3种浮床植物系统对富营养化水体净化效果研究

研究了风车草(Cyperus alternifolius)、菖蒲(Acorus calamus)和富贵竹(Dracaena sanderiana)3种浮床植物系统对富营养化水体净化效果,试验共持续35 d。结果表明,在水温24～30℃条件下,风车草和菖蒲生长良好,生物量大,而富贵竹生长较差,生物量增加少;3种植物对NH_4~+-N的去除率分别为76.8%、85.5%和53.6%,对TN的去除率分别为69.1%、66.2%和54.4%,对TP的去除率分别为76.9%、84.6%和61.5%,对PO_4~(3-)-的去除率分别为91.7%、91.7%和75%,对真实色度有明显的去除效果;3种植物对氮磷和真实色度去除效果与对照之间均达到显著差异(P0.05),自然沉淀是浊度去除的主要原因,植物吸收同化作用是NH_4~+-N去除的主要途径,植物吸收是溶解性磷去除的主要途径。试验表明,风车草和菖蒲对富营养化水体中氮磷和真实色度有较好的去除效果,可作为富营养化水体治理的优良物种而推广使用。     

连片生态浮床对微污染河水的净化效果

选取漕桥河的支流庙尖浜作为实验河段,以睡莲(Nymphaea alba)、菖蒲(Acorus calamus Linn)和水芹(Oenan-the javanica(Blume)DC)作为微污染水体净化的浮床植物,研究连片生态浮床的净化能力随季节的变化和浮床面积对连片生态浮床净化能力的影响。结果显示,秋-冬-春季节内植物的净化能力随季节变化呈"U"型,相应的河水水质的变化呈一个倒置的"U"型;在一定营养负荷和植物正常生长状况下,沿水流方向,氮、磷含量随浮床面积的增加而降低——春季时,随浮床面积增加,菖蒲区对TN的去除率由8.6%增加到26.7%,TP的去除率由17.1%增加到58.2%,水芹区对TN和TP的去除率最高可达22.0%和28.0%。研究表明连片生态浮床是河道水质改善的有效可行的方法之一,可为太湖入湖河流的营养物质控制提供科学依据。     

人工浮床栽培7种植物在富营养化水体中的生长特性研究

本研究利用人工浮床在富营养化水体栽培了7种植物，成活率都在70％以上，2个月的生长期内生物的生长量都超过20kg鲜重／m^2。浮床栽培芦苇的净化效果最好，每平方米的芦苇浮床可以使117．93m^3的水从Ⅴ类水质净化为Ⅲ类水质（以总磷计），其次分别为荻、水稻、蕹菜、牛筋草、香蒲和美人蕉。对蕹菜和水稻植株的检测表明，分别作为蔬菜和青饲料完全符合国家有关卫生标准。     

人工浮床技术开发与应用研究进展

人工浮床作为一种新型的生态修复技术,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,具有不占用土地、不消耗能源、成本低、管理简单等优点,在地表水修复和污水净化中得到了越来越多的应用.然而,受植物生长速度和温度的影响,其在应用中仍存在净化能力差、适用范围有限等缺陷.优势植物筛选与植物刈割、微生物强化技术和水生动物强化法等途径可以在一定程度上解决这些问题.人工浮床中植物、微生物和水生动物在污染物去除中的耦合过程、微生物活性及影响因素和人工浮床的设计、构建及日常管理标准的制定等研究尚不深入,是限制人工浮床技术进一步推广的主要因素,也是未来研究的重点和难点.     

植物生态浮床的制备及其对富营养化水体的净化效果

针对福州市闽侯县旗山大学城景观湖某富营养化实验水区,制备了一种应用型植物生态浮床。原位修复结果表明,负载美人蕉(Canna coccinea Mill)的生态浮床对浮床周围的小生境有一定的修复效果;对美人蕉根际圈的微生物数量跟踪显示,在60 d内,微生物数量增加了2个数量级,微生物种类无明显变化,但不同植株根际圈的微生物种类存在一定差异。     

重庆冬季水芹浮床对富营养化水体的修复

结合重庆地区冬季水体富营养化现状和水芹生长特性,通过水芹构建了生态浮床,实验观察了不同密度、不同基质水芹浮床在冬季低温条件下对富营养化水体的净化效果。研究表明,在9.5~10.5℃下,水芹浮床对富营养化水体有较好的净化效果,总氮(TN)、总磷(TP)和叶绿素a的平均去除率分别为78.8%、86.0%和67.8%。水芹浮床对TP去除效果与密度有关,密度越大效果越好。不同基质水芹浮床对TN的去除有较好的促进作用,陶粒基质的去除效果优于黄砂基质对TN的去除效果。水芹浮床的溶解氧(DO)呈现先下降后上升的趋势,范围在5.5~10.1 mg/L。     

人工湿地耦合微生物燃料电池净化水质研究

构建以狐尾草、狐尾草+香蒲、狐尾草+香蒲+芦苇为湿地植物的人工湿地(CW)耦合微生物燃料电池(MFC-CW)系统,对比分析CW和MFC-CW系统对受污染水体中COD、氨氮和TP的去除效果。结果表明:(1)MFC-CW系统对底部出水中污染物处理效果均优于CW;(2)高水位MFC-CW系统产生95～210mV电压,低水位最大功率密度557.2mW/m2,能有效回收污水中资源,进而产生清洁的能源——电能;(3)微生物产电对污水中有机物的去除有正向促进作用。     

人工浮床栽培7种植物在富营养化水体中的生长特性研究

本研究利用人工浮床在富营养化水体栽培了7种植物,成活率都在70%以上,2个月的生长期内生物的生长量都超过20kg鲜重/m2.浮床栽培芦苇的净化效果最好,每平方米的芦苇浮床可以使117.93 m3的水从V类水质净化为Ⅲ类水质(以总磷计),其次分别为荻、水稻、蕹菜、牛筋草、香蒲和美人蕉.对蕹菜和水稻植株的检测表明,分别作为蔬菜和青饲料完全符合国家有关卫生标准.     

组合型生态浮床对水体修复及植物氮磷吸收能力研究

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-输送系统相集合的组合型生态浮床。在中试研究中,研究了其对天鹅湖上覆水和沉积物中营养物质的修复动态。结果表明,经过4个多月的组合型生态浮床生态修复,天鹅湖上覆水中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含量的去除率分别达到23.79%和37.04%,TP含量升高了43.71%;组合型生态浮床的5种浮床植物的氮磷累积量差异显著,再力花和美人蕉对氮磷的吸收速率显著高于菖蒲、薄荷和水稻,再力花和美人蕉对氮的吸收速率达到12.19 g/(m2.d)和7.90 g/(m2.d),对磷吸收分别达到0.81 g/(m2.d)和0.99 g/(m2.d)。美人蕉和再力花对氮磷的吸收量均是茎叶>根系,其中美人蕉茎叶氮、磷吸收量分别为根系的2.73倍和1.93倍,再力花分别为1.83倍和1.19倍,通过浮床系统植物水上部分的收割可以去除水体中的氮磷。     

北方景观水体中生态浮床的植物筛选与水质净化效果

以千屈菜(Lythrum salicaria L.)、黄菖蒲(Iris pseudacorus L.)、鸢尾(Iris tectorum Maxim.)3种植物为对象,研究了北京市朝阳区景观水体中生态浮床的植物筛选与水质净化效果.结果显示,千屈菜、黄菖蒲、鸢尾均生长迅速,且千屈菜表现最佳;移栽4个月后,3种植物的生物量分别较初始增加了15.9、8.5和13.1倍,达到945.5、489.2和585.0 g/m2.千屈菜对水体氮、磷的吸收去除能力显著(P<0.001)高于黄菖蒲和鸢尾,其总氮、总磷吸收量分别为黄菖蒲的2.2倍和2.3倍,为鸢尾的2.1倍和1.9倍.生态浮床的水质净化效果总体良好,运行60 d后,水体总氮、总磷浓度分别从16.28和0.27 mg/L降低至5.70和0.18 mg/L,二者去除率分别为65.0%和35.0%.研究表明,千屈菜、黄菖蒲、鸢尾在营造景观和净化水质方面协同作用良好,其中千屈菜表现尤为突出,可作为北方地区生态浮床的首选植物.     

刈割对千岛湖生态浮床植物生长与氮素净化效率的影响

生态浮床是一种净化水体氮磷污染的高效人工强化技术,刈割是生态浮床管理的重要措施。为探究深水水库中刈割管理对生态浮床植物生长及氮素去除效率的影响,以华东地区最大深水水库千岛湖为例,选取沉水植物绿色狐尾藻 (Myriophyllum aquaticum) 和挺水植物水芹 (Oenanthe javanica) 为研究对象,分别对2种植物进行刈割和未刈割处理,构建生态浮床系统,进行水质净化培养实验。结果表明：刈割处理对水芹和绿色狐尾藻生长的影响不同,刈割后水芹相对增长率加快,经25 d生长干重翻了约一倍,未刈割水芹后期观察到部分叶片凋零、株高降低;绿色狐尾藻刈割后干重无明显增加,水下部分萎缩,在此状态和水质背景下很难恢复;刈割处理能明显促进水芹水上部分茎叶对氮素的吸收,占比从13.85%提升至25.37%;绿狐尾藻茎秆的刈割会影响水下根系的正常生长,整体降低氮素去除效率;浮床植物的种植明显增强了水体反硝化脱氮能力,水体溶解性氮气增量 (△[N₂]) 较对照高3.52~6.98 μmol·L⁻¹。但刈割对于植物根系反硝化速率存在负面影响,刈割后水芹和绿狐尾藻水体△[N₂]分别降低约13.74%和21.77%。以上结果表明,生态浮床系统对深水水库水体具有良好的脱氮效果,但针对不同的植物应采取不同的管理方式,选用水芹作为浮床植物时应进行及时刈割,促进植物生长对氮素的吸收;而刈割对绿色狐尾藻可能是一种不可逆的伤害,建议在生长期结束时进行整株收获,中途不宜收割。该研究结果可为深水水库生态浮床的科学应用和管理提供参考。     

新型立体浮床处理河道微污染源水的挂膜特性

立体浮床是一种新型的生物预处理方法。采用了"曝气充氧+新型立体浮床"强化处理方法治理微污染河水,对立体浮床挂膜期间底部填料上的生物膜特性及微污染河水处理效果进行了实验研究。结果表明,在河道水温为15.2～23.6℃,pH在7.0～7.8,溶解氧浓度为4.0～5.9 mg/L时,经40 d左右时填料挂膜成熟。通过对水质和微生物指标分析,填料挂膜分为4阶段:物理吸附阶段—物理吸附-生物繁殖阶段—生物强化吸附降解阶段—挂膜成熟阶段。填料挂膜成熟后,污染物去除效果良好,浊度、COD和NH3-N的去除率分别达到了20.1%、17.5%和18.3%。     

3种植物人工浮岛对生活污水水质动态净化特性的比较

在同等条件下开展了3种植物人工浮岛对生活污水水质处理比较研究,并对它们动态净化处理结果进行比较。结果表明,水体交换时间为7 d时,灯心草、菖蒲、美人蕉3种人工浮岛对总氮的平均去除率分别为48.4%、53.7%和59.3%;对总磷的平均去除率分别为59.3%、65%和69.3%;对COD的平均去除率分别为41.5%、40.5%和40.9%。显然美人蕉对总氮和总磷的去除效果最好,实验证明了美人蕉人工浮岛在对于生活污水处理中有广阔的应用前景。     

低温条件下不同面积浮岛对N、P的净化效果

人工浮岛作为有效净化富营养化水体的生态技术之一,现已得到广泛应用.然而浮岛面积的优化配置及其引发的二次污染问题仍需进一步深入探讨.研究以重庆彩云湖水库为例,探究在低温条件下不同面积旱伞草浮岛对于水库中NH3-N、P的吸收、净化效用及二次污染效果,同时,针对彩云湖水库实际情况对人工浮岛的最适面积进行了初步探讨.结果表明,随着浮岛面积的增大,对于总体而言,旱伞草浮岛对N、P的吸收量分别由531和92 g增加至3 965 g和727 g; 旱伞草腐解所造成的N、P释放量由不足100 mg/d增加至600 mg/d以上,而浮岛对于水体NH3-N、P的总体净化效率分别由50.52%和15.88%明显下降直至负值;对于单位面积浮岛而言,其对于水体中N、P的吸收量及其对于NH3-N、P的净化效率与总体净化效率变化趋势一致;对于彩云湖水库而言,其最适浮岛面积为50~70 m2.     

冬季生态浮床对浮游藻类数量及生物多样性的影响

为了考察生态浮床在冬季的运行效果,选择世博园区白莲泾生态浮床工程为研究对象,研究了冬季生态浮床对浮游藻类数量及生物多样性的影响。结果表明,取样期间浮游藻类生物总量逐月增加,且对照区明显高于浮床区;浮床区与对照区浮游藻类的种群结构差异明显,浮床区以硅藻门为主,而对照区以绿藻门为主。并且,小环藻与细微颤藻的优势度指数均有明显的下降。同时,浮床区的Shannon-Wiener多样性指数明显高于对照区。以上结果均证明,虽然在冬季较低温的情况下水生植物新陈代谢缓慢,但生态浮床仍会影响浮游藻类的数量及生物多样性,从而对水质净化起到一定的改善作用。     

生物质碳源组合型生态浮床系统脱氮效果研究

利用农业废弃物和水生植物,结合水下空间与水面景观,构建集成脱氮技术的新型立体组合式生态浮床系统用以地表水体中氮的脱除以净化水质。立体生态浮床运行2个月之后的结果显示,NH3-N、TN和CODMn的去除率可分别达到96.77%、95.51%和77.75%,本浮床具有较高脱氮能力,水体净化效果明显;同时,整个生态浮床系统的生物多样性较为丰富,原水分别为Ⅴ类和劣Ⅴ类的池2和池5中分别鉴定出6种和8种主要氨氧化菌谱带,位于系统中部的玉米芯和稻草表面微生物多样性丰富程度较高;稻草和底泥中氨氧化菌的谱带种类最多。与池2相比,池5中除了存在共有谱带外,还存在特有谱带h和j带,表明可能有特殊氨氧化菌群的存在。本组合型生态浮床具有同步硝化与反硝化作用,利于沉水植物生长,并能促进水生态系统构建。