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。     

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。     

富营养化水体的水芹菜浮床栽培试验

通过水面浮床栽培试验,研究了水培水芹菜(Oenanthe javanica)植株的生长特征、生物量的解析结构,以及水芹菜在富营养化水体中对氮、磷的吸收,水芹植株的平均鲜量为85.22 g,其中水上部分占82%,水下部分占18%,生物量分布主要集中在水上部分.其对N 、P的直接吸收分别可以达到43.63～67.46 kg/(hm2·a)和9.828～10.29 kg/(hm2·a).结果表明,水芹是一种适合在低温的情况下进行水培的植物,并对富营养化水体有良好的净化效果.     

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。     

多元组合系统净化富营养化水体的示范工程

杭州西湖上游龙泓涧受到周边茶园面源污染,水体出现严重的富营养化,为解决此问题,基于生物净化技术与工程措施相结合的思想,开展景观水体的净化处理示范工程研究。该工程根据河道特点,将生态廊道,生物沸石和生态浮床3种技术组合,对水体进行多重净化作用,水质得到了明显的改善。多级生态廊道可相对延长水流的流程,尽量减少死水区和短流。生物沸石本身具有物理截留和吸附作用,表面形成的生物膜对富营养化水体中的污染物能保持长效和稳定的去除作用。以陶粒为载体,悬挂立体弹性填料的多层次立体生态浮床通过植物和微生物的共同作用对水体进行生态修复。结果表明,该工程净化效果良好,对水体中的COD、TP、TN、NH4+-N、NO3--N的平均去除率分别为24%、46.24%、31%、24.43%、13.42%,达到示范工程的预期目标,并且夏季的处理效果高于冬季,该技术具有一定的应用前景。     

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.     

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。     

北美海蓬子生态浮床对养殖海水的净化和对虾的增产效果

为了探讨不同覆盖面积生态浮床对养殖海水的净化效果及其对北美海蓬子和南美白对虾生长的影响,以不设置浮床为对照,在养殖对虾的水面上设置了3种不同面积北美海蓬子生态浮床,覆盖面积分别为25%、50%和75%。实验进行期间每2 d监测1次水质,实验结束后测定海蓬子和对虾产量,并对氮和磷进行衡算。结果表明：15 d后,50%覆盖面积生态浮床对水体总氮、铵态氮、硝态氮和CODMn的去除效果最好,去除率分别为 44.90%、34.43%、44.45%和35.64%;75%覆盖面积生态浮床对水体总磷的去除效果最好,去除率为30.32%;各处理间pH、溶解氧和温度没有显著性差异,但盐度随浮床面积增加而有所下降;各处理间海蓬子生长没有显著性差异,但对虾产量差异显著,以50%处理的产量最高,比不设置浮床增产7.8倍;设置浮床后,水体和其他途径总氮减少,海蓬子和对虾总氮增加,水体总磷和对虾总磷减少,其他途径和海蓬子总磷增加。北美海蓬子生态浮床对养殖海水具有显著的净化效果,对虾具有显著的增产效果,其中以50%覆盖面积效果最佳。     

组合型生态浮床处理农家乐污水

为了研究由水生植物与人工填料构建的组合型生态浮床对某农家乐污水的净化效果,通过将美人蕉和球形塑料填料组合在一起构建成组合型生态浮床,研究了该组合型生态浮床对农家乐污水的净化效果。结果表明,该组合型生态浮床对化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)和总磷(TP)都有较好的去除效果,去除率分别达到79.71%、73.88%、88.67%和85.61%,均明显高于基质对照组和植物对照组。可见在组合型生态浮床中,由植物根系吸收、填料吸附及微生物的协同作用对污染物的去除效果要优于单一系统,合理的植物-微生物组合对提高处理该农家乐污水效果具有较好的促进作用。该研究结果为构建适宜当地农家乐废水处理的组合型生态浮床提供了重要的参考和借鉴。     

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。     

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。     

2种耐寒生态浮床植物的水质改善性能研究

引种了2种陆地湿生的耐寒植物——黄菖蒲和西伯利亚鸢尾作为生态浮床植物,以水生美人蕉为对比,进行了水质改善实验研究。在6个月实验期内,黄菖蒲、西伯利亚鸢尾和美人蕉（5个月）对SRP的平均去除速率分别为79.27、20.92和34.29 mg/（m²?d）,对TP的平均去除速率分别为86.92、24.91和36.6 mg/（m²?d）,对NH⁺₄-N的平均去除速率分别为517.54、170.57和274.07 mg/（m²?d）,对TN的平均去除速率分别为763.79、301.81和384.04 mg/（m²?d）。黄菖蒲年去除磷的量21 207.64 mg/（m²?a）,是西伯利亚鸢尾的2.6倍,是美人蕉的3.8倍;年去除氮的量186 365.78 mg/（m²?a）,是西伯利亚鸢尾的1.9倍,美人蕉的3.2倍。黄菖蒲和西伯利亚鸢尾耐寒能越冬,生长期长,管理工作量小。