水生蔬菜型湿地植物对氮、磷营养盐的吸收动力学

采用改进的常规耗竭法研究了6种蔬菜型湿地植物根系对氮、磷营养盐的吸收特征及差异。这6种植物根系对NH_4~+-N、NO_3~--N和H_2PO_4~-的吸收动力学特征均可采用Michaelis-Menten方程描述。结果表明:不同植物对氮、磷的最大吸收速率I_(max)和最小亲和力K_m有显著差异。6种植物对NH_4~+-N的吸收速率最大,对H_2PO_4~-的亲和力常数较小,所以当水体中氮、磷浓度较低时,优先选择吸收磷,但对铵态氮的吸收速率最快。通过对6种植物根系吸收氮、磷的最大吸收速率I_(max)和亲和力常数K_m的比较可知,空心菜根系拥有最大的I_(max)和最小K_m,说明空心菜能够适应任意浓度的水体净化,芋头I_(max)较低而K_m较大,说明芋头不适宜作为生态修复植物;韭菜适合高氮、磷水平的水体净化,可用作水体修复中的先锋植物,生菜适合低氮、磷水平的水体净化;雪里蕻适宜用于低P、低NH_4~+-N、高NO_3~--N水体修复,金花菜则是对高P、高NH_4~+-N、低NO_3~--N水平的污染水体处理效果相对较好;但考虑食用安全性问题,重金属含量可能超标,工程应用时需谨慎。     

滇池凤眼莲种养水域水体理化指标24小时变化规律

在滇池水域选择3个实验点,分别是外草海、老干鱼塘和龙门村,构建围栏控制性种养凤眼莲,用于吸收富集水体氮磷。于凤眼莲旺盛生长期内(2010年8月),每隔3小时监测种养区与对照区水体理化指标,包括气温、水温、p H、溶解氧(DO)、总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)、硝氮(NO-3-N)、总磷(TP)和磷酸根(PO3-4-P),分析24 h内水体理化指标的变化规律。结果显示,(1)昼夜变化使得3个实验点水体p H和DO白天高于夜晚。由于气泡浮力机制影响,龙门村水体Chl-a浓度在中午12:00达到最高,在日落后21:00又出现一个高值;(2)外草海种养区NO-3-N浓度与TN浓度呈显著的正相关关系,与NH+4-N浓度呈显著的负相关关系,推测是因为凤眼莲可以促进富营养化水体的硝化、反硝化、硝化-反硝化反应的耦合过程。老干鱼塘水体由于p H过高,使得水体NH+4-N浓度明显高于NO-3-N浓度;(3)昼夜变化对水体氮、磷浓度并未表现出显著的影响。在野外大水面种养相对小面积的凤眼莲,种养水域内部的氮磷浓度均高于相对较远的对照水域;规模化种养凤眼莲方可有效降低整个水体的氮磷浓度。     

井冈山本土植物对富营养化水体中氮、磷的吸收动力学特性研究

以井冈山本土植物路边青、龙牙草、鱼腥草、紫萼、金荞麦为研究对象,系统研究其对NO3-、NH4+、H_2PO_4-等营养物质的吸收动力学过程,通过本土植物对营养元素吸收的动力学参数分析揭示不同本土植物对富营养化水体中氮、磷的去除效应。结果表明,不同植物对水体中氮、磷的吸收存在显著的差异,5种植物对NO3-的最大吸收速率为鱼腥草金荞麦龙牙草路边青紫萼,对NH4+的最大吸收速率为鱼腥草紫萼龙牙草金荞麦路边青;对H_2PO4-的最大吸收速率为鱼腥草路边青紫萼金荞麦龙牙草。且5种植物对NO3-的亲和力均大于其对NH4+的亲和力,鱼腥草可以适应广范围的NO3-及H2PO4-养分条件。     

PCL-SND系统的脱氮效果

以处理水产养殖水体中的含氮化合物为目的,采用气提反应器,建立以聚己内酯(polycaprolactone,PCL)为碳源和生物膜载体的同时硝化反硝化(simultaneous nitrification and denitrification,SND)系统(PCL-SND),研究其启动过程及脱氮效果以及水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)对PCL-SND系统脱氮效果的影响。结果表明,在PCL填充率为10%,HRT为24 h,进水氨氮(NH+4-N)浓度为10 mg/L,硝态氮(NO-3-N)浓度为50 mg/L的条件下,系统运行45 d达到稳定状态,NH+4-N和TN的去除率分别为(76.55±0.98)%和(56.85±2.21)%。HRT对PCL-SND系统脱氮效果的研究表明,一定范围内,TN去除率随着HRT的减小而下降,出水NO-3-N浓度随着HRT的减小而升高,当HRT8 h,NH+4-N去除率基本稳定(85%~89%),HRT为24 h时,脱氮效果最好,TN和NH+4-N去除率分别为(68.56±1.64)%和(87.75±2.78)%,出水NO-3-N浓度(15.72±1.46)mg/L。p H和总碱度均随HRT的减小而下降,生物量却随HRT的减小而增大。     

基于污水厂尾水的人工湿地系统中水体氮的水流方向分布特征及污染评价

天津临港人工湿地是以污水厂尾水为水源的组合人工湿地,为探究其水体形态氮的分布特征和污染状况,以该湿地系统为研究对象,采集并分析了湿地水样,基于GIS克里格插值法,对湿地水体形态氮和典型理化性质的分布和污染特征进行了研究,结合单因子污染指数法评价了水体污染程度。结果表明:湿地水体TN浓度为0.657～5.576 mg·L~(-1),其中NO_3~--N(0.095～3.920 mg·L~(-1))浓度相对较高,占TN的49.2%;沿水流方向,TN、NO_3~--N和NO_2~--N的分布趋势基本一致,从入水口至景观湖呈逐渐降低趋势;NH_4~+-N的分布相对复杂,在潜流和表流湿地下游与景观湖交汇处浓度最高,表流湿地浓度最低;pH和EC分别对NH_4~+-N和NO_3~--N的分布特征具有较大的影响作用。根据单因子污染指数法,湿地水体TN超标(P_i1),调节塘TN污染最为严重,调节塘可作为TN优控区。以上结果有助于深入认识以污水厂尾水为水源的组合人工湿地中氮污染物的赋存形态及分布特征。     

菖蒲和空心菜在处理微污染河水潜流人工湿地中的应用

为了探讨修复微污染河水的潜流湿地中植物对污染物去除效果的影响及其生长变化,在野外条件下构建2座分别栽种菖蒲和空心菜的水平潜流人工湿地,并以未栽种植物的湿地作空白。分析了湿地中污染物的去除效果,考察了湿地中植物的生物量、根系活力和氮磷含量的变化。植物湿地中污染物净化效果优于空白湿地,菖蒲和空心菜湿地对氨氮(NH+4-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和高锰酸盐指数(CODMn)的平均去除率分别为61.1%和57.5%,31.5%和39.7%,24.7%和25.5%,20.4%和20.7%。实验结果表明,湿地中菖蒲的根系鲜重是空心菜的4.2倍,但其根系活力低于空心菜。2种植物均可在湿地中正常生长,但受湿地中营养盐浓度的限制性影响,移栽后的植物组织氮磷含量与移栽前相比下降了11.8%~20.3%。植物在净化微污染河水的潜流人工湿地中对N、P的去除起重要作用。     

天然水与28种市售饮用水中"三氮"和磷的调查

2004年8月,测定了海水、黄河水、小清河水、雨水、地下水以及17种瓶装矿泉水、9种瓶装纯净水和北京市、青岛市自来水中的"三氮" (NH 4-N、NO-2-N、NO-3-N) 、无机磷、pH、DO等,发现天然水中NO-3-N过高,水体氮负荷增加,N/P最高达697,雨水pH最低为3.98,部分矿泉水NO-3-N比青岛市自来水还高,北京市自来水的NO-3-N高达8.53 mg/L,为所测饮用水之首.     

花卉秸秆为碳源的潜流人工湿地对硝氮的去除及其负效应

可用有机碳源不足是限制低碳高硝氮废水反硝化脱氮效能的关键因素。采用4种常见花卉(康乃馨、玫瑰、百合、紫罗兰)的废弃秸秆作为有机碳源投加至垂直布设于潜流人工湿地前端的穿孔管中,考察并对比各系统对低碳高硝氮废水的脱硝效能及其氮转化情况。结果表明,投加花卉秸秆显著增强了人工湿地的NO-3-N去除效能,其中,康乃馨秸秆强化脱NO-3-N效能最佳,实验期间平均去除率为51.8%和每批次去除量873.4 mg;玫瑰秸秆最差,平均去除率为31.1%和每批次去除量535.0 mg。NO-3-N去除率均随运行时间的延长而逐渐下降。伴随NO-3-N的去除,系统内产生了一定量的NO-2-N和NH+4-N,其浓度均与NO-3-N去除率呈显著正相关(p0.05)。此外,花卉秸秆的投加使系统运行初期出水中的有机物含量偏高。以玫瑰秸秆为外加碳源产生的负效应最低。综合考虑碳源投加的正负效应,康乃馨秸秆为本实验条件下的最佳碳源,玫瑰秸秆则应增加投加量以达到更好的应用效果。     

植物对潜流人工湿地净化微污染水效果的影响研究

以4种湿地植物为实验对象,在野外构建中试潜流人工湿地,研究了不同植物及植物连根收割对湿地运行效果的影响。结果显示,植物明显提升了湿地的去污效果;其中美人蕉湿地的TP和NH4+-N去除率最高,达到55.6%和78%;空心菜湿地的TN去除率最高,达到80.5%;芦竹湿地的COD去除率最高,为26.6%;植物连根收割后,湿地运行效果下降;其中TN去除率降至空白水平之下,而其他污染指标下降至略高于空白的水平。     

Hg、Cd污染对2种外生菌根真菌氮素营养吸收的影响

以从中国西南林区分离获得的外生菌根真菌彩色豆马勃(Pisolithus tinctorius 715,简称Pt715)、松乳菇(Lactarius delicious.ex Gray-1(简称Ld-1)、Lactarius delicious.exPink-2(简称Ld-2)、Lactarius delicious.ex White-3(简称Ld-3))为供试菌种,研究Hg、Cd对其吸收氮素的影响,从而筛选出在营养吸收上具有重金属耐受性的菌株。结果表明,重金属对外生菌根真菌吸收氮素营养的影响因重金属元素种类、真菌种类和氮素形态不同而异,Hg、Cd基本不会抑制供试菌种对有机态氮的吸收,而对NH+4-N、NO-3-N的吸收有不同程度的抑制或促进作用,但无明显的规律可循;Ld-1菌株具有一定的耐Hg性,在培养液中加入不同浓度的Hg后,Ld-1菌株对3种氮源的吸收均未受到明显抑制,相反在高Hg浓度下还促进了对NH+4-N、NO-3-N的吸收。Ld-1菌株有可能在Hg的胁迫下诱导合成了新的特异性蛋白,Hg与特异性蛋白结合从而缓解了其污染胁迫。     

低温季大型表流湿地对微污染水体脱氮效果及优化运行

低温季表流湿地脱氮效果下降是业内公认的难题,长期以来备受人们的关注,但针对大型表流湿地处理微污染水体的相应研究开展较少。综述了表流湿地脱氮机理及低温季限制因素,同时以盐龙湖工程的表流湿地单元为实例,分析了其在低温季对微污染水体中各形态氮素的净化效果,从优化湿地运行角度出发开展研究。结果表明,在低温季表流湿地进水的TN平均值为1.16~3.35 mg/L条件下,TN、NH3-N、硝态氮、Org-N的平均去除率为13%、35%、15%、-14%;显著影响表流湿地出水TN浓度的因素为湿地运行面积、进水负荷、温度以及进水浓度(p0.05),影响程度为TN进水浓度(正相关)湿地运行面积(负相关)进水负荷(负相关)温度(负相关)。显著影响表流湿地NH3-N出水浓度的因素为温度与进水浓度(p0.05),影响程度为进水浓度(正相关)温度(负相关);当HRT从0.5 d延长到0.5~1 d时,TN、NH3-N的平均去除率分别由6%、26%提升到17%与41%。     

植物配置对表层流湿地净化效果的影响研究

以郑州市贾鲁河河水为处理对象,研究了不同植物配置表层流湿地的水质净化效果及影响因素。研究表明,单纯挺水植物湿地对TN、TP、NH4+-N和COD的平均去除率分别为28%、58%、49%和26%;采用沉水植物+浮叶植物+挺水植物组合的湿地对TN、TP、NH4+-N和COD的平均去除率分别为37%、64%、63%和32%,在对NH4+-N和TN的处理效果上表现出明显的优势,DO含量变化是导致处理效果差异的主要原因。研究结果表明,在湿地植物配置上,可从氮循环的角度,通过合理搭配湿地植物,强化硝化反硝化作用,以提高对氮素的去除效果。     

IC反应器厌氧氨氧化启动与运行特性研究

采用一套有效容积为20 L的IC反应器,接种啤酒废水厌氧处理池污泥,保持反应器进水NH+4-N浓度为120 mg/L,NO-2-N浓度为150 mg/L,在温度为30±1 ℃的条件下,对ANAMMOX反应过程的启动和运行特性进行了研究.结果表明反应器的启动经历了污泥低负荷驯化期、负荷提高期和高负荷运行期3个阶段;在反应器运行到第130 d,反应器启动成功;NH+4-N和NO-2-N的去除率分别约82.1%和94.5%;去除的NH+4-N和NO-2-N及生成的NO-3-N三者之间的比值为11.160.3;在反应器中形成了粒径为1～2 mm的颗粒污泥.     

2种改良土壤渗滤系统对降雨径流中氮的去除

为研究改良土壤渗滤系统对降雨径流中不同形态氮(NH+4-N,NO-3-N,NO-2-N,TN)的去除效果及径流中氮负荷对氮去除率的影响,实验分别以聚氨酯泡沫和人工草皮为改良材料,以降雨径流中的氮为处理对象进行室内模拟研究。结果表明,聚氨酯泡沫土壤渗滤系统及草皮土壤渗滤系统对TN,NH+4-N均具有较好的净化效果,并表现出良好的耐冲击负荷能力。TN平均去除率分别为72.65%和71.07%,NH+4-N平均去除率分别为98.10%和99.09%。2种渗滤系统对NO-3-N去除效果均较差,表现为-420.07%和-171.66%的负去除率。聚氨酯泡沫土壤渗滤系统对NO-2-N的平均去除率为87.29%,高于草皮土壤渗滤系统53.77%的平均去除率。总体上,聚氨酯泡沫土壤渗滤系统对径流中氮的去除效果优于草皮土壤渗滤系统,具有较好的应用前景。     

潜流、垂直流人工湿地污染物净化效果及耐污染负荷冲击能力研究

依托建立在新沂河河漫滩上的人工湿地中试工程进行现场试验,研究分析潜流和垂直流2种人工湿地对污染河水的净化效果及其耐污染负荷冲击能力。结果表明:在相同的进水高锰酸盐指数浓度条件下,垂直流对高锰酸盐指数的净化效果明显优于潜流;2种人工湿地对NH4+-N的去除率均比较高(平均去除率均高于80%),且没有明显差异;2种人工湿地构造不同引起的水流运行方式及截留、过滤作用的差异对高锰酸盐指数的去除影响较大,而对NH4+-N去除的影响较小;进水污染负荷变化对人工湿地污染物去除的影响显著,垂直流耐高锰酸盐指数污染负荷冲击能力明显强于潜流,而对NH4+-N污染负荷变化,两者都表现出了较强的耐受能力,差异不明显。     

不同曝气参数下间歇增氧垂直流人工湿地脱氮的分层效应

以新型间歇增氧垂直流人工湿地(IA-VFCW)为研究对象,揭示了不同工况对人工湿地污染物去除的分层效应及去除效果的影响.结果 表明:不同曝气参数对细砾石层、煤渣层污染物去除的影响较小;对曝气区、湿地植物区污染物去除的影响较大.当进水NH4-N质量浓度为25 mg·L-1、COD为200 mg·L-1时,细砾石层、煤渣层对NH4+-N和TN平均去除率分别为10.8％、9.3％和13.3％、11.6％,两区域中均无NO2-N、NO3-N的积累;细砾石层对COD去除的贡献较大,COD平均去除率为67.2％.曝气区对NH4-N、TN去除贡献较大,NH4-N、TN的最大去除率分别达到69.3％、40.9％,COD平均去除率为25.4％.在低曝停比下,曝气量的增加将提高IA-VFCW对TN的去除性能;在高曝停比下,曝气量的增加会降低IA-VFCW对TN的去除效果,且会造成NO--N积累.在曝气量2 m3·h-1、曝停比1/3、曝停周期6h工况下IA-VFCW具有较好的污染物去除效果,NH4+-N去除率为94.9％、TN去除率为77.0％、COD去除率为90.0％.IA-VFCW脱氮性能明显优于传统垂直流人工湿地.     

纳米铁与微生物联合去除地下水中的NO_3~--N

采用实验模拟装置考察油酸包覆型纳米铁、反硝化细菌及其组合方法处理地下水NO-3-N效果与反应产物的变化特征。结果表明,在模拟地下水溶解氧(0.50 mg/L)、温度(15℃)和黑暗环境中,2 g油酸包覆型纳米铁与70 mg/L NO-3-N反应,11 d后NO-3-N去除率为86.4%,其中74.7%的还原产物为NH+4-N,1.7%为NO-2-N,N2生成量仅占10%;反硝化细菌体系中,反应6 d后NO-3-N去除率为78.6%,此时未检测到NH+4-N,而NO-2-N达到最大值,为60.1%,仅有18.5%的N2生成;在油酸包覆型纳米铁-反硝化细菌耦合体系中,6 d后NO-3-N去除率达到80.3%,其中NH+4-N占17.6%,NO-2-N为30.1%,N2为32.6%。因此,比较3种材料对NO-3-N降解效果及产物得出,在地下水环境中,油酸包覆型纳米铁-反硝化细菌组合方法对地下水NO-3-N的去除效果最好,产物主要是N2,减少了还原产物NH+4-N对地下水造成的二次污染。     

西安某人工湖水质时空分布特征及其荧光特性

2013年10月到2014年9月,通过对西安某人工湖水温、DO、SD、pH、TN、TP、COD、叶绿素a等10项水质指标进行监测,评价了水体的营养状态,分析了水质的时空分布特征及其可能污染来源,并对其进行三维荧光光谱分析。结果表明,实验期间,该人工湖在5—7月处于中度富营养化状态,其他月份均处于轻度富营养化状态。在时间上,NO-3-N、NH+4-N和TN在14年2月到5月明显高于其他月份,其中NO-3-N是构成TN的主要存在形态,TP含量变化无明显规律,COD在14年3月到5月含量较高,5—7月是人工湖的藻类暴发期,叶绿素a较其他月份高,在空间上,NO-3-N、NH+4-N和TN各采样点间没有显著差异,TP、COD和叶绿素a波动较大,这可能与采样点附近的局部污染有关。9月份湖内的溶解性有机物主要是腐殖酸类,主要来源是微生物的生命活动和死亡分解,含量沿湖体采样点下降。     

冬季西安某人工湖污染物分布特征及其相关性分析

以西安某人工湖为研究对象,在湖体中布设9个采样点,并且在2013.12—2014.1期间采样3次,对其中TN、TP、COD、NH+4-N和NO-3-N等污染物分布及其与叶绿素a浓度的相关性进行了相应的研究。结果表明,湖体中NH+4-N、NO-3-N、TN、TP、COD和叶绿素a的浓度分别为:0.8~1.7 mg/L、1.1~2.9 mg/L、2.5~4.8 mg/L、0.04~0.14 mg/L、20~24.8 mg/L和0.82~2.14μg/L。人工湖进、出水口污染物浓度整体较低,在靠近车流量较大的3座交通桥的采样点4、5和8采样后所测各项污染指标均较其他点高,由此说明在研究期间交通桥可能成为此人工湖的点污染源。污染物相关性分析结果显示,在冬季低温条件下(4~6℃)叶绿素a与TN、TP、NH+4-N、NO-3-N的相关系数分别为:R2=0.55~0.75,P0.05;R2=0.4~0.65,P0.05;R2=0.48~0.62,P0.05;R2=0.15~0.44,P0.05;COD和浊度呈极显著相关:R2=0.67~0.85,P0.01。     

不同水生植物去除水体氮磷的效果

为研究水生植物对污染河流的脱氮除磷效果,实验采用人工配置污水,对大薸、凤眼莲、慈菇、菖蒲、香蒲和水葱这6种水生植物去除氮磷的效果进行了实验研究。结果表明,所选植物都能较好地吸收水中的营养物质,对氨氮(NH4-N)和硝态氮(NO3-N)的去除率分别为93.71%～97.32%和76.69%～92.47%,对总磷(TP)的去除率为76.69%～92.47%,其中菖蒲对NH4-N的去除效果最好,慈菇对NO3-N的去除率最高,香蒲对TP的去除率最高。6种水生植物的氮、磷吸收贡献率分别占水质氮、磷去除率的11.71%～54.57%和17.61%～64.56%。不同种类水生植物对不同污染物的去除能力存在较大差异,因此,在实际应用时可针对污染物的种类来选择水生植物,也可考虑对水生植物之间进行搭配组合用以修复污染水体。