潮汐流人工湿地的除氮效果及影响因素

为研究TF-CW(tidal flow constructed wetland,潮汐流人工湿地)的除氮效果及其主要影响因素,以连续流模拟装置(A组)为对照,设置3种潮汐进水方式〔RAT(闲置时间∶反应时间)分别为1∶1、1∶2、2∶1,依次记做B组、C组、D组〕,运行175 d,分析不同进水方式下TF-CW模拟装置对TN、NH₄+-N、NO₃--N、TOC的去除效果及其在不同处理深度上的变化. 结果表明:A、B、C、D组TN平均去除率分别为82.41%±4.84%、84.82%±5.09%、86.09%±3.99%、90.23%±3.05%. A组TN和NH₄+-N的去除效果与B、C、D组均差异显著(P<0.05),其中D组TN和NH₄+-N的去除效果均最好;A组对NO₃--N的总体去除效果较优;RAT并不影响TOC的去除率. 不同进水方式下,NH₄+-N的去除率均在0~15 cm深度内最大,ρ(TOC)处于较低水平(0~20 mg/L),二者均随处理深度的不断增加而逐渐下降;ρ(NO₃--N)在0~15 cm深度内迅速上升. 随着闲置时间的增加,ρ(DO)逐渐升高. TN和NH₄+-N的去除率随着运行时间的增加基本保持恒定,主要影响因子有ρ(DO)、RAT、ORP(oxidation reduction potential,氧化还原电位)和ρ(TOC);而NO₃--N的去除率随着运行时间的增加而逐渐降低,其主要影响因子有pH、电导率和水温等.      

不同退耕还草方式下宁夏南部山区土壤氮素转化速率与微生物变化的耦合关系

为了明确不同退耕还草方式下土壤养分转化的机理及其影响因素,以宁夏南部山区(下称宁南山区)天然草地、人工草地和撂荒地土壤为研究对象,运用PVC顶盖埋管法对3种类型草地土壤中氮素的净转化速率、微生物区系和氮素微生物生理群进行了研究,探讨土壤氮素净转化速率与微生物的关系. 结果表明:①在培养过程中,3种草地类型土壤中细菌、放线菌和真菌数量平均值分别为9.6×105、3.8×104和4.0×101 CFU/g(以干土计),氮素微生物生理群数量表现为氨化细菌(4.5×104 CFU/g)>自生固氮菌(4.3×103 CFU/g)>硝化细菌(6.5×102 CFU/g)>反硝化细菌(3.9×102 CFU/g)>亚硝化细菌(1.7×102 CFU/g),其中,人工草地土壤中微生物数量最高;②细菌、真菌、反硝化细菌与亚硝化细菌数量的峰值均出现在培养第120天,放线菌和自生固氮菌数量的峰值均出现在第240天,硝化细菌数量的峰值出现在第60天,而氨化细菌数量在各类型草地土壤中出现峰值的时间不统一;③各类型草地土壤氮素的净矿化速率、净氨化速率、净硝化速率均在61~120 d内最低,净矿化速率与净硝化速率在181~240 d内最高,净氨化速率在241~360 d内最高,微生物固氮速率的峰值出现在121~180 d,最低值出现在241~360 d. 在该区土壤氮素转化速率与微生物数量紧密相关,土壤温度、土壤水分通过影响微生物数量而成为影响土壤氮素矿化的主要因素;土壤氮素的生物固持过程比有机氮矿化过程更为活跃;种植苜蓿的人工草地比天然草地和撂荒地更有利于微生物的繁殖与土壤氮素的矿化.      

有机碳驱动的人工基质表面菌群结构组成及其动态变化

本实验采用平板计数和末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP),分析了有机碳源添加对凡纳滨对虾养殖系统中人工基质(筛绢网)表面生物膜菌群结构组成及其动态变化的影响。研究表明,当人工基质表面菌膜成熟时,实验组人工基质表面异养菌数量高于对照组,但没有显著性差异;弧菌数及弧菌占总异养菌的比例分别极显著低于对照组91.85%和96.98%(p0.01)。T-RFLP图谱分析表明,两处理组中126、432、434、436、485、487和488 bp等T-RF相对丰度变化显著;其中,29 d时实验组菌群种类丰富度指数和Shannon-Weiner指数分别高于对照组100%和33.9%。移动窗口分析表明,对照组菌群结构变化率△t为23.2%26.38%,高于实验组的12.4%0.3%。综上可得,有机碳驱动不仅能够促进异养菌的生长,竞争性抑制弧菌的增殖,而且可以提高养殖池塘中人工基质表面菌群结构的稳定性。     

基于自适应调整蚁群-RBF神经网络模型的中长期径流预测

径流预测历来是水利部门的一项重要工作,针对水库和河流中长期径流预测精度不高,提出了自适应调节人工蚁群算法(ARACS),对RBF神经网络参数进行优化,建立了自适应调节人工蚁群-RBF神经网络组合算法(ARACS-RBF)预测模型,综合考虑影响径流预变化因素,对安康水库进行中长期径流预测。对预测效果进行检验,结果证实该模型可真实地反映河川径流变化的总体趋势, 并为判断时间序列数据的非线性提供了一种新方法。与RBF神经网络模型、人工蚁群-RBF神经网络模型预测结果进行对比,结果表明,应用ARACS-RBF模型对中长期径流量进行预测,预测精度更高、效果更好。该方法克服了RBF神经网络和人工蚁群算法易陷于局部极值、搜索质量差和精度不高的缺点,改善了RBF神经网络的泛化能力,收敛速度快,输出稳定性好,提高了径流预测的精度,置信度为98%时的预测相对误差小于6.5%。可有效用于水库和河川中长期径流预测。     

缓释碳源强化人工湿地脱氮效果研究

将玉米芯改性制成高效缓释碳源投加在调节池中,可为人工湿地中微生物硝化反硝化提供外加碳源.在南京市窑上村农村生活污水处理中进行试验,通过控制调节池水力停留时间,研究缓释碳源对人工湿地脱氮效果的影响.结果表明,水力停留时间为4h时,人工湿地中氨氮去除率可达72.83％,而且人工湿地的经济性以及处理能力均可达到较高水平.     

水培技术作为人工湿地预处理工艺可行性研究

以城市污水处理厂初沉池出水为原水,对以美人蕉为栽培植物的水培生态净化槽作为复合人工湿地预处理工艺的可行性进行了现场试验研究.结果表明,水培槽对COD、SS的最大平均去除率分别达到了64.8%和88.7%,有效地削减了人工湿地的COD负荷和降低了湿地介质孔隙堵塞的风险.在0.10,0.30,0.60m三种不同槽深条件下,槽深越浅,出水中的DO浓度越高,越有利于水中污染物的去除,运行水深是决定水培槽对污水净化效率的重要参数,另外,与水培槽相组合的复合潜流人工湿地对水中的污染物去除效率较高且效果稳定,出水COD和SS可达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B标准,氨氮和总磷可达到二级标准.     

人工湿地对提高春小麦抗逆性的作用

黄河上游白银段,污水灌溉导致了春小麦的抗逆性下降。研究利用人工湿地处理受污黄灌水的春小麦,对提高春小麦抗逆性的作用。结果显示:人工湿地能够高效降低重金属在灌溉水中的含量,从而显著的(P<0.05)提高了春小麦的抗逆性,减轻了氧化损伤。因此,人工湿地可用于灌溉水的前处理中,以达提高灌溉水质量,从而减轻污灌水对春小麦的危害,确保农作物的安全和清洁生产。     

半干旱黄土区自然恢复与人工造林恢复植被群落对比研究

为研究半干旱黄土区高效植被恢复途径,选取陕西省吴起县境内的合沟封禁流域和柴沟人工造林流域为研究区,在两流域内,沿顺坡和横坡方向,选择一系列20 m×20 m的样地,各组成2条样带。在每个样地内的对角线交点和对角线四分之一处选取5个样方进行植被调查,草本样方和乔灌样方的尺寸分别为1 m×1 m和5 m×5 m。共获得草本样方185个、乔灌木样方80个,其中,合沟封禁流域105个,均为草本样方,柴沟人工造林流域草本样方与乔灌样方各80个。运用植物生态学和植物群落学方法,调查各样方内的植物种类、株数、株高、盖度、地上生物量以及树木基茎、树高、冠幅等植被群落特征指标,并在此基础上对两流域的植被群落特征进行对比分析。结果表明：（1）两流域的植被种类共61种,其中柴沟人工造林流域46种,合沟封禁流域51种,共存物种36种;（2）经过10年生态恢复,柴沟人工造林流域已形成乔-灌-草群落,合沟封禁流域仍为草本群落,且两流域草本群落均以铁杆蒿（Artemisia sacrorum Ledeb.）和茭蒿（Artemisiagiraldii Pamp.）为主要建群种;（3）柴沟人工造林流域的植被盖度、平均高、生物量均明显高于合沟封禁流域的相应指标。两流域植物群落Simpson指数和Shannon-Weiner指数差异较小,Sorensen指数为0.742,主要草本植物种的指标差异不显著。以上特征反映出,在半干旱黄土区,适宜的人工造林可加速该区植被恢复的进程。     

低温下排水速率对CANON型人工快速渗滤系统稳定性的影响

在中温[(35±2)℃]、高氨氮[(459.98±36.98)mg/L]浓度下启动基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)型人工快速渗滤(CRI)系统,而后使其在低温[(10±2)℃]下处理生活污水,探究了排水速率(vd)对系统氮素转化性能及微生物特性的影响.结果表明,对vd的合理设置可修复并优化CRI系统中的限氧微环境...     

不同类型城市人工湿地底栖动物多样性的比较研究

在常州市范围内选取具有代表性的三大人工湿地,对其底栖动物多样性情况进行春秋两季的调查研究。结果显示：软件园秋季底栖动物各项生物多样性指标均高于春季,荆川公园和五星公园则呈现春季生物多样性状况优于秋季的状况。从总体上看,底栖动物的Shannon—Wiener多样性指数软件园〉荆川公园〉五星公园;Pielou均匀度指数荆川公园〉软件园〉五星公园;BI指数表现为五星公园〉荆川公园〉软件园。此外从调查结果来看,软体动物种类数、分布密度与水体的污染程度呈反向趋势,由此推断软体动物种类丰富程度可作为评价城市人工湿地水体受污染程度的重要指标。