凤眼莲净化城市污水厂二级出水中的氮和磷

本文系实验室小试及模拟河道中试情况,利用凤眼莲净化二级出水氮,磷,水力停留时间3～5日,TN、TP去除率分别可达40%和68%以上.凤眼莲净化TN负荷是密度及温度的函数.通过试验确定了凤眼莲在二级出水的Logistic增长计算参数r、k.     

河道滞留塘系统对污染河水中氮磷的去除特性

河道滞留塘系统是一项适用于中小型污染河流净化的生态技术,目前我国部分中小型河流污染严重,研究河道滞留塘系统对河流污染物的去除特性具有现实意义,但目前尚缺乏系统深入的研究。该研究对实际污染河水进行了一年现场试验研究,通过改变水力停留时间,考察了不同季节、不同河水水质条件下河道滞留塘系统对河水中氨氮(NH3-N)和总磷(TP)的净化效果。结果表明,河道滞留塘系统主要通过颗粒物的重力沉降作用净化河水中的总磷(TP)。在该研究条件下,TP去除率接近30%,去除速率为0.01～0.02 g.h-1.m-2。TP去除速率约为0.003倍的SS去除速率,两者间有较好的相关关系,因此可通过测定滞留塘SS去除速率来预测TP去除速率。但滞留塘系统对NH3-N无显著去除能力。     

水面流湿地系统水质净化效果及河道洗盐动态规律--以天津泰达再生水景观河道生态修复中试工程为例

分析研究了天津开发区滨海盐碱土地区再生水景观河道水面流湿地生态修复中试工程水质净化效果以及河道洗盐动态变化规律。结果表明:水面流湿地系统对COD去除效果不明显,去除率最高仅为30 % ;对氮、磷具有较高的去除率,TN、NH4-N及NO3 --N的平均去除率分别达到6 5 %、38%和6 0 % ,TP和PO43 -的平均去除率分别达到87%和90 .2 %。另外在土壤盐分不断溶出的同时河道洗盐效果是明显的     

垂直潜流湿地净化蟹池养殖尾水试验

用垂直潜流湿地系统打造闭环式生态养殖模式可达到蟹池尾水零排放.本文以蟹池养殖尾水为受试对象,通过建立“滤石层-载体生物膜”复合型生态系统,考察了河蟹黄蟹期内养殖尾水中氮、磷等污染物的去除特性,调查了垂直湿地模拟装置内生物相特征.结果表明,潜流湿地系统主要通过物理吸附和生物降解的方式对养殖尾水中的污染物进行降解,总氮、总磷、COD和叶绿素a的平均去除率分别为86.29%±2.77%、91.19%±1.18%、70.88%±3.10%、90.95%±1.64%,火山石滤料层表现出显著的氮、磷去除能力,复合菌剂的运用可迅速提升系统整体净化能力.生物相分析揭示,随着潜流湿地装置运行延续,系统内浮游藻类、微型动物、细菌的数量及种类呈不断增长趋势,指示类微生物的出现表明系统内水质得到改善,证明净化后的水质更适于多种类微生物的生存与繁殖,最终实现养殖尾水零排放.     

污染水体生态治理工程中凤眼莲对水质变化的生长响应

在三级串联凤眼莲(Eichhornia crassipes)净化塘深度处理生活污水处理厂尾水的生态工程中,通过监测各级净化塘内凤眼莲的生物量、株高、根长、植株氮磷含量等指标变化,分析各指标与水体总氮(TN)和总磷(TP)质量浓度的相关性,探讨凤眼莲对水质变化的生长响应,以期为表观判断水质改善效果和明确凤眼莲在污染水体生态修复工程的适宜规模配置提供理论依据。结果表明:净化塘水体氮磷浓度显著影响凤眼莲生长,且与植株相关生长指标具有显著相关性(P0.05);一级、二级和三级净化塘内水体TN和TP质量浓度依次降低,凤眼莲生物量及茎叶生物量、生长速率、株高、叶片SPAD值、凤眼莲茎叶和根系的氮磷含量均逐级减小,而根系生物量、根冠比和根长均逐级增加;凤眼莲茎叶生物量及其所含氮磷量均高于根系,故茎叶富集水体氮磷能力强于根系;当水体TN平均质量浓度分别为7.94、4.03和2.79 mg·L~(-1),TP平均质量浓度分别为0.22、0.15和0.12 mg·L~(-1)时,凤眼莲单位面积平均生物量分别为23.09、16.73和12.87 kg·m~(-2),累积富集氮量分别为27.44、17.59和11.04 g·m~(-2),磷量分别为2.57、1.53和0.93 g·m~(-2)。综合分析,凤眼莲生物量及其分布格局、株高、根长等生长特征表现出的差异显示了其在不同水质条件下的响应策略,水体中较高的氮磷浓度更有利于促进凤眼莲生长发育及增强其富集氮磷能力。在该研究的条件下生活污水尾水的深度净化工程,仍可承载更高的尾水处理量和污染负荷量,同时通过减少生态工程的规模配置也可确保出水水质。     

城市尾水深度处理工艺及效果研究

为探索适合城市污水厂尾水深度净化经济、有效的处理技术系统,使出水水质达到回补当地地表水源要求,为地区水环境健康与水质安全保障提供理论依据和示范。以城市污水处理厂尾水为研究对象,通过小试试验建立适合城市污水厂尾水深度净化的组合系统,该组合系统包括间歇曝气生物活性炭滤池与S型立体植物沟组合。系统运行的时间为129 d,每隔一定天数进行取样,测定其中TN(总氮)、NH3-N(铵态氮)、TP(总磷)、COD、溶解性有机物等进、出水营养指标参数变化,并利用综合水质标识指数法对出水水质进行评价。结果表明:该系统能明显降低尾水中上述污染物的质量浓度,试验期间出水TN,TP的去除率分别达到50%,70%以上,且出水总氮含量维持在10 mg·L-1以下,其中最低时总氮质量浓度为2.6 mg·L-1。进水总磷质量浓度范围在0.56~2.97 mg·L-1之间,经过上述系统处理后总磷质量浓度可以控制在0.2 mg·L-1以下。单独生物滤池单元处理后出水综合水质标识指数在5.632~3.510之间,平均综合水质类别可以达到地表水Ⅳ标准;组合植物系统处理后,出水综合标识指数在3.510~2.510之间,平均综合出水水质可以达到地表Ⅱ类水质的要求。上述研究结果表明该深度组合工艺可以进一步提高城市污水厂出水水质,并达到回补地表水四类水质的设计要求。     

基于污水处理厂尾水深度净化的漂浮植物生态治理工程模式比较研究

为了减少城镇污水处理厂尾水直接排放后对受纳水体造成的污染负荷和生态毒害,应该进一步的深度处理尾水。利用漂浮植物水葫芦(Eichhornia crassipes)和水浮莲(Pistia stratiotes),构建两种三级串联净化塘生态治理工程模式深度净化城镇污水处理厂尾水,即单一种养水葫芦模式和水葫芦、水浮莲组合种养模式。通过监测净化塘内漂浮植物生物量及水体氮、磷等指标变化,研究两种不同治理模式对尾水的净化效果,以期为漂浮植物深度净化污水处理厂尾水提供合适的生态工程模式与理论依据。结果表明:两种治理模式下,漂浮植物生长迅速,一级净化塘漂浮植物单位面积平均生物量最高,三级净化塘最低;尾水pH和DO浓度小幅度下降;尾水氮、磷浓度沿着水流流程方向逐渐降低,尤其是一级和二级净化塘对尾水中氮、磷的削减效果明显;2015年单一种养水葫芦模式下,尾水TN和TP平均质量浓度分别由10.62 mg·L~(-1)和0.38 mg·L~(-1)降至3.07 mg·L~(-1)和0.12 mg·L~(-1),去除率为71.06%和68.42%;2016年缩小工程规模,采用水葫芦、水浮莲组合种养模式时,尾水TN和TP平均质量浓度分别由13.13 mg·L~(-1)和0.42 mg·L~(-1)降至1.26 mg·L~(-1)和0.12 mg·L~(-1),去除率为90.37%和70.53%。综合分析,水浮莲、水葫芦组合种养模式,不仅节约工程用地面积,同时对尾水的净化效能更佳,每组合种养5-6 m~2即可处理1吨一级A尾水至地表Ⅴ类水标准,适合用于深度净化污水处理厂尾水。     

流域水生态系统的生境安全识别理论和方法研究——以太子河次流域本溪段为案例

流域水生态系统具有物质循环、能量流动、群落代谢等服务功能,由于人类活动干扰等因素,水生态系统受到破坏,服务功能的发挥受到抑制。太子河作为中国七大水系之一的辽河支流,其水生态系统健康状况同样由于社会、自然等胁迫驱动力原因受到影响。提出了一套流域水生态系统生境安全识别方法,并以太子河次流域本溪段为案例对方法的可行性进行研讨。采用水文、河道、河岸带和水质4个生境安全指标,分别对研究区的5个评价单元水生态系统生境进行安全评估,做出问题识别,找出水生态系统处于不同健康状态的原因,并确定优先修复项目,便于流域管理。通过研究得到观音阁水库坝区没有优先修复项目,小夹河区、老官砬子-观音阁水库坝区、大峪沟入河口-老官砬子区、兴安市界-大峪沟入河口区优先修复项目分别为河道、河道和河岸带、河道、水质,生境安全识别方法具有一定的可行性。     

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.     

宜兴滆湖地区河蟹生态养殖池塘对水环境的影响

为研究宜兴滆湖地区河蟹生态养殖池塘对水环境的影响,于2017年5—10月对江苏省宜兴市高塍镇滆湖渔场3个河蟹生态养殖池塘和水源进行水质监测,并采用灰色关联分析法对水质进行评价,结果表明,整个养殖期间池塘T、DO和pH与水源差异较小,TN、NH_3-N、NO~-_2-N和NO~-_3-N总体低于水源,TP、PO■-P和COD_(Mn)总体高于水源,池塘对水体的净化效果主要体现在对各种形式含氮化合物的吸收转化.池塘和水源水质等级在Ⅲ类以上的频率分别为76.7%和50%,主要超标指标均为TN、TP和COD_(Mn).池塘和水源的水质排序结果表明,养殖前中期池塘水质大体优于水源,后期及起捕后劣于水源,若将养殖尾水不经处理直接排放到水源,最终汇入滆湖,会对滆湖水体造成污染.高温季节及时割去伊乐藻冠层和适当降低放养密度,可能是优化宜兴滆湖地区河蟹生态养殖模式、提高生态效益的两个方向.     

南京玄武湖水质管理方法及其模拟

本文根据当前湖泊治理的迫切需要,建立了玄武湖水动力生态预测模型,模拟参数包括悬浮物、可溶解磷、颗粒磷、总磷、浮游植物的透明度,模型经过充分验证,精度良好.水动力生态预测模型可作为湖泊水质管理方法的研究基础.本文反映了南京有关部门已经采用或将采用的湖泊截污和引水冲污管理措施相应的水质模拟和数值计算的结果,为玄武湖水质管理方法最终决策提供科学依据.     

球形陶粒滤池对城市尾水净化效果研究

为明确以陶粒为填料生物滤池对尾水中主要营养物处理效果,选择球形陶粒滤池对城市尾水进行净化效果研究。试验在室温条件下采用水力停留时间约2 h,曝气量为0.4 L.min-1的陶粒曝气生物滤池装置对洛阳市某污水处理厂的尾水进行深度处理。研究结果表明：球形陶粒生物滤池对尾水中NH3-N去除效果良好,去除率达76%以上;同时该装置对TN,TP和COD具有同时去除作用。进一步研究陶粒对NH3-N吸附去除特征表明,其等温线吸附符合Freundlich Model,表明陶粒对NH3-N的吸附为多层吸附,且对NH3-N的吸附在5 h基本达到饱和吸附。     

活水调度联合人工湿地治理黑臭水体应用研究

淮安市属于平原河网,经常出现河流静滞的水动力不足现象,加重城市内河的黑臭现象。为彻底消除黑臭,确保水域呈现“河畅、水清、岸绿、景美”的生态美景,根据研究区域污染源成因分析及整治条件,拟定了水质改善和水动力改善综合方案。利用自然高差及泵站提升的方式对新路圩河及周边3条河道进行泵闸联合调度,减少水体停留时间。同时设置人工湿地,通过生物修复治理黑臭水体。经改造后新路圩河水质由《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)劣Ⅴ类水体提升至Ⅳ类水体,水体流速提升至0.05 m/s以上,常规污染物去除率最高达90%,溶解氧和透明度提高30%。分析结果可为新路圩河流域治理及其他同类工程提供依据和参考。     

不同水生植物对滇池入湖河道污水净化效能的比较

有关水生植物净化污水的研究已有广泛报道,但现有成果多来源于静态的室内研究,所用植物多为生活型接近的物种.为了比较不同生活型植物对河道污水的原位净化效果差异,构建了由水芹菜(Oenanthe javavdnica)、马尾草(Equisetum flu-viatile)、伊乐藻(Elodea Canadensis Michx.)和狐尾藻(Myriophyllum verticillatum L.)等4种不同生活型水生植物组成的水生植物塘系统,研究塘中不同植物对滇池入湖河道污水中氮、磷等指标去除效能的差异.结果表明:4种植物都具有一定的抗水力冲击负荷能力,能适应河道污水水质和水量均不稳定的动态变化特征,并对污水中CODCr、NH3-N、NO3-N、TN和TP等指标均有去除作用;但各种植物对不同指标的去除能力有较大差异,其中浮水植物水芹菜和沉水植物狐尾藻综合净化效能较强.整个植物塘系统对CODCr的去除率最高,达到41.4%;而对NO3-N的去除率最低,只有5.7%.研究成果对滇池人湖河流及其它类似污染水体的生态治理具有示范作用.     

浅丘河道生态需水量计算方法对比研究——以鄂北地区水河为例

适宜的生态需水量是保障河道生态系统健康的重要因素,合理地计算生态需水量对河道生态系统评估具有现实意义。以鄂北地区典型浅丘河道——水河为例,基于Qp法(不同频率最枯月平均值法)、频率曲线法、最小月平均流量法、Tennant法及生物习性法5种方法的生态流量计算结果,探讨了各方法计算结果的合理性与适用性。结果表明:由于上下游河道水文条件差异性,上游断面采用生物习性法能较好地拟合河道水文节律变化和水质波动;同理,下游断面采用频率曲线法更加匹配下游河道水文、水质情况。因此,在河道上、下游断面分别采用生物习性法、频率曲线法计算得到适宜生态需水量为0.21 m^3/s、2.02 m^3/s。     

基于16S rDNA-DGGE和FDC技术对富营养化湖泊不同生态修复工程区细菌群落结构的研究

于2005年10月在太湖梅梁湾水体生态修复工程区中采集不同生物净化区水样,直接提取水样中的总DNA,以细菌16SrDNA通用引物进行V3区PCR扩增,PCR产物经DGGE(变性凝胶梯度电泳)分离后,获得水体细菌群落的16S rDNA指纹图谱;并运用FDC(表面荧光直接计数)方法对不同生物净化区的细菌丰度进行了测定.结果表明,随着净化处理程度的增加,细菌群落多样性呈现上升趋势,DGGE条带从未实施生态修复的梅梁湾中的13条上升到沉水植物恢复区的25条;细菌数量的变化则呈现显著下降趋势,由工程区外围(重富营养区)的5.36×106cells/mL下降到生态修复区的2.06×106cells/mL.生态修复工程的实施改善了水体的生境条件,提高了水体的自净能力,促进了细菌多样性的恢复.图6表1参40     

论我国水生态的保护与修复:任务与对策

本文聚焦我国水生态保护与修复工作,结合长期实践,分析当前的形势和任务,指出了当前要着力解决的水生态问题主要是:在大坝上游,河流变湖库,生境变化导致生物物种变化;水库水流流速变缓,水体自净能力降低,导致富营养化及藻类水华。在大坝下游,清水下泄,冲刷下游河道导致局部河道河势变化较大;水库蓄水使坝下游春季水温下降、秋季水温升高,水温变化过程滞后;水库蓄水导致大坝下游的水文过程改变,水的流量、流速、流态发生变化。在河道(航道)整治工程中,裁弯取直,缩短水流在河道中的停留时间,河岸衬砌和硬化,减少水向沿河堤岸的渗透,在大降水和洪水时易造成涝灾和洪灾。在涉湖工程中,阻隔河湖,填湖造地。在明确存在问题和迫切需求的基础上,提出了切实可行的对策建议。当前水生态保护与修复要围绕一条主线,即"人要发展,鱼要生存"的"人鱼线",要采取"调、控、退、通、改、拆"的综合措施,即生态调度,控制水污染,退建还水、退田还湖,河湖连通,对已建涉水工程进行生态化改造,对在保护区、重点风景名胜区、特有鱼类栖息地修建的小型工程要采取坚决措施拆除,恢复原貌。     

富营养化水体生态修复技术中凤眼莲与磷素的互作机制

为进一步完善富营养水体生态修复技术体系,提升除磷效能,从磷素对水体富营养化进程的贡献展开分析,指出磷素是制约浮游藻类生长的关键因素,并分析了凤眼莲Eichhornia crassipes与磷素的互相作用机制,即磷素对凤眼莲植株生理性状具有影响,而凤眼莲对磷的吸收同化作用又促成了除磷目标。研究显示:随着水中可获取磷浓度的升高,凤眼莲吸收的磷素更多地分配在茎叶部分。水体磷浓度过高,将激发凤眼莲对磷素的超累积性;水环境中磷素缺乏,凸显出凤眼莲的根部形态可塑性。水体氮磷浓度比(N/P)为2.5~5时凤眼莲可获得最大生物产量。凤眼莲对可溶性反应磷具有极优的净化效果;在藻华爆发期间,凤眼莲能通过密集根系捕获飘移的蓝藻,并吸收利用藻细胞衰亡所释放的磷素。在工程实践中,需统筹考量磷去除效果与去除速率,在高污染负荷的情况下,应优先考虑去除速率;当水再生作为饮用水源时,应优先考虑去除效果。凤眼莲生态修复工程设计须遵循先后次序:(1)最终水质目标;(2)生物产量;(3)植株品质。最终水质目标及营养去除与营养负荷水平密切相关。在大型湖泊和水库实践应用中,须先控制外源磷负荷,再逐步削减内源磷负荷。利用凤眼莲深度净化污水处理厂尾水,或在高负荷的入河、湖口处种养凤眼莲,可减轻外源磷负荷;在蓝藻积累和衰亡的背风区域种养凤眼莲,以吸收蓝藻释放的营养,从而减轻内源磷负荷。     

生态修复对浅水湖泊沉积物磷形态特征及湖水磷浓度的影响

以恢复沉水植物为主要手段在浅水富营养化湖泊修复中得到广泛应用,但修复后水质差异很大,可能与沉积物特征有关.暨南大学南湖是浅水富营养化湖泊,在削减外源负荷后,实施了沉水植物恢复等修复工程.本研究选择具有不同水质的区域,采集水样与沉积物,分析沉积物NH4Cl-P(弱结合态磷)、Fe-P(铁结合态磷)、Al-P(铝结合态磷)、Bio-P(细菌可利用性磷)、Ca-P(钙结合态磷)和Ref-P(残渣磷)6种形态的磷,并检测水质差异,以探讨生态修复对沉积物磷形态及水体磷浓度的影响.结果显示,沉水植物较丰富的2号点沉积物密度显著高于沉水植物较少的1号点,2号点沉积物中Fe-P、Al-P和Ref-P含量较高,沉积物磷最大释放潜力(P-MSP)为4.87 mg/L,大幅高于1号点的2.58mg/L,然而2号点水体磷浓度却低于1号点,1号点水体的总磷、颗粒态磷、总溶解性磷和溶解活性磷浓度分别为2号点的1.29倍、1.11倍、1.17倍和1.14倍,水质较2号点差.本研究说明沉水植物能抑制沉积物中磷的释放,提高沉积物对磷的滞留能力,从而降低水体磷含量,改善水质.     

小城镇河网水质规划及水环境经济系统协调发展对策研究

本文用系统工程方法进行河网地区小城镇水质最优规划.研究选择震泽镇作为典型,对现有水质规划方法加以推广,得到了河网水质模型建模的改进方法,提出求解以此模型为基础的河网水质线性问题的分解—协调算法.通过对典型镇环境现状的系统分析结果,提出了小城镇控制水污染的规划技术要点,以及水环境—经济系统协调发展对策