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。     

生物质碳源组合型生态浮床系统脱氮效果研究

利用农业废弃物和水生植物,结合水下空间与水面景观,构建集成脱氮技术的新型立体组合式生态浮床系统用以地表水体中氮的脱除以净化水质。立体生态浮床运行2个月之后的结果显示,NH3-N、TN和CODMn的去除率可分别达到96.77%、95.51%和77.75%,本浮床具有较高脱氮能力,水体净化效果明显;同时,整个生态浮床系统的生物多样性较为丰富,原水分别为Ⅴ类和劣Ⅴ类的池2和池5中分别鉴定出6种和8种主要氨氧化菌谱带,位于系统中部的玉米芯和稻草表面微生物多样性丰富程度较高;稻草和底泥中氨氧化菌的谱带种类最多。与池2相比,池5中除了存在共有谱带外,还存在特有谱带h和j带,表明可能有特殊氨氧化菌群的存在。本组合型生态浮床具有同步硝化与反硝化作用,利于沉水植物生长,并能促进水生态系统构建。     

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。     

天然沸石处理富营养化水的生物基作用研究

采用实验室模拟封闭池塘水体的方法研究了天然沸石处理富营养化水的机理与方法,采用电镜等手段观察和研究了沸石生物膜的形态。结果表明,天然沸石是一种良好的生物基材料,具备生物膜功能的沸石对富营养化池塘水中的NH₃-N和COD能保持长效和稳定的去除作用,两者的去除率分别为85%～88%和64%～73%。对磷的去除以吸附为主,去除率可达27%,吸附饱和后沸石失去除磷效果。天然沸石的吸附、离子交换和生物作用,能形成一个完整和谐的吸收消化系统,使天然沸石始终处于吸附未饱和状态,是沸石去除NH₃-N和COD的重要机理。天然沸石来源广泛,价格不高,在富营养化池塘水净化中,具有效果持久、无二次污染和不影响水体景观的特点,在提高和改善水质的同时,对增强水生态系统的自净能力有利,是一种安全和纯生态的处理方法。     

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。     

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.     

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。     

生态混凝土对富营养化景观水体的净化效果研究

考察了普通生态混凝土和植生型生态混凝土对富营养化景观水体的净化效果。结果表明,普通生态混凝土对富营养化景观水体中高锰酸盐指数、TP、TN的去除率分别为49.42%、9.80%、14.52%,而植生型生态混凝土对3者的去除率均更高,分别为61.81%、12.74%、20.60%。并分析了普通生态混凝土和植生型生态混凝土对富营养化景观水体的净化机制。     

冬季低温条件下浮床植物对富营养化水体的净化效果

在冬季低温条件下,采用浮床无土栽培技术,研究了水芹菜、多花黑麦草以及大蒜3种耐寒植物对富营养化水体的净化效果。试验结果表明,3种植物在水温4.0～10．1℃的条件下均生长良好,对水体中TN、NH4^＋-N、TP、CODMn污染物的去除率分别为59.3％～29.2％、65、2％～39.3％、55.6％～33.9％,55．7％～49．5％．对藻类的抑制率为88．4%～92．3％。通过比较,水芹菜净化能力最强,多花黑麦草次之,大蒜最弱。本项研究丰富了冬季低温条件下治理富营养化水体的方法．也为冬季浮床植物的选择提供了依据。     

生物沸石滤池处理富营养化水体的挂膜实验

采用上向流生物沸石滤池处理富营养化水体,考察了挂膜阶段(前30 d)滤池对浊度、COD和TP等的去除效果,重点研究了系统中各形态氮素(NH4+-N、NO2--N、NO3--N和TN)的变化情况。结果表明,对于富营养化水体,生物沸石滤池对浊度、COD和TP的去除率分别约为80%、30%和24%;出水NH4+-N始终保持在0.5 mg/L以下,去除率在90%以上;NO2--N出现峰值(4.98 mg/L,第9 d),第13 d后即一直低于进水值;实验后期出水NO3--N与进水NH4+-N变化趋势基本一致,表明硝化生物膜已成熟,原位再生可行;生物沸石床内可能存在同步硝化反硝化现象。出水NO2-N浓度低于进水可作为生物沸石挂膜成功的一个标志。     

广州市白云人工湖生态修复工程设计

广州市白云湖是广州市最大的人工生态服务湖泊,通过对白云湖生态修复工程进行设计,采用了炭素纤维生态草、微纳米气泡发生装置及纯氧发生器和人工干预与生物处理相结合生态浮床等环保新技术对白云湖水体进行综合生态修复,并对白云湖水质进行跟踪监测。结果显示,白云湖水质提升工程实施之后,白云湖各项水质指标都有一定的改善。白云湖生态修复工程的设计经验对于类似人工水体的水质改善和生态修复工程建设具有参考意义。     

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.     

不同季节大型生态净化工程对原水氮素净化效果

为了分析大型生态净化工程在不同季节对水体氮素削减效果,对中国目前规模最大的饮用水源地生态净化工程——盐龙湖进行了研究。原水经生态净化工程后,氮素含量下降明显,春夏秋冬四季NH4+-N去除率分别为:69%、88%、80%和74%;TN去除率分别为25%、78%、60%和27%。各处理单元在不同季节削氮效果都发挥着重要作用,其中挺水植物净化区和沉水植物净化区是整个生态净化工程的核心单元,加强对水生植物的管理,是提升氮素去除率的关键。     

生物/生态技术协同修复城市景观水体的现场试验研究

针对武汉动物园鹤岛水体的污染状况,结合景观建设,采用生物滤罐和生态型岸边带相结合的生物/生态技术对该水体进行循环净化。实验结果表明,该净化系统对鹤岛水体水质有很大的改善作用,解决了以前水体混浊、夏季水体中藻类浓度高的问题,景观功能明显提高。该系统中生物滤罐起主要作用,夏季净化效果较好,对于总氮（TN）、总磷（TP）、COD、溶解态氮、氨态氮都有很好的净化效果;冬季效果略差,以过滤作用为主,对溶解态污染物去除作用微弱。岸边带在冬季基本没有净化效果,夏季则净化作用较为显著。     

沸石与生物沸石薄层覆盖技术削减富营养化景观水体氮比较研究

以扬州古运河河水和表层沉积物为研究对象,实验室静态模拟实验比较研究了沸石与生物沸石（即附着高效异养硝化菌和好氧反硝化菌的沸石）薄层覆盖削减富营养化景观水体氮效果,考察了生物沸石薄层覆盖削减氮可行性,探讨了生物沸石薄层覆盖削减氮的机理和影响因素。实验结果表明,当实验历时21d时,2kg／m^2（2mm厚）的沸石和生物沸石覆盖对上覆水体TN的削减率分别为36．92％和60．41％,生物沸石比沸石对TN削减率提高了23．48％,高效菌的生物脱氮作用明显;21d后生物沸石覆盖对TN的削减率维持在60％～75％,但生物沸石相对于沸石削减氮的效果有降低趋势。实验后期碳源不足是影响高效菌生物脱氮的主要影响因素。可见,生物沸石薄层覆盖削减富营养化景观水体氮是可行的,但需要进一步研究强化高效反硝化细菌适应能力方法。     

组合式水生植物净化系统对Cu、Pb和Cd的去除与生物富集特征

选取再力花、美人蕉、水烛、旱伞草、梭鱼草、慈姑、菖蒲、水葫芦和大薸9种植物作为实验植物,构建成以高效净化重金属污染水体为主要功能的组合式水生植物高效净化系统(人工湿地+生态浮床+水生植物塘3个处理单元串联而成),研究不同处理单元中水生植物对重金属Cu、Pb和Cd的去除能力及富集特征。结果表明,该净化系统经过为期60 d的连续运行,对Cu、Pb和Cd的去除率较为稳定,可分别达到Cu 93.5%~96.1%、Pb 94.5%~95.2%和Cd 95.6%~97.4%,3种重金属出水浓度均可达到GB3838-2002Ⅲ类水排放要求;其中人工湿地单元对重金属去除贡献率最高,Cu、Pb和Cd分别为54.15%、33.61%和44.84%,其次为生态浮床处理单元,Cu、Pb和Cd的去除贡献率分别为38.61%、51.42%和38.56%,而水生植物塘主要起到深度处理作用,对Cu、Pb和Cd的去除贡献率分别为7.24%、14.97%和16.6%。9种植物在系统运行期间,生长状况良好,且重金属累积量较高,尤其是生物塘系统中的水葫芦和大薸,实验期间其重金属生物富集系数(BCF)均在200以上。所选植物不同部位对3种重金属的吸收富集能力均表现为根最强。     

人工浮床技术开发与应用研究进展

人工浮床作为一种新型的生态修复技术,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,具有不占用土地、不消耗能源、成本低、管理简单等优点,在地表水修复和污水净化中得到了越来越多的应用.然而,受植物生长速度和温度的影响,其在应用中仍存在净化能力差、适用范围有限等缺陷.优势植物筛选与植物刈割、微生物强化技术和水生动物强化法等途径可以在一定程度上解决这些问题.人工浮床中植物、微生物和水生动物在污染物去除中的耦合过程、微生物活性及影响因素和人工浮床的设计、构建及日常管理标准的制定等研究尚不深入,是限制人工浮床技术进一步推广的主要因素,也是未来研究的重点和难点.