再生水补水景观湖浮游藻类群落结构特征及与环境因子的关系

在2014年6月至2015年5月,对以再生水为补水水源的天津临港生态湿地公园景观湖区的浮游藻类和水质指标进行逐月监测,应用典范对应分析(CCA)研究了浮游藻类与环境因子之间的关系,评价了湖区的水环境状况。结果表明:共鉴定出浮游藻类7门67属115种(包括变种),硅藻门种类最多,其次为绿藻门和蓝藻门,浮游藻类丰度范围为3.5×106~49×106cells·L~(-1),平均丰度为25.7×106cells·L~(-1),优势藻种主要为链状假鱼腥藻、梅尼小环藻、四尾栅藻、颤藻、项圈藻和卵形隐藻;多样性分析显示,藻类物种多样性一般,结合优势指示种评价水体为中污染富营养型水体;典范对应分析表明,水温、盐度、TN/TP等是影响临港再生水补水景观湖藻类群落结构的主要因素。     

海河干流天津段氮磷对藻类生长的影响及动力学分析

本实验以海河干流天津段水体为对象,对其中四种典型共存藻类(即铜绿微囊藻、小球藻、卵囊藻和席藻)在不同氮磷营养盐环境条件下的响应生长规律进行了过程表征及动力学研究。实验结果表明,N/P在10~40范围适宜藻类生长,N/P为10时藻类比增长率最大;氮浓度水平在2.0~15 mg·L~(-1)、磷浓度水平在0.2~1.5 mg·L~(-1)内,藻类比增长率随着氮磷浓度的升高而增大,当氮浓度为15 mg·L~(-1),磷浓度为1.5 mg·L~(-1)时达到最大,优势藻为卵囊藻;通过Monod藻类生长动力学分析得出,藻类最大比增长率为0.050 8,半饱和常数为0.157,表明目标河段水华暴发风险相对较低,且磷是藻生长限制性因子。     

附着藻类对浮游藻类生长抑制的试验研究

通过室内模拟实验,研究了在实验室条件下,以控制一定的温度、照度、pH值等条件,并设置氮磷比在10：1到25：1的范围内变化时,观测浮游藻类单独培养和浮游附着藻类混合培养时的生长竞争情况,为富营养化水体的水华控制提供一定的理论依据。另外,还探讨了以葡萄糖为外加碳源,对浮游藻类和附着藻类生长状况的影响。结果表明,在氮磷比为20：1时,浮游藻类单独培养和混合培养下的浓度差最高,其值为159×10^5 cells／L。随着氮浓度的增高,当温度越高时,附着藻类对浮游藻类的竞争优势越明显。同时浮游藻类比附着藻类更能适应较高的COD浓度。     

混盐条件下藻类生长特性及磷营养盐动力学分析

选择天津滨海地区混盐水体,研究不同盐度下藻类演替及生长规律,并探究混盐条件下磷营养盐对藻类生长的影响,以Monod方程为理论基础,构建混盐条件下藻类生长—磷营养盐动力学模型,为混盐水体水华防治提供依据。结果表明:在盐度(以质量浓度计)10 000mg/L的情况下,卵囊藻(Oocystissp)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为优势种;当盐度≥10 000mg/L时,铜绿微囊藻为优势种。盐度为10 000~20 000mg/L时,藻类适宜生长繁殖;当盐度10 000mg/L或盐度20 000mg/L时,藻类生长繁殖受到不同程度的抑制。当盐度为15 000mg/L的条件下,适宜藻类生长的磷营养盐(以磷计)为0.20~1.50mg/L;当磷营养盐为1.50mg/L时,比生长率最大。通过藻类生长—磷营养盐动力学分析,确定混盐条件下藻类最大比生长率为0.877d-1,半饱和常数为0.914mg/L。     

增蓝剂停留时间及对水质和浮游植物影响分析

水体遮光剂能干扰水下光照,抑制藻类生长。为了探讨水体遮光剂-增蓝剂在自然水体的作用情况,对围隔内增蓝剂的停留时间及水质、浮游藻类和沉水植物的变化特征进行分析。结果表明,当围隔水体中增蓝剂浓度为1 mg/L时,5周内其降解超过50%,9周后降解超过95%。与对照组相比,增蓝剂对围隔内总氮、总磷浓度无明显影响,易氧化成分的存在导致CODMn浓度升高至8.60 mg/L,但CODMn浓度随增蓝剂的降解逐步降至7.81 mg/L。在增蓝剂作用下水下光照度衰减明显,水深0.2 m处仅占水表面光强的21.16%,光衰减系数(k)为0.7 m-1。增蓝剂对藻类生长抑制作用明显,抑制率高达56.24%,但对金鱼藻生长无显著影响。     

深水型水库水质因子与藻类群落垂向演替及水华爆发机制分析

将莆田市东圳水库垂向划分为表层、中层、和深层,研究其藻类群落的分布特征及其受环境因子影响的演变规律,进而明晰“水华”爆发机制。结果表明,水库中共检出浮游藻类7门39属,群落结构主要以蓝藻、绿藻、硅藻和隐藻为主,在不同季节沿水库垂向分布呈现显著差异性。表层和中层水体中优势藻类为绿藻门和蓝藻门,受水温、光照、DO和TN影响;深层水体优势藻类为硅藻和隐藻,主要受水温和TN影响。对水库中营养盐分析结果表明,东圳水库N/P平均值达到32.4,呈典型磷限制性特征,水库氮污染主要来自农业面源输入和内源释放。底泥中氮类物质易于在夏季分层期发生释放,并与DO结合发生形态转化后输入至上层水体,由此导致“水华”现象的发生。针对东圳水库水华防范与治理,需严格防控点源和农业面源污染,并建设水力扰动设施以及增设原位修复装置等措施,全方位防控水华现象的发生。本研究通过分析东圳水库藻类功能组时空演替,有助于确定东圳水库藻类爆发机制,可为水库藻类治理、水环境生态保护提供参考。     

三峡库区支流回水区水体分层与藻类生长

三峡水库自2003年蓄水以来,库区支流形成了长短不一的回水河段,缓慢的水流和蓄积的营养盐导致回水河段由库区蓄水之初在短时间内出现水华,逐步发展到一年内水华可维持数月。为了研究回水区水环境与水华发生的关系,从2013年4月—12月,对库区北岸最大支流澎溪河的长年回水区——高阳平湖进行了定点监测。监测结果显示,季节性变化及三峡库区特殊的调度方式,导致高阳平湖水体在春、夏和秋季有明显分层。春季水华期间藻类群落结构单一,只出现4门9属,以蓝藻门的微囊藻(Microcystis)、绿藻门的实球藻(Pandorina)和空球藻(Eudorina)为主,秋季藻类结构组成增至7门52属,优势属逐渐被硅藻门的小环藻(Cyclotella)和针杆藻(Synedra)取代,水体各层藻类细胞密度差异消失。研究结果说明高阳平湖水体分层状况影响藻类生长和分布。     

钙离子浓度对水华微囊藻生物钙化固定CO_2的影响

以水华微囊藻为研究对象,对其生物钙化固定二氧化碳的潜能进行了探索,并研究了不同钙离子浓度对其生物钙化固碳能力的影响。结果表明,水华微囊藻表现出明显的生物钙化作用,且其生物钙化能力随钙离子初始浓度不同而变化,当钙离子初始浓度为170 mg·L~(-1)时,水华微囊藻生物钙化能力较强。在藻细胞初始浓度为1.7×10~6~1.8×10~6cell·m L~(-1)条件下,1 000 m L的藻液可固定二氧化碳量达36.5 mg。实验结果为拓展藻类生物钙化固定二氧化碳的研究提供了新的思路。     

粒径和底床地形对沉积物中有机磷释放的影响

主要研究了2种沉积物粒径(35μm和130μm)及底床微地形对沉积物中内源溶解性有机磷释放的影响。选取某浅水湖泊沉积物为研究对象,对其人工污染溶解性有机磷別用室内循环直流水槽顶盖驱动流模拟风生流,考察静态和风生流作用下不同粒径沉积物及底床微地形对溶解性有机磷释放的影响。实验结果表明:在20 cm·s~(-1)及38 cm·s~(-1)2种驱动流速条件下35μm粒径沉积物实验组中沉积物有机磷释放速率均大于130μm实验组。对于35μm粒径沉积物实验组在20 cm·s~(-1)驱动水流扰动下,沉积物有机磷的平衡释放量为0.44 mg·L~(-1),在38 cm·s~(-1)驱动水流扰动下为0.49 mg·L~(-1);对于130μm粒径沉积物实验组在20 cm·s~(-1),和38 cm·s~(-1)2种扰动下的沉积物有机磷平衡释放量分別为0.29 mg·L~(-1)、0.30 mg·L~(-1);驱动流速的提高促使达到平衡状态时的释放量提高小粒径沉积物提高驱动流速更利于平衡释放量的提高且高驱动流速缩短达到释放平衡所需的时间。在底床微地形(对地形的描述采用:y=O.1sin2πx)实验中发现,静态条件下波峰处上覆水有机磷浓度首先逐渐降低至0.18 mg·L~(-1),其后升高至0.40 mg·L~(-1)并达到平衡而波谷处则不断上升至极大值0.87 mg·L~(-1)其后下降至0.77 mg·L~(-1)并达到平衡;而在20 cm·s~(-1)的驱动水流扰动下,波峰波谷处上覆水有机磷浓度变化较为_致均逐渐增长至极大值0.39 mg·L~(-1)和0.45 mg·L~(-1)后达到平衡状态。此外,在静态和动态条件下,波谷处上覆水中有机磷含量始终高于波峰处。     

梯级电站作用下北江河流秋季藻类水华特征及关键因子分析

为探究梯级电站作用下北江河流藻类水华的关键因子,采集了北江非水华和水华期间水质监测数据,通过相关性和冗余分析探讨北江藻类水华暴发与影响因子之间的关系。结果表明,北江水华正相关影响因子为水温、pH、溶解氧、高锰酸盐指数和总磷,负相关影响因子为总氮、氨氮和流速及流量。在营养盐满足条件的情况下,秋季水温上升,梯级电站作用下水体流动慢,水体分层明显,导致具备悬浮能力的微囊藻处于有利的理化环境,成为绝对优势种,并大量聚集从而发生蓝藻水华。     

生物制剂法治理藻类水华

在广州市黄埔区某公园池塘进行现场围隔对比实验,通过投加固定化生物催化剂(IBC)治理藻类水华。结果表明,在IBC中细菌的直接或间接杀藻的作用下,水体中的藻类生物量迅速降低,叶绿素a去除率达到81.5%;微生物的快速生长及酶和酶活因子的协同作用下,水中污染物被快速降解,使水体中的总氮、氨氮和COD的浓度快速下降,去除率分别达到81.9%、80.3%和65.3%,并维持在低水平,进一步抑制了藻类水华的形成和发展,加快水体的净化。     

曝气对管式MBR膜污染及临界通量影响

采用管式膜微滤高岭土悬浊液,考察了恒通量下曝气对膜污染的影响,并对不同膜面气体流速下跨膜压力和膜污染周期变化进行了研究,此外,采用阶梯通量法对临界通量进行了测定。结果表明,曝气可显著减缓膜污染,延长膜污染周期,同时提高膜的临界通量;随着膜面气体流速由0.067 m·s~(-1)提升至0.251 m·s~(-1)时,膜污染平均速率由0.366 k Pa·h~(-1)降低至0.104 k Pa·h~(-1),膜污染周期由8 d延长至31 d,临界通量由8~10 L·(m~2·h)-1提高至22~26 L·(m~2·h)-1。此外,通过惯性模型分析发现,膜的临界通量与膜面混合流速呈良好的线性关系,R~2=0.98;但随着膜面气体流速的增加,悬浊液中高岭土粒径逐渐变小,并且通过膜表面污染阻力构成分析发现,膜表面不可逆污染阻力由13.9%提高至31.6%,这不利于膜污染控制。     

冬季不同生境下菹草的水质净化效果研究

在室外通过人工构建静态模拟生态系统,研究冬季不同底质、水深、水质条件下,菹草对水体营养盐的吸收净化效果。结果表明,在不同水深或水质污染程度的相应组实验中,添加土壤改良剂的各组实验的TN、TP、NO3--N、高锰酸盐指数去除率均高于相应的未添加组,而NH4+-N去除情况相反;添加土壤改良剂有助于菹草对水体营养盐的综合去除,菹草在水深较深且营养盐负荷较高的水体中对营养盐的去除效果更好;水深35cm比水深25cm更适宜菹草的生长;菹草在实验设计的水质条件下能正常生长和对水质进行高效净化,适合在冬季运用于一般河道的水体修复。     

城市景观河道营养状况与轮虫群落结构

为了解城市景观河道治理过程水质与轮虫群落结构的关系,于2012年5月至2014年12月对江苏省常州市景观河道进行了调查。利用综合营养状态指数法对景观河道的营养状况进行评价;并通过轮虫群落种类组成、优势种、生物量及多样性指数等指标探讨了轮虫群落结构与水体营养水平之间的关系。结果表明,景观河道总体处于富营养状态,主要是由河道中氮磷等污染物浓度过高引起;调查期间检出轮虫共22种,其中优势种为萼花臂尾轮虫(479个·L-1)、蒲达臂尾轮虫(98个·L-1)以及针簇多肢轮虫(137个·L-1);轮虫总数量处于较低水平(312个·L-1),多样性水平不高,轮虫数量与各污染物营养状态指数呈负相关;生物量与总氮营养状态指数呈极显著负相关。     

臭氧对河道典型藻类的影响研究

为探究臭氧工艺应用于河道等污染水体控制藻类的可行性,分别针对水体浮游藻类和附着藻类开展臭氧投加影响实验。结果表明:(1)投加臭氧30min后,浮游藻类铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和尖针杆藻(Corynebacterium albicans)藻细胞密度随臭氧浓度的增加而下降,臭氧胁迫影响的质量浓度阈值为4mg/L,此浓度下,细胞出现大量死亡,且此后15d内很难得到恢复。(2)附着藻类受臭氧胁迫的质量浓度阈值为3mg/L。3mg/L臭氧水中藻生物膜的总生物量、叶绿素a、胞外多糖和脱氢酶活性均较原水低,但随着时间的延长,各项指标基本都表现出了与原水差距缩小的趋势,说明附着藻类有较强的恢复能力。     

微宇宙法研究环境因子对南方典型梯级水库群藻类生长的影响

针对中国南方某城市A、B和C 3座重要城市地表供水和原水调蓄水库藻类周期性暴发的问题,以水体营养盐总氮浓度、总磷浓度、水流速度和藻类初始浓度作为环境因子,以chl-a的比增长率作为评价指标,开展微宇宙环境模拟藻类生长的L9(34)正交实验,研究了环境因子对该梯级水库群中藻类生长的影响。结果表明,在实验所设定的水平范围内,藻类初始浓度对藻类生长的影响显著。当总氮为6 mg/L,总磷为0.25 mg/L,流速为0 m/s,藻类初始浓度为21.65μg/L时,最利于南方典型梯级水库群中的藻类生长。4个因素对藻类生长的影响大小依次为:藻类初始浓度、总氮浓度、水流速度、总磷浓度。不同实验条件下微宇宙中的优势藻种类不同。     

扬水曝气技术在水源水质改善中的应用

扬水曝气技术是新开发的水质改善技术,用于混合上下水层、控制藻类生长、增加水体溶解氧、抑制底泥污染物释放.将该技术应用于某水源地,其提水效率达到同类设备--同温层曝气器的两倍;控制了水体表层的藻类数量,抑制了藻类的生长,将藻类叶绿素a含量降低了13.96%.扬水曝气技术的适用条件:用于控制藻类生长时,水深应不小于10 m;用于抑制底泥污染物释放时,水体应存在溶解氧小于1～2 mg/L的厌氧条件.     

基于WASP模型计算尾水回用河道污染负荷

城市景观河道水质恶化,主要是由于河道两岸污染物质排放进入水体,导致水体水质下降。为了计算下游各区段污染物质日负荷排放量,同时甑别重点排污区段,提出采用WASP水质分析模拟软件计算各段氨氮负荷排放量。模拟过程需先定义河道基本参数:河道长宽、水深,入河流量增加量、水体流速、氨氮循环拟合公式中硝化速率、反硝化速率系数等。模拟结果表明,不同氨氮浓度求得的入河负荷值是相对唯一的。1 g/d负荷的增加会导致模拟浓度改变0.01~0.06mg/L。同心河下游生活区(一~三段)的氨氮排放负荷比上游工业区(四~六段)大,生活区氨氮排放负荷达到河道总排放负荷60%~70%。河道氨氮负荷削减模拟的结果表明:上游氨氮污染负荷量越大,下游削减负荷程度越高,从而使得下游氨氮浓度越低。     

不同鱼类对凤眼莲生长以及水质的影响

凤眼莲的过度生长已经成为水生态系统灾害之一。通过模拟实验,研究鳊、鲫、草鱼等对凤眼莲生长以及水质的影响。研究结果显示,实验期间,对照组、鳊组、鲫组、草鱼组的凤眼莲平均相对生长率分别为46.1、35.3、40.4和14.6 mg·(g·d)~(-1),鳊组和草鱼组平均相对生长率显著低于对照组。实验结束时,实验组水体中溶解性总氮和溶解性总磷浓度与对照组没有显著差异。研究表明利用草鱼和鳊既可以抑制凤眼莲生长,同时又能够净化污染水体。     

液-液射流搅拌提高热水解污泥混合性能分析

在厌氧消化反应器中,机械搅拌是广为应用的搅拌方式,但机械搅拌在运行过程中存在设备维修困难、能耗高等问题。基于前期的研究,利用Ansys 17.2软件平台,构建3 000 m~3液-液射流搅拌厌氧消化反应器1∶1仿真模型,为考察液液射流装置对热水解污泥在反应器内的搅拌混合效果,模拟得出速度云图、速度矢量图、剪切速率图以及死区分布图,并对搅拌性能、搅拌机理进行分析。结果表明:流场区域流速范围0~1.50 m·s~(-1),剪切速率范围0~200 s~(-1);依据斯托克斯定律计算出该流场中沉降速度阈值0.30 m·s~(-1),低于该速度值的部分形成死区,死区主要分布在流场中心区域,其体积为600.88 m~3,占总体积20.58%;相对于流场中心区域,流场内其他区域流速均值为0.60 m·s~(-1),得到较好的搅拌混合。