床+仿生植物复合系统对污染水体中的TN,NH4+-N,TP,高锰酸盐指数均具有较好的去除效果,相对于单独的空心菜浮床系统,复合系统对TN,NH4+-N,TP以及高锰酸盐指数的去除率提高了28.50%、20.03%、33.43%、18.02%;相对于单独的仿生植物系统,复合系统对TN,NH4+-N,TP以及高锰酸盐指数的去除率提高了14.98%、20.29%、53.38%、26.96%,且其对污染物的去除率远高于对照(p<0.05),表明空心菜生态浮床+仿生植物复合系统可实现对污染水体的强化净化,同时可有效抵抗空心菜植物腐烂对系统带来的冲击,确保复合系统的长期稳定运行。     

生态组合系统处理农村生活污水的研究

采用由生物浮床、生物接触氧化以及河道生态系统构成的生态组合系统处理农村生活污水,考察了其对农村生活污水的净化效果以及季节和污水停留时间(HRT)对污染物的去除效果的影响。结果表明,该组合系统对污染物具有良好的去除效果,COD,NH4+-N,TN,TP的平均去除率分别为57.68%,51.13%,52.38%和49.02%。污染物的去除率随HRT的增加而提高,4 d后变化趋于平缓,在HRT为6 d时,NH4+-N,TN,TP和COD的去除率分别达到80.36%,72.85%,60.74%和71.97%。与秋季相比,夏季时该组合系统对NH4+-N,TN,TP的去除率相对较高,但季节变化对COD去除效果的影响不大。     

水芹浮床对NO_x~——N类富营养水体的连续小试净化

利用连续小试装置研究了12.0～18.7℃水温下水芹浮床对NO-xN类富营养水体的连续处理效果。试验结果表明,在HRT从3～1d的过程中,CODCr平均去除率分别为(14.0±2.4)%和(46.0±4.0)%,TN平均去除率分别为(34.6±5.8)%和(65.3±5.4)%,TP平均去除率分别为(8.4±1.6)%和(10.7±2.1)%。随着CODCr、TN负荷的增加,CODCr与TN去除率均呈上升趋势。运用经验公式较好地模拟了HRT=1d时,CODCr和TN沿程浓度与距离的关系。     

不同类型生态浮床对富营养河水脱氮效果及微生物菌群的影响

通过设施大棚内容积为1.5 m3的人工模拟池试验,研究了框式与传统旱伞草浮床对富营养河水氮素转化及微生物菌群的影响. 传统浮床是以聚乙烯泡沫板为载体,栽植陆生植物来削减水体氮磷和有机物质等,从而达到净化水质的效果. 框式浮床是以塑料镂空支架为载体,除种植陆生植物外还添加填料等组件的新型浮床. 结果表明:①2种浮床对水体中TN,NH₄+-N和NO₃--N均有显著的去除效果,其中框式浮床和传统浮床的NH₄+-N去除率分别高达91%和86%,TN去除率也分别达到74%和64%,NO₃--N去除率分别为49%和31%. ②2种浮床系统有效地提高了水体中微生物和氮循环细菌总数和种群数量,尤其是框式浮床不同时期均比空白对照高出2～3个数量级. ③氮循环细菌的数量跟水体氮素去除有显著相关性. 其中水体ρ(NH₄+-N)和氨化菌数量呈显著正相关,ρ(NH₄+-N)和硝化菌数量呈极显著负相关,ρ(NO₃--N),ρ(TN)和反硝化菌数量之间呈极显著负相关. ④框式浮床的独特结构使之比传统浮床的去氮能力更强. 其中,填料系统吸附贡献率为8%,植物吸收的去氮贡献为16.5%,微生物系统脱氮则为75.5%;而传统浮床植物系统吸收贡献率为31.8%,微生物系统脱氮贡献率为68.2%. 说明浮床系统中植物吸收只是系统去氮的一种途径,微生物脱氮在2种浮床脱氮途径中占主导作用.      

碳纤维湿地式浮床对微污染水体的净化研究

首先研究了千屈菜(Lythrum salicaria Linn)、小香蒲(Typha minima Funk)以及黄菖蒲(Iris pseudacorus)3种较适合北方种植的耐寒植物在微污染水中的生长状况及对污水的净化效果,其次研究了碳纤维湿地式生态浮床系统对微污染水体中各指标的净化效果。结果表明,综合分析生长状况及对污水的净化效果,最适合用于浮床的植物依次是千屈菜、小香蒲、黄菖蒲。在水力停留时间1 d及气水比为2∶1的条件下,种植了千屈菜的碳纤维湿地式生态浮床对污水中的浊度、COD、NH4+-N以及TP都有很好的去除效果,平均去除率分别为96.47%、83.76%、90.48%及81.58%以上。但浮床系统对微污染水体中的TN去除效果不佳,平均去除率仅为15.80%。     

表面流人工湿地和复合型生态浮床处理污水厂尾水的脱氮性能分析

采用菖蒲型表面流人工湿地和复合型生态浮床净化模拟污水厂尾水,以探究在不同季节、不同进水氮形态下两者的脱氮性能差异;并结合高通量测序技术分析微生物组成,以考察两系统内微生物群落结构特征及功能特征。研究结果显示:植物和水温对系统TN的去除具有显著影响,在夏季表面流人工湿地组和复合型生态浮床组的处理效果明显优于春、秋季,在系统水力停留时间为3 d、水温为(34±2)℃的条件下,两者对TN的去除率分别达到(84. 97±3. 90)%和(82. 23±4. 83)%;进水氮形态对系统的运行效果有显著影响,当水温为(25±2)℃时,进水中ρ(NH+4-N)/ρ(NO_3~--N)=1∶1时,系统对TN的去除负荷达到最大,湿地组为1333 mg/(m~2·d),浮床组为923 mg/(m~2·d),适当提高进水中氨氮的比例有利于植物生态系统中总氮的去除。菌群分类结果表明,两种处理系统均具有很高的细菌多样性,相较于浮床组,湿地组的反硝化菌相对丰度更高,表现出更强的脱氮性能。     

富营养水体浮游植物群落对新型生态浮床的响应

通过围隔水泥池模拟试验,研究了富营养化水体中浮游植物群落对新型组合型生态浮床系统净化水质的响应. 每隔2周对水体中各水质指标、浮游植物及浮游甲壳动物群落进行检测,结果显示:①3种不同覆盖率(以浮床面积计)处理下,组合型生态浮床对氮、磷的去除率表现为39%覆盖率>26%覆盖率>13%覆盖率. ②3种覆盖率下水体中的浮游植物群落结构复杂性和生物多样性指数均显著高于空白对照组,其中,26%和13%覆盖率对浮游植物生物量的抑制效果比39%覆盖率好;同时,26%覆盖率比39%覆盖率水体中的浮游植物生物多样性指数要高,群落结构更复杂,随后是13%覆盖率处理. ③浮游植物生物量的变化与浮游甲壳动物表现出明显的相反时间趋势. 尽管26%覆盖率对氮、磷的去除量不是最大,但却更利于形成较为稳定的浮游植物群落结构,促进水体生态系统的平衡与健康发展;浮游植物生物量与营养盐的显著相关性及与浮游甲壳动物的相反时间趋势显示,生态浮床对浮游植物群落的改善可能是通过营养盐的上行效应与浮游甲壳动物的下行效应等因素得以实现.      

组合生态浮床对富营养化水体水质改善效果的研究

根据生态工程中的“食物链物质循环原理”和“生物强化理论”,对传统浮床进行改进,构建了集水生植物、水生动物及微生物于一体的新型组合生态浮床,并研究较低温度条件下对富营养化水体水质的改善效果.结果表明,日平均温度4～ 14℃,7d水力停留时间下,组合生态浮床对TN,TP,NHr-N,CODMn及Chl-a的平均去除率分别可达32.64％,63.90％,73.66％,17.70％和31.76％,较传统浮床的24.11％,54.53％,47.42％,7.13％和-3.11％,均有大幅度提高,可见,组合生态浮床在富营养化水体水质改善方面可发挥重要作用.     

低温下强化水芹浮床对农村污水的深度处理研究

在低温条件下,利用强化水芹浮床对生物净化槽处理后的崇明岛农村生活污水进行深度处理.研究结果表明,水芹在浮床内保持着较好的生长状态,是一种优越的低温条件下浮床植物;强化水芹浮床由纤维填料和水芹交替分布组合而成,提高了浮床内的微生物浓度,强化了浮床对污染物质的降解作用,从而使其对有机质、氮、磷及悬浮物保持着较好的净化效果,平均出水浓度COD≤40 mg/L,NH4+-N≤10 mg/L,TN≤15 mg/L,TP≤1.0 mg/L.     

组合型生态浮床对上覆水和沉积物之间氮磷的影响

在天鹅湖水体中构建以水生植物和陆生喜水植物为实验植物,浮法控制器、水循环增氧系统和造浪-输送系统为辅助设备的组合型生态浮床.组合型生态浮床运行期间改变了水体的理化环境,影响了上覆水-沉积物中氮磷形态的迁移转化,跟踪监测在组合型生态浮床影响下上覆水和沉积物TN、NH4+-N和TP含量的浓度变化规律,探讨了在组合型生态浮床作用下,DO、Eh、pH对上覆水和沉积物中营养盐的影响,以及上覆水和沉积物中氮磷之间以及和各环境因子之间的相互关系.结果表明,实验期间上覆水中TN、NH4+-N和TP的去除率分别达到61.92%、63.09%和80.0%.沉积物中TN和NH4+-N的去除率分别达到23.79%和37.04%,沉积物中TP含量上升了43.71%.组合型生态浮床对上覆水环境因子如DO、Eh、pH等产生不同程度的影响,处理区上覆水中DO和Eh均高于对照区,DO由原来的8.7～8.9 mg·L-1上升到9.3～10.4 mg·L-1,Eh由原来的163～178 mV上升到191～198 mV,通过提高上覆水中DO和Eh有效抑制沉积物磷的释放并促进沉积物对上覆水中磷的吸附.pH的波动性较小,维持在7.51～8.32之间,并未促进沉积物磷释放.上覆水中TN、TP和NH4+-N以及与沉积物中的TN、NH4+-N之间呈极显著正相关,与沉积物中的TP极显著负相关;pH与上覆水和沉积物中的TN、TP和NH4+-N都无相关性;上覆水中的DO与Eh显著正相关,与沉积物中的TP显著负相关.     

生态浮床对千岛湖水体氮磷净化效果研究

为探索生态浮床对较清洁型湖水的氮磷去除效果,以华东地区最大深水水库千岛湖为例,选取浮叶植物黄花水龙(Jussiaea stipulacea Ohwi.)、沉水植物绿色狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)、挺水植物菖蒲(Acorus calamus)为材料,采用氮磷浓度相对较高的库尾湖湾湖水进行生态浮床静态模拟试验,测定浮床植物生长及水体氮磷浓度变化,并利用膜接口质谱仪测定水体溶解性氮气(N₂)含量,研究浮床植物体内吸收、反硝化脱氮等综合脱氮除磷能力. 结果表明:①浮床植物的氮磷净化能力存在明显的季节性差异,春季浮床植物长势、氮磷去除效果、反硝化脱氮能力均高于秋季;②不同水生植物间的氮磷去除能力差异显著,试验水体中黄花水龙和绿色狐尾藻的总氮(TN)、总磷(TP)去除效率分别为2.22、0.07和2.89、0.08 mg/(kg·d),绿色狐尾藻体内吸收氮、磷最多,植物干质量的氮、磷含量分别为12.44~15.57和0.96~1.95 g/kg;③植物的生长大大增强了水体的反硝化脱氮能力,黄花水龙、绿色狐尾藻、菖蒲与空白对照组溶解性N₂差值（净脱氮差）分别为0.16~22.35、?4.14~24.63、?0.26~15.74 μmol/L,水生植物生物量是影响浮床系统反硝化作用的最关键因素. 研究显示,生态浮床是较清洁型湖水氮磷削减的一种可行技术,浮床植物组合方案设计应充分考虑不同植物的季节生长特性和反硝化脱氮能力.      

不同营养状态水体中生态浮床对浮游植物群落的影响

为研究不同营养状态下水体中浮游植物群落对生态浮床系统的响应关系及其影响因素,设不同营养水平试验组〔A组ρ(COD_Cr)、ρ(NH₄+-N)、ρ(TP)分别为10.0、2.00、0.200 mg/L,B组分别为100.0、20.00、2.000 mg/L〕,每组设对照、框式浮床2个处理,每个处理3个重复. 自2012年8月5日—10月5日,定期对水体营养盐质量浓度、浮游生物群落特征、浮床植物的生长状况进行检测. 结果显示:①2个试验组浮床植物长势良好,其中B组浮床植物茎叶部分干物质量增加7.9倍,浮床系统对水体N、P的净去除率均在60%以上;②浮床系统能明显抑制浮游植物的大量生长(P＜0.05),对浮游植物密度和总生物量在峰值处的最大抑制率可达75.9%(A组)和83.6%(B组);③框式浮床处理中浮游植物的群落结构比对照处理复杂,A组中浮游植物优势种为隐藻门的卵形隐藻(Cryptomonas ovata)、尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)和绿藻门的四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)、小空星藻(Coelastrum microporum),B组为隐藻门的尖尾蓝隐藻和裸藻门的梭形裸藻(Euglena acus);④B组试验中,框式浮床处理浮游植物Shannon-Wiener多样性指数显著高于对照处理,生态浮床对浮游植物群落的影响更多体现在提升浮游植物的生物多样性上. 研究表明,浮床系统能高效去除水体N、P,抑制浮游植物的增殖,改变浮游植物的群落结构,并且这些作用受到水体营养水平的影响.      

微曝气强化生态浮床去除水中Cu~(2+)效果研究

构建一种改进型微曝气强化生态浮床污水静态模拟实验平台,利用该平台研究了3种水生植物黄菖蒲、西伯利亚鸢尾和水竹对水中Cu~(2+)的去除能力及富集特征;同时探究了不同曝气量下,黄菖蒲微曝气生态浮床对水中Cu~(2+)的去除效果。结果表明:在实验条件下,3种水生植物对水中Cu~(2+)的去除能力依次为黄菖蒲>西伯利亚鸢尾>水竹;当曝气量为7.5 L/min时,黄菖蒲微曝气生态浮床对水中Cu~(2+)的去除效果最好;3种植物的不同部位对重金属Cu~(2+)的吸收富集能力均表现为根部最强。     

潜流水平湿地对农业灌溉径流氮磷的去除

构建了潜流水平芦苇湿地,对农业灌溉径流(TN约为7mg/L,TP约为0.5mg/L)中氮磷进行了为期1年的去除研究.在水力停留时间(HRT)为2,4,6d时,TP和TN的去除率均大于87%和68%.湿地对TN、NH₄⁺-N和TP的去除受HRT的影响较大(P<0.05),对PO₄^3--P的去除受HRT的影响较小.在不同HRT情况下,NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO3--N和PO₄^3--P的去除率均高于93%,出水浓度一般均小于0.04mg/L.且出水中的TP和TN主要为有机态,存在一个TP和TN背景浓度.TN去除率与负荷之间具有很好的相关性(R2=0.9968),但是TP去除率与负荷之间相关性较差(R²=0.5987).以HRT为2d计算,1m²的芦苇床处理该农业灌溉径流的能力为0.1m³/d,出水TN和TP浓度可控制在0.50mg/L和0.154mg/L以下.     

美人蕉对西安护城河水体净化功能的初步研究

以西安护城河污染较严重的北门段水体为研究对象,利用浮床技术种植美人蕉净化重污染水体。研究表明,美人蕉对西安护城河北门段河水TN、TP、COD、NH3-N等的去除率分别为77.4%、89%、93%、97%;这为利用美人蕉浮床系统对西安市护城河水体修复提供了科学依据。     

曝气时间对美人蕉生态浮床去除水体中营养盐的影响

为有效去除水体中的营养盐,以美人蕉生态浮床为研究对象,将曝气时间设置为0(对照)、4、8、12 h/d,曝气量均为2.4 m3/(m2·d),研究曝气时间对植物生态浮床去除水体中营养盐的影响,在培养的0、3、5、7、18、28 d对美人蕉株高进行测量,同时监测水体中ρ(DO)、ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)、ρ(NO₃--N),试验结束后对美人蕉根际细菌总数进行测定. 结果表明:①与对照组相比,曝气4和8 h/d情况下ρ(DO)及TN、TP、NH₃-N、NO₃--N去除率均差异显著;②曝气4 h/d下美人蕉长势最好,并且在试验的第28天美人蕉株高达109 cm;③曝气4 h/d下ρ(DO)最高,并且对水体中营养盐的去除效果最好,试验至第28天,ρ(DO)为11.29 mg/L,TN、TP、COD_Cr、NH₃-N、NO₃--N去除率分别为75.10%、69.32%、65.75%、73.29%、78.79%;④试验至第28天,曝气4 h/d情况下美人蕉根际细菌总数达1.01×106 mL-1,显著高于曝气0、8和12 h/d下的细菌总数(分别为4.12×105、9.07×105、7.77×105 mL-1). 研究显示,该试验条件下,曝气4 h/d对水体中营养盐的去除效果最佳.