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.     

生态组合系统处理农村生活污水的研究

采用由生物浮床、生物接触氧化以及河道生态系统构成的生态组合系统处理农村生活污水,考察了其对农村生活污水的净化效果以及季节和污水停留时间(HRT)对污染物的去除效果的影响。结果表明,该组合系统对污染物具有良好的去除效果,COD,NH4+-N,TN,TP的平均去除率分别为57.68%,51.13%,52.38%和49.02%。污染物的去除率随HRT的增加而提高,4 d后变化趋于平缓,在HRT为6 d时,NH4+-N,TN,TP和COD的去除率分别达到80.36%,72.85%,60.74%和71.97%。与秋季相比,夏季时该组合系统对NH4+-N,TN,TP的去除率相对较高,但季节变化对COD去除效果的影响不大。     

特定岸坡生态系统去除水源中微量有机物实验研究

水源地长期污染严重,微量有机物检出率增加,水质安全性下降,以及岸坡传统硬质化护砌导致生态恶化,为此提出以新型环保材料生态混凝土构建特定岸坡生态系统改善水源水质的研究方法.中试实验结果表明,停留时间为6 d时,水中阿特拉津、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯的去除率分别为70.5%、57.7%、72.4%、62.4%和45.1%,水样有机物图谱峰数与黄浦江原水相比减少23个,峰总面积降低36.8%;相同条件下对照水库(岸坡硬质护砌),5种微量有机物的去除率仅为40.2%、42.9%、54.8%、52.0%和16.2%.以生态混凝土为载体构建的水源地特定岸坡生态系统在微生物和绿色植物等多因素协同作用下,使水中微量有机物去除效果明显,对改善水源水质和生态修复具有积极意义.     

循环流廊道湿地中氮归趋过程模拟研究

针对新型高效脱氮循环流廊道(CFC)湿地,构建了涵盖6种氮形态、3类介质、10种代谢途径的N循环模型,探索了湿地内N迁移转化模式.结果表明,沸石吸附(53.3%)、植物吸收NH+4-N(27.6%)、NO-3-N反硝化(10.2%)、植物吸收NO-3-N(2.9%)和NO-2-N短程反硝化(1.5%)对TN去除贡献依次降低.NH+4-N去除机制存在季节差异,其中1月NH+4-N主要通过沸石吸附去除(84.5%);4~6月通过植物吸收去除(76.4%~85.3%);7月通过沸石吸附(36.1%)、亚硝化(45.8%)及植物吸收(21.4%)共同去除.此外,定期收获植物、按期再生沸石及种植水生植物可分别提升TN去除率1.7%~7.7%、43.1%~72.2%和19.8%~36.2%.综之,CFC湿地去除途径多样性保障了TN的长期高效去除.     

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。     

人工湿地组合工艺削减山地城市地表径流污染

采用前置生态塘-表流人工湿地-卵石过滤带组合工艺处理山地城市地表径流,研究了各单元在COD、TN、TP和NH4+-N方面的去除效果,以及径流中COD浓度和氮素形态对污染物去除的影响。结果表明,针对COD、TN、TP和NH4+-N,生态塘可以达到82%、53%、45%和32%的去除,表流人工湿地可以达到82%、83%、80%和61%的去除。COD由60 mg/L升至500 mg/L时,整个组合工艺的TP去除率由61%升至82%后下降至64%,TN去除率由50%提高至82%,NH4+-N去除率由67%降至41%。氮素组成对TN和COD的去除影响较大,NH4+-N∶NO3--N由3∶1变为1∶3时,COD去除率从73%提高到85%,TN去除率从53%提高到86%,NH4+-N去除率变化不大,为45%~51%。该组合工艺能够有效去除和削减城市地表径流中的COD、TN和TP的污染。     

周丛藻类水质处理系统中氮、磷污染物去除效果研究

为了评价周丛藻类系统对受污染景观河道水体氮、磷污染物处理效果,以及最佳污染物去除浓度,通过设置周丛藻类水质处理系统,并模拟藻类自然生长条件,于2006年夏秋之季,对该周丛藻类系统的水质处理效果进行了研究.结果表明,①相对于标准培养液条件下20%的平均去除率,周丛藻类水质处理系统中TN、NH4 -N去除率分别可达30%和50%以上,其中TP平均去除率则相对较低(＜10%);②系统最大氮污染物去除率(TN＞65%,NH4 -N＞80%)出现在进水TN浓度约11.0mg·L-1条件下,而TP去除率则随进水浓度增加呈下降趋势;③试验期间,系统中周丛藻类生物量增加54%,Chl-a浓度增加58.2%,同时藻类群落由试验初期的颗粒态硅藻、绿藻为主,演替为以丝状和颗粒状蓝、绿藻为主.     

基质浓度对ABR反应器SAD协同脱氮除碳效能影响

为改善厌氧氨氧化对总氮(TN)去除不完全和有机物对厌氧氨氧化胁迫的问题,采用厌氧折流板反应器(ABR),接种成熟的厌氧氨氧化污泥与城市污水处理厂厌氧污泥,通过不同基质浓度控制,构建厌氧氨氧化耦合反硝化系统(SAD),并考察不同进水基质(COD、NO-2-N、NH+4-N)浓度对耦合系统脱氮除碳效能的影响及污染物去除规律.结果表明,在ABR反应器中可实现厌氧氨氧化与反硝化的耦合反应,并缓解了有机物对厌氧氨氧化菌的抑制效应.当进水COD、NO-2-N和NH+4-N浓度为260、185和100 mg·L-1,比例为2.6∶1.85∶1时,三者出水浓度分别低于10、1.0和0.9 mg·L-1,TN去除率达到99%,实现系统的稳定运行和C、N污染物的超低排放.不同基质浓度和比例条件下,目标污染物去除基本在第1隔室完成,去除率均在75%以上,且厌氧氨氧化反应在SAD耦合系统脱氮中占主导地位.     

单宁酸铁吸附去除水中无机氮的性能与机制研究

通过批量吸附实验,研究了一种新型吸附材料——单宁酸铁吸附去除水中无机氮(NH+4-N、NO-2-N和NO-3-N)的效果及其吸附机制.结果表明,单宁酸铁对NH+4-N和NO-2-N具有优先选择性,当单宁酸铁与NH+4-N和NO-2-N的质量比为200时,NH+4-N和NO-2-N去除率均大于95%.运用吸附动力学模型、Weber-Morris方程、Langmuir和Freundlich方程进行实验数据拟合的结果表明,NH+4-N和NO-2-N在单宁酸铁表面分别进行单分子层和多分子层的吸附,其吸附过程符合二级动力学模型,并且颗粒外部扩散和表面吸附起主要的作用.NH+4-N与分布于单宁酸铁外表面的氧负离子通过静电作用结合,NO-2-N则与单宁酸铁中的铁离子通过静电作用和配位作用结合.本研究为单宁酸铁作为吸附剂的发展与应用提供了科学依据.     

水循环周期对生态床内氮形态转化过程的影响

构建复合生态床修复北方景观水体,通过控制出水循环周期,研究不同循环速率下水体氮在系统内的转换及不同转换过程之间的关系,深入分析复合基质生态床修复景观水的过程及作用机理.结果表明,当循环周期为1 h和1.5 h时,溶解氧经首次循环由7提高至11左右,并始终保持较高水平;C/N由进水时4～6提高至出水时6～10,C/N的升高说明系统中N的相对去除率高于C,循环促进了氮及有机物的去除.出水循环提高了NH⁺₄-Ｎ、NO^-₂-Ｎ及TN的去除率, 且循环速率的提高使得硝化作用进行得更加迅速和彻底,补充了氮从系统中去除的好氧反硝化途径.当循环周期为1.5 h和1 h时,NH⁺₄-Ｎ与NO^-₂-Ｎ去除过程间的相关系数值分别为0.885 3和0.968 5;NO^-₂-Ｎ与TN去除过程间的相关系数随循环速率加快而增加,最高为0.942 4.当循环速率加快,NH⁺₄-Ｎ的氧化与NO^-₂-Ｎ的氧化2个过程间的传递更加迅速, 缩短了氮在系统中的转化途径,且循环速率越快,整个转化越迅速.     

Relationship between catchment characteristics and forms of nitrogen in Cao-E River Basin, Eastern China

The distribution of different nitrogen forms and their spatial and temporal variations in different pollution types of tributaries or reaches were investigated. Based on the catchments characteristics the tributaries or reaches can be classified into 4 types including headwater in mountainous areas (type I), agricultural non-point source (NPS) pollution in rural areas (type II), municipal and industrial pollution in urban areas (type III), and combined pollution in the main stream (type IV). Water samples were collected monthly from July 2003 to June 2006 in the Cao-E River basin in Zhejiang, Eastern China. The concentrations of NO3-N, NH4+-N, and total nitrogen (TN) were measured. The mean concentrations of NO3-N were in the order type IV > type II> type III > type I, whereas, NH4+-N, total organic nitrogen (TON), and TN were in the order type III > type IV > type II> type I. In headwater and rural reaches, CNO3-N was much higher than CNH4+-N. In urban reaches, TON and NH4+-N were the main forms, accounting for 54.7% and 32.1% of TN, respectively. In the whole river system, CNH4+-N decrease with increasing distance from cities, and CNO3-N increased with the increasing area of farmland in the catchments. With increased river flow, the CNO3-N increased and the CNH4+-N decreased in all types of reaches, while the variations of CTON and CTN were different. For TN, the concentration may be decreased with the increase of river flow, but the export load always increased.     

再生水景观水体水质保障的GFH+BF处理系统

采用GFH+BF处理系统开展再生水景观水体水质保障研究,以GFH(granular ferric hydroxide)出水为人工湖源水,以BF为湖水净化补给枢纽.结果表明,GFH对TP、DOM(dissolved organic matter)和N等污染物都有很好的去除效率,TP、NH4+-N、NO2--N、DOC、U...     

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.      

山林地表慢渗系统处理农村生活污水厂尾水研究

利用山区污水处理厂周边森林植被构建慢速渗滤污水处理系统,用来处理山区农村生活污水厂尾水。结果表明,慢渗系统能够深度净化污水尾水,对COD_(Cr)、NH_3-N、NO_3-N、TN、TP的平均去除率分别为23.8%、40.2%、14.3%、11.3%和23.6%。并且土层越深,COD_(Cr)、TN、TP浓度越低,相应的去除率越高,而NO_3-N、TN去除率则呈降低趋势;山体坡度越大,COD_(Cr)、氨氮浓度有升高趋势,硝态氮、TN、TP有降低趋势;而坡长越大,COD_(Cr)、NH_3-N、NO_3-N、TN浓度有降低趋势,TP有升高趋势。此外,植被类型对水样化学性质有一定影响,竹林更利于COD_(Cr)、NH_3-N、TP浓度的降低,针阔混交林更利于NO_3-N、TN浓度的降低。     

太湖氮磷营养盐大气湿沉降特征及入湖贡献率

2009年8月—2010年7月在太湖流域不同区域10个采样点收集降水样品230多个,测定其中不同形态N,P营养盐的质量浓度,分析太湖大气湿沉降中N,P营养盐沉降特征,计算N,P营养盐湿沉降率及其占太湖河流入湖负荷的贡献率. 结果表明:湿沉降中ρ(TN)年均值为3.16 mg/L,DTN(溶解性总氮)占TN的70%以上,其中以NH₄+-N为主;湿沉降中ρ(TN)年均值最高值出现在南部湖区,最低值出现在北部湖区. 湿沉降中ρ(TP)年均值为0.08 mg/L,相对较低. 5个区域湿沉降中不同形态N的质量浓度均表现为冬季高、夏季低,而不同形态N,P的湿沉降量均为夏季最大. 南部、东部湖区TN的湿沉降率相对较大. 各采样点湿沉降中NH₄+-N沉降率约占DTN沉降率的30.4%～52.0%,NO₃--N沉降率约占DTN的31.6%;各区域间湿沉降中DTP(溶解性总磷)占TP的比例差异较大. 大气湿沉降中TN和TP的年沉降总量分别为10 868 和247 t,为同期河流入湖负荷的18.6%和11.9%,湿沉降对太湖富营养化的贡献及可能带来的水生态系统的影响不容忽视.      

京杭运河常州段氮形态的时空分布特征研究

对京杭运河常州段8个研究点位水体中的氮形态（TN、NH4＋-N、NO2--N和NO3--N）和环境因子（pH、T和DO）进行了连续9个月的动态监测,全面研究了各氮形态的随时间和空间的动态变化规律,并对各氮形态及环境因子进行了相关性分析。常州段水体月平均NH4＋-N变化范围为（0.589±0.351）～（3.148±1.178）mg.L-1,TN变化范围为（3.373±1.379）～（7.373±2.307）mg.L-1,枯水期到丰水期各氮形态整体表现出波动性下降趋势,其中出境断面NH4＋-N下降趋势平稳,NO3--N则是主导出境断面TN含量的主要形态。各点位NH4＋-N的平均浓度范围为（1.202±0.492）～（2.813±1.566）mg.L-1,TN范围为（3.520±0.504）～（8.349±3.679）mg.L-1,各形态氮含量基本呈现出上游段（S）〈新运河（G）〈老运河（L）〈下游（X）的空间分布特征,其中下游段存在一个重要的氮素上升突变段,NO3--N是对TN的贡献率（43.8%～57.4%）最大的无机态氮,其次是NH4＋-N、ON、NO2--N,其中有机氮对TN的贡献率（13.3%）则以老河段最高。NH4＋-N和NO3--N、TN、pH相关系数分别为0.397＊＊、0.932＊＊、0.261＊,与DO相关系数为-0.344＊＊,陆源输入及DO不足是京杭运河常州段氮污染严重的重要原因。     

菌株qy37的异养硝化/好氧反硝化机制比较及氨氮加速降解特性研究

筛选出1株耐盐异养硝化-好氧反硝化菌qy37,通过形态观察、生理生化试验和16S rDNA序列分析,确定其为假单胞菌属(Pseudomonas).研究了异养硝化-好氧反硝化菌qy37的脱氮特性.在以NH4Cl为氮源的异养硝化系统内,该菌32 h内使NH 4+-N由138.52 mg/L降至7.88 mg/L,COD由2 408.39 mg/L降至1 177.49 mg/L,NH2 OH最大积累量为9.42 mg/L,NO 2--N最大积累量仅为0.02 mg/L,推测该菌将NH2OH直接转化为N2O和N2从系统中脱除.在以NaNO2为氮源的好氧反硝化系统内,该菌24 h内使NO 2--N由109.25 mg/L降至2.59 mg/L,NH2OH最大积累量为3.28 mg/L.好氧反硝化系统与异养硝化系统相比菌体生长量高,TN去除率低,COD消耗量低,NH2OH积累量低,并且检测到NO 3--N的积累.认为好氧反硝化在菌体生长和能量利用方面比异养硝化更有效率.在异养硝化-好氧反硝化混合系统内,16 h NH 4+-N去除速率比异养硝化系统提高了37.31%.混合系统的NH2 OH积累量低于异养硝化系统和好氧反硝化系统,但N2 O产出量高于二者.     

珠江河口地区农田水体N、P污染研究

以张松村和万顷沙十五涌的农田水渠为研究对象,根据水系分布情况设置采样点,分析N﹑P在渠系中的时空变化规律.结果表明,农田水渠水体N、P平均浓度高于附近河涌及珠江河道.两个研究区中TN、NH4+-N浓度沿着排水水流方向总体上有逐渐减小的趋势,而NO3--N浓度逐渐增大.万顷沙十五涌农田水渠TP沿着排水水流方向逐渐减小,而张松村的变化无明显规律. Spearman相关分析结果显示,张松村农田水渠TN与NH4+-N、TP、CODcr呈显著性正相关;NH4+-N与NO3--N呈负相关;万顷沙十五涌农田水渠TN与NH4+-N、TP、NO3--N和CODcr呈显著性正相关.该研究可为珠江河口地区水环境保护和农业面源污染治理提供参考依据.