4种生态混凝土护坡护砌方式的生态特性研究

以黄浦江生态护坡采用生态混凝土预制单球组合、16球联体砌块、圆孔型砌块以及矩形砌块4种护砌方式的生态特性为研究对象,通过对各类护砌方式的覆土保持、植被植生、植物生长状况以及护坡稳定性的研究,探讨不同护砌方式的生态特性及适用范围.结果表明,球体构型砌块、圆孔型砌块配以草本植被狗牙根以及美人蕉、香蒲、水葱等水生植物最适宜构建黄浦江的生态护坡.     

护砌方式对模拟城市河道水质净化及稳定化的影响

通过构建中试规模河道模拟传统"三面光"河道、仿自然的生态型河道及自然河道,考察了3种护砌方式对模拟城市河道水质净化及稳定化的影响.结果表明,在自然条件下,"三面光"河道对COD、NH4 -N、TP的去除率分别为10.4%、4.7%及2.5%,仿自然的生态型河道为18.9%、13.4%及11.6%,自然河道为20.5%、14.5%及7.7%.护砌方式对城市河道水质净化影响明显;自然或仿自然的护砌方式,可明显改善水质.在5个月的试验期内,"三面光河道"出现藻类孳生的情况,而仿自然的生态型河道及自然河道内的藻类始终得到有效控制,表明自然或仿自然的护砌方式可保持水质稳定.基于城市河道景观和水质稳定的需要,堤坡或河床覆盖一定数量的水生植物是必要的,仿自然的生态型河道和自然河道植物覆盖分别达到水面的40%、70%时都取得了令人满意的效果.     

蚯蚓生态滤池对生活污水中氮的去除作用

研究了单级蚯蚓生态滤池对生活污水中不同形态氮的去除效果,并对其机制进行了探讨.结果表明,处理前进水总氮以氨氮为主,占83.88%,出水总氮以硝态氮为主,占76.46%,氮素的形态在处理前后发生了很大的改变;系统对总氮和氨氮的平均去除率分别为28.08%和90.44%,硝态氮大量积累,亚硝态氮少量积累;系统硝化作用强,反硝化作用受到抑制,总体脱氮能力较差,可采取提高湿干比、改进滤池构造、多级滤池串联、后接人工湿地和提高进水碳氮比等手段强化反硝化,以提高滤池总氮的去除效果.     

复合型人工湿地对抚仙湖入湖河道污水中氮的去除

在抚仙湖北岸构建复合型人工湿地污水处理系统,对窑泥沟入湖河道污水中氮的去除效果进行了试验研究,结果表明,系统水力负荷年平均为37mm/d,氮负荷年平均为3.315g/m2·d,对污水中NOx、NH+4、TON和TN去除率年平均分别为62.7%、53.8%、62.4%和57.5%.     

浅滩湿地水深对氮、磷去除的影响及其在河道治理中的应用

研究了不同水深条件（5,10,15,20,25 cm）下芦苇湿地对伊通河水中氮、磷的净化能力。结果表明:浅水位条件有利于NH₄+-N的硝化作用及挥发作用。水深为5 cm时TN和NH₄+-N的去除效果最好,10 cm时NO₃--N的去除效果最好,水深25 cm时TN和NH₄+-N的去除率明显降低。NH₄+-N的吸附和转化作用对TN的衰减起着主导作用。磷的去除率与水深的相关性较小,表明磷的去除主要是化学转化与吸附作用。根据湿地水深对污染物去除的影响,研究设计了1种可自动调节深度的浮动湿地。通过浮动湿地的净化,使研究区河水中TN、NH₄+-N和TP浓度大幅降低,水质得到明显改善。     

生态沟渠对氮、磷污染物的拦截效应

将原农业排水沟渠改建成生态沟,以水生美人蕉、黑三棱、灯心草、铜钱草和绿狐尾藻等为试验植物,通过沟渠水样氮、磷去除的时空变化,各植物区泥沙和植物氮、磷含量的对比,探讨了生态沟渠对农业面源污染的阻控效应.结果表明,生态沟渠出水氮、磷浓度分别低于地表水环境质量标准Ⅳ类和Ⅱ类,整条生态沟渠对水体总氮、总磷的平均去除率分别为64.3%、69.7%.整条生态沟渠2010年和2011年拦截泥沙总量的平均值为40 400 kg,含泥沙氮52.4 kg,泥沙磷21.4 kg;其中各植物段拦截泥沙氮、磷量为水生美人蕉铜钱草黑三棱绿狐尾藻灯心草.生态沟渠植物每年累积带走的氮、磷量分别为7.9 kg和1.4 kg;5种植物氮、磷吸收量最高的是水生美人蕉和绿狐尾藻,二者的地上生物量与地下生物量比值也远高于其他3种植物.因此,生态沟渠对氮、磷污染物有较好的拦截效应,5种植物中氮、磷吸收效果最好的是水生美人蕉和绿狐尾藻.     

进水方式对生态碎石床去除生活污水中氮的影响

为提高生态碎石床对生活污水中氮的去除率,设计了空白床、芦苇床、水葱床、香蒲床4组生态碎石床,研究在连续进水(水力负荷7.5 cm∕d,水力停留时间1.8 d)和间歇进水(水力负荷7.5 cm∕d,水力停留时间5.4 d)2种进水方式下对生活污水中总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)和硝氮(NO3--N)的去除效果。结果表明:不同生态碎石床在2种进水方式下对氮的去除率差异较大,连续进水时对TN、NH4+-N的去除率依次是香蒲床>水葱床>空白床>芦苇床,香蒲床对TN、NH4+-N去除率较高,分别为77.68%和81.33%;对NO3--N的去除率依次是空白床>芦苇床>香蒲床>水葱床,空白床去除率最好,为65.29%。间歇进水时对TN、NH4+-N的去除率依次是水葱床>芦苇床>香蒲床>空白床,水葱床对TN、NH4+-N去除率较高,分别为89.54%和91.79%;对NO3--N去除率依次是水葱床>香蒲床>空白床>芦苇床,水葱床去除率最佳,为46.43%。间歇进水有利于提高生态碎石床对TN和NH4+-N的去除率,其中芦苇床对TN去除率增加19.63%,对NH4+-N去除率增加14.76%,水葱床对TN去除率增加19.14%,对NH4+-N去除率增加18.60%。     

微生物超量吸收实现生物脱氮

研究了SBR在不同pH值条件下处理模拟城市生活污水中的脱氮效果.结果表明,在曝气时间为4 h,沉淀静置时间为4h,进水COD浓度为250~300 mg.L-1,进水NH4+-N浓度30~40 mg.L-1时,R2(pH为8.0±0.2)出水氨氮浓度降到0~1 mg.L-1同时有大量的硝态氮生成,出水中硝态氮(NO3--N+NO2--N)的浓度基本在8~10 mg.L-1之间,TIN(TIN=NH4+-N+NO3--N+NO2--N)的去除率在70%左右.R1(pH为7.0±0.2)出水氨氮浓度降到0~5 mg.L-1,而硝态氮浓度在整个过程中基本保持不变且含量极低(1~2 mg.L-1),污泥中总氮含量较高且4 h好氧阶段呈先下降后上升的趋势,典型周期好氧开始时污泥中总氮含量为214 mg.g-1,好氧1 h时含量为210 mg.g-1,好氧结束时含量为215 mg.g-1,水相中TIN的去除率达到85%以上.说明在本研究特殊的工艺条件下,SBR能实现较高的生物脱氮效果,但氮的去除并不是通过传统的硝化反硝化途径实现,而是通过排除微生物超量吸收的富氮污泥来实现.     

复合垂直流湿地去除模拟河水中氮磷的研究

构建无植物复合垂直流湿地系统,用于处理太湖梅梁湾模拟入湖河水,湿地以不同粒径的沸石为基质,以便于微生物的挂膜和氮的吸附。该系统为期5个月的氮、磷去除效果表明,在水力负荷为0.375 m³/(m²•d),进水NH₃-N,NO₂^--N,TN和TP浓度分别为3.8~5.1,0.9~1.8,6.6~8.5和0.32~0.47 mg/L时,NH₃-N,NO₂^--N,TN和TP的平均去除率分别为97.5%,95.5%,26.6%和18.9%;系统中N的去除主要依靠硝化反硝化作用,由于系统中缺乏碳源,抑制了反硝化过程,使硝化作用强于反硝化作用,导致出水NO₃^--N浓度升高,且出水中的NO₃^--N浓度约占TN的96.7%。     

生态工程综合治理系统对农业小流域氮磷污染的治理效应

以典型农业小流域——开慧河流域源区为研究对象,基于研究区农业面源污染的主要排放特征,建立以生态湿地为主的小流域面源污染生态工程综合治理系统,重点探讨其对水体氮磷污染物的去除效果.结果表明,畜禽养殖业是开慧河流域源区水体氮磷污染物的主要来源,需要重点防控.组合生态湿地处理工程对农村分散式生活与养殖混合废水总氮(TN)、总磷(TP)的平均去除率为87. 1%和90. 9%;多级人工湿地拦截工程对农田排水与分散式养殖混合废水TN、TP的平均去除率为85. 7%和84. 9%;景观型生态湿地净化工程对末端汇水区水体中TN、TP的去除率在27. 1%～67. 4%和13. 3%～81. 5%之间.整个生态工程综合治理系统对流域TN和TP污染物的总拦截量分别为5 292 kg·a~(-1)和1 054 kg·a~(-1),占研究区农业面源TN、TP总污染负荷的35. 3%和43. 6%.因此,构建的生态工程综合治理系统对流域农业面源氮磷污染具有较好的治理效应,适合在我国南方小流域水环境治理中推广应用.     

内循环SBR反应器无厌氧段实现同步脱氮除磷

研究了内循环SBR反应器在模拟城市生活污水处理中脱氮除磷的效果.结果表明,在曝气时间为4h,曝气开始时DO浓度为6mg·L-1,pH值7～8时,反应器对COD、NH4 -N、TP均有较好的去除效果,进水中COD浓度、NH4 -N浓度、TP浓度分别由170～260mg·L-1、20～30mg·L-1、8～20mg·L-1降到出水的4～48mg·L-1、0～2.0mg·L-1和0～1.4mg·L-1,COD、TIN(NH4 -N NO3--N N02--N)的去除率分别为89.7%±6.5%、70%左右,NH4 -N的转化率为97.4%±3.6%、TP的去除率为95.6%±4.4%.在本研究的实验过程中反应器进水后未经过传统除磷理论认为所必须的厌氧段而直接曝气,TP的去除效果仍然良好且运行稳定,这和传统的理论与研究有所区别.     

电絮凝法同步去除氨氮和磷的模拟试验

采用电絮凝法去除废水中的氨氮和磷,电极板采用铝板或不锈钢板,研究了电絮凝除磷热力学与动力学过程,考察了不同工艺参数对氨氮和磷去除效果的影响. 结果表明:相对于铝电极而言,不锈钢电极更适宜于电絮凝去除氨氮和磷;Redlich-Peterson方程能较好地描述电絮凝产生的絮凝体对磷的吸附行为,得到的Gibbs自由能变都在-20～0kJ/mol范围内,并且吸附是自发进行的吸热过程,升高温度有利于吸附;由于假二级动力学方程拟合时其相关系数(R2)均大于0.98,故假二级动力学方程更适宜描述电絮凝产生的絮凝体对磷的吸附动力学过程;随着电流密度的增加,氨氮和磷的去除率呈逐渐上升趋势;在强碱性条件下,氨氮的去除率相对降低,酸性条件下水中磷的去除率较高,随着溶液pH的增高,磷的去除率呈逐渐降低趋势. 去除氨氮和磷的能耗分别为0.15~0.50和0.02~0.04kW·h/g.      

模拟湿地水分变化对小叶章枯落物分解及氮动态的影响

2005年5月-2006年9月,利用三江平原典型碟形洼地的自然水分梯度作为水分变化研究的替代系统,结合分解袋法,模拟研究了湿地水分变化对典型草甸小叶章(TMC)和沼泽化草甸小叶章(MMC)枯落物分解及氮动态的可能影响.试验沿水分梯度设漂筏苔草群落(PF)、毛果苔草群落(MG)、乌拉苔草群落(WL)、沼泽化草甸小叶章群落(XII)、典型草甸小叶章群落(XI)和岛状林群落(DZL)6个分解小区.研究表明.水分条件对枯落物分解有重要影响,当未来降水格局变化导致小叶章湿地形成积水环境后,TMC和MMC枯落物的失重率分别将增加4.33%-16.76%和24.84%-53.97%.分解速率将增加10.51%-32.73%和77.85%-93.92%,95%分解时间将减少0.72-1.85 a和3.67-4.05 a;TMC和MMC枯落物的氮含量及氮积累指数的变化较为一致.但不同小区间的变化模式差异较大.二者枯落物的氮在DZL、XI、WL、MG和PF小区整体上均表现处出释放累积的交替变化特征.但仍以释放过程为主.在XII小区,氮在整个时期一直表现为释放.C/N分解过程中氮养分的调控作用更为重要;TMC和MMC枯落物的氮现存量分别为12.75 g·m-2和8.29 g·m-2.氮年归还量分别大于1.95 g·(m2·a)-1和2.25g·(m2·a)-1;温度对枯落物相对分解速率具有促进作用,水分条件对其具有抑制作用.当分解环境的养分状况不发生较大变化时,相对分解速率取决于枯落物基质质量,当养分状况发生较大改变时,相对分解速率取决于环境养分供给状况.     

复合生物反应器低溶解氧同步脱氮除磷

利用复合生物反应器(HBR)中同时存在的活性污泥和悬浮生物膜混合生物体系,进行了同步脱氮除磷的试验研究.结果表明,溶解氧浓度和进水COD/TN对系统脱氮除磷效果有重要影响.当曝气量(Qair)控制在0.07m3/h时,系统的同步脱氮除磷效果较好,最大释磷率(释磷结束时溶液中PO3-4-P浓度与初始PO3-4-P浓度百分比)为249%,TN平均去除率为80.0%,PO3-4-P去除率为92.2%.曝气量升高或降低,TN、PO3-4-P去除率均降低.随着COD/TN的升高,系统TN、PO3-4-P去除率也逐渐升高,COD/TN从3.2升高至10.5,系统TN平均去除率从70.3%升高至84.9%,PO3-4-P平均去除率从82.2%高至96.0%.整个试验过程中污泥体积指数(SVI)均小于90 mL/g,污泥的沉降性能良好.实验采用复合反应器进水后未经过传统脱氮、除磷理论认为所必须的缺氧、厌氧段而直接曝气,仍然取得较高的TN、PO3-4-P去除率.     

太湖入湖河流总氮与氨氮相关性特征分析研究

针对河流缺少总氮环境质量标准的问题,以太湖流域入湖河流历年多组实测监测数据为基础,选择总氮与氨氮两项指标,开展太湖入湖河流总氮与氨氮相关性研究,总结数据的潜在规律,为有效控制氮排放提供技术支撑.结果表明:氨氮和总氮浓度呈现明显的正相关性.不同水质类别河流中氨氮和总氮关系呈现不同特征,对于Ⅴ类和劣于Ⅴ类等污染较重水体,水体中氨氮形态存在的氮化合物占比较高;对于水质类别较好的水体,氮化合物以其它形态为主.太湖入湖河流以氨氮形态存在的氮化合物总体较高,太湖入湖河流新旧污染同时存在现象较明显.     

高效藻类塘对农村生活污水的处理及氮的迁移转化

研究了高效藻类塘系统处理高氮农村污水氮的去除及其迁移转化规律.高效藻类塘和水生高等植物塘水力停留时间分别为8 d和4 d,进水总氮和氩氮分别为17.13-133.2 mg/L和1.85～108.3 mg/L,两级高效藻类塘对总氮和氨氮的全年平均去除效率分别为29.4%和91.6%,季节处理效率排序为夏季>秋季>春季>冬季.高效藻类塘中氨氮的降解和转化途径依次为硝化作用、藻类同化吸收及其他途径、氨氮挥发;硝化作用占氨氮总转化量的50%以上;高效藻类塘内可以发生氨氮沉淀,但可忽略不计.总氮的去除以藻类同化形成颗粒有机氮经分离后得以去除为主,氨氮挥发较少.可采用藻类塘出水回流至化粪池或改进水生高等植物塘构造强化反硝化.提高系统的整体脱氮效果.