沉床微生态控制体对水体TP及COD的去除率研究

针对水体富营养化的生态逆境,以个体沉床微生态作为研究的基本单元。即通过控制其非生物和生物成分,局部构建以满足水生植物适生环境为核心的水体生态结构体,由个体到总体,以点带面,从而实现总体生态功能目标的恢复。此法融合了恢复生态学人为设计、自我设计理论,并突出人为干预的主导作用。通过沉床微生态控制体改善水质的正交试验,运用数量化理论分析方法,筛选出最佳组合为陶粒箱+页岩+金钱蒲+雨久花,在静态时TP的去除率可达到(76.6±1.17)%,COD的去除率达到(37.4±2.27)%;在动态时TP的去除率可达到(39.5±1.17)%,COD的去除率达到(16.03±1.41)%。其显著性与可靠性均达到95%以上,此结果可作为两种水体恢复应用时的参考。     

5种植物沉床系统对富营养化水体修复效果研究

以狐尾藻、马来眼子菜、金鱼藻、伊乐藻和苦草5种沉水植物为试验材料,构建以沉水植物为核心的人工沉床,探讨富营养化水体中沉水植物的生长状况和沉水植物沉床系统对氮、磷和COD_(Mn)的净化效果。结果表明:5种沉水植物在富营养水体中生长良好,生物量明显增加,以金鱼藻生物量最大。5种沉水植物沉床系统对富营养化水体中的TP、TN和NH_4~+-N去除率较高,均值分别为70.16%、79.60%、79.82%,而对COD_(Mn)的去除率较低,平均为39.74%;其中金鱼藻沉床系统对富营养化水体中的TP、TN、氨氮、COD_(Mn)去除率均最高,分别为79.76%、85.23%、85.81%和46.16%。因此,金鱼藻沉床系统对富营养化水体修复效果最好,同时金鱼藻也是该沉床系统的优选植物。     

不同填料人工沉床修复轻度污染水体的试验研究

选取炉渣、陶粒、锯末3种填料,建立植物-微生物组合式人工沉床,在室内条件下,研究不同填料下的植物-微生物组合式人工沉床对轻度污染水体中高锰酸盐指数(COD)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)及硝酸盐(NO3--N)的去除效果.结果表明,炉渣、锯末填料的植物-微生物组合式人工沉床对轻度污染水体修复效果较好,但锯末填料在试验后期(15 ～18 d)出现腐烂、去除率下降等问题,因此炉渣可以作为植物-微生物组合式人工沉床的理想填料.     

立体式生态浮床在喀斯特环境水体净化中的效果研究

为了研究植物生态浮床在喀斯特水体环境中富营养物质的去除效果及生态浮床中植物的选取组合,将富贵竹和鸢尾通过单一、组合形式构建生态浮床,模拟喀斯特环境水体进行生态修复实验。结果表明,富贵竹、鸢尾、富贵竹+鸢尾不同的植物组合生态浮床对COD、TN、NH~+_4-N、NO~-_3-N、TP都有较好的去除效果,去除率依次为61.63%、44.38%、94.01%、13.35%、76.48%;28.33%、51.18%、88.11%、26.29%、55.25%;33.97%、49.56%、89.73%、22.25%、49.81%。鸢尾对TN、NO~-_3-N的去除率最好,富贵竹对NH~+_4-N、TP的去除中效果最佳,富贵竹+鸢尾组合处于中间状态,可见植物组合会使去除效果产生协同效应。通过实验组植物的生长状况和去除能力分析,单一植物组比混合组去除能力更强,但考虑综合去除效果还需要应用组合型生态浮床。     

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。     

3种景观植物对城市河道污染水体的净化效果

以美人蕉、绿萝、马丽安3种景观植物为试材,制成生态浮床,研究3种植物以及无植物浮床对城市污染水体中氮、磷的净化效果,试验共持续46 d. 结果表明:3种植物在污染水体中能保持较强的生命力,试验结束时,其株高、根长及生物量均有显著增加,增长率表现为美人蕉>马丽安>绿萝;美人蕉、绿萝、马丽安对水体中TN的去除率分别为93.95%,90.25%和92.60%,远高于对照组的去除率(60.44%);3种植物对水体中NH₄+-N的去除率分别为98.06%,95.07%和97.61%,其中美人蕉、绿萝组NH₄+-N的主要去除途径为硝化反应,马丽安组NH₄+-N去除主要是通过氨挥发以及硝化反应等,而对照组NH₄+-N去除率(81.62%)较高的主要原因为氨的挥发;美人蕉、绿萝组ρ(NO₃--N)呈先增加后减少的趋势,而马丽安和对照组ρ(NO₃--N)增幅不大,各试验组ρ(NO3--N)变化与水体硝化、反硝化反应以及植物吸收有关;3种植物对水体中TP和COD_Mn均有明显的去除效果,去除率显著大于对照组. 试验表明, 3种植物对污染水体均有很好的净化效果和一定的景观价值,可作为城市河道污染水体治理的优良物种而推广使用.      

新型人工湿地对磷的去除特征研究

人工湿地因其治理污染方面的诸多优势,为各国政府所重视。本研究通过设计6种新型人工湿地组合床试验,得出组合床对TP的去除率由大到小:再力花组合床>鸢尾组合床>鸢尾浮床组合床>菖蒲组合床>空白床>茭白组合床>美人蕉组合床;DIP去除率:再力花组合床>菖蒲组合床>鸢尾组合床>鸢尾浮床组合床>空白床>茭白组合床>美人蕉组合床。组合床对两种形态磷的去除率无明显的相关性。人工湿地去除磷污染相关研究中结合基质、水污染浓度和植物,特别是在植物选择中结合植物组织结构类型综合考虑组合达到最佳效果。     

浮床植物系统对池塘水体微生物的动态影响

在池塘水体中构建以空心菜为试验植物的浮床植物系统,研究了其对池塘水体中微生物的数量、分布以及氮循环的影响.结果表明,浮床植物系统可明显改变池塘不同水层中的细菌(如氮循环细菌)和真菌的数量,实现不同生理类群的微生物在水体同一水层的共存,促进了水体的氮循环,加强了水体的自净功能.该系统的净化效果与其面积有关,占池塘面积20%的浮床植物系统在试验80d 时,对TN、NH₄⁺-N、NO₂^—N、NO₃^--N 的去除率分别为39.4%,51.2%,49.7%和65.0%.     

4种植物组合对富营养化和重金属复合污染水体的净化效果

选取华中地区常见的4种植物多花黑麦草(Lolium multifolorum)、狐尾草(Alopecurus pratensis L.)、蜈蚣草(Pteris vittata L.)和石菖蒲(Acorus gramineus)为研究对象,通过室内静态水培实验研究了4种植物组合对富营养化和重金属复合污染水体的去除效果。研究发现：4种植物组合对不同浓度梯度的富营养化和重金属复合污染水体中的TN、TP、Cd和Pb均表现出良好的去除效果,不同植物组合对各类污染物的去除效果有所差异。经过30 d修复后,各植物组合对低浓度污水中TN、TP、Cd和Pb去除率平均值分别为88.68%～93.66%、64.00%～83.02%、83.84%～93.62%和95.07%～98.02%;对高浓度污水中TN、TP、Cd和Pb去除率平均值分别为94.49%～97.11%、92.85%～94.15%、63.01%～81.42%和88.56%～91.64%;去除率最高的是多花黑麦草与石菖蒲间作。4种植物对Cd和Pb的富集系数均>1,均具有良好的重金属富集能力。低浓度污水中各植物对Cd和Pb的富集能力明显高于高...     

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.      

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%.     

Relationships between loading rates and nitrogen removal effectiveness in subsurface flow constructed wetlands

Nitrogen removal of wetlands under 40 different inflow loadings were studied in the field during 15 months. The removal efficiency of four different sets of beds, namely the reed bed, the Zizania caduciflor bed, the mixing planting bed, and the control bed were studied. The outflow loading and total nitrogen (TN) removal rate of these beds under different inflow loadings and pollution loadings were investigated. The inflow loadings of 4 subsurface flow systems (SFS) ranged from 400 to 8000 mg·(m²·d)⁻¹, while outflow loadings were less than 7000 mg·(m²·d)⁻¹. The results showed that the inflow and outflow loading of TN removal rate in SFS presented an obvious linear relationship. The optical inflow loading to run the system was between 2000 to 4000 mg·(m²·d)⁻¹. Average removal rate was between 1062 and 2007 mg·(m²·d)⁻¹. SFS with plant had a better removal rate than the control. TN removal rates of the reed and Zizania caduciflora bed were 63% and 27% higher than the control bed, respectively. The results regarding the TN absorption of plants indicated that the absorption amount was very limited, less than 5% of the total removal. It proved that plants clearly increase TN removal rates by improving the water flow, and increasing the biomass, as well as activities of microorganisms around the roots. The research provided a perspective for understanding the TN removal mechanism and design for SFS. __________ Translated from Environmental Science, 2006, 27(2): 253–256 [译自: 环境科学]     

潜流构造湿地去除农田排水中氮的研究

对潜流构造湿地处理农业面源污水的脱氮效果进行了中试研究.研究证明潜流湿地氮去除效率和水力停留时间呈正相关关系,芦苇床的脱氮效果明显好于茭草床和空白床,名义水力停留时间大于5d时,芦苇、茭草潜流湿地脱氮效率可以达到60%以上.氮的去除满足一级推流反应动力学关系,空白床、芦苇床和茭草床的一级反应动力学常数K分别为0.14、0.26和0.20d^-.微生物的反硝化是人工湿地脱氮的主要途径,植物吸收总氮量仅占入水量的15%左右.     

流动床SBR处理饮料废水的试验研究

在序批式活性污泥(SBR)反应池内投加填料,形成流动床SBR,本试验对SBR和流动床SBR去除COD、TN的效果进行了对比研究,结果表明:流动床SBR对COD、TN的去除效果优于SBR,采用限制性曝气方式时TN的去除率较非限制性曝气方式高。     

组合型生态浮床的动态水质净化特性

研究开发了一种由水生植物、水生动物及微生物膜构建的组合型浮床生态系统.通过中试研究,考察了该浮床对富营养化湖泊水体在动态条件下的净化效果.结果表明,水体交换时间为7d时TN、TP、高锰酸盐指数的去除率分别为53 .8%、86 .0%和35 .4%.污染物的直接净化主体为人工介质和水生植物单元,但在生态浮床中引入河蚬增加水生动物单元,通过食物链的“加环"作用,提高了颗粒性有机物的可溶化和无机化（氨化）以及可生化性,改善了植物吸收以及人工介质单元生物膜中微生物的基质条件,促进微生物的生长和活性,提高了浮床的净化效果.     

人工湿地不同基质和粒径对污水净化效果的比较

为研究人工湿地基质类型和粒径对水质净化效率的影响,选择了1~2、2~4、4~8 mm的沸石,2~4、4~8、8~16mm的砾石和2~4、3~5、6~8 mm的无烟煤基质,在无植物人工实验柱中开展单一基质的水质净化实验.结果表明,相同类型不同粒径的基质对COD、TN、TP的去除效果不同.4~8 mm沸石和砾石、6~8 mm无烟煤对COD的去除率最高,分别为53.74%、60.76%、62.93%;人工实验柱中氮素的去除以反硝化作用为主,粒径对TN去除效果的影响表现为小粒径更优;砾石和无烟煤的TP去除率也表现为小粒径更高,但沸石的TP去除率随着粒径的增大而增大.基质类型对COD、TP、TN的去除效果也存在差异.无烟煤对COD、TP、TN均有较好的去除效果,平均去除率在60%以上;沸石对TN的去除效果最好,TP去除率不高;砾石对COD有较高的去除率,对TP的去除效果一般.     

微气泡曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究

同步硝化反硝化(SND)是废水处理中的新型生物脱氮工艺,和传统生物脱氮工艺相比具有显著的应用优势.本研究采用微气泡曝气固定床生物膜反应器,研究了SND过程中污染物去除效果并检测了生物膜功能菌群的变化情况.结果表明,在微气泡曝气固定床生物膜反应器内可以实现同步硝化反硝化,通过提高进水COD负荷和C∶N比,降低溶解氧(DO)浓度,同时增加填料床层孔隙率,可以改善SND效果.当进水COD负荷和总氮(TN)负荷为0.86 kg·(m3·d)-1和0.10 kg·(m3·d)-1,且填料床层孔隙率为81%时,COD和TN的去除率分别为97.6%和70.2%,实现了COD和TN的同步高效去除;同时,微气泡曝气对氧传质的强化作用使得氧利用率高达91.8%.此外,生物膜活性和硝化及反硝化功能菌群的变化,与反应器COD、氨氮和TN去除能力的变化基本一致.     

Hybrid constructed wetlands for highly polluted river water treatment and comparison of surface- and subsurface-flow cells

A series of large pilot constructed wetland （CW） systems were constructed near the confluence of an urban stream to a larger fiver in Xi＇an, a northwestern megacity in China, for treating polluted stream water before it entered the receiving water body. Each CW system is a combination of surface- and subsurface-flow cells with local gravel, sand or slag as substrates and Phragmites australis and Typha orientalis as plants. During a one-year operation with an average surface loading of 0.053 m3/（m2.day）, the overall COD, BOD, NH3-N, total nitrogen （TN） and total phosphorus （TP） removals were 72.7% ~ 4.5%, 93.4% ＋ 2.1%, 54.0% ＋ 6.3%, 53.9% ~ 6.0% and 69.4% ：t： 4.6%, respectively, which brought about an effective improvement of the fiver water quality. Surface-flow cells showed better NH3-N removal than their TN removal while subsurface-flow cells showed better TN removal than their NH3-N removal. Using local slag as the substrate, the organic and phosphorus removal could be much improved. Seasonal variation was also found in the removal of all the pollutants and autumn seemed to be the best season for pollutant removal due to the moderate water temperature and well grown plants in the CWs.