潜流人工湿地氮循环生态动力学模型研究

人工湿地作为一种新型的处理技术,在水环境保护中具有重要的意义和广阔的应用前景。然而目前人工湿地的设计和运行主要是建立在统计数据和经验公式的基础上,对人工湿地去除污染物的内在机制尚缺乏定量化的认识。通过对潜流人工湿地氮循环生态动力学模型的研究,系统地分析了潜流人工湿地中氮素的去除机制,对将来完善人工湿地处理技术的设计、运行和预测方法具有一定的借鉴意义。     

絮凝沉淀和人工湿地技术在河流污染治理中的应用

海新河是浑河抚顺城市段的一级支流,水质超过国家地表水V类标准,外观上发黑、发臭,己蜕化成为城市排污沟。其水质状况直接影响浑河水环境功能,继而影响辽河流域的总体水质。针对海新河污染特点,采用絮凝沉淀和人工湿地技术对海新河进行工程治理,建设一座占地1.1万平方米日处理能力6万吨的一级污水处理厂和一块占地4.95万平方米的人工湿地,工程实施后海新河水质达到地表水IV类水体标准,并达到中水回水标准,具有良好的经济、环境和社会效益。     

南水北调中线干渠生态系统结构与功能分析

为分析和掌握南水北调中线干渠生态系统结构与功能的特征参数,根据2015~2019年中线干渠鱼类资源调查数据及实测的鱼类生物学参数数据,应用Ecopath with Ecosim 6.6软件构建了Ecopath食物网模型.模型由18个功能组组成,包括了初级生产者、初级消费者、主要鱼类和有机碎屑等.结果显示：中线干渠生态系统规模总流量、总生产量和总消耗量分别为19186.330,8947.857和1106.002（t/（km²·a））,食物网主要由4个整合营养级（1.00~3.71）构成,最高营养级为大型肉食性鱼类鱤（3.71）.食物网能量传递主要有两条途径,分别为牧食食物链和碎屑食物链,两者传递的能量相当,但牧食食物链传递效率是碎屑食物链的近两倍.交互营养分析结果表明,捕食者对其饵料生物的影响一般为抑制作用,碎屑生物量的增加对大部分功能组的影响为正效应,小型上层鱼类对浮游动物生物量起抑制作用.从各功能组之间的生态位重叠来看,各功能组间捕食者生态位重叠现象不普遍,重叠指数适中,部分肉食性鱼类的捕食者生态位重叠指数达到1.对生态系统总体特征分析发现,中线干渠生态系统的总初级生产量与总呼吸量的比值（P/R）、总初级生产量与总生物量的比值（P/B）、Finn's循环指数（FCI）和Finn's平均路径长度（FML）都表明该生态系统处于发展的幼态期,抵抗外界干扰的能力差.此外,中线干渠生态系统对初级生产力的利用率很低,导致过多的营养物质未进入更高营养级的食物链中进行循环,造成系统能量流动的滞缓.因此,根据生物操纵理论,可通过优化和完善鱼类群落结构,增强对系统初级生产力的利用效率,促进物质循环和能量流动,维持生态系统稳定.     

复合垂直流人工湿地对有机磷阻燃剂的净化

为探索有效处理有机磷阻燃剂（OPFRs）废水的方法,本文构建了复合垂直流人工湿地（IVCWs）,探究不同进水C/N比与是否曝气等运行工况下系统对磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）的去除效率影响,并观察目标物在湿地系统各介质中的迁移行为及相关机理.结果表明,不同工况下IVCWs对TCPP去除效果存在显著差异.与进水C/N=3时系统对TCPP去除率（52.28%±11.64%）相比,增加进水C/N、曝气和两者联用可使去除率分别提高至（68.77%±2.49%）,（57.21%±1.76%）和（89.64%±1.94%）.通过分析系统中各相累积量发现,植物（0.09%）和基质（3.30%）中TCPP的累积有限.火山岩（162.39~435.01ng/g dw）和沸石（131.67~407.74ng/g dw）中TCPP含量显著高于土壤（32.63~149.94ng/g dw）.植物体内,与菖蒲（432.95ng/g dw）、香蒲（665.21ng/g dw）相比,风车草（1288.82ng/g dw）更易TCPP累积.不同植物中TCPP主要富集在根部,有向叶片转移的趋势.探究IVCWs对TCPP的去除潜能及迁移行为,对系统缓解OPFRs污染具有积极意义.     

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.     

高通量测序法表征潜流人工湿地中不同植物根际细菌群落特征

为了研究人工湿地中植物根际、污水水质和深度等对细菌群落结构特征分布的影响,利用高通量测序技术,对人工湿地中芦苇(Phragmites communis)、香蒲(Typha orientalis Presl)2种植物根际3个不同深度细菌群落特征进行了研究.细菌群落丰富度和多样性研究结果表明,芦苇根际细菌群落丰富度和多样性均大于香蒲根际,细菌在芦苇根际周围可以更好地生存;同一植物根际细菌的丰富度和多样性随着深度的增加逐渐减少.相似度和差异性分析结果表明,相同植物根际细菌群落结构相似度较高,而不同根际群落结构有一定的差别.优势细菌菌群分析结果发现,细菌群落在门类水平上达到13门以上,优势细菌种群均以变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、厚壁菌门为主,相对丰度约为55%~78%;纲类水平也达到20纲以上,主要有α-变形杆菌纲、β-变形菌、δ-变形菌纲、γ-变形菌纲、芽孢杆菌纲、酸杆菌纲、相对丰度达到50%以上,植物根际富集的主要纲类细菌是β-变形菌纲.影响细菌群落结构丰富度和多样性的主要环境因素是营养物浓度、植物、采样深度和温度.     

新型废水处理技术——人工湿地

人工湿地是一种新型的废水处理技术，它适用于我国广大中小城镇和乡村地区的废水处理。它不仅具有良好的有机物去除能力（ＢＯＤ５和ＣＯＤ的处理效果可分别达８５％￣９５％和８０％以上），而且具有较高的除磷（达９０％）和脱氮（６０％）效果。此外，它还具有运转管理方便及工程造价低等优良特性。本文对人工湿地系统的基本构造、类型、运行机理以及主要工艺设计和运行控制条件作了深入的介绍，并结合有关工程实例对该工艺的经济     

风车草对生活污水的净化效果及其在人工湿地的应用

研究了风车划（Cyerus alternifolius）的生长特性和对生活污水的净化效果。风车草全年保持生长，即使在冬天仍能维持一定的生长速率。风车草在生活污水中培养10d后，污水中TN、TP、COD和BOD的去除率分别达到91％、92％、70％和73％，其中风车草对N、P的吸收量分别占净化量的55％和53％。种植风车草的潜流型人工湿地对TN、TP、COD和BOD的去除率分别为64％、47％、74％和74％，与不种植物的人工湿地相比，TN、TP、COD和BOD的去除率分别提高了28％、19％、14％和13％。图2表3参12     

人工湿地中沸石对铵吸附能力的生物再生研究

利用铵吸附饱和的天然斜发沸石和沙质土壤作为基质,构建了沸石柱和芦苇、菖蒲沸石人工湿地试验系统,采用曝气供氧、自然复氧、植物根系输氧以及培养系统中基质上的硝化菌群的方法,研究了铵吸附饱和的沸石在沸石柱和湿地中的生物再生过程。结果显示,沸石在湿地中再生过程符合指数模拟,在试验周期内沸石在沸石柱中再生可以用指数和线性模拟。沸石在湿地系统和沸石柱中经过1个月的再生,交换容量分别恢复到了原来的60.3%~62.6%和11.8%,3个月后分别恢复到了原来的94.6%~94.8%和38.4%。试验证明,沸石在湿地中再生比在沸石柱中再生效果好,交换容量恢复率高出约50%~63%。根据试验结果,探讨了铵吸附饱和的沸石在人工湿地中的生物再生机理,证明了饱和沸石在湿地中生物再生的可行性。