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。     

热电厂锅炉灰水闭路循环系统影响因素研究

热电厂灰水外排将显著影响城市的水环境.目前一些热电厂已经开始改造旧灰水系统,实现灰水闭路循环.本文通过对徐州市几个热电厂现有的灰水闭路循环系统影响因素的初步研究,提出改进和完善灰水闭路循环系统的可能措施和途径.     

浮床水培蕹菜的生物学特征及水质净化效果

本研究比较了污染水体中浮床水培蕹菜与陆生同种蕹菜之间生长特性以及N、P含量的差异。结果表明,水培蕹菜单株鲜重约为792．5g／株,为陆生蕹菜的3．53倍;单株N、P总量分别比陆生高469．6％、566．7％。水培蕹菜与其他水培植物相比具有较强的N、P吸收力,是一种可用于富营养化水体水质净化的优良植物。     

Nutrient concentration variations during Oenanthe javanica growth and decay in the ecological floating bed system

The ecological floating bed system is a natural alternative to technical methods of wastewater treatment and involves complex processes induced by plants or microorganisms in the wastewater. This study aimed to identify nutrient concentration variations during Oenanthe javanica (Blume) DC growth and decay in the ecological floating bed system. Results showed that the third-order polynomial equation was suitable to describe pollutant concentration changes, showing that the effect of O. javanica ecological floating bed system on polluted water could be divided into the purification phase and decay phase. During the purification phase, nutrient concentrations rapidly decreased because O. javanica influenced water microbial communities and water physical parameters (i.e., dissolved oxygen, pH, and temperature), and had a direct uptake of nutrients. However, during the decay phase, nitrogen and phosphorus concentrations in the plant tissues decreased, and these lost nutrients ultimately transferred to water and led to water quality deterioration. Results also showed that the uptake and storage of O. javanica in nutrients were temporary and the plant served only as media of the nutrients removed from the water. Under these circumstances, harvesting was an appropriate intervention to improve the treatment efficiency of O. javanica ecological floating bed system.     

陆生经济植物浮床去除富营养化水中氮素研究

通过玻璃缸静态培养试验,探讨陆生经济植物芹菜(Apium graveolens L).、茼蒿(Chrysanthemum coronarium L).和大蒜(Alliumsativum L).作为人工生物浮岛栽培植物,去除富营养化水体中氮的可行性和净化效果。采用常规耗竭法进行吸收动力学试验,研究植物根系对不同形态氮的吸收特性,为浮床植物遴选提供理论依据。结果表明:芹菜、茼蒿和大蒜在水中生长状况良好,试验前后生物量相对增长了121.24%~330.12%;三种经济植物浮床系统净化效果显著,对水中TN的去除率为44.94%~82.84%,高于空白对照系统(25.15%)。三种植物浮床系统对TN去除效果差异极显著(P0.05),根据这三种植物根系对不同形态氮在不同浓度水平下的吸收特性研究发现,其吸收规律均符合Michaelis-Menten动力学方程,但不同种类植物根系吸收特性存在差异,从而影响不同形态氮的去除效果。其中芹菜对NH4+-N的吸收潜力最大,对NO3--N的亲和力最大,大蒜对NO3--N的吸收潜力最大,对NH4+-N亲和力最大,茼蒿对两种形态氮的吸收能力较差。     

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.      

灌溉与施氮对黑河中游新垦沙地农田土壤硝态氮动态的影响

研究了黑河中游绿洲边缘区新垦沙地农田不同灌溉量(分别为估算春小麦生育期需水量的0.6、0.8、1.0倍)和不同施氮量(0、140、221和300kg·hm-2)对春小麦不同生育期土壤硝态氮含量及分布动态的影响.结果表明,施氮量为硝态氮淋溶的决定因素,土壤剖面中硝态氮的含量随着施氮量的增加而增加,当施氮量在0～140kg·hm-2之间时,硝态氮的淋溶较为缓慢,而在221～300kg·hm-2范围时硝态氮的含量显著增加,这表明当施氮量高于221kg·hm-2时易引起硝态氮的淋溶.收获期土壤的硝态氮含量明显低于开花期,且硝态氮存在显著差异的土层深度变浅.在综合4个施氮处理的情况下,不同灌溉处理同一土层土壤硝态氮的含量无显著差异(p<0.05),这一结果表明灌溉量对春小麦生育期土壤硝态氮淋溶过程的影响要小于施氮量.不同灌溉处理同一土层土壤硝态氮含量的差异因施氮水平的不同而异,多数情况下,低灌溉处理(I0.6)与中等灌溉处理(I0.8)的土壤硝态氮含量高于高灌溉处理(I1.0),同时具有显著硝态氮含量差异的土层深度随施氮量的增加而递增,说明随着灌水量的减少硝态氮向下淋溶量也相应下降.     

浑河流域地表水和地下水氮污染特征研究

通过分析浑河流域地表水、地下水中主要离子和不同形态氮含量,探讨了水体中水化学组成特点、各形态氮污染水平与分布特征,并采用综合指数法对流域浅层地下水水质进行了评价.结果表明,地表水水型从上游到下游由Ca-HCO3型转变为Ca-SO4型.NO3--N浓度由1.06mg/L增至6.13mg/L,NO2--N和NH4+-N仅在中游和下游地表水中检出,表明地表水在流域中下游地区受到的人为影响强烈;地下水沿流动方向水型由Ca-HCO3型依次演进为Ca-SO4和Ca-Cl型.NO3--N的含量(0.62~23.47mg/L)明显高于其在地表水中的含量.局地土地利用类型(林地、旱地、城镇用地、水田)对附近地表水体NO3--N浓度影响不显著,而旱地与水田地下水中NO3--N浓度存在显著差异,旱地地下水NO3--N浓度最高.浅层地下水质量评价结果显示流域浅层地下水总体质量一般,NO3--N超出背景值1.4倍,中游地区NO2--N和NH4+-N污染严重,达到Ⅳ类水标准.地下水中ORP、DO、Cl-浓度和各形态氮组成特征表明由于反硝化作用,中下游地区地下水中NO3--N浓度逐渐降低,而NO2--N浓度上升到0.041mg/L.     

温度对生态浮床系统的影响

通过构建生态浮床净化临江河重污染河水,全面考察了温度对浮床系统的影响.结果表明,温度对生态浮床系统有明显的影响作用,对生态浮床系统氮、磷净化效果的影响呈抛物线型.在水温为2~29℃时,生态浮床对TN和TP的去除率随温度的增加而明显增加;当水温超过29℃时,系统对TN和TP的去除率随温度的增加呈下降趋势;且温度对TN去除效果的影响要大于对TP的影响.研究表明,浮床系统的最佳运行水温为25~29℃,此时浮床植物的平均株高为209.9cm,对氮、磷的平均累积量分别为69.84,19.73g/m2;浮床对TN和TP的去除率分别为38.7%~44.1%和38.6%~43.6%.     

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.     

封闭循环海水育苗系统生物滤池的应用

针对循环海水育苗系统,进行了高效硝化菌剂在天然植物载体填料上的人工挂膜及生物滤池运行实验.结果表明,该系统在低温条件下,人工挂膜仍能快速有效地达到一定的运行效果,并能维持较长的时间.初步探讨了在极低的氨氮负荷和水温条件下,水力停留时间.进水氨氮浓度及温度对生物滤池硝化效果的影响.通过育苗过程的长期运行,证明该系统能够有效去除氨氮,使NH₄⁺-N,NO₂^--N,NO₃^--N及COD浓度长期维持在较低水平上.     

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。     

The vulnerability of hydropower production in the Zambezi River Basin to the impacts of climate change and irrigation development

The Zambezi River Basin in southern Africa is relatively undeveloped from both a hydropower and irrigated agriculture perspective, despite the existence of the large Kariba and Cahora Bassa dams. Accelerating economic growth increases the potential for competition for water between hydropower and irrigated agriculture, and climate change will add additional stresses to this system. The objective of this study was to assess the vulnerability of major existing and planned new hydropower plants to changes in climate and upstream irrigation demand. Our results show that Kariba is highly vulnerable to a drying climate, potentially reducing average electricity generation by 12 %. Furthermore, the expansion of Kariba generating capacity is unlikely to deliver the expected increases in production even under a favourable climate. The planned Batoka Gorge plant may also not be able to reach the anticipated production levels from the original feasibility study. Cahora Bassa’s expansion is viable under a wetting climate, but its potential is less likely to be realised under a drying climate. The planned Mphanda Nkuwa plant can reach expected production levels under both climates if hydropower is given water allocation priority, but not if irrigation is prioritised, which is likely. For both Cahora Bassa and Mphanda Nkuwa, prioritising irrigation demand over hydropower could severely compromise these plants’ output. Therefore, while climate change is the most important overall driver of variation in hydropower potential, increased irrigation demand will also have a major negative impact on downstream plants in Mozambique. This implies that climate change and upstream development must be explicitly incorporated into both project and system expansion planning.     

不同类型生态浮床对富营养河水脱氮效果及微生物菌群的影响

通过设施大棚内容积为1.5 m3的人工模拟池试验,研究了框式与传统旱伞草浮床对富营养河水氮素转化及微生物菌群的影响. 传统浮床是以聚乙烯泡沫板为载体,栽植陆生植物来削减水体氮磷和有机物质等,从而达到净化水质的效果. 框式浮床是以塑料镂空支架为载体,除种植陆生植物外还添加填料等组件的新型浮床. 结果表明:①2种浮床对水体中TN,NH₄+-N和NO₃--N均有显著的去除效果,其中框式浮床和传统浮床的NH₄+-N去除率分别高达91%和86%,TN去除率也分别达到74%和64%,NO₃--N去除率分别为49%和31%. ②2种浮床系统有效地提高了水体中微生物和氮循环细菌总数和种群数量,尤其是框式浮床不同时期均比空白对照高出2～3个数量级. ③氮循环细菌的数量跟水体氮素去除有显著相关性. 其中水体ρ(NH₄+-N)和氨化菌数量呈显著正相关,ρ(NH₄+-N)和硝化菌数量呈极显著负相关,ρ(NO₃--N),ρ(TN)和反硝化菌数量之间呈极显著负相关. ④框式浮床的独特结构使之比传统浮床的去氮能力更强. 其中,填料系统吸附贡献率为8%,植物吸收的去氮贡献为16.5%,微生物系统脱氮则为75.5%;而传统浮床植物系统吸收贡献率为31.8%,微生物系统脱氮贡献率为68.2%. 说明浮床系统中植物吸收只是系统去氮的一种途径,微生物脱氮在2种浮床脱氮途径中占主导作用.      

基于降雨事件监测的非点源污染对灞河水质的影响

在对灞河马渡王水文站断面5次降雨事件过程和2次非洪水过程监测的基础上,分析了灞河流域非点源污染对灞河水质的影响.结果表明:降雨过程期间,COD、总氮、氨氮、硝氮、亚硝氮、总磷指标监测平均值均小于非洪水期监测平均值.各指标负荷输移速率随时间的变化趋势和径流量变化趋势大体相同,即先逐渐增大达到峰值,再逐渐变小;各指标浓度随时间的变化规律大致为:COD、硝氮、总氮浓度先增大后减小;亚硝氮为先减小后增大,总磷的变化规律不明显.总氮、硝氮的浓度峰和负荷输移速率峰均接近或滞后于流量峰;COD的浓度峰接近或滞后于流量峰,而负荷输移速率峰接近或超前于流量峰;总磷、氨氮的浓度峰和负荷输移速率峰均接近或超前于流量峰;而亚硝氮的浓度峰变化规律不明显,负荷输移速率峰接近或超前于流量峰.采用平均浓度法计算了各指标的非点源污染平均浓度及负荷:2009年灞河流域马渡王断面COD、总氮、氨氮、总磷的非点源污染负荷分别为8707.28,723.63,245.52,43.07t.2009年灞河流域马渡王断面NSP负荷COD、总氮、氨氮、总磷所占总负荷相应的比例分别为31.86%、32.69%、42.21%、34.42%.由此可见,非点源污染在灞河水污染中占有较大比重,其对于灞河水质的影响不容忽视.     

从降水-土壤水分-作物系统探讨黄淮海平原旱作农业和节水农业并举的前景

小麦全生育期产量随蒸散量而增加,>500mm后产量下降,经研究与实践证明,一般年份该地区水浇地小麦产量比旱地增产,黄河以北尤为突出,但旱作农业基于土壤可贮存的 1/3的雨季降水,而有一定潜力。因此,用系统的观点一方面充分利用该地区的自然降水,发挥土壤水库的贮水作用以发展旱作农业;另一方面充分利用现有水浇地节水灌溉,并通过各种有效措施,提高水分利用率。     

塔里木盆地南缘人类活动干扰下地下水的变化及其生态环境效应

人类活动是塔里木盆地南缘近几十年导致地下水及生态环境变化的主要因素,通过天然河道人工渠系化、平原水库建设以及枢纽工程上移,加速了地表水资源的时空再分配,从而引起了地下水空间补给变化。山前倾斜平原的补给量不断减少,而人工绿洲区地下水补给量则随地表引水量的提高不断增加。同时以天然河道渗漏补给为主转向以渠系、田间入渗为主。山前平原区地下水补给46年减少26.2%,泉水削减37.6%,溢出带下移0.5～1.2km,进入平原荒漠区的水量减少33%;并导致土地沙漠化及盐渍化面积不断扩大,小气候环境日趋恶劣。     

饮用水中N0_3~-去除

研究了粒状滤床生化反应柱对NO_3~-去除特性。结果表明,当容积负荷范围为每日1.92～3.84kg(NO_3~--N)/m~3时,反硝化率为95.7％～100％,相应CH_3OH消耗量为每日4.9～9.8kg/m~3;COD_(Cr)去除负荷为每日7.3～14.6kg/m~3。进水NO_3~-浓度越低,达到完全反硝化所需的C/N值越高;投加的C/N值越高,实际消耗的C/N值越高;当投加的C/N值低时,其消耗的C/N值也低,越接近于理论值(CH_3OH:NO_3~--N=2.47),相应的出水残留有机物也低(COD_(Cr)<10mL);投加的C/N值低于一定值时,NO_3~-将不能全部转化成氮气,此时水中的NO_2~-浓度<1mg/L;反硝化过程导致pH提高,当NO_3~-浓度<40mg/L时,pH<8.5。     

再生水灌溉土壤人工合成麝香累积模型模拟

人工合成麝香(HHCB/AHTN)是近几年来受关注较多的药品与个人护理品(PPCPs)类新型污染物之一,再生水灌溉是HHCB/AHTN输入土壤的主要途径.本研究结合再生水灌溉土壤的实地检测结果,采用HYDRUS-1D模型,模拟了长期灌溉再生水条件下土壤中HHCB和AHTN的迁移转化和累积趋势.结果表明,尽管土壤中这两种麝香的含量极低,但是再生水灌溉土壤中的含量是自来水灌溉土壤的5倍;再生水灌溉下HHCB/AHTN累积趋势从lgKoc较低为3.44时的指数型增加,到lgKoc较高为4.12和4.86时的线性增加;半衰期的变化对再生水灌溉途径输入土壤的HHCB/AHTN的表层累积影响并不明显;再生水灌溉下土壤中HHCB/AHTN的垂直迁移能力较小,灌溉40 a以后最大迁移距离只有53 cm,且受Koc变化的影响较大;通过灌溉水途径进入土壤的HHCB和AHTN通过生物降解与植物吸收途径消解的比例较低,最高只占输入总量的7.69%,但是随着lgKoc的减小和灌溉时间增加,通过生物降解和根系吸收的消解率增加.本研究结果能够为准确评估再生水灌溉途径引起的土壤中人工合成麝香HHCB/AHTN的生态风险提供依据.     

复合凹凸棒滤料生物滤池处理微污染原水研究

采用复合凹凸棒滤料部分替代石英砂滤料,利用复合凹凸棒滤料良好的吸附和生物挂膜性能对普通滤池进行生物强化。试验研究表明：在滤速6ndh时,复合凹凸棒生物过滤对COD№去除率为32．6％～42．1％,对NH2-N去除率为75．7％。87．8％．对NO2--N去除率为84．2％～92-4％。反冲洗对滤料表面附着的生物膜影响较小,在冲洗1—2h后能够恢复到冲洗前的水平。复合凹凸棒滤料生物滤池处理工艺不需增加新构筑物,适用于以微污染原水为水源的老水厂升级改造和新水厂建设．