北方地区受污染河湖水体潜流湿地净化技术研究与工程应用

结合实验研究和工程应用实践,在湿地填料选择、水力负荷变化、植物特性、结构优化、越冬运行等方面,对我国北方地区潜流人工湿地设计、建设、运行管理中的关键技术问题开展了系统、深入研究.结果表明:石灰石、粗砂等脱氮除磷综合效果较好,且取材方便、价格便宜,应是人工湿地主选填料,钢渣、褐铁矿除磷效果良好、沸石的氨氮吸附能力强,可作为辅助材料;湿地植物对水质净化贡献约为5%～15%,其地上部分的生物量移除贡献不足5%,湿地植物对系统水力负荷维持、冬季保温、生态景观等还具有较大贡献;以植物保温为主,结合冰下取水、水位管理等可实现北方地区潜流湿地冬季正常运行;优化提出了竖向复合流湿地结构,具有节约用地、硝化-反硝化作用效果显著、抗淤堵等特点.研究成果已在工程实践中得到成功应用,对人工湿地在我国北方地区的推广应用具有重要借鉴意义.     

潜流人工湿地水力学特性及工程设计

以净化低污染水体的潜流人工湿地水力学特性工程设计为重点，系统开展了室内外实验研究，并利用Peelet数分析了水平潜流人工湿地碎石床渗流返混程度。结果表明，潜流人工湿地集水花管孔口出流计算、基质填料内渗流计算、碎石床平均水力停留时间计算可分别借鉴薄壁孔口恒定淹没出流、线性或非线性渗流、活塞流理论；但受工程实际条件及运行淤堵等影响，工程实测结果均小于理论计算值。基于室内外实验成果，提出一套包括集配水系统水力计算、填料内渗流计算、平均水力停留时间计算在内的潜流人工湿地水力学特性计算方法和参数选择，可为人工湿地技术的工程设计提供借鉴。     

再生水补给城市河湖水生态系统构建及管护技术体系研究应用—以圆明园为例

提出了"再生水水源补给城市河湖水生态系统构建及管护技术体系",并在圆明园开展了推广应用,设计建设了近70 hm2再生水水源补给城市河湖水生态系统构建及管护示范区.结果表明,该技术可有效改善水体景观、水质及水生态状况:浊度明显降低,示范区浊度大多小于3NTU(饮用水浊度国家标准1NTU),感官效果明显优于修复前;总磷平均...     

沙河水库周边典型排口降雨溢流污染特征研究

在北运河源头区沙河水库选取4个典型溢流排口进行合流制溢流污染监测,分析沙河水库附近管网溢流水量水质变化特征.结果表明:由于TBD再生水厂尚未建成运行,沙河水库周边管网处于满负荷运行状态,0.5～3 mm降雨即可导致溢流发生,溢流水量与场次降雨量呈正相关,同时也受降雨历时、降雨强度等多种因素作用;溢流污染水平与排口性质以...     

河流多生境自然塑造技术在北运河流域再生水河道修复中的应用研究

遵循"基于自然的解决方案(Natural based solution)"理念,本研究开发了由渗滤型边滩、生态跌水和近自然河溪构成的河流多生境自然塑造技术及系统,并在北运河流域的再生水河道台头沟实施了工程应用与示范.结果表明,该技术与系统具有良好的水质净化效果,对氨氮、总氮、总磷和化学需氧量的平均削减率分别为62.15...     

基于仿自然人工湿地的低污染水体碳氮协同调控优化措施研究

针对低污染水补给城市河湖景观水体后氮磷营养盐削减、COD波动的问题，构建了仿自然人工湿地和生物塘，通过开展动水和静水试验，研究湿地生态配置和水力停留时间对各水质指标的影响.结果表明，螺、蚌、浮游动物及浮叶植物对COD、BOD₅具有明显的抑制作用，且浮叶植物能够实现TN的高效去除并提高有机氮的氨化作用，仿自然人工湿地建议为“沉水植物+挺水植物+浮游动物+螺、蚌+浮叶植物”的生态系统组合.在上游低污染来水条件下，建议仿自然人工湿地水力停留时间为7 d，沉水植物种植8丛·m^-2，挺水植物种植5丛·m^-2，浮叶植物8株·m^-2，浮游生物塘中投放中华圆田螺1000 g·m^-2，椭圆背角无齿蚌2只·m^-2，以实现仿自然湿地对低污染水体碳氮协同调控.     

人工潜流湿地堵塞成因及解决措施

堵塞是制约人工湿地长效运行的关键影响因素,是湿地设计的最关键环节。结合作者在人工湿地方面多年的研究和实践经验,对湿地堵塞成因进行了详细分析,提出了有效解决措施,并列举了成功工程案例,为潜流人工湿地设计提供了有益的借鉴。     

北运河上游南沙河段与下游城市副中心段鱼类群落分布特征及影响因子研究

根据2019年10月对北运河上游南沙河段与下游城市副中心段鱼类调查数据,采用SPSS统计学方法相关性分析和CCA典范对应分析,研究人为活动因素干扰剧烈的非自然状态条件下,北运河鱼类群落结构及分布特征与环境因子的响应关系.结果表明：在北运河调查到鱼类分属3目5科11属14种,表现为种属偏低、高抗污染、广布型的特征,其中,上游南沙河段鱼类共调查到7种,以麦穗鱼为优势种,典型反映出鱼类群落单一和小型的特征,下游城市副中心段调查到鱼类13种,大鳞副泥鳅、麦穗鱼、泥鳅为优势种.北运河鱼类群落多样性指数整体偏低,上游南沙河段Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数均低于下游城市副中心段鱼类群落各指数,主要与鱼类群落单一小型、栖息地环境及人类活动等因素有关.影响鱼类群落分布的环境因子中,ρ（NO₃^--N）、ρ（TP）、ρ（COD）对上游南沙河段鱼类群落的分布影响较大,ρ（NH₄⁺-N）、ρ（TP）对下游城市副中心段鱼类群落分布影响较大,多样性指数均表现出与ρ（TP）、ρ（TN）、ρ（NO₃^--N）呈显著负相关（p<0.01）,表明上、下游河段不同的水质状况与鱼类群落分布和多样性特征有一定关联性.未来北运河鱼类群落的恢复应重点围绕水质改善、丰富生境营造等工作开展.该研究可为北运河流域管理特别是河道生态修复工作提供依据,具有一定的区域指导意义.     

人工湿地填料对磷的吸附特性及预期使用年限

试验研究了粗砂、石灰石、钢渣、砂土、页岩、褐铁矿(2Fe2O33H2O)、磁铁矿(Fe3O4)等湿地填料对磷的等温吸附特性。结果表明,Freundlich和Langmuir都能描述上述填料对磷的吸附过程。粗砂、石灰石、钢渣、砂土、页岩、褐铁矿、磁铁矿对磷的理论饱和吸附量分别为18.66mg/kg,80.65mg/kg,1428.6mg/kg,34.84mg/kg,34.97mg/kg,71.94mg/kg和384.6mg/kg。影响填料吸附性的化学成分为Ca,Fe,Al,Mg和Mn。此外分析了填料对磷的吸附机理,预测了钢渣的预期使用年限为14年。     

再生水河道菹草管控的生态响应研究

在北京地区典型再生水补水型河道开展试验,通过在菹草(Potamogeton crispus)生长期对其进行基于生物量控制条件下的不同收割强度处理,研究光照强度等环境影响因子、菹草生长特征、浮游动物及底栖动物分布的响应机制,以期为北京再生水补水型河道提供生态修复技术支撑与沉水植物管控方案.结果表明:①菹草收割强度对水体浊...