潮汐流与曝气人工湿地对低污染水中氮去除的研究进展

低污染水具有来源广、水量大、水质波动性强、污染物浓度较低等特点。人工湿地是净化低污染水的有效方法。该文阐述了潮汐流和曝气人工湿地对低污染水脱氮的不同增氧机制,并分析它们对低污染水的脱氮效果和影响因素。结果表明:在潮汐流湿地中,适当的闲置和淹没反应时间可创造良好的好氧-厌氧条件,有利于TN去除;当运行周期不大于24 h,淹没排空时间比为0.25～4和0.5～7时,湿地对低污染水中NH_3-N和TN的去除效果最好。合理曝气可使人工湿地在低温(-5～10℃)保持较高去除率;曝气人工湿地净化低污染水的最佳气水比为6∶1,最佳曝气位置是湿地底部。此外,对比2种人工湿地脱氮效果可知,曝气人工湿地的NH_3-N和TN净化效果优于潮汐流人工湿地,对COD的净化效果弱于潮汐流人工湿地。2种人工湿地虽以不同增氧机制提高了脱氮效率,但潮汐流湿地仍存在低温期脱氮效果差和易堵塞的问题,而曝气湿地则存在耗能高且易产生有害物质的问题。     

基质粒径与排空时间对潮汐流人工湿地运行效能的影响

潮汐运行是强化人工湿地供氧的一种有效途径。为了解基质粒径对潮汐流人工湿地(TFCWs)处理效果及复氧过程的影响,研究了不同基质粒径TFCWs的处理性能,建立了TFCWs排空期氧转移过程的研究方法。结果表明基质粒径影响湿地对NH4+的吸附性及排空期基质孔隙氧体积占比进而影响处理效果,7～9 mm基质粒径的湿地达到最佳的氨氮去除率82.6%,3～5 mm基质粒径的湿地达到最佳的COD去除率88.2%,粒径基质小的湿地中氨氧化菌属和反硝化菌属的相对丰度更高,脱氮能力强;分析排空期基质孔隙氧体积占比变化与湿地微生物耗氧过程的联系,能够优化潮汐流湿地系统的排空时间,湿地微生物的耗氧活动主要集中在氧体积占比快速下降阶段,更长的排空时间对复氧能力没有明显提升,本研究中8 h的排空时间即可满足湿地系统的氧需求。     

潮汐河流水环境容量的研究

本文介绍潮汐河流因吋变水流带来的非稳态水质变化情形下环境容量的计算方法。首先分析影响潮汐河流环境容量的主要因素,接着讨论潮汐河流环境容量要素的设计,建立相应的计算方法,并用苏州河资料进行实例计算和分析成果的合理性。     

浑河中游沈阳区域水污染控制与治理的难点和关键技术——“浑河中游水污染控制与水环境综合整治技术集成与示范”专栏序言

针对浑河中游沈阳区域工业园区难生物降解制药废水处理、污泥处理处置、城市河流水环境的湿地净化,以及水环境评价和污染源解析等问题,国家科技重大水专项浑河中游课题开展了大量研究.为了提高制药园区废水可生化性、优选物化预处理工艺技术,选取典型污染物乙酰氨基酚作为处理对象,研究其物化预处理过程中的转化规律与机理;针对污泥安全处理处置和资源化利用难题,研发生物干化技术和利用沸石减少温室气体排放和氮素损失的技术;针对复合型人工湿地效率提升需求,研究潮汐流-潜流组合工艺系统中不同单元的菌群功能特征;为科学制定河流治理技术策略,研究形成主成分分析、聚类分析、三维荧光光谱等河流水环境特色研究方法,并在其他流域如武水河进行应用.这些技术难点和关键技术研究,不仅支持了浑河中游水污染控制与治理,也可为当前流域区域水环境治理提供借鉴.     

河口潮流和水质数值模拟研究

河口与海岸环境中污染物质的稀释扩散，是环境流体力学研究的重要课题，同时也是城市污水排海工程建设的关键技术之一。该文采用沿水深积分的平面二维非定常流动数学模型，来计算污染物质降解影响的溶解物质输运扩散过程，并以长江口水域为例，对潮汐水流中溶解物质的稀释扩散过程，进行了细致的数值模拟。结果表明，潮型，排放量，污染物质的降解等，对污水排放口的远场水质有明显的影响。     

夏秋季长江口及毗邻海域N、P营养盐分布及其潮汐变化

根据2005年7月和11月在长江口及毗邻海域进行的现场观测数据,分析表明:夏秋季表层N、P营养盐的高值区(N＞65 μmol/L,P＞1.3 μmol/L)多位于长江口及杭州湾海域,而低值区(N＜40 μmol/L,P＜0.5μmol/L)多存在于长江口东北海域以及舟山东南海域,底层N、P营养盐在夏季存在-向东北方向的舌状扩散,而秋季等值线比较均匀且呈南北向分布;调查海域表层N/P值都超过30,羽状锋区可达到200以上,表明浮游植物的生长存在着磷限制;连续观测站位的PO-P含量在夏秋季大都表现为小潮高于大潮,而NO3-N含量变化复杂.     

潮汐作用对滨海垃圾填埋场地下水污染物迁移影响模拟研究

潮汐过程对滨海地区垃圾填埋场污染物的迁移影响显著.为探究潮汐作用下垃圾填埋场地下水污染物迁移过程,以深圳市某滨海垃圾填埋场为例,构建该场地地下水溶质运移数值模型,分析潮汐作用造成的地下水位周期性波动条件下特征污染物在含水层中不同时期的污染范围及浓度变化规律.结果表明：近海岸地下水位受潮汐作用明显,水位波动主要受含水层水文地质参数和潮水位变幅影响,污染物峰值浓度大幅降低,在含水层中滞留时间明显增加.该垃圾填埋场中特征污染物的污染范围和浓度呈现出丰大枯小的周期性变化特征,其中丰水期末最大污染范围和浓度分别为47547 m2、21.54 mg·L^-1,枯水期末最大污染范围和浓度分别为25605 m2、12.73 mg·L^-1.污染物峰值浓度最大降幅37%,滞留时间最长增加43 d.近海岸地下水污染物穿透曲线呈现日周期性波动,随着远离地表水边界,这种周期性波动越不明显,距地表水边界20 m时,污染物穿透曲线无明显日内周期性波动.研究结果可为滨海垃圾填埋场地下水监测方案的制定和地下水污染治理提供理论依据和参考.     

滨海盐沼及其植物群落的分布与多样性

滨海盐沼是广泛存在于世界中、高纬度地区的一种湿地生态系统,具有抵御风暴潮灾害、净化污染物和为珍稀濒危生物提供适宜生境等重要的生态和经济价值。滨海盐沼因随高程变化而急剧变化的环境梯度和植物带状分布现象而为生态学者阐释自然界物种的分布机制提供了理想系统。主要概述了滨海盐沼的定义、特点、类型、全球分布以及潮汐作用、土壤盐度等环境因子特征;阐述了不同尺度下滨海盐沼的植物群落分布和多样性特征。在滨海盐沼植物群落的分布特征上,重点阐述了中尺度下的植物带状分布,即植物群落往往在白海向陆渐高的不同高程梯度上表现出显著的分带分布,不同植物各自占据该梯度上的一定区域。通常认为,带状分布是植物竞争和物理性胁迫共同调控的结果,但其在不同地理区域的普适性仍存争议。滨海植物群落多样性往往较低,在中、小尺度上盐沼植物多样性受控于盐度、潮汐等物理性胁迫、植物间相互作用等因子的作用;在大尺度上盐沼植物多样性可能随纬度增大而增加。系统深入地认识滨海盐沼植物群落生态格局和过程,将为气候变化、生物入侵等人类影响下的滨海盐沼生态系统的管理和恢复提供有益经验。     

低温下潮汐流人工湿地系统对污水净化效果

潮汐流人工湿地是将湿地按时间序列周期性地充水和排干,使得湿地内部形成好氧-厌氧交替过程,从而实现并强化污染物去除的新型人工湿地形式.该研究主要考察了低温条件下(9～13 ℃)潮汐流人工湿地与传统连续流人工湿地对污染物处理的效能差异,以及运行工况对处理效果的影响;同时对各人工湿地系统中微生物活性进行研究.结果表明:在水力负荷为0.2 m3/(m2·d)条件下,采用3个周期/d的潮汐流人工湿地,出水ρ(DO)为0.61 mg/L,高于连续流人工湿地的0.22 mg/L;NH₄+-N,COD_Cr及PO₄3--P的去除率达到48.57%,68.96%及29.02%,分别比连续流人工湿地提高了约30%,20%和20%.同时,通过对各反应器内微生物呼吸作用和脱氢酶活性等的对比研究发现,3个周期/d的潮汐流人工湿地中微生物具有更高的活性.