城市河流截污与人工湿地净化实例

针对受上游村庄、城镇、农田等点源、面源污染的城市河道,采用截污与人工湿地净化协同的处理方法改善水质。其中截污环节根据地形与开发时序,合理设置截污分区,设计了配套所需的截污设施;湿地净化环节合理利用自然地形采用多级潜流人工湿地与阶梯多级表面流湿地复合的湿地水净化系统,并选取合适的湿地植物,保障人工湿地正常代谢。设计截污能力为1.02×10⁴ m³/d,人工湿地处理能力为3.5×10⁴ m³/d,人工湿地面积45 ha。经过截污与人工湿地净化协同作用,可基本实现水质净化目标,使其达到河道的景观水质标准要求,不仅有效保障处理水质更可营造城市水景,通过充分发挥河流与湿地生态服务功能,可改善研究区所在地生态环境。     

湿地植物对郊区污水中氨氮净化效果的研究

采用实验模拟潜流式人工湿地的方法,通过测定污水中的氨氮指标,研究芦苇、香蒲对污水的净化效果。结果表明：单种芦苇、单种香蒲及芦苇香蒲交叉种植对氨氮的去除率分别为84．45％、72．77％、72．10％。     

高氨氮对湿地植物污水净化效果的影响

为研究湿地植物在高氨氮浓度下对污水中有机物、总氮、总磷、氨氮等污染物的净化效果,选用5种常用湿地植物包括菖蒲(Acorus calamus)、芦竹(Arundo donax)、茭白(Zizania latifolia)、旱伞草(Cyperus alternifolius)和再力花(Thalia dealbata)。通过模拟垂直潜流人工湿地污水系统,处理氨氮浓度分别为25,55,108 mg/L的污水。实验结果表明:当进水氨氮浓度为25 mg/L时,湿地植物对COD、TP、TN、NH+4-N的去除效果随HRT的增加呈现上升趋势;当提高进水氨氮浓度时,湿地植物对有机物、氮、磷的去除效果下降显著,氨氮浓度越高,去除效果越差;再力花和旱伞草的去除效果明显好于菖蒲、茭白、芦竹,所以再力花、旱伞草可以用于氨氮浓度较高的污水处理中。     

低C/N 对湿地中硝化反硝化作用的影响

通过监测几种形态氮的变化,研究了人工湿地小试系统在不同浓度和低C/N 条件下的除氮效果和反硝化途径.结果发现,湿地对浓度为5.5~50.5mg/L 的NH₄⁺-N 有很好的去除效果,去除率可达95%以上.在此浓度范围内,NH₄⁺-N 的进、出水浓度呈线性关系, R² 值为0.9971.当进水含氮量低于16.4mg/L 时,湿地的除氮效率随进水浓度的增加而明显增加.进水含氮量为16.4~51.4mg/L 时,湿地的除氮效率为85%以上,且浓度对去除率无显著影响.当C/N<1 时,湿地系统对总氮的去除率为86.3%,而碳源充足的情况下去除率也仅有85.8%,低C/N 对湿地的除氮效果没有显著影响.反硝化可能存在不需要消耗碳源的途径,即在微生物的作用下,NH₄⁺-N 浓度为30mg/L 左右时便直接将NO₂^--N 还原成N2,此时有机质不是湿地脱氮效果的直接限制因素.     

污水对红树林人工湿地硝化和反硝化作用研究

通过对红树林人工湿地小试系统在城市生活污水处理和自来水处理下的硝化作用和反硝化作用强度的研究,探讨污水排放对红树林人工湿地的硝化和反硝化作用的影响以及硝化和反硝化作用在不同红树植物、基质不同深度的变化规律。结果表明:红树林人工湿地可同时进行硝化和反硝化作用,硝化、反硝化作用分别与硝化、反硝化菌的数目呈显著正相关,污水排放会极显著增加基质的硝化和反硝化作用。不同深度的硝化、反硝化作用不同,基质上层(0~10 cm)的硝化作用能力极显著高于下层(10~20 cm),反硝化作用刚好相反,但差异不显著。有红树植物人工湿地的硝化、反硝化作用要强于无植物系统,不同植物人工湿地系统的硝化作用强弱依次是:秋茄桐花树海桑,差异不显著,反硝化作用强弱顺序刚好相反,但差异显著。相关性分析表明,硝化、反硝化作用与基质有机质、盐度及p H值显著相关。     

间歇流人工湿地处理系统微生物净化机理研究

试验分析了间歇流人工湿地中微生物种群、数量以及环境条件对微生物的影响,探讨了芦苇根系周围存在的不同种类微生物,以及所构成的间歇流人工湿地特有的生态系统对污水中COD、氮、磷的净化效果。结果表明:人工湿地系统中常见的微生物种类有9种,不同菌属的微生物的存在与溶解氧浓度有关;各菌种微生物的数量受温度影响较大;ABR与两级湿地联合的污水处理系统夏季COD、NH4+-N、TP的去除效果较好,而冬季效果较差。     

人工湿地微生物硝化和反硝化强度对比研究

通过对表面流和潜流人工湿地中不同填料层的微生物硝化和反硝化强度进行对比研究,探讨了人工湿地脱氮过程中硝化反硝化作用的变化,从微生物角度分析了人工湿地脱氮效果的差别.研究结果表明,人工湿地系统可以同时进行硝化和反硝化作用.表面流湿地硝化强度高于潜流湿地,2个系统中的硝化强度具有较明显的分层现象,上层硝化强度高于下层.2个系统中沿程硝化强度呈递减趋势,硝化强度反映氨氮去除率的大小,表面流湿地氨氮的去除率高于芦苇潜流湿地30%～40%.反硝化强度比较结果表明,潜流湿地上层土壤填料的反硝化强度最高,砾石填料反硝化强度最低,表面流湿地反硝化强度居中,2个系统反硝化强度上下分层不明显,沿程基本保持不变.     

三峡入库河流澎溪河回水区消落带与岸边土壤磷形态及其分布特征研究

应用沉积物中磷形态的分级提取法对三峡入库河流澎溪河回水区消落带和岸边土壤不同形态P进行分级测定,分析了各形态磷之间以及各形态磷与样品理化性质.结果表明,消落带土壤总磷含量在283.3～3281.6mg.kg-1之间,平均为780.6mg.kg-1,岸边土壤中总磷含量在395.0～1751.5mg.kg-1之间,平均含量...     

不同填料人工湿地处理系统的净化能力研究

研究了沸石、沸石－石灰石、石灰石3种填料的人工湿导的净化能力。结果表明：（1）沸石和石灰石混合使用，不会降低沸石吸附氨氮的能力；（2）沸石可促使难溶性P的释放，使得石灰石吸附P被植物和微生物吸收利用；（3）沸石和石灰石发生了协同作用，对TN、TP的去除效果均好于其单独使用。     

人工湿地氮转化与氧关系研究

应用N转化迁移模型分析廊道式人工湿地氮转化与氧供应的关系,验证目前湿地全程硝化反硝化脱氮机制的有效性.对各个廊道进出水NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN、B₅、DO进行了测定和分析.在水力负荷5cm/d条件下,各廊道湿地有机氮矿化率为0.01～0.28g·(m²·d)^-1、氨氮硝化率0.50～1.54 g·(m²·d)^-1,反硝化率0.41～1.13 g·(m²·d)^-1(占总氮损失的3.4%～35.4%)、植物净吸收氮0.07～0.26 g·(m²·d)^-1(占总氮损失的7%～33%).硝化反硝化与有机质降解同时进行,在进水端最明显,这与传统认识相悖.按照全程硝化化学计量学得到的硝化需氧量(NOD)高于实际的表面复氧和植物根系放氧.最后对在高浓度有机质存在条件下,能减少对氧需求的2种新型脱氮机制进行了讨论.     

Agricultural non-point nitrogen pollution control function of different vegetation types in riparian wetlands： A case study in the Yellow River wetland in China

Riparian wetland is the major transition zone of matter, energy and information transfer between aquatic and terrestrial ecosystems and has important functions of water purification and non-point pollution control. Using the field experiment method and an isotope tracing technique, the agricultural non-point nitrogen pollution control function of di erent vegetation types in riparian wetland was studied in the Kouma Section of the Yellow River. The results showed that the retention of agricultural non-point nitrogen pollution by riparian wetland soil occurs mainly in top 0–10 cm layer. The amount of nitrogen retained by surface soils associated with three types of vegetation are 0.045 mg/g for Phragmites communis Trin Linn, 0.036 mg/g for Scirpus triqueter Linn, and 0.032 mg/g for Typha angustifolia Linn, which account for 59.21%, 56.25%, and 56.14% of the total nitrogen interception, respectively. Exogenous nitrogen in 0–10 cm soil layer changes more quickly than in other layers. One month after adding K15NO3 to the tested vegetation, nitrogen content was 77.78% for P. communis Trin, 68.75% for T. angustifolia, and 8.33% for S. triqueter in the surface soil. After three months, nitrogen content was 93.33% for P. communis Trin, 72.22% for S. triqueter, and 37.50% for T. Angustifolia. There are large di erences among vegetation communities respecting to purification of agricultural non-point nitrogen pollution. The nitrogen uptake amount decreases in the sequence: new shoots of P. communis Trin (9.731 mg/g) > old P. communis Trin (4.939 mg/g) > S. triqueter (0.620 mg/g) > T. angustifolia (0.186 mg/g). Observations indicated that the presence of riparian wetlands as bu ers on and adjacent to stream banks could be recommended to control agricultural non-point pollution.     

温度对VFW-DP工艺净化污染河水的影响

以处理模拟污染河水的垂直流人工湿地-滞留塘(VFW-DP)组合工艺为研究对象,通过试验考察了温度对组合工艺COD_Cr去除和脱氮除磷效果的影响,同时探讨了不同进水方式对组合工艺去除污染物效果的影响。结果表明:VFW-DP对COD_Cr、$NH_{4}^{+}$-N和TP具有较好的去除效果,COD_Cr、$NH_{4}^{+}$-N和TP的平均去除率分别大于47.9%、60.0%、27.5%。在运行初期(中温期),下行式垂直流人工湿地-滞留塘(DVFW-DP)对COD_Cr、$NH_{4}^{+}$-N和TP的去除率分别为61.7%、77.1%和19.9%;上行式垂直流人工湿地-滞留塘(UVFW-DP)的去除率分别为29.5%、53.5%和35.9%:下行式进水方式更利于污染物的去除。温度对污染物的去除效果影响明显,VFW-DP在高温期的去除效果明显优于中温期和低温期。     

Agricultural non-point nitrogen pollution control function of dierent vegetation types in riparian wetlands: A case study in the Yellow River wetland in China

Riparian wetland is the major transition zone of matter, energy and information transfer between aquatic and terrestrial ecosystems and has important functions of water purification and non-point pollution control. Using the field experiment method and an isotope tracing technique, the agricultural non-point nitrogen pollution control function of dierent vegetation types in riparian wetland was studied in the Kouma Section of the Yellow River. The results showed that the retention of agricultural non-point ...     

同步脱氮除磷复配菌剂对河流水质净化效果研究

通过选择培养基、溴麝香草酚蓝（Bromothymol Blue,BTB）培养基筛选及脱氮除磷性能检测,从城市河道中成功筛选出6株异养硝化-好氧反硝化菌株,分别属于假单胞菌属（Pseudomonas）、产碱杆菌属（Alcaligenes）、无色杆菌属（Achromobacter）和陶厄氏菌属（Thauera）,其中3株菌株兼具硝化、反硝化和聚磷能力,菌株MC-5除磷能力最优.在此基础上,将筛选出的6株单菌株进行复配,考察了复配菌剂在不同COD/TN下的脱氮除磷性能.根据群落结构变化分析,发现复配菌剂中的产碱杆菌属在脱氮除磷中发挥了更为关键的作用.水中碳源耗尽时补加碳源能显著提升复配菌剂的脱氮除磷性能,氨氮和总磷去除率分别由55.87%和50.48%提高到100%和98.89%,而水中COD/TN高于20会对微生物产生抑制作用.探究复配菌剂处理受污染河水最佳投加量的试验结果表明,投加量为1.69 g·m-3时,总磷指标能够从地表水劣Ⅴ类提高至Ⅲ类水质标准,氮类指标能够提升至接近地表水Ⅴ类水质标准.适当提高菌剂投加量能提高氮、磷元素降解速率,缩短河道水质修复时间.这说明本研究中的同步脱氮除磷...     

河流湿地氮循环修复过程中的新型功能微生物

自然生态系统中厌氧氨氧化菌和氨氧化古菌的发现,改变了人们对传统氮循环过程的认识.通过氨氧化古菌和厌氧氨氧化菌在缺氧/厌氧的条件下完成硝化反应和封闭的氮循环,对于河流氮循环生态修复意义显著.通过PCR聚合酶链反应结合水体沉积物理化指标,研究典型河流湿地中厌氧氨氧化菌和氨氧化古菌及其在循环中的作用.结果表明,在海河支流北运河湿地中存在厌氧氨氧化菌和氨氧化古菌,它们对于水体和底泥沉积物的氮转化有较重要作用.通过构建16S rRNA克隆文库生物多样性分析比较,发现湿地中厌氧氨氧化菌的生物多样性相对较低,96个克隆序列只分为3个OTUs;其与基因库(GenBank)中已探明的厌氧氨氧化菌CandidatusKuenenia stuttgartiensis和CandidatusBrocadia fulgida的相似度分别为98%和95%.通过建立氨氧化古菌克隆文库发现,96个克隆子共得到5个OTUs,其与GenBank中关系最近序列(土壤/沉积物中)的相似度均大于95%;对本实验样本和水相、土壤/沉积物相中不同氨氧化古菌进行进化谱系分析,发现北运河河流湿地的古菌amoA基因属于土壤/沉积物进化分支.     

改造滤岸对城市降雨径流中氮磷去除的中试研究

选择煤渣、锯末、沸石、麦饭石、土壤和马尼拉草构建了城市河岸带改造滤岸中试模型,并对其去除城市降雨径流中氮磷污染物能力进行了研究.结果表明,改造滤岸对表面径流和下渗径流中NH4+-N和TP具有良好的净化效果和较强的去除能力;NH4+-N平均去除率分别为66.5％和83.7％,TP平均去除率分别为42.6％和96.2％,出水水质分别可达国家地表水Ⅳ类和Ⅲ类水标准,模型稳定后对表层径流和下渗径流中TN的去除率可达20％左右;模型对NH4+-N、TN和TP的处理负荷分别为634.1～1114.5 mg-m-2·h-1、102.2 ～594.2mg· m-2·h-1和20.6～ 209.0 mg·m-2· h-1,表面径流大于下渗径流.模型内碳源(锯末)以及其他介质的添加虽然能够提高氮的转化能力,但也会影响模型对TN的去除率;下凹断面和末端断面对氮磷的去除率和去除负荷间存在一定的差异,但随着模型的稳定其差异逐渐降低.模型对氮磷的处理负荷与入水氮磷浓度呈显著正相关,说明模型具有一定的抗冲击能力.     

护砌方式对模拟城市河道水质净化及稳定化的影响

通过构建中试规模河道模拟传统"三面光"河道、仿自然的生态型河道及自然河道,考察了3种护砌方式对模拟城市河道水质净化及稳定化的影响.结果表明,在自然条件下,"三面光"河道对COD、NH4 -N、TP的去除率分别为10.4%、4.7%及2.5%,仿自然的生态型河道为18.9%、13.4%及11.6%,自然河道为20.5%、14.5%及7.7%.护砌方式对城市河道水质净化影响明显;自然或仿自然的护砌方式,可明显改善水质.在5个月的试验期内,"三面光河道"出现藻类孳生的情况,而仿自然的生态型河道及自然河道内的藻类始终得到有效控制,表明自然或仿自然的护砌方式可保持水质稳定.基于城市河道景观和水质稳定的需要,堤坡或河床覆盖一定数量的水生植物是必要的,仿自然的生态型河道和自然河道植物覆盖分别达到水面的40%、70%时都取得了令人满意的效果.     

从河道自净角度谈影响河道水质净化的因素

摘要：在城市河道污染日趋严重的今天,利用河道水体自净过程的机理来解决河道水质污染问题正成为改善河道水质的一种趋势。通过对河道自净过程的分析,总结出溶解氧、水力条件、温度、微生物、河岸带在河水自净中起到了决定性的作用,并分别从上述五个方面来阐述它们在自净过程中发挥的重要性。这给改善河道水质提供了不少途径,目前许多的河道整治手段都是由此受到了启发。因此明确了在未来河流污染治理的道路上,从河道自净化规律出发去看待和治理河道水污染问题是非常必要的。     

1株异养硝化-好氧反硝化细菌DK1的分离鉴定及其脱氮特性

从某反应器活性污泥中分离筛选出1株假单胞菌属(Pseudomonas sp.)细菌,命名为DK1,并对该菌进行脱氮特性研究.在以葡萄糖为碳源,C/N量比为5时,分别以NaNO_3和NaNO_2为氮源,二者的好氧反硝化速率为4.09 mg·(L·h)-1和4.43mg·(L·h)~(-1).以二者同时为氮源脱氮率为100%;此外,菌株DK1具有异养硝化性能,NH_4~+-N平均去除速率为2.32mg·(L·h)-1.缺氧时以NO_2~--N为氮源菌株DK1可将一系列梯度浓度NO_2~--N(约100~300 mg·L-1)在36 h内降为0.当NO_3~--N和NO_2~--N同时存在时,菌株DK1会优先利用NO_3~--N进行反硝化.同时该菌株还具有同步硝化反硝化(SND)性能,可同时去除NH_4~+-N、NO_2~--N或NH_4~+-N、NO_3~--N,30 h内脱氮率分别达95.06%和94.69%.相同时间内在NH_4~+-N、NO_2~--N和NO_3~--N三者均存在时,脱氮效果最佳,达100%.菌株DK1的高效SND及反硝化性能表明其在处理含氮废水方面有一定的潜力和应用价值.