枯萎期芦苇收割时间对湿地脱氮效果及根系呼吸代谢的影响

冬季植物枯萎会影响湿地的脱氮效果,而收割是湿地植物最主要的管理措施之一.为探讨亚热带地区芦苇不同收割时间对冬季湿地的脱氮效果和湿地植物功能的影响,运用水平潜流湿地开展了2年〔第1年（2017年7月—2018年3月）进水ρ（TN）为17.60~34.65 mg/L,第2年（2018年8月—2019年4月）进水ρ（TN）为3.16~10.03 mg/L〕不同收割时间（W1为不收割、W2为枯萎前收割、W3为枯萎中期收割、W4为枯萎末期收割）试验,以研究枯萎期湿地脱氮效果和芦苇根系呼吸代谢特征对收割时间的响应.结果表明:①2年试验均表现为收割后湿地脱氮效果降低,与枯萎前和枯萎中期收割相比,枯萎末期收割对湿地TN和NH₄+-N的去除率降低程度较小.②进水ρ（TN）较高的年份,枯萎前收割显著增强芦苇冬季的根系活力以及己糖激酶（HK）、丙酮酸激酶（PK）、磷酸果糖激酶（PFK）活性,湿地氮去除率的变化整体上由异柠檬酸脱氢酶（ICDH）和HK活性主导;进水ρ（TN）较低的年份,收割处理对根系活力以及HK、PK、PFK活性的影响不大,但HK活性对湿地氮去除率的影响最大.③2年试验的收割处理均降低了根系ICDH和细胞色素氧化酶（COX）活性,但枯萎末期收割对其影响程度相对较小.研究显示,冬季湿地脱氮效果与根系呼吸代谢特征存在一定相关性,枯萎末期收割芦苇对湿地脱氮效果和根系呼吸代谢的影响较小.      

人工湿地中植物生长特性及其对TN和TP的吸收

构建了潜流水平芦苇湿地处理富营养化污水,在近2年的研究中考察了芦苇的生长规律、 芦苇不同器官对TN和TP的吸收及季节变化,评价了植物吸收对湿地TN和TP的去除作用.结果表明,2个生长年内芦苇的生长规律不同,受第1年芦苇移植的影响,芦苇生长周期滞后,导致植物立枯生物量与活体生物量比例在2年中相同月差异很大.第2年芦苇地上生物量是第1年的3.9倍.芦苇组织中TN和TP含量遵循新鲜叶>成年根>新鲜茎的规律.新鲜植物组织中TN和TP含量变化相对不大,当植物枯萎时地上组织TN和TP含量明显下降.根中TN和TP含量在全年中基本维持稳定.植物净吸收随植物生长情况而改变,按全年衡算,当湿地进水TN和TP负荷分别为61.39和7.39 g/(m2·a)时,植物地上生物量吸收TN和TP分别占湿地TN和TP总去除量的46.0%和26.8%,植物吸收仍起到重要作用.      

水量衡算条件下人工湿地对有机物的去除研究

构建了芦苇和无植物2种人工湿地，在系统水量衡算的基础上比较了2种湿地对生活污水中有机物的去除效果。结果证明，在植物收割后的冬季，芦苇湿地对有机物的去除率低于无植物湿地系统约2％；在其他季节，芦苇湿地对污水CODcr的去除率比无植物湿地高出3.3％-5％。但对BOD5的去除率却比无植物湿地低了1.9％-2.7％。因此，芦苇湿地对有机物的去除效果比无植物湿地高，但提高不多。比较了2种系统的氧化还原电位，芦苇湿地比无植物湿地的高（P〈0.05），这种提高主要集中在湿地水面以下约10cm的深度；从整个湿地床体来看。2块连续运行的潜流水平湿地内部氧化还原状态大部分相同。主要是厌氧状态。比较了2种人工湿地基质中降解有机物的细菌，放线菌和真菌的数量，二者没有明显的差别。考察了湿地进水有机负荷与去除量的关系，二者呈现显著的线性相关性（R^2〉0.99）。     

潮汐流人工湿地的除氮效果及影响因素

为研究TF-CW(tidal flow constructed wetland,潮汐流人工湿地)的除氮效果及其主要影响因素,以连续流模拟装置(A组)为对照,设置3种潮汐进水方式〔RAT(闲置时间∶反应时间)分别为1∶1、1∶2、2∶1,依次记做B组、C组、D组〕,运行175 d,分析不同进水方式下TF-CW模拟装置对TN、NH₄+-N、NO₃--N、TOC的去除效果及其在不同处理深度上的变化. 结果表明:A、B、C、D组TN平均去除率分别为82.41%±4.84%、84.82%±5.09%、86.09%±3.99%、90.23%±3.05%. A组TN和NH₄+-N的去除效果与B、C、D组均差异显著(P<0.05),其中D组TN和NH₄+-N的去除效果均最好;A组对NO₃--N的总体去除效果较优;RAT并不影响TOC的去除率. 不同进水方式下,NH₄+-N的去除率均在0~15 cm深度内最大,ρ(TOC)处于较低水平(0~20 mg/L),二者均随处理深度的不断增加而逐渐下降;ρ(NO₃--N)在0~15 cm深度内迅速上升. 随着闲置时间的增加,ρ(DO)逐渐升高. TN和NH₄+-N的去除率随着运行时间的增加基本保持恒定,主要影响因子有ρ(DO)、RAT、ORP(oxidation reduction potential,氧化还原电位)和ρ(TOC);而NO₃--N的去除率随着运行时间的增加而逐渐降低,其主要影响因子有pH、电导率和水温等.      

潜法人工湿地处理微污染河道水中有机物和氮的净化效率及沿程变化

以野外水平潜流芦苇砾石床人工湿地研究r湿地对微污染河道水的长期动态净化特性.2年多的运行结果表明,潜流湿地对污染物的去除性能存在波动、稳定过程.潜流湿地降解有机物和脱氮性能与植物生长和季节变化相关,其中植物生长和季节变化对湿地脱氮效能的影响大于对湿地去除有机物的影响.潜流湿地降解有机物的主要场所随运行时间沿程推移,启动期主要在湿地前部完成,稳定运行期主要在湿地的前、中部完成.湿地对有机物的去除率,在6.10%～37.83%之间变化.湿地运行期间,沿程水样C/N值基本>5.碳源供应较充足.潜流湿地启动期TN平均去除率为15.51%,稳定运行期TN平均去除率为8.61%,低于启动期.整个运行期间湿地TN去除率不足40%.潜流湿地中硝化与反硝化反应在中部达到动态平衡,TN去除效率最高.稳定运行期间潜流湿地的前、中部耗氧强度最大,后部下层有明显硝化反应发生.潜流湿地对有机物降解、硝化与反硝化反应、TN去除具有沿程同步性.试验还初步发现.在植物生长旺盛的春夏季根系分泌的低分子有机酸对化能自养型硝化细菌可能有较大抑制作用,可能是影响脱氮效率提高的一个因素.     

包埋固定化微生物处理垃圾渗滤液的应用研究

应用包埋固定化微生物处理垃圾渗滤液,确定适宜的进水浓度和水力停留时间(HRT),采用GC-MS分析渗滤液有机污染物的降解特性,并鉴定优势菌种,为应用固定化微生物提高渗滤液生化处理效率提供依据。结果表明:当进水ρ(COD)为700~800 mg/L,ρ(NH3-N)为300~400 mg/L时,固定化微生物对渗滤液的处理效果最好,此时最佳HRT为72 h,COD去除率达39.0%,氨氮去除率达69.0%;有机物组分分析显示固定化微生物对渗滤液中的烷烃类和羧酸类有较强的去除效果;菌种鉴定表明反应池中的主要优势菌种有鲁氏不动杆菌(Acinetobacter lwoffii),少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis),嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia),洋葱伯克霍尔德菌群(Burkholderia cepacia group),代尔夫特食酸菌(Delftia acidovorans),泛菌属(Pantoea sp)等6种具有降解有机物和脱氮能力的细菌。     

潜流人工湿地处理微污染河道水中有机物和氮的净化效率及沿程变化

摘要：以野外水平潜流芦苇砾石床人工湿地研究了湿地对微污染河道水的长期动态净化特性。2a多的运行结果表明,潜流湿地对污染物的去除性能存在波动、稳定过程。潜流湿地降解有机物和脱氮性能与植物生长和季节变化相关,其中植物生长和季节变化对湿地脱氮效能的影响大于对湿地去除有机物的影响。潜流湿地降解有机物的主要场所随运行时间沿程推移,启动期主要在湿地前部完成,稳定运行期主要在湿地的前、中部完成。湿地对有机物的去除率,在6.10%～37.83%之间变化。湿地运行期间,沿程水样C/N值基本大于5,碳源供应较充足。潜流湿地启动期TN平均去除率为15.51%,稳定运行期TN平均去除率为8.61%,低于启动期,整个运行期间湿地TN去除率不足40%。潜流湿地中硝化与反硝化反应在中部达到动态平衡,TN去除效率最高。稳定运行期间潜流湿地的前、中部耗氧强度最大,后部下层有明显硝化反应发生。潜流湿地对有机物降解、硝化与反硝化反应、TN去除具有沿程同步性。试验还初步发现,在植物生长旺盛的春夏季根系分泌的低分子有机酸对化能自养型硝化细菌可能有较大抑制作用,可能是影响脱氮效率提高的一个因素。     

芦苇根际微环境对潜流人工湿地氮与COD去除性能的影响

构建了3个小型潜流人工湿地,一个不种植物作为对照;另2个栽种芦苇,其中一个湿地在芦苇根部埋设300目尼纶网制成的根袋,以区分根际与非根际环境.采用人工配水,研究了稳定运行期的人工湿地对COD、N的去除性能.结果表明,3个湿地对COD、N的去除场所主要位于湿地前端,且COD与N的去除具有沿程同步性.在进水C/N=5时,对照湿地、芦苇湿地和根袋湿地对NH⁺₄-N和TN的去除效率分别为66.2%、94.2%、82.2%和67.2%、90.7%、76.1%,具有同步硝化反硝化现象;对COD的去除效率分别为56.2%、80.9%、72.7%.试验中,3个湿地沿程水样的C/N值均大于5,表明碳源供应较充足.通过在湿地中预埋铂电极和土壤溶液采样器的方法,测定了根际土壤与非根际土体土壤ORP以及土壤溶液中的有机物含量（以TOC表征）.结果表明,湿地前端根际土壤ORP明显高于空白湿地和湿地土体土壤,差值分别为11～311 mV、62～261 mV.根系分泌物显著增加了植物湿地中有机碳的供应,根际土壤与非根际土体土壤中TOC含量分别为21.3～54.6 mg·L^-1和6.65～12.0 mg·L^-1.正是湿地植物根际环境中较高的氧化还原电位以及充足的碳源供应,使得植物湿地的脱氮效果好于对照湿地.     

农田排灌水的稳定塘-植物床复合系统处理

采用稳定塘-植物床系统处理农田排灌水,植物床栽植茭草和芦苇.监测结果表明,雨季、旱季平均流量分别为417.1,206.8m3/d,无降雨期间渗漏、蒸发蒸腾损失的水量之和占进水的42.1%～60.5%.系统雨季进水COD、总氮(TN)、氨氮和总磷(TP)平均浓度分别为97.9,8.09,3.38,0.69mg/L,旱季分别为112,7.76,3.78,0.98mg/L.各项污染物平均去除率大于57%.芦苇和茭草的生长速度在5月最大.因植物收割去除的N和P量分别占进水的14.6%和27.1%.从2002年4月~2003年7月湿地截留SS量为297.5m³.     

炉渣填料组合潜流湿地对不同污染程度河水处理效果研究

利用炉渣作填料的水平潜流(HFCW)+垂直潜流(VFCW)组合而成的人工湿地系统处理污染河水,研究了不同进水浓度时湿地系统对河水中有机物和氮磷营养物质的去除效果。结果表明:在满水位运行(水深75 cm),水力负荷为0.4 m3/(m2·d)的条件下,组合潜流人工湿地对河水中有机物有较高的处理效率,进水ρ(COD)为100 mg/L左右,去除率稳定在90%以上;同时具有较强的营养物质去除效果,进水氨氮、硝态氮、总磷质量浓度分别为6~12,8~16,3~9 mg/L,氨氮、硝态氮、总磷去除率分别维持在45%、80%、55%以上;垂直潜流湿地复氧效果优于水平潜流湿地,以水平潜流人工湿地作为一级处理单元的组合方式对硝态氮有较好的去除效果。     

自由表面流人工湿地处理超稠油废水

采用自由表面流芦苇湿地处理超稠油废水。当芦苇床的水力负荷为3．33cm/d时,对于年平均进水COD459．16mg/L,石油类27．65mg/L,BOD5 33.52mg/L,TN13.74mg/L的超稠油废水,该系统的出水指标为COD77．21mg/L,石油类1．42mg/L,BOD53.90mg/L,TN1.60mg/L。去除率分别为：COD83．18％,石油类94．86％,BOD588．37％,TN88．36％,pH值由7．87降至7．77。处理后的超稠油废水对土壤的污染并不明显,对芦苇的生长和材质指标几乎没有影响。可见,自由表面流芦苇湿地深度处理超稠油废水的出水水质稳定,耐冲击负荷强,是一种经济有效的超稠油废水处理新方法。     

人工芦苇湿地氨氮污染物去除及氨氧化菌群落多样性分析

对不同质量浓度的NH₃-N在水平潜流人工湿地内的去除过程进行考察,并且对比分析了去除率和硝化强度,利用PCR-DGGE技术研究了ρ(NH₃-N)及植物种植等因素对人工湿地中AOB(氨氧化细菌)群落结构的影响. 结果表明:在水力停留时间为2.5d的情况下,模拟低污染水ρ(NH₃-N)分别为0.6~0.7和4.5~5.0mg/L时,芦苇湿地对TN的去除率分别为81.9%和62.2%. 较高的ρ(NH₃-N)和种植芦苇有利于提高湿地硝化强度和AOB群落多样性. 系统运行50d时,处理高ρ(NH₃-N)和低ρ(NH₃-N)低污染水的芦苇湿地的硝化强度分别为0.164和0.103mg/(kg·h);AOB群落Shannon-Weaver多样性指数(系统运行90d时)分别为2.32和1.75. 处理高ρ(NH₃-N)的低污染水时,空白湿地和芦苇湿地的硝化强度分别为0.082和0.164mg/(kg·h);AOB群落Shannon-Weaver多样性指数(系统运行90d时)从1.95增至2.32.      

不同水深条件下芦苇湿地对氮磷的去除研究

研究了两种水深条件(2cm浅水位和15cm深水位)下芦苇湿地对模拟太湖水中氮磷的净化能力。结果表明,芦苇的存在明显地促进湿地脱氮除磷能力的发挥。湿地内反硝化过程为主要脱氮途径。芦苇对湿地反硝化过程的促进作用主要是通过提供有机碳源实现的。在相同进水水质和停留时间为24h的运行条件下,浅水位芦苇湿地与深水位芦苇湿地相比对氮磷的去除率更高,但后者对氮磷的去除速度更快。     

Impact of photosynthesis and transpiration on nitrogen removal in constructed wetlands

To determine the impact of photosynthesis and transpiration on nitrogen removal in wetlands, an artificial wetland planted with reeds was constructed to treat highly concentrated domestic wastewater. Under different meteorological and hydraulic conditions, the daily changes of photosynthesis and transpiration of reeds, as well as nitrogen removal efficiency were measured. It was found that net photosynthesis rate per unit leaf area was maintained on a high level (average 19.0 μmol CO₂/(m²·s)) from 10:00 to 14:00 in July 2004 and reached a peak of 21.1 μmol CO₂/(m²·s) when Photon Flux Density was high during the day. Meanwhile, TN and NH₄ ⁺-N removal efficiency rose to 79.6% and 89.6%, respectively—the maximum values observed in the test. Correlation coefficient analysis demonstrated a positive correlation among photon flux density, net photosynthetic rate, transpiration rate, and TN and NH₄ ⁺-N removal efficiency. In contrast, there was a negative correlation between stomatal conductance and TN and NH₄ ⁺-N removal efficiency. Results suggest that the photosynthesis and transpiration of wetland plants have a great impact on nitrogen removal efficiency of wetlands, which can be enhanced by an increase in the photosynthesis and transpiration rate. In addition, the efficiency of water usage by reeds and nitrogen removal efficiency could be affected by the water level in wetlands; a higher level boosts nitrogen removal efficiency. Translated from China Environmental Science, 2006, 26(1): 30–33 [译自: 中国环境科学]     

石灰石和黄铁矿-石灰石人工湿地净化河水的研究

利用石灰石和黄铁矿-石灰石水平潜流人工湿地处理受到污染的河水,了解它们对河水中污染物,尤其是对氮和磷的去除效果,并分析这些矿物的作用,考察了水力停留时间变化对2种人工湿地污染物净化效果的影响.结果表明,污染物去除效果的最佳停留时间出现在3 d左右,COD、TN和TP的平均去除率分别达到51%、70%和95%.在相同进水水质和水力负荷运行条件下,石灰石和黄铁矿-石灰石这2种人工湿地对COD的平均去除率分别为53.93%和51.66%,对NH4+-N的平均去除率分别为82.13%和77.43%,对TN的平均去除率分别为66%和72.06%,对TP的平均去除率分别为50.9%和97.35%.2种人工湿地对COD的去除效果差距不大,黄铁矿-石灰石人工湿地的脱氮除磷效果优于石灰石湿地,对磷有较好的去除效果,不受温度影响且净化效果稳定,适宜长期稳定运行.     

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。