景观水体的生态净化与水质维护工艺应用研究

依托实际景观水体水质维护的生态净化工程,研究充氧、过滤等物化技术以及水生植物塘、生态氧化塘、表流湿地等生态技术对景观水体的水质净化与维护作用,对比不同生态净化工艺流程的特点,评价各工艺单元对主要污染物的净化效果。结果表明:曝气/过滤、水生植物塘、生态氧化塘及表流湿地等单元均有较明显的水质净化效果,其中曝气/过滤单元的浊度去除效果最好,表流湿地、生态氧化塘及水生植物塘单元的有机物及营养物质去除效果更佳;季节和水温对净化效能有显著影响。不同生态净化工艺流程的对比结果表明,曝气/过滤-水生植物塘-表流湿地工艺流程的浊度去除效果更佳,曝气/过滤-生态氧化塘-表流湿地工艺流程的有机物及营养物质的削减作用更好。在稳定运行期间,2种生态净化工艺流程的浊度、COD_Mn、叶绿素a、TN、TP平均去除率分别为43.14%和35.45%、24.77%和27.77%、17.72%和24.06%、29.94%和36.65%、22.63%和33.60%。     

城市景观水体曝气与生物膜联合净化技术研究

为提高城市景观水体的透明度,降低水体中的营养盐含量,改善水生态系统恢复的生境条件,将水体曝气与生物膜复合净化技术应用于北京某疗养院5 000 m2景观水体,研究该技术提高水体透明度和降低水体中营养盐的效果,曝气方式采用新型的推流型射流曝气机,生物膜载体采用弹性生物膜填料.研究显示,该技术能使水体透明度从25 cm提高到了120 cm;水体中总氮(TN)、氨氮(NH4 -N)、硝氮(NO3--N)、总磷(TP)的含量分别降低了22.4%、86.6%、90%和73.3%;水体底部溶解氧(DO)含量由4.3 mg/L增加到7 mg/L左右.环境水体透明度的提高为恢复水生态系统创造了有利条件,表明水体曝气与生物膜复合净化技术是景观水体水生态系统生境改善的有效措施.     

杭州市某河道生态修复工程实例

针对杭州某污染河道采用MBBR,高效曝气增氧,阿科蔓生态基,水生植物吸收净化等生态复合工艺进行修复,有效降低了主要污染物的含量,并美化了水体生态环境,净化了水质。     

BF仿生载体对黑臭水体水质净化试验

为解决城市黑臭水体的问题,构建基于玄武岩纤维(BF)仿生载体、微生物菌剂和曝气复氧净化黑臭水体的组合工艺,对黑臭水体净化效能进行试验研究。结果表明:BF仿生载体、微生物菌剂和曝气复氧三者相结合对黑臭水体具有良好的净化效果。经过28 d的平稳运行,COD、NH_4~+-N和TP去除率分别为75. 1%、99. 4%和94. 2%。经预挂膜处理的BF仿生载体在曝气复氧条件下,达到相同净化效果所需时间更短。同时BF仿生载体可有效降低水体浊度,对水体中游离微生物具有良好的吸附和富集作用,其吸附的微生物数量最高为3. 57×10~7CFU/g。     

曝气技术对黑臭水体治理效果影响的研究进展

城市水体黑臭已成为全球重要的水污染问题,对黑臭水体的治理已经刻不容缓.曝气技术在提高黑臭水体自净能力方面发挥着重要作用,为了深刻理解曝气技术对黑臭水体水质的提升效果及其对污染物去除效果的影响,综述了曝气对黑臭水体复氧效率以及对黑臭水体中污染物去除率的影响.结果表明:①不同曝气技术的复氧效率不同,纯氧曝气复氧效率最高,达70%.②单独曝气能有效地去除黑臭水体中的污染物,NH₄+-N、COD_Cr和BOD₅的去除率范围分别为3.2%~45.6%、19.5%~84.8%和56.4%~88.2%,同等条件下,曝气与其他技术结合使得污染物去除率显著增加,综合治理后水中污染物去除率在46.8%~98.7%之间,底泥曝气下污染物的去除率比水曝气下污染物的去除率高20%以上.③曝气深度、曝气时间和曝气强度都影响水中污染物的去除率,但对其影响程度不同,且都存在各自的边界条件;另外,曝气强度影响细菌的优势类群,曝气增加了氨氧化菌和反硝化菌的数量及组成.目前仍存在不同曝气技术的复氧效率、曝气边界条件优化、曝气对污染物迁移转化规律、曝气对微生物群落影响等方面研究不足的问题,建议未来我国曝气技术在以下几方面加强研究:①加强不同曝气技术复氧效率的研究;②加强曝气对污染物去除机理研究;③加强曝气边界条件的优化研究;④加强曝气对功能微生物的影响机理研究.      

杭州西湖冬、春季水体光学特性比较

于2007年冬、春季对杭州西湖主要湖区的水下光合有效辐射进行了研究,主要从光学角度讨论西湖的水质状况及其影响因素. 选用美国LI-COR公司的水下光量子仪(LI-COR 192SA)分层测定光合有效辐射(PAR),同时测定透明度,叶绿素a,悬浮物(SS),总氮和总磷等理化因子. 通过对不同深度处水下辐照度进行指数回归得到光学衰减系数(K_d). 结果表明,西湖水质和水体光学条件冬季优于春季,ρ(叶绿素a)和ρ(SS)低,透明度和真光层深度高. 水下光合辐射的垂直分布呈指数衰减. 从总体上来看,K_d冬季小于春季,外西湖高于其他湖区,并且由南至北逐渐升高. 冬、春季K_d分别为0.49～2.25和0.59～3.45 m－1. K_d与ρ(叶绿素a)和ρ(SS)呈正相关.浮游植物和悬浮物是影响西湖水下光照的重要因素. 降低浮游植物和悬浮物含量是改善西湖水体光学条件的重要内容.      

低污染水生态净化组合技术应用

为有效提升低污染水体环境质量,采用生态净化组合技术,通过对环境基底改造、水质生物强化、水生植物恢复、水景观构建等处理技术的集成与优化,构建以活水为基础、以生态净化为核心、兼顾景观提升的低污染水体水环境组合整治系统. 结果表明,该组合技术成功恢复大型水生植物18种,水生植物覆盖率达90%,形成由挺水植物、浮水植物和沉水植物组成的良性水生态系统. 组合生态净化工程实施后,底泥pH由6.80~7.60升至7.30~7.90,E_h(氧化还原电位)由-210~-150 mV升至-62~31 mV,底质生境得到显著改善;水体透明度由15~35 cm显著升至83~145 cm,下层水体ρ(DO)由0.48~1.03 mg/L升至3.43~15.61 mg/L,ρ(TN)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)的削减率分别达到76%、85%和92%;水体浮游植物总数和总生物量分别减少了84.0%和90.6%,浮游植物群丛类型由富营养蓝藻(平裂藻)型转变为中-富营养混合型. 因此,水生态净化组合技术可有效净化低污染水的同时,还可提高水生态系统多样性.      

不同水生植物组合对富营养化水体净化的模拟研究

选择8种具观赏效果的水生植物万年青(Rohdea japonica)、百合竹(Dracaena reflexa)、袖珍椰子(Chamaedorea elegans)、绿菊(Cabomba caroliniana Gray)、迷你皇冠(Dwart sword plant)、苦草(Vallisneria natans(Lour.)Hara)、槐叶萍(Salvinia natans(L.)All.)和青萍(Lemna minor L),构建7种不同水生植物组合,在模拟富营养化水体环境条件下,研究了不同水生植物组合对水体的净化效果。结果表明,配置的7种植物组合均能在富营养化水体中正常生长,并且对氮磷具有较好的去除能力,同时不同植物组合的净化能力差异性较显著,对NO3--N、NH4+-N、TN和TP的去除率分别为40.4%~97.5%、57.8%~89.9%、48.9%~91.5%和75.5%~92.8%。其中,不同植物配置而成的处理组T5(万年青+袖珍椰子+迷你皇冠+苦草+槐叶萍、青萍)和T7(百合竹+万年青+迷你皇冠+苦草+槐叶萍、青萍)对水体具有较好的综合净化效果,而T2(百合竹+袖珍椰子+绿菊+苦草+槐叶萍、青萍)的净化能力最差。从植物净化能力、生长特性、景观效果和生态效应等方面综合考虑,T5配置的水生植物组合具有景观效果好、对营养物质去除率较高且稳定的特点,是重庆及类似气候带地区居住小区营造生态水景的最佳水生植物配置。     

河道水体原位生态净化现场试验

介绍了现场试验河道以"缓流沉淀+生态河床+悬浮生态岛+生态滤坝"为主要工艺的河道水体原位生态净化工程,重点描述了工程的主要构筑物、技术参数以及功能作用,工程建成后,对微污染河水的实际净化效果进行研究。实践证明,采取河道水体原位生态净化措施对水质具有较好的净化效果,对COD、NH_3-N、TN的平均去除率分别为25. 26%、32. 19%和17. 72%,改善了水体溶解氧环境,系统下游出水水质基本稳定能达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水质标准。     

微纳米曝气氧传质影响因素分析及经验模型建立

考察微纳米曝气装置在不同空气流量、温度条件下氧传质特性的变化,结果表明:空气流量在1~6 L/min范围内,微纳米曝气过程氧总体积传质系数(KLa)随着空气流量增大而增加,标准氧传质效率随着空气流量增加而减小。微纳米曝气的KLa与标准氧传质效率均高于鼓风微孔曝气。在温度20~35℃范围内,微纳米曝气的KLa与标准氧传质效率随着温度升高而增加,鼓风微孔曝气趋势与其相同。相对于温度而言,微纳米曝气KLa对于通气量变化更敏感。同时,文章还考察了水体污染水质条件对微纳米曝气中氧传质特性的影响。曝气组KLa随着pH增加先下降后上升,在pH在7左右达到最小。水中NH4Cl和浊度也会对曝气时的KLa产生影响,KLa分别随着NH4Cl增大而下降,随着浊度的增大而增大。该研究还建立了溶解氧、不同影响因素和时间之间的经验模型,为微纳米曝气对污染水体曝气过程中条件选择提供了定量依据。     

长江中下游浅水湖泊水下辐照度漫射衰减特征研究

基于2007年9月底和10月初在湖北武汉东湖、梁子湖、洪湖以及2010年4月在昆山市傀儡湖进行的水下光场测定数据,分析了4个湖泊漫射衰减系数变化特征及其主导因素.在东湖和傀儡湖各站点水体主要光学因子变化不大,梁子湖和洪湖由于具有草型和藻型湖区,所以各因子在不同点位变化较大.通过对透明度和各光衰减因子的回归分析可知,无机颗粒物是影响东湖和傀儡湖透明度的主要因子,而梁子湖和洪湖透明度则受无机和有机颗粒物的共同制约.4个湖泊的光谱漫射衰减系数最低值均出现在580 nm处,在675 nm处各点均具有相应的叶绿素a的特征吸收峰,在叶绿素a浓度较低站点衰减峰相对不明显.东湖平均真光层深度小于湖体平均深度,在目前的光场条件下沉水植物很难生长,而在梁子湖、洪湖和傀儡湖其真光层深度均超过了水深,为沉水植物的生长提供了良好的水下光环境.对PAR衰减与各衰减因子进行回归分析发现,在东湖、傀儡湖主导PAR衰减的是无机颗粒物,梁子湖和洪湖PAR衰减受到无机颗粒物、有机颗粒物和叶绿素a的共同作用.颗粒物特征波长750 nm处的光束衰减系数与PAR漫射衰减系数存在显著正相关,说明颗粒物散射显著贡献水下光辐射漫射衰减.研究结果有助于指导浅水湖泊水下光场条件改善和沉水植物恢复.     

富营养化水体水生植物群落构建技术的应用

为探究水生植物群落构建技术对富营养化水体的生态修复效果,选取芦苇、黄菖蒲、美人蕉、千屈菜、狐尾藻、黑藻、眼子菜、铜钱草、睡莲9种水生植物进行净水小试。结果表明:9种水生植物对富营养化水体均具备较好的净化效果,其对TN、NH₄⁺-N、TP和COD去除率分别达49. 97%～97. 89%、75. 66%～99. 92%、55. 91%～95. 87%和57. 19%～67. 87%。基于小试实验结果,在滴水湖C港引水河开展水生植物生态修复示范工程建设。对修复前后水体进行理化指标监测,结果表明,TN、NH₄⁺-N、TP和CODMn指数分别下降了25. 87%、56. 60%、18. 42%和29. 25%,叶绿素降低了60. 1%,溶解氧和透明度分别增加了45. 73%和28. 68%。生态修复后,示范区由中度营养化降低为轻度营养化,表明水生植物群落构建技术配置合理,对生态修复效果较为显著。     

基于光补偿深度的蠡湖沉水植物恢复区划分

为分析蠡湖沉水植物恢复的光补偿深度和透明度条件,根据2012年4月和2013年4月蠡湖水下PAR(光合有效辐射)强度、ρ(SS)、透明度等监测数据以及沉水植物相关资料,探讨了沉水植物光补偿深度的空间分布特征及其影响因素. 结果表明:水下PAR强度随水深呈指数递减,α(光衰减系数)在0.97~6.04 m-1之间变化;光补偿深度空间分布格局均表现为西蠡湖大于东蠡湖、沿岸大于湖心的趋势,并且与水体透明度呈显著正相关;狐尾藻、金鱼藻、菹草、黑藻、苦草的光补偿深度及水体真光层深度分别是透明度的1.83、1.92、2.05、2.12、2.57和3.04倍. 回归分析表明,光补偿深度主要受ρ(SS)影响,其次为ρ(Chla). 以沉水植物群落光补偿深度(水体真光层深度)与水深的比值作为划分沉水植物群落恢复区域的参考依据,将蠡湖水域初步划分为“适宜区”“过渡区”和“暂不适宜区”,其中“适宜区”占蠡湖水域面积的29%.      

博斯腾湖夏季水下光场特征分析及影响因素探讨

2011年8月,在新疆博斯腾湖17个站点进行水样采集,同步对11个站点进行水下光场原位测定.结果发现,博斯腾湖夏季总颗粒物吸收系数光谱表现出明显的浮游植物吸收特征,而浮游植物光谱曲线有明显的硅藻吸收光谱特征.在光合有效辐射波段,有色可溶性有机物（CDOM）吸收系数与浮游植物吸收系数对总吸收的贡献相当,而非色素颗粒物对总吸收的贡献最低.水下光谱衰减系数的最小值出现在580nm左右的绿光波段,PAR漫射衰减系数平均值为0.53m-1,平均真光层深度约为9.69m,大于湖水平均深度.在博斯腾湖虽然纯水和CDOM在总吸收中占有很重要的部分,但主导漫射衰减的因子仍为颗粒物.通过本文研究,以期能为干旱地区湖泊环境保护和水质遥感监测提供数据和理论基础.     

京杭大运河（杭州段）典型断面水生植物多样性调查及其与水环境相关性研究

水生植物群落特征是水环境质量的重要标志.为了解京杭大运河(杭州段)的水生生态系统中水生植物的分布特点,探析水质与植物群落间的关系,对其5个典型断面水域中的水生植物进行了调查:考察了各断面水域中水生植物物种组成、多样性分布规律、生物量和主要优势种;分析了水环境的温度、pH值、透明度、溶解氧和主要生源要素等理化因子;采用多元统计方法,探讨了浮游植物多样性分布与环境因子的相关性;并对各断面水体的营养水平进行了评价.结果表明,京杭大运河(杭州段)典型断面的水生植物多样性主要取决于浮游植物的多样性,共观察鉴定了35属的藻类,其中优势群落为硅藻门的明盘藻属(Hyalodiscus Ehrenberg)与直链藻属(Melosira Agardh);从对浮游植物多样性及分布的影响来看,在现有的6个环境因子中,溶解氧、透明度、水温理化因子均对浮游植物的分布产生明显影响,而pH值的影响最大;就水质营养化程度而言,塘栖大桥和卖鱼桥相对污染程度较轻,义桥、顾家桥和拱宸桥污染程度较高,而义桥污染最为严重.     

浅水湖泊水动力过程对藻型湖区水体生物光学特性的影响

基于2010年7月底至8月初对太湖藻型湖区梅梁湾沿岸带水域不同风速条件下水下光场的原位连续高频观测,通过对水下辐照度、光束衰减系数、吸收系数、相关理化参数及气象水文参数的测定与分析,揭示了该区域水体的生物光学特性变化及其与水动力过程的关系.结果表明,总颗粒物吸收系数ap(440)、非色素颗粒物吸收系数ad(440)、浮游植物吸收系数aph(440)及有色可溶性有机物吸收系数aCDOM(440)在小风(30 min内平均风速<3 m.s-1)、中风(3 m.s-1<风速<5 m.s-1)和大风(风速>5 m.s-1)作用下分别为3.97、3.97、6.58 m-1;1.69、2.17、4.20 m-1;2.28、1.80、1.33 m-1;1.05、1.04、1.08 m-1,其中变幅最大的为非色素颗粒物,CDOM吸收系数在不同风速条件下差别不大.水体各组分在PAR波段积分值的贡献率的变化规律为:小风速下浮游植物吸收系数的贡献最大(达42.5%),随着风速的增大,CDOM、浮游植物、纯水吸收系数的贡献率均有降低的趋势,而非色素颗粒物的贡献率则显著增大,分别为33.0%、41.7%、52.0%.PAR漫射衰减系数与10min平均风速呈显著线性相关,风速引起的沉积物再悬浮对PAR漫射衰减系数的影响显著,从小风到大风,PAR漫射衰减系数增加了80.0%,对应真光层深度降低了42.2%.PAR漫射衰减系数、750 nm波长处的光束衰减系数、总悬浮物浓度与风速、波高、波切应力均存在显著正相关,其中又以PAR漫射衰减系数的相关性最为显著.高频观测结果揭示了浅水湖泊藻型湖区水动力过程通过引起沉积物再悬浮、浮游植物的混合及迁移显著改变水体生物光学特性短期变化.     

水源地型水库水生态安全评价方法探索

基于2018年8月开展的夏季江苏省17座水源地型水库水质调查数据,结合水源地型水库面临的主要水生态安全问题,综合运用层次分析法和专家意见法建立了水源地型水库水生态安全评价体系和方法,并首次提出将异味物质2-甲基异莰醇纳入评价体系.结果表明：江苏省水源地型水库水生态安全等级为优秀和良好的水库分别占29.4%和52.9%,处于一般等级的水库占17.7%;水库水生态安全的主要影响因素有透明度、异味物质2-甲基异莰醇（MIB）、蓝藻水华及富营养化.本研究通过抓住水源地型水库水生态安全的主要水生态指标进行简便易行的评估,可为类似水源地型水库因地制宜地制定个性化生态监测方案和评价方法提供科学依据.     

淀山湖入湖水质净化的生态工程实践研究

作为上海境内最大的天然淡水湖泊以及黄浦江上游重要的水源保护地,淀山湖的水质状况对上海市饮用水水源安全起着举足轻重的作用。文章运用生物治理与工程措施相结合的手段,在淀山湖大朱厍港实施了净化人湖水质的生态工程试验。研究表明工程示范区域存在风浪大、水位较深、水流较急等特点,是水生植被尤其是沉水植物恢复的重要限制因素。通过选择...