生态浮床技术治理富营养化水体研究进展

生态浮床技术因具有净化污染、恢复生态、改善景观等优点而被广泛应用于富营养化水体的综合治理。其修复机理是一个复杂的过程,由水生植物、水生动物和微生物,以及填料共同发挥着重要作用。本文主要概述了生态浮床技术对富营养化水体的修复机理及存在问题;重点概述了生态浮床技术修复效果强化技术的研究现状,如通过改善理化条件、筛选高效植物、生物-植物协同作用、细菌固定化强化技术、生态浮床构造优化等来提高生态浮床脱氮除磷效率;并展望了生态浮床技术未来的研究方向与应用前景。     

生态浮岛的构建及其修复校园富营养化人工湖水试验

从材料比表面积、承载植物量、耐低温能力和成本价格等角度对比塑料材质花盆式浮床和无纺纤维浮床的差异,确定无纺纤维浮床为构建生态浮岛的最佳载体基材。在无纺纤维浮岛上栽种泽泻、慈姑、茭白、香蒲、美人蕉、凤尾蕨、芦苇7种本土水生植物,考察其存活率、去污效果、管理难易以及美化景观等因素,并进行综合指标评分,确定香蒲和茭白为构建生态浮岛的最优植物。在此基础上,构建1个兼具水体净化和景观环境美化的新型生态浮岛,并以水体富营养化的校园人工湖作为处理对象,考察生态浮岛对污染水体的净化效果。结果表明,生态浮岛系统出水中的COD、TN和TP均达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质标准。     

生态浮床对千岛湖水体氮磷净化效果研究

为探索生态浮床对较清洁型湖水的氮磷去除效果,以华东地区最大深水水库千岛湖为例,选取浮叶植物黄花水龙(Jussiaea stipulacea Ohwi.)、沉水植物绿色狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)、挺水植物菖蒲(Acorus calamus)为材料,采用氮磷浓度相对较高的库尾湖湾湖水进行生态浮床静态模拟试验,测定浮床植物生长及水体氮磷浓度变化,并利用膜接口质谱仪测定水体溶解性氮气(N₂)含量,研究浮床植物体内吸收、反硝化脱氮等综合脱氮除磷能力. 结果表明:①浮床植物的氮磷净化能力存在明显的季节性差异,春季浮床植物长势、氮磷去除效果、反硝化脱氮能力均高于秋季;②不同水生植物间的氮磷去除能力差异显著,试验水体中黄花水龙和绿色狐尾藻的总氮(TN)、总磷(TP)去除效率分别为2.22、0.07和2.89、0.08 mg/(kg·d),绿色狐尾藻体内吸收氮、磷最多,植物干质量的氮、磷含量分别为12.44~15.57和0.96~1.95 g/kg;③植物的生长大大增强了水体的反硝化脱氮能力,黄花水龙、绿色狐尾藻、菖蒲与空白对照组溶解性N₂差值（净脱氮差）分别为0.16~22.35、?4.14~24.63、?0.26~15.74 μmol/L,水生植物生物量是影响浮床系统反硝化作用的最关键因素. 研究显示,生态浮床是较清洁型湖水氮磷削减的一种可行技术,浮床植物组合方案设计应充分考虑不同植物的季节生长特性和反硝化脱氮能力.      

大型水生植物修复重金属污染水体研究进展

重金属污染水体的修复是一项艰巨的工程,以往的物理及化学修复不仅投资巨大而且效果不甚理想,而利用水生植物修复重金属污染水体是一种低廉有效的处理方法。文章综述了利用大型水生植物植物修复重金属水体的研究进展,重点阐述了4种生活型水生植物(挺水、漂浮、浮叶和沉水)对重金属的蓄积效果;并对植物修复重金属污染水体的影响因素如植物生活型、生物量、株龄以及重金属的类型、初始浓度和水体的理化性质等进行了讨论。最后,对利用组织培养技术进行植物筛选、利用基因工程技术使水生植物对重金属具有超蓄积能力、水生植物修复重金属污染水体机理机制研究以及应用多种类型植物的组合研究等方面进行了展望,并且提出了水生植物修复重金属污染水体的实际工程应用中需要注意的问题。     

组合型生态浮床的动态水质净化特性

研究开发了一种由水生植物、水生动物及微生物膜构建的组合型浮床生态系统.通过中试研究,考察了该浮床对富营养化湖泊水体在动态条件下的净化效果.结果表明,水体交换时间为7d时TN、TP、高锰酸盐指数的去除率分别为53 .8%、86 .0%和35 .4%.污染物的直接净化主体为人工介质和水生植物单元,但在生态浮床中引入河蚬增加水生动物单元,通过食物链的“加环"作用,提高了颗粒性有机物的可溶化和无机化（氨化）以及可生化性,改善了植物吸收以及人工介质单元生物膜中微生物的基质条件,促进微生物的生长和活性,提高了浮床的净化效果.     

河道水体原位生态净化技术研究进展

河道水体生态净化剂及修复技术是目前河道治理中研究和应用的热点。综述了当前国内外污染河道水体生态净化技术特点、应用及研究进展,重点介绍了近自然河岸带、生态滤坝、生态浮岛、生物膜净化和水生植物修复等河道原位水体生态净化技术方面的研究与应用,指出了河道水体生态净化过程中存在的问题,并就技术研究方向进行了展望。     

空心菜浮床+仿生植物系统对污染物去除效果

通过空心菜浮床,空心菜+仿生植物复合系统以及仿生植物3组不同的水处理系统对城市重污染河道水体主要污染物的去除效果研究,试图阐明浮床+仿生植物复合系统在水质净化中的强化作用。结果表明,空心菜浮床+仿生植物复合系统对污染水体中的TN,NH4+-N,TP,高锰酸盐指数均具有较好的去除效果,相对于单独的空心菜浮床系统,复合系统对TN,NH4+-N,TP以及高锰酸盐指数的去除率提高了28.50%、20.03%、33.43%、18.02%;相对于单独的仿生植物系统,复合系统对TN,NH4+-N,TP以及高锰酸盐指数的去除率提高了14.98%、20.29%、53.38%、26.96%,且其对污染物的去除率远高于对照(p<0.05),表明空心菜生态浮床+仿生植物复合系统可实现对污染水体的强化净化,同时可有效抵抗空心菜植物腐烂对系统带来的冲击,确保复合系统的长期稳定运行。     

水葫芦的教训

北京市水利科学研究所日前在通州永乐店科研实验基地建起本市第一个水生植物培育基地.该基地依靠水生植物吸附有害物质,使水质得到净化.目前,这些植物已在转河、昆玉河、亮马河等河道水域安家落户,今年将计划布设生物浮床16.7公顷,将为净化水体、改善水质、美化水环境发挥重要作用(据<京华时报>6月22日).     

利用水葫芦治理水污染可行

水葫芦是世界著名的害草，正危害着我国许多湖泊的生态。目前，中国科学家已经认识到了水葫芦的一些特性，并多方尝试利用其特性治理污染。中科院武汉植物研究所研究员李伟正在主持一个湖北省科技攻关项目《城市湖泊水质修复与保持技术》。这一课题的研究思路是：利用水生植物对水中氮、磷等营养元素和污染物的吸收及分解作用，通过选择不同的水生植物及其组合来适应不同的受污染水体，通过控制水生植物的数量调控净化能力的大小，以修复污染水体和保持水质。该课题将水葫芦纳入了选用范围，由水葫芦蔓延速度十分迅速，因专家们设想利用采收…     

美人蕉对西安护城河水体净化功能的初步研究

以西安护城河污染较严重的北门段水体为研究对象,利用浮床技术种植美人蕉净化重污染水体。研究表明,美人蕉对西安护城河北门段河水TN、TP、COD、NH3-N等的去除率分别为77.4%、89%、93%、97%;这为利用美人蕉浮床系统对西安市护城河水体修复提供了科学依据。     

碳纤维湿地式浮床对微污染水体的净化研究

首先研究了千屈菜(Lythrum salicaria Linn)、小香蒲(Typha minima Funk)以及黄菖蒲(Iris pseudacorus)3种较适合北方种植的耐寒植物在微污染水中的生长状况及对污水的净化效果,其次研究了碳纤维湿地式生态浮床系统对微污染水体中各指标的净化效果。结果表明,综合分析生长状况及对污水的净化效果,最适合用于浮床的植物依次是千屈菜、小香蒲、黄菖蒲。在水力停留时间1 d及气水比为2∶1的条件下,种植了千屈菜的碳纤维湿地式生态浮床对污水中的浊度、COD、NH4+-N以及TP都有很好的去除效果,平均去除率分别为96.47%、83.76%、90.48%及81.58%以上。但浮床系统对微污染水体中的TN去除效果不佳,平均去除率仅为15.80%。     

农业面源污染防治措施进展研究

随着城市生活污水和工业废水等点源污染 得到控制,农业面源污染的危害日益凸显.将对目前的农业面源污染防治技术以及未来的发展进行阐述,将从源头减量、传输过程的阻断与拦截、养分的回收利用以及水体的生态修复面源污染物传输四个环节分别论述.源头控制主要采用减少化肥的施用量和水土流失等实现,传输过程的阻断与拦截以及养分的回收利用主要通过将径流引入人工或自然湿地等实现,水体的生态修复主要通过生态浮床技术等暂时强化技术与植物修复技术等长效修复技术相结合的方式实现.     

植物-自然生物膜浮床在水体修复中的应用

植物浮床技术、自然生物膜修复技术是水体原位修复的有效措施,在此基础上发展起来的植物-自然生物膜复合生态浮床技术是当前研究的热点之一。该文综述了植物浮床技术、自然生物膜修复技术的原理和研究现状;阐述了植物-自然生物膜复合生态浮床技术中复合浮床的制备、自然生物膜的固定化技术路线以及植物和自然生物膜协同修复机理;植物自然生物膜复合生态技术是一种具有很好应用前景的原位修复技术。     

重金属Cd胁迫条件下水生植物生长和吸收特征分析

为探究重金属Cd胁迫对6种水生植物生长及水质净化的影响,文章以金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、美人蕉(Canna indica L.)、黄菖蒲(I. pseudacorus)、水芙蓉(Pistia stratiotes)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum Linn.)、凤眼莲(Eichhornia crassipes)等6种水生植物为研究对象,测定其对不同浓度Cd污染水体的净化能力及Cd胁迫条件下水生植物的生长特征。结果显示,Cd胁迫下6种水生植物的存活率为100%,Cd胁迫抑制了水生植物的生物量积累和营养元素含量,且低浓度条件下水生植物生物量的平均增长率为最高(24%);Cd主要积累于水生植物的根部,Cd胁迫下水生植物根茎叶Cd的胁迫浓度与植物体内磷元素和钾元素含量呈负相关,胁迫的分界点为1 mg/L。单一水生植物中凤眼莲(85.6%)、水芙蓉(82.7%)和美人蕉(78.8%)的净化率较好;组合水生植物中B4(金鱼藻+黄菖蒲+凤眼莲)和B6(穗花狐尾藻+美人蕉+凤眼莲)的净化效果最佳;结合水生植物在园林景观中的效果,可以将上述植物作为Cd污染修复的潜在物种,应用到人工湿地、生态浮床等设计中去。     

人工浮床技术在污染水体生态修复中的研究

人工浮床作为一种有效、经济、新型的地表水生态修复技术,已被许多国家成功地应用于地表水的污染治理和生态修复中,成为目前水环境综合治理领域研究和应用的热点,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.概述了人工浮床国内外研究现状及其工程应用实例,对处理效果影响因素进行了分析,展望了发展前景.     

微生物强化组合浮床净化微盐碱水体的效果

为了研究盐生植物碱蓬(Suaeda salsa)和微生物构建的组合型浮床对微盐碱水体的净化效果,构建空白对照浮床A、碱蓬植物浮床B、微生物浮床C和碱蓬+微生物组合型浮床D,在室内连续流条件下对富营养化微盐碱水体(pH值为8.5~9.0,盐度为5‰~7‰)进行动态净化实验.结果表明,碱蓬植物浮床对总氮、总磷、高锰酸盐指数的去除率分别为32.5%、14.3%和28.2%,增加微生物人工介质后,碱蓬+微生物组合浮床对水体中的总氮、总磷、高锰酸盐指数的净化效率达到70.5%、34.7%、70.8%,其中微生物单元对总氮、总磷、高锰酸盐指数的去除率分别为37.7%、21.6%、44.5%.碱蓬+微生物组合型浮床净化硝态氮、总氮的增效作用去除率分别为12.2%、0.3%,而在去除氨氮、总磷、高锰酸盐指数的过程中没有产生增效作用;表明在微盐碱环境中,组合型浮床中植物和微生物的协同增效作用受到抑制.采用高通量测序技术对浮床C、D中微生物群落进行对比分析表明,组合型浮床中微生物群落具有更高的丰富度和多样性,这与浮床D具有较高的污染物去除率的结果相一致.主成分分析结果表明,微生物的降解作用是水体中污染物浓度降低的主要因素.本研究为组合型浮床应用于净化滨海区富营养化微盐碱水体提供了参考依据.     

水生态修复植物资源化利用潜力

用于水体净化和生态修复的水生植物若管理不当极易在水体中腐烂分解,对水体造成二次污染。文章对水生态修复植物的资源化利用途径进行了研究和概括,并从植物自身特性角度分析了其资源化利用潜力。结果表明,水生植物的资源化利用潜力是优选水生植物进行生态修复的重要指标之一,水生态修复植物常用于能源燃料生产、工业原料利用、食药用、生物炭制备、饲料和肥料制作等。其中,凤眼莲、大薸、浮萍等漂浮植物用途多样、应用最为广泛;芦苇、香蒲、水葱等纤维含量高且质量优的挺水植物在造纸、编织、制备生物炭等方面具备良好的潜力;在保障健康安全的前提下,菰、莲藕、水芹、芡实、慈姑等富含营养物质的植物还可进行食用,香蒲、菖蒲、泽泻等含有丰富活性物质的植物可以进行药用。对水生植物生物量进行合理收割与资源化利用,可达到生态修复与产生经济效应的双重目的。文章可为水生植物的高效利用及水生植物管理提供思路。     

曝气-电解生态浮床的净化效果与机理分析

为强化生态浮床对重污染河道水体的净化能力,采用曝气-电解生态浮床联合技术增强生态浮床的净化功能.试验考察了电流密度、曝气量和处理时间对模拟的高氮磷重污染水体的净化潜力,分析了电解反应对填料细菌群落结构组成和浮床水生植物黄菖蒲（Iris pseudacorus）生长的影响.结果表明：在进水NH₃-N浓度为10 mg·L^-1,PO₄^3--P浓度为0.8 mg·L^-1,电流密度为0.74 mA·cm^-2,水力停留时间为3 d的条件下,相比于电解生态浮床和传统的生态浮床,曝气-电解生态浮床有利于水体中NH₃-N的去除（p<0.001）,其NH₃-N浓度下降至（0.92±0.24）mg·L^-1,而电解生态浮床处理的水体NH₃-N浓度为（6.85±0.17）mg·L^-1,传统生态浮床处理水体中NH₃-N浓度高达（8.09±0.40）mg·L^-1,曝气促进了水体中NH₃-N向NO₂^--N和NO₃^--N的转化.电解有利于水体中PO₄^3--P的去除,电解生态浮床处理水体中的PO₄^3--P浓度下降至（0.43±0.02）mg·L^-1,曝气-电解生态浮床处理的水体中PO₄^3--P下降至（0.46±0.02）mg·L^-1,可见,电解促进了PO₄^3--P的去除.从对I.pseudacorus生理生化指标变化分析可知,曝气有利于减弱电解反应对I.pseudacorus的损伤;对基质生物膜的16S rDNA分析可知,电解反应增加了浮床基质中自养反硝化微生物数量.因此,曝气-电解生态浮床是一种有效的净化重污染水体的方法.     

浮床覆盖率对再生水补给景观水体的影响研究

针对生态浮床应用时覆盖率选择缺乏依据及其对沉积物影响缺乏研究的现状,文章探究了浮床覆盖率对再生水补给景观水体水质及沉积物产量和基本性质的影响。为期半年的中试试验结果表明,浮床应用可避免再生水补给景观水体pH和浊度的大幅上升、显著降低水体营养物浓度、稳定控制藻密度和Chl-a浓度在较低水平,从而大幅降低了系统中藻源性沉积物产量、沉积物氮磷积累量及有机化程度,最终降低了再生水补给景观水体的内源污染风险。此外,水质和沉积物的以上效果随着生态浮床覆盖率的增大而增加,但覆盖率为30%和45%时浮床对水质的净化效果差异并不显著(P<0.05),因此,综合考虑覆盖率对水质和沉积物的影响以及经济因素,认为30%可作为生态浮床保障再生水补给景观水体水质的最佳覆盖率,此时其对水体浊度、TN、NO₃^--N、TP和PO₄^3--P的去除率分别为66.03%、70.56%、95.04%、59.95%和74.82%,藻密度和Chl-a平均去除率为48.86%和41.13%。该研究可为应用生态浮床净化再生水补给的景观水体的工...     

温度对植物浮床净化富营养化水体能力的影响

利用生态浮床系统研究了温度对豆瓣菜和水芹净化富营养化水体能力的影响.结果表明,不同温度(10、22和35℃)处理明显影响植物浮床系统对NH4+-N、TN、TP、Chla、CODMn、BOD5的去除效率;植物浮床系统在22℃时对TN、NH4+-N,Chla的去除率分别达79%、82%、76%以上,在35℃时对TP、COD...