污染水体的生态浮床修复研究综述

利用生态浮床净化污染水体是一个水环境原位生态修复的过程,也是一个包括物理的、化学的和生物的复杂过程,其原理主要是利用水生植物及其根际微生物吸收水体N,P元素、降解有机物和蓄积重金属。生态浮床技术已被应用于国内外水污染治理工程,并取得了一定的成果,但是其对污染水体的净化效果易受植物种类、温度、季节、处理时间、覆盖率和污染物初始浓度等因素的影响。今后,应从植物筛选、植物组合、浮床结构改进、水生植物资源化利用等方面加强研究,探索生态浮床的构建和管理技术,实现景观效益和生态功能的双赢。     

生态浮床技术治理富营养化水体研究进展

生态浮床技术因具有净化污染、恢复生态、改善景观等优点而被广泛应用于富营养化水体的综合治理。其修复机理是一个复杂的过程,由水生植物、水生动物和微生物,以及填料共同发挥着重要作用。本文主要概述了生态浮床技术对富营养化水体的修复机理及存在问题;重点概述了生态浮床技术修复效果强化技术的研究现状,如通过改善理化条件、筛选高效植物、生物-植物协同作用、细菌固定化强化技术、生态浮床构造优化等来提高生态浮床脱氮除磷效率;并展望了生态浮床技术未来的研究方向与应用前景。     

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。     

人工浮床技术在污染水体生态修复中的研究

人工浮床作为一种有效、经济、新型的地表水生态修复技术,已被许多国家成功地应用于地表水的污染治理和生态修复中,成为目前水环境综合治理领域研究和应用的热点,主要依靠植物、微生物和水生动物的共同作用实现对水体的净化.概述了人工浮床国内外研究现状及其工程应用实例,对处理效果影响因素进行了分析,展望了发展前景.     

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.     

浮床覆盖率对再生水补给景观水体的影响研究

针对生态浮床应用时覆盖率选择缺乏依据及其对沉积物影响缺乏研究的现状,文章探究了浮床覆盖率对再生水补给景观水体水质及沉积物产量和基本性质的影响。为期半年的中试试验结果表明,浮床应用可避免再生水补给景观水体pH和浊度的大幅上升、显著降低水体营养物浓度、稳定控制藻密度和Chl-a浓度在较低水平,从而大幅降低了系统中藻源性沉积物产量、沉积物氮磷积累量及有机化程度,最终降低了再生水补给景观水体的内源污染风险。此外,水质和沉积物的以上效果随着生态浮床覆盖率的增大而增加,但覆盖率为30%和45%时浮床对水质的净化效果差异并不显著(P<0.05),因此,综合考虑覆盖率对水质和沉积物的影响以及经济因素,认为30%可作为生态浮床保障再生水补给景观水体水质的最佳覆盖率,此时其对水体浊度、TN、NO₃^--N、TP和PO₄^3--P的去除率分别为66.03%、70.56%、95.04%、59.95%和74.82%,藻密度和Chl-a平均去除率为48.86%和41.13%。该研究可为应用生态浮床净化再生水补给的景观水体的工...     

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。     

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.      

曝气-电解生态浮床的净化效果与机理分析

为强化生态浮床对重污染河道水体的净化能力,采用曝气-电解生态浮床联合技术增强生态浮床的净化功能.试验考察了电流密度、曝气量和处理时间对模拟的高氮磷重污染水体的净化潜力,分析了电解反应对填料细菌群落结构组成和浮床水生植物黄菖蒲(Iris pseudacorus)生长的影响.结果表明:在进水NH₃-N浓度为10 mg·L^-1,PO₄^3-浓度为0.8 mg·L^-1,电流密度为0.74 mA·cm^-2,水力停留时间为3 d的条件下,相比于电解生态浮床和传统的生态浮床,曝气-电解生态浮床有利于水体中NH₃-N的去除(p<0.001),其NH₃-N浓度下降至(0.92±0.24) mg·L^-1,而电解生态浮床处理的水体NH₃-N浓度为(6.85±0.17) mg·L^-1,传统生态浮床处理水体中NH₃-N浓度高达(8.09±0.40)...     

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。     

美人蕉根系对铜绿微囊藻的化感作用

通过在铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)培养物中添加美人蕉(Canna indica)种植水的方式,研究了美人蕉种植水对铜绿微囊藻的抑制效应. 结果表明:①以蒸馏水培养3 d收集获得的美人蕉种植水对铜绿微囊藻的生长有明显的抑制作用; 在与铜绿微囊藻共培养20 d后,美人蕉种植水对铜绿微囊藻的抑制率最高可达64.4%,对照组铜绿微囊藻中ρ(Chla)是种植水的1.98倍. ②美人蕉种植水(根系分泌物)中有乳酸、己二酸、棕榈酸、乙二醇和硬脂酸等10种脂肪酸,其根系提取物中有乳酸、3-儿茶酚乳酸、亚油酸和棕榈酸等19种物质. ③美人蕉种植水和根系提取物中乳酸含量均最高,美人蕉根系提取物中化合物种类多于种植水,美人蕉种植水中绝大部分化合物在其根系提取物中均可找到. 推断美人蕉自身代谢产生的化感物质释放于水体中,可有效抑制铜绿微囊藻的正常生长.      

生物膜生态浮床对城市尾水净化特征分析

为探究生物膜对城市尾水的净化特征,通过采用联合生物膜生态浮床技术,考察生物膜长度、水力停留时间(HRT)及生物膜覆盖面积对含氮尾水的净化特征.结果表明,生物膜为1/2水深长度时,NH₄⁺-N、NO₃^--N和TN的去除率分别可达到90. 82%、62. 7%和81. 96%,氮去除率较高,而生物膜长度为整个河道水深时,NH₄⁺-N的去除率最高只有22. 07%,NO₃^--N和TN的浓度变化不明显.在HRT为6 d时,NH₄⁺-N和TN的去除率最高分别可达到82. 01%和62. 88%,最低分别为55. 24%和46. 82%;当HRT为12 d时,NH₄⁺-N和TN的去除率最高分别可达81. 4%和79. 93%,但最低分别达到了8. 73%和17. 23%,对比发现,HRT为6 d时氮的去除效率较高且稳定.在生物膜覆盖面积为...     

美人蕉生态护坡对径流污染净化作用的初步研究

2010-04-10月,研究了合肥市南淝河美人蕉生态护坡对河道的水质改善作用。试验用水取自南淝河,TSS、TN、NH4+-N、TP和COD的平均浓度分别是94.1,5.42,2.98,0.202和55.5 mg/L,河水经流生态护坡后,相应的平均去除率分别为:76.4%,45.6%,57.5%,40.1%和29.0%。另外,考察了植物对土壤微生物(细菌、真菌、放线菌)数量的影响,美人蕉护坡微生物的数量显著多于无植物坡岸(p<0.01),微生物总数分别为:3.17×107和0.830×107cfu/g。由此,植物护坡兼具净化和生态景观效应。     

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.     

污染水中营养物质去除的新技术探讨

从廉价高效的角度出发，介绍了三种去除污染水中N、P等营养物质的新技术：渗透性反应墙、人工湿地、水生附着物-鱼系统，并简要分析了其存在的问题及发展前景。希望通过这次探讨，为污染水净化提供一种新思路。     

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。     

双室浮动床水处理工艺的完善与优化

研究分析双室浮动床水处理工艺和存在问题的原因,解决"起床"树脂乱层的问题,对再生工艺进行优化,提高了出水品质和周期制水量,降低了制水酸碱耗.     

生态浮床的结构设计

目前生态浮床已经成为一项重要的水质修复技术。文章对生态浮床的生态功能、分类、应用等做出介绍,重点描述了浮床的结构和设计,并对生态浮床今后的发展方向作出展望。