人工湿地控制暴雨径流污染的实验研究

研究了不同填料，不同植物的人工湿地对暴雨径流中污染物的去除，实验结果表明：（1）以沸石为填料的人工湿地对暴雨径流中的COD，N具有高而稳定的去除率。（2）沸石能高效去除氨氮，并可生物再生，长期保持吸附氨氮能力。（3）N的去除是通过硝化，反硝化作用。植物吸收，微生物的同化作用去除。（4）草蒲和芦苇对N的去除效果没有明显区别。（5）对COD的去除，芦苇好于菖蒲，但菖蒲的除P能力大于芦苇。     

浅滩湿地水深对氮、磷去除的影响及其在河道治理中的应用

研究了不同水深条件（5,10,15,20,25 cm）下芦苇湿地对伊通河水中氮、磷的净化能力。结果表明:浅水位条件有利于NH₄+-N的硝化作用及挥发作用。水深为5 cm时TN和NH₄+-N的去除效果最好,10 cm时NO₃--N的去除效果最好,水深25 cm时TN和NH₄+-N的去除率明显降低。NH₄+-N的吸附和转化作用对TN的衰减起着主导作用。磷的去除率与水深的相关性较小,表明磷的去除主要是化学转化与吸附作用。根据湿地水深对污染物去除的影响,研究设计了1种可自动调节深度的浮动湿地。通过浮动湿地的净化,使研究区河水中TN、NH₄+-N和TP浓度大幅降低,水质得到明显改善。     

干旱地区芦苇湿地对氮、磷营养盐的去除效果及机制

新疆博斯腾湖芦苇湿地常年有农业污水注入,本底氮(N)、磷(P)及盐分含量较高,为了探究其在该背景下对水体氮、磷的去除率及机制,设计并开展了野外表流湿地去污实验。结果表明:芦苇湿地对咸化水体中的氮、磷去除率依然很高,对TP去除率为68%,TN去除率为33%,但对盐分无明显去除效果。在高矿化度(TDS)和低溶解氧(DO)胁迫下,博湖芦苇湿地去除水体氮、磷的途径主要有微生物反硝化作用、根际土壤吸附作用及芦苇吸收转化。     

野鸭湖湿地芦苇根际微生物多样性与磷素形态关系

以野鸭湖湿地芦苇(Phragmites communis)根际微生物为研究对象,采用化学连续提取法分析了芦苇根际/非根际土壤中各形态磷随植物生长(4、7、10月)的变化规律,同时基于细菌的16S rRNA高通量测序技术,分析了芦苇根际/非根际土壤微生物多样性,进一步采用CCA法分析了土壤样品中特定微生物与磷素形态转化关系.结果表明,无机磷含量的总体顺序大小为:钙磷(Ca-P)闭蓄态磷(Oc-P)铁磷(Fe-P)交换态磷(Ex-P)铝磷(Al-P),无机磷含量变化主要受芦苇生长状况影响,在芦苇旺盛期达到最低,且根际土壤中的总无机磷含量普遍低于非根际.有机磷含量分布为高稳定性有机磷(HR-OP)中稳定性有机磷(MR-OP)中活性有机磷(ML-OP)活性有机磷(L-OP),各组分含量均随芦苇生长先降低后升高.芦苇根际/非根际土壤微生物中的优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria),但在芦苇生长过程中,其根际和非根际微生物群落结构受季节影响变化显著,且根际和非根际的变化有所差异.同时发现了芽孢杆菌属(Bacillus)、肠杆菌属(Enterobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia)、不动杆菌属(Acinetobacter)等可能是与磷形态转化有关的主要功能菌属,这些菌属能利用大部分的有机磷和无机磷,在湿地土壤磷素转化中起着关键作用.     

锰砂人工湿地对污染物的强化去除

锰砂由于其具有强氧化和吸附作用已被广泛应用于净水领域中,而在人工湿地中以锰砂为填料的相关研究较少.根据前期研究推测,在人工湿地的基质中加入锰砂,其能通过氧化吸附强化去除水中的污染物,而还原生成的Mn （Ⅱ）又能被土壤及根系锰氧化微生物氧化为Mn （Ⅲ/Ⅳ）,进而防止Mn （Ⅱ）在水中的释放.为验证该推测,本研究探讨了加入锰砂的芦苇人工湿地对污染物的强化去除能力及微生物学机制.通过比较加入和未加入锰砂（对照组）的人工湿地的运行效果,发现锰砂人工湿地对溶解性有机碳（DOC）、TN和冬季时期NH₄⁺-N的去除具有显著的提升作用.16S rRNA测序结果表明,锰砂基质能显著提升冬季芦苇根系微生物的丰富度和多样性,但对人工湿地整体的群落结构影响较小,这可能与锰砂湿地强化污染物去除能力有关.本研究为人工湿地工艺优化提供了一种新思路.     

潜流人工湿地去除大庆地区湖泊水体中石油类化合物的研究

针对大庆地区石油类化合物污染湖泊水质特点和气候条件,采用包含砾石床、砾石芦苇床、炉渣芦苇床和炉渣床单元的现场试验系统,考察启动期、投加微生物、投加缓释碳源、水温低于5℃和常规运行期等工况下各单元对石油类化合物的去除效果及其去除机理.在整个试验期内4个单元石油类化合物的平均去除率分别为24.7％、28.4％、45.9％和42.9％;投加微生物和缓释碳源都可提高石油类化合物污染物的去除效果;以炉渣为填料的单元污染物去除效果显著优于以砾石为填料的单元.2005年常规运行期间,湿地床和对照床石油类化合物去除率存在显著性差异（p<0.05）,植物对石油类化合物的去除起到显著的促进作用.系统运行期内通过截留去除的石油类化合物占总去除量70％左右,各单元该比例没有显著性差异（p<0.05）.     

沸石芦苇床除氮中试研究

对沸石芦苇床去除农田回归水和农村生活污水组成的混合污水中的氮进行了中试研究.结果表明,在0.6m/d的水力负荷下,系统对总氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮的平均去除率冬季和春季分别为38.9%和58.2%,93.11%和78.84%,10.01%和48.99%,38.81%和98.45%.春季运行效果明显好于冬季.在相同条件下,总氮、氨氮、硝酸盐氮去除率比砾石芦苇床分别高28%、67%、35%.沸石对氨氮的吸附、离子交换,微生物的哪硝化、反硝化作用是沸石芦苇床系统去除氮的主要途径.     

垂直流湿地处理低浓度生活污水的水力负荷

在5种水力负荷条件下,采用连续进水、间歇排水的运行方式,对2种垂直流湿地处理低浓度生活污水的去除效果进行了研究.结果表明,在水力负荷为0.085,0.106,0.141,0.212m³/(m²d)的条件下,多层填料(1#)湿地和双层填料(2#)湿地对COD_Cr和NH_{4⁺-N的去除无明显差异,出水CODCr和NH4⁺-N浓度均低于30mg/L和5mg/L.两垂直流湿地CODCr净化负荷与有机污染负荷之间呈显著的正相关关系(n=4R2>0.98).垂直流湿地中氮的去除主要是依靠微生物的硝化和反硝化作用;进水水质、水力负荷和温度等影响湿地系统硝化和反硝化作用的进行,水力负荷为0.141m³/(m²d)时,总氮(TN)去除效率与有机污染负荷呈正相关.}     

污泥干化芦苇床技术述评

污泥干化芦苇床是人工湿地和传统污泥干化床的结合,是一种新型的污泥处理技术。将湿地植物芦苇种植于人工湿地的填料层中,周期性地将污泥布向芦苇床表面,污泥中的水分经填料层以及后形成的污泥层渗透后,通过集水管排出;污泥中的固体物质被截留在床体表面,通过植物的蒸发蒸腾作用和水面蒸发作用进一步脱水和稳定。通过合理的设计和运行,其使用周期可达8¹0年,其后可清空稳定化污泥并进入下一个使用周期。经芦苇床稳定之后,污泥的脱水效果明显,含固率可达到20%10年,其后可清空稳定化污泥并进入下一个使用周期。经芦苇床稳定之后,污泥的脱水效果明显,含固率可达到20%⁶5.7%,综合性能优于离心脱水和压滤脱水;污泥中有机质和营养成分氮磷等指标受污泥来源、运行方式和运行时间的影响,去除效率差异较大。污泥经稳定后,有机质去除率最高可达66.8%,氮去除从负去除到最高去除65.5%,磷去除从负去除到最高去除81%。经芦苇床稳定后,污泥中的有机有害物质多环芳烃可被有效去除,其去除率高出传统污泥干化床29.86%。在对相关文献的主要结果进行总结的基础上,提出了下一步研究和发展的方向。     

根际微生物在污染水体植物修复中的作用

综述了近年来国内外有关水生植物根际微生物在污染水体和湿地修复中的作用研究成果,深入探讨了植物修复的机理。指出水生植物对污染环境的修复主要依赖环境、水生植物和微生物以及三者之间的联合作用,植物和微生物的耦合作用是水生植物应用于水体修复的重要机制。人工湿地对氮的去除主要通过微生物的硝化-反硝化作用途径;根际微生物和植物的联合作用可以改变磷的存在形态,从而加速磷的去除;在有机物和重金属污染环境中,根际微生物通过增强植物对环境的适应性促进污染物的去除。     

芦苇湿地不同生物量处理生活污水中三氮

该研究采用的是相邻的两块相同面积的湿地,湿地的结构和物理性质相同,并且在相同时间种植了同种芦苇苗,所不同的只是湿地中所种植的芦苇的密度。湿地进水主要为居民生活污水,平均进水水质pH中性,生物需氧量(BOD)平均为117.58mg/L。氨氮浓度为78.27mg/L,硝态氮浓度为3.33 mg/L,亚硝态氮浓度为0.536mg/L。2003年9月～2004年1月,定期对湿地进出水水质进行监测、分析,并同时观测湿地植物的生长情况、测量生物量和株高。在半年的实验中,这两块湿地的的外部实验条件、进水水质和水量以及进出水水质的测量方法也相同。结果表明,在芦苇湿地污水处理系统中,一般情况下湿地植物的生物量越大,其净化污水中三氮能力就越强。     

不同生态床对剩余污泥脱水和稳定化的影响

对比分析传统干化床、芦苇生态床及芦苇-蚯蚓复合生态床3种处理方式对城镇污水处理厂剩余污泥的处理效果. 结果表明:传统干化床处理简单易行、成本低,但脱水效率低,处理15 d后污泥含水率仍在79.8%左右. 芦苇生态床较传统干化床具有明显优势,其处置后污泥含水率可降至67.8%,但其对有机质、TN、TP的去除效果不明显. 芦苇-蚯蚓复合生态床对污泥脱水效果最佳:①污泥含水率由原来的95.1%降至44.4%,体积明显减少,达到了污泥减量化的目标;②扫描电镜试验显示,处理后污泥具有孔隙及片状结构,有利于水分散失;③污泥中w(有机质)、w(TN)、w(TP)分别降低了14.5%、20.3%和13.2%左右. 热重分析发现,污泥中不稳定化合物含量有所降低. 经芦苇-蚯蚓复合生态床处理后,Cu、Ni、Zn、Cr残渣态所占比例分别由原污泥的3.2%、23.7%、15.2%、55.8%增至73.3%、43.1%、78.3%和78.6%,大幅降低了重金属的迁移风险,并且污泥红外图谱显示─COOH和酰胺明显增多,有利于重金属的稳定. 综上,复合生态床可有效实现污泥减量,并且降低了二次污染的风险.      

污泥干化床与芦苇床稳定化污泥中多环芳烃的含量比较

通过传统污泥干化床和芦苇床污泥稳定系统的比较,研究有无植物污泥稳定系统中污泥所含多环芳烃的去除效能差异.中试规模的污泥干化床和芦苇床规格相同,长宽高皆为3.0 m×1.0 m×1.3 m,其中高度由65 cm填料层和65 cm超高组成.二者填料底部均设通风管,直接与大气相连.试验共进行了3 a,前两年为污泥负荷期,第三年为自然稳定期.两年期间进泥总厚度为8.4 m,污泥负荷(以TSS计)平均41.3 kg·(m2.a)-1.经过3 a的稳定化处理,污泥干化床和芦苇床中污泥多环芳烃含量随着污泥稳定时间的延长,16种多环芳烃含量皆呈明显下降趋势.污泥干化床表层、中层和底层污泥的总PAHs含量分别为4.161、3.543和3.118 mg·kg-1(DW),对应的去除率为26.91%、37.77%和45.23%.芦苇床表层、中层和底层污泥的总PAHs含量分别为2.722、1.648和1.218 mg·kg-1(DW).对应的去除率为52.18%、71.05%和78.60%.芦苇床较传统干化床去除污泥中PAHs的效率平均高出29.86个百分点,去除的PAHs中以2～3环芳烃为主,芦苇在稳定污泥中PAHs方面发挥了积极的促进作用.     

几种湿地植物对景观水体富营养化治理研究

研究了唐山南湖人工湿地中芦苇、酸模、石龙芮、车前草四种优势植物的生物量和污水净化效果,分析了根系和地上部分生物量与污水净化效果之间的关系,结果如下：不同湿地植物生物量变化比较大（1.38-5.212g/株）,地上部分植株氮、磷吸收量变化范围分别是3.48-4.37和2.27-3.36 mg/g,地下部分植株中氮、磷变化范围分别是2.77-3.06和2.14-2.88 mg/g。芦苇、车前草、石龙芮地上部分与地下部分植株中氮磷含量的比值大于1,说明这三种湿地植物地上部分积累的氮、磷比较高。湿地植物对氮、磷的吸收量与其生物量有关。酸模和芦苇有比较大的生物量,对氮、磷的吸收影响比较大。     

Growth pattern of reed in Caogang Lake, Huanghuaihai Plain

The researches about reed growth were mainly concentrated on seasonal dynamics, investigation of reed resource, and comparison of different ecotypes of reed. By means of fractal geometric theory of non-linear science, the fractal character of growth pattern of reed, for the purpose of quantitatively exploring the mechanism of reed growth was studied. The way to calculate fractal dimension of reed growth is box-dimension (BD) and information dimension (ID). The results shown that the difference between two samplings in May and those among three samplings in June and later were not remarkable for both BD or ID. It was noted that the difference between samplings in and after May is significant. It was demonstrated that the fractal dimension of size distribution of reed ranged from 0.6235 to 0.8761. The distribution pattern could be statistically divided as two significant periods:the size of reed is quite well-distributed at the beginning of reed growth (fractal dimension > 0.8), but is irregular in the middle and later growth season (fractal dimension < 0.7). These results are benefit to reach the goal of rational use of reed resources and to protect the biodiversity in wetland ecosystem.     

Growth and nutrient accumulation of Phragmites australis in relation to water level variation and nutrient loadings in a shallow lake

Shallow lake eutrophication is a global environmental issue. This study investigated the effects of water level variation and nutrient loadings on the growth and nutrient accumulation of Phragmites australis (reed) by field samplings in Baiyangdian Lake, the largest shallow lake of northern China. The field samplings were conducted in two sites of different nutrient loadings during the whole growth period of reeds, and three types of zones with different water depths were chosen for each site, including the terrestrial zone with water level below the ground, the ecotone zone with the water level varying from belowground to aboveground, and the submerged zone with water level above the ground. The result showed that reed growth was more limited by water level variation than nutrient loadings. The average stem lengths and diameters in terrestrial zones were about 26.3%-27.5% and 7.2%-12.0% higher than those in submerged zones, respectively. Similarly, the terrestrial status increased the aboveground biomass of reeds by 36.6%-51.8% compared with the submerged status. Both the nutrient concentrations and storages in the aboveground reeds were mainly influenced by the nutrient loadings in surface water and sediment rather than the water level variation of the reed growth environment, and the nutrient storages reached their maxima in late August or early September. It was observed that the maximum nitrogen storage occurred in the terrestrial zone with higher nutrient loadings, with the value of 74.5 g/m 2 . This study suggested that water level variation and nutrient loadings should be considered when using reeds to control and remediate eutrophication of shallow lakes.     

Growth pattern of reed in Caogang Lake,Huanghuaihai Plain,China

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＲｅｅｄ（Ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓｃｏｍｍｕｎｉｓ）ｉｓａｋｉｎｄｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｔａｑｕａｔｉｃｐｌａｎｔｒｅｓｏｕｒｃｅ．Ｎｏｔｏｎｌｙｉｔｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒａｗｍａｔｅｒｉａｌ，ｂｕｔａｌ...     

芦苇湿地系统对鸭粪废水中COD的模拟去除及纳污量核算

通过原状芦苇土柱灌溉鸭粪废水的室内模拟试验,探讨了芦苇湿地系统对鸭粪废水中COD的净化规律,并估算了芦苇湿地系统对COD的最大纳污量.结果表明,不同浓度的养鸭废水对芦苇的生物量影响不同,低、中、高浓度处理下芦苇生物量分别较对照增长36.1%、24.4%、24.3%;不同时期湿地系统对COD的净化效果不同,生长期要明显好于抽穗期和开花期;同一时期不同浓度处理条件下芦苇湿地系统对COD的净化效果亦存在明显差异,高浓度处理下湿地系统对废水中COD的去除率明显高于低浓度和中浓度处理.芦苇湿地系统对鸭粪废水中COD的净化可以用指数方程表示,而且在相同进水浓度下,降解常数(k)与温度成线性关系.高浓度处理条件下,估算出白洋淀芦苇湿地系统对COD的最大纳污量约为26629t·a-1.     

唐山市南湖湿地水体富营养化治理研究

以芦苇作为人工湿地植物,土壤为基质建立人工湿地,采用人工湿地控制试验的方法深入研究了芦苇和湿地基质对唐山人工湿地南湖污水中氮磷的净化能力以及氮、磷在芦苇根、茎、叶的时空分布和动态变化,实验结果表明：芦苇湿地对污水中的氮、磷的净化效果十分明显,在一个月内对污水中TN的平均去除率可达到61.99%,TP平均的去除率可达51.97%,其中基质吸附和植物吸收作用是湿地脱氮除磷的重要形式。