不同生态浮床对景观水质的净化效果

【目的】明确不同生态浮床改善亚热带地区景观水质的效果,为我国南方地区应用生态浮床技术修复生态水环境提供参考依据。【方法】对比分析不同生态浮床对景观水体化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)去除能力及浮床植物生长状况的影响。【结果】美人蕉、鸢尾、花叶芦竹均能适应较高有机物及氮、磷浓度的水体,具有良好的适应性,对水体COD、TP、TN及NH4+-N也表现出良好的去除能力,但以美人蕉的净化效果最佳。美人蕉+组合填料生态浮床、美人蕉生态浮床、组合填料浮床对水体COD、TP、TN及NH4+-N的去除能力分别为33.75~48.98、0.23~0.93、3.71~10.26和4.12~8.44 mg/m2,3种不同生态浮床对水体COD、TP、TN和NH4+-N的去除能力存在极显著差异(P<0.01),去除能力排序为美人蕉+组合填料生态浮床>美人蕉生态浮床>组合填料浮床。【结论】美人蕉+组合填料生态浮床对水体COD、TP、TN及NH4+-N的去除效果最佳,较单一使用美人蕉生态浮床和组合填料浮床的净化效果更具优势,可作为我国南方地区修复生态水环境的首选生态浮床。     

组合生态浮床净化养殖水体效果研究

为了研究由水生植物与人工介质构建的组合生态浮床对养殖水体的净化效果,通过在大薸(Pistia stratiotes)底部放置生物陶粒基质构建了组合生态浮床,研究了该组合浮床对养殖水体的净化效果。数据表明,组合生态浮床对总氮、氨氮(NH+4-N)、亚硝氮(NO-2-N)、总磷、化学需氧量(COD)去除率分别达到52.38%、77.78%、81.97%、67.57%和43.98%,均显著高于植物对照组和基质对照组(P0.05)。经组合浮床净化后的养殖水体中,TN、TP水平分别达到淡水池塘养殖排放水一级标准,NH+4-N水平降至0.15 mg/L以下,NO-2-N水平降至0.02 mg/L以下。结果表明,组合生态浮床中植物吸收、基质吸附及微生物的协同作用提高了其对污染物的去除效果,合理的生物组合对提高生态浮床净化养殖废水效果具有积极的促进作用。研究结果为构建适宜养殖水体净化的组合型生态浮床提供了技术支撑。     

基于生物协同作用的强化生态浮床对养殖水体的净化效果

为了提高传统植物浮床对养殖水体的净化效果,降低养殖排放水污染,采用在凤眼莲Eichhornia crassipes浮床底部放置生物陶粒基质的方法构建强化生态浮床,研究了该强化生态浮床对养殖水体的净化效果。结果表明:用强化生态浮床净化水体16d时,对总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)、亚硝氮(NO-2-N)、总磷(TP)、化学耗氧量(COD)的去除率分别达到48.57%、68.52%、77.05%、71.17%、47.22%,均显著高于凤眼莲组和生物陶粒组(P0.05);经强化生态浮床净化后的养殖水体中,TN、TP水平分别达到淡水池塘养殖排放水一级标准(SC/T9101—2007),NH+4-N浓度降至0.20mg/L以下,NO-2-N浓度降至0.01mg/L以下。研究表明,强化生态浮床中植物、基质和微生物的协同作用提高了其对污染物的去除效果。     

几种植物浮床+仿生植物系统对污染物的去除效果

为了研究由不同水生植物与仿生植物构建的组合型生态浮床对水中污染物的去除效果,将风车草、再力花、美人蕉、梭鱼草、菖蒲与仿生植物组合构建成生态浮床,分析几种组合型生态浮床对水中污染物的去除效果。结果表明,各处理系统(5种水生植物+仿生植物)对水中氨态氮(NH~+_4-N)、硝态氮(NO~-_3-N)、亚硝态氮(NO~-_2-N)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))具有很好的去除效果,平均去除率分别达到93.12%、88.10%、100.00%、95.00%、30.00%,明显高于空白对照组,略优于仿生植物对照组,可见合理的植物+仿生植物组合系统可以实现对污染水体的强化净化,同时可以有效抵抗植物衰亡对系统带来的冲击,确保复合系统的长期稳定运行。     

植物与螺组合浮床对富营养化水体的净化效果

为了探明美人蕉、凤眼莲和花叶芦竹3种浮床植物单独种植及其与铜锈环棱螺组合对富营养化水体的净化效果,在玻璃温室中进行静态耗竭试验.结果表明:与对照相比,试验36 d时,各处理对水体总氮(TN)、总磷(TP)、硝念氮(NH4+-N)、氨态氮(NO3--N)具有显著的去除效果,但不同处理之间存在差异,凤眼莲与铜锈环棱螺的组合对TN、NH4+-N、NO3--N的去除效果最好,将系统中TN平均浓度从8.34 mg/L降低至2.34 mg/L,去除率达71.94%,将NH4+-N平均浓度从4.56 mg/L降低至0.67 mg/L,去除率达85.31%,将N03--N平均浓度从3.52mg/L降低至1.42 mg/L,去除率达59.66%;美人焦与螺的组合和凤眼莲与螺的组合对TP的净化效果相似,均将系统中TP平均浓度从0.34 mg/L降低至0.05 mg/L,去除率达85.29%,且优于单独种植浮床植物的净化效果.说明风眼莲和美人蕉均是降低富营养化水体中氮、磷的优选植物,水生动物铜锈环棱螺对浮床植物的净化效果起到促进作用,组合浮床系统中水体总氮浓度的减少量与植物、螺生物量的增加呈显著正相关,组合浮床对富营养化水体净化效果好于植物单独处理.     

同步硝化反硝化菌（Alcaligenes faecalis WT14）养殖污水脱氮效果研究

为探究溶氧(Dissolved orygen,DO)控制对异养硝化-好氧反硝化(Heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)菌脱氮效力的影响,本文从绿狐尾藻人工湿地底泥基质中分离出高效HN-AD菌Alcaligenes faecalis WT14,通过室内和反应器装置试验,较系统地研究了WT14的HN-AD性能和不同DO条件对其NH_4~+-N、NO_3~--N去除能力的影响,并建立两级DO控制固定床反应器,通过DO控制分析了菌株WT14对养殖废水的处理效果。氮平衡试验表明,菌株WT14具有高效的同步硝化-反硝化能力,92.10%的NH_4~+-N以气态形式被去除,4.16%的NH_4~+-N被菌株WT14同化为胞内氮,同时NH_4~+-N的存在会促进NO_3~--N的还原。DO控制试验表明,菌株WT14的NH_4~+-N和NO_3~--N去除能力与DO浓度显著相关,低DO条件会抑制其NH_4~+-N去除能力,但是会促进NO_3~--N去除能力,且符合Boltzmann模型,其脱氨脱硝活性的半数DO抑制浓度分别为2.53 mg·L~(-1)和5.40 mg·L~(-1),最大NH_4~-N去除率和NO_3~--N去除率分别为94.0%和98.4%。在两级好氧(DO 4.00±0.30 mg·L~(-1))条件下,WT14对养殖废水的NH_4~+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、90.5%和97.5%,存在NO_3~--N和NO_2~--N的积累,而在连续好氧(DO 4.00±0.30 mg·L~(-1))-微氧(DO 0.50±0.10mg·L~(-1))条件下,WT14对养殖废水的NH_4~+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、97.6%和98.2%,且无NO_3~--N和NO_2~--N的积累。研究表明,两级DO控制中连续好氧-微氧显著促进了同步异养硝化-好氧反硝化菌WT14对NO_3~--N和NO_2~--N的还原,且不影响NH_4~+-N和COD的去除,提高了TN去除率。     

曝气-生态浮床处理景观水体富营养化研究

[目的]研究曝气与生态浮床组合处理景观水体富营养化的效果。[方法]选取黄花鸢尾和花叶菖蒲组合作为生态浮床,将生态浮床和曝气-生态浮床进行对比研究,研究曝气-生态浮床对景观水体中总氮(TN)、总磷(TP)的去除效果。[结果]生态浮床对景观水体中的TN、TP的去除率分别为85.14%和40.98%;曝气-生态浮床对景观水体中的TN、TP的去除率分别为93.17%和53.28%。在生态浮床处理景观水体中,增加曝气能够对景观水体中TN、TP的去除率提高10%左右。[结论]曝气-生态浮床能够很好地去除景观水体中TN、TP,是处理景观水体富营养化的有效方法。     

植物生态浮床技术在水禽养殖污水净化中的应用研究

采用生态浮床的形式,将生菜(Lactuca sativa L.var.ramosaHort.)、水芹菜(Oenanthe javanica)和黄菖蒲(Iris pseudacoms)等3种植物在水禽养殖水体中单作栽培,对植物的生长状况和植物对水禽养殖污水中氮、磷等污染有机物的去除效果进行了研究.结果表明:经过60d的试验期,植物生长良好,对污水中氮、磷等有机污染物处理效果明显.其中生菜、水芹菜和黄菖蒲对总氮(Totalnitroger,TN)的去除率分别为67.99%、49.36%和70.62%;对氨氮(NH+4-N)的去除率分别为78.82%、61.28%和85.31%;对总磷(Total ...     

生态浮床对鱼塘水质的净化评价及管理——以华宇园林苗木生态园鱼塘为例

以华宇园林苗木生态园的鱼塘为研究对象,以种植生态浮床前后水体中的总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮、化学需要量(COD)为评价指标,对水质进行评价。分别从时间和空间两个维度,分析和对比生态浮床对水体中氮、磷的吸收效果、对水体中COD的影响趋势。结果表明,生态浮床对整个水域的氮和磷以及COD都有一定的吸收作用,其中对总氮的去除率最高可达15.2%,总磷的去除率最高可达56.3%。提出生态浮床对鱼塘水质净化的治理管理理念。     

植物生态浮床对水禽养殖污水的净化效果

采用生态浮床的形式,将生菜(Lactuca sativa L.var.ramosa Hort.)、水芹菜(Oenanthe javanica)和黄菖蒲(Iris pseudacoms)等3种植物在水禽养殖水体中单作栽培,对植物的生长状况和植物对水禽养殖污水中氮、磷等污染有机物的去除效果进行了研究.结果表明:经过60 d的试验期,植物生长良好,对污水中氮、磷等有机污染物处理效果明显.其中生菜、水芹菜和黄菖蒲对总氮(Total nitrogrn,TN)的去除率分别为67.99%、49.36%和70.62%;对氨氮(NH+4-N)的去除率分别为78.82%、61.28%和85.31%;对总磷(Total phosphorus,TP)的去除率分别为77.52%、81.85%和52.09%;对化学需氧量(Chemical oxygen demand,COD)的去除率分别为76.54%、81.23%和66.12%.由此认为,植物生态浮床对水禽养殖污水具有较好的净化效果,且不同水生植物对水质的净化效果存在差异.     

凤眼莲和水浮莲对滇池草海水体中氮去除效果的比较研究

通过模拟试验,比较了凤眼莲和水浮莲2种漂浮性水生植物对滇池草海水体的去氮效果。结果表明,凤眼莲 (Eichhornia crassipes) 和水浮莲 (Pistia stratiotes) 均有较强的水体去氮能力。在水体总氮 (TN) 、溶解性总氮 (DTN) 、硝态氮 (NO₃^--N) 、铵态氮 (NH₄⁺-N) 初始平均浓度分别为8.40、7.20、4.12、2.59 mg·L^-1,凤眼莲和水浮莲种苗投放均为1 kg 的条件下,凤眼莲和水浮莲对水体总氮 (TN) 、溶解性总氮 (DTN) 、硝态氮 (NO₃^--N) 、铵态氮 (NH₄⁺-N) 30 d 去除率平均分别为74.24%、76.81%、87.62%、80.30%和70.10%、78.89%、94.77%、87.64%。凤眼莲和水浮莲吸收作用带走的氮占水体中总氮损失量的89.39%和82.33%,凤眼莲试验组、水浮莲试验组和对照组沉积物中氮含量占水体中氮损失量比率平均分别为6.94%、11.64%和83.51%,说明凤眼莲和水浮莲能有效吸附水体中悬浮颗粒物,进而减少了水体沉积物的形成,凤眼莲、水浮莲均能显著降低水体DO 及pH 值。虽然凤眼莲和水浮莲均能显著降低水体的总氮浓度,但由于水浮莲植株较脆,综合考虑,故认为大规模控制性种养凤眼莲是一种治理富营养化湖泊的可行途径。     

上庄河污染河水原位生物修复试验

采用渔网、浮水植物(李氏禾Leersia hexandr,粉绿狐尾藻Myriophyllum aquaticum)和生物漂带构建软隔离区,结合人工增氧对浙江省温州市上庄河经雨水管排放污水进行原位处理。结果表明:污水化学需氧量、氨氮、总氮和总磷分别为100.20~178.80,10.50~17.89,12.15~21.47和2.19~3.17 mg·L-1,处理后主体河段溶解氧、化学需氧量和总磷平均为5.50,34.3和0.29 mg·L-1,达GB 3838-2002《地表水环境质量标准》之Ⅴ类水标准;氨氮和总氮平均为3.41和4.43 mg·L-1。软隔离区内氮的去除主要为植物吸收氨氮,氨氮和总氮的平均去除率达70.26%和71.41%,曝气区好氧微生物的硝化作用使氨氮和总氮进一步下降20.51%和5.74%;总磷的去除主要通过软隔离区内植物的吸收作用和曝气区微生物的同化作用,原位修复处理后总磷平均降至0.29 mg·L-1,去除率达88.1%。     

复合微生物菌剂对不同阶段猪粪降解效果的研究

养殖场猪粪的不当处理会给环境造成严重污染,研究其降解变化,可以为养殖场粪便利用提供科学依据。采用恒温培养试验,研究在保育和育肥两个阶段时分别接种复合微生物菌剂(包括芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、光合菌)对新鲜猪粪发酵中的有机质、全磷、全氮、硝态氮及铵态氮的影响。结果表明,复合菌剂处理与对照相比,提高了有机质的降解速度和TN、NH_4~+-N转化量。保育阶段,T2、T3处理TN下降了20.3%,NH_4~+-N下降了66.7%,T1处理TN和NH_4~+-N分别下降17.8%和55.7%,对照组分别下降了17.3%和50.7%。育肥阶段,接种菌剂的处理NH_4~+-N较培养初期下降了66.7%,对照为50.9%。试验末期,随着铵态氮降低,硝态氮有升高的趋势,大于5 g的复合菌剂添加量对猪粪降解效果不显著(P0.05),保育期和育肥期猪粪中有机质、全磷、全氮和硝态氮及铵态氮变化趋势一致。研究表明,复合菌剂对猪粪的TN、NH_4~+-N降低作用明显,但是添加量超过一定范围影响不显著(P0.05),试验末期的NO3--N增强效应,需要进一步研究。推算结果表明,复合菌剂处理的猪粪TN降低20.3%,肥料化利用,氮素循环利用趋于平衡。     

亚热带小流域浅层地下水不同形态氮含量的时空变异特征

为了定量研究流域尺度上氮素(N)形态的时空变异特征,以湖南省长沙县亚热带湘江源头小流域(134.4 km~2)为研究对象,2011年(1—12月)定位观测了小流域菜地、茶园、旱地、林地、两季稻田和一季稻田6种土地利用类型下浅层地下水总氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)浓度的动态变化,运用空间分析技术分析了各观测指标的时空变异特征。结果表明:研究区浅层地下水NH_4~+-N、NO_3~--N和TN均具有强烈的空间自相关性(块金系数分别为0.76%、8.50%、4.41%),结构变异占主导地位,变程分别为540、580、570 m。小流域浅层地下水TN、NH_4~+-N和NO_3~--N月均浓度变化趋势不尽相同,TN和NO_3~--N月均浓度的动态变化相对比较平缓,而NH_4~+-N的变幅较大,TN和NH_4~+-N的峰值出现在2011年7月,NO_3~--N无明显高峰;TN、NO_3~--N和NH_4~+-N的平均浓度分别为2.97、1.12 mg N·L~(-1)和1.32 mg N·L~(-1)。研究区浅层地下水N的浓度分布特征与土地利用类型关系密切,茶园、稻田为浅层地下水N分布高浓度区,且茶园地下水N浓度最高,林地为N分布低浓度区。     

封闭型内陆湖泊夏季氮素赋存特征——以达里诺尔湖为例

氮素是影响湖泊初级生产力的主要因素之一。近年来,受气候干旱及上游用水量增加等因素的影响,大多数封闭性内陆湖都面临着湖面萎缩、湖水因营养盐浓度增加而逐渐恶化的问题。本文以内蒙古高原境内封闭型内陆湖泊——达里诺尔湖为例,于2017年夏季采集湖水、间隙水、沉积物、入湖河流等样品。对湖泊氮素赋存特征、迁移趋势做出分析,并且对入湖河流携带的氮素对湖泊水质的影响展开讨论。结果表明:氨氮(NH_4~+-N)是上覆水中占比例最高的形态氮。总氮(TN)、硝酸盐氮(NO_3~--N)、亚硝酸盐氮(NO_2~--N)含量随水深从浅到深基本保持不变。只有B6、E2、E5样点的NH_4~+-N在水深1.5 m向下处含量有所波动。表层沉积物TN均值2 809.97 mg·kg~(-1),可交换态氮占TN含量6.74%;河水中占比例最高的形态氮是NO_3~--N,四条入湖河流中,TN、NH_4~+-N含量最高的是沙里河,NO_3~--N含量最高的是亮子河;每年由入湖河流携带入湖的TN量为120 t。总体来看,达里诺尔湖氮素赋存特征为:NH_4~+-N是上覆水的主导形态氮,TN及各形态氮含量在不同深度水层掺混均匀,无明显的分层现象。沉积物TN含量较高且氮素迁移能力较强。TN、NO_3~--N、NO_2~--N表现为由沉积物到上覆水的释放状态,而NH_4~+-N则以上覆水到沉积物的吸附状态为主。河流的输入对湖水TN含量有稀释作用,但会增加湖水NO_3~--N的负荷。     

A/O与SBR工艺处理猪场废水厌氧消化液对比研究

缺氧/好氧工艺（A/O）与序批式活性污泥法（SBR）是应用最为广泛的猪场废水厌氧消化液好氧处理工艺,但两者的处理性能孰优孰劣,目前尚无定论。基于此,本研究对比了实验室规模的A/O与SBR工艺处理猪场废水厌氧消化液的性能。结果表明：两种工艺直接处理猪场废水厌氧消化液,出水pH值下降至6以下,平均NH_{4⁺-N去除率均低于50%,但SBR的NH4⁺-N去除率略高于A/O。补充碱度后,4个氮负荷（0.02,0.04,0.06,0.08 kg·kg^-1·d^-1）下,两种工艺的NH4⁺-N去除率提高到99%以上,但对COD、TN和TP去除的改善不明显,并且A/O与SBR对COD、NH4⁺-N、TN、TP去除效果无显著差异。活性试验表明,SBR的氨氧化活性和厌氧氨氧化活性高于A/O,但是反硝化活性要显著低于A/O。Stover–Kincannon模型与试验数据拟合良好（R²>0.9）,A/O和SBR对COD、TN、NH4⁺-N的最大去除负荷（Umax）分别为7.62、0.28、48.8 g·L^-1·d^-1和7.18、0.13、65.4 g·L^-1·d^-1,说明SBR有利于NH4⁺-N转化,而A/O有利于COD与TN去除。}     

复合人工湿地处理低浓度畜禽养殖废水的净化效果

为了解人工湿地对低浓度畜禽养殖废水的去除速度与净化效果,采用4级复合人工湿地以间歇进水的方式处理低浓度猪场废水,监测不同时期各级湿地进出水中TN、TP、NH_4~+-N、COD_(Cr)等污染物指标浓度的变化。结果表明,复合人工湿地进水中TN、TP、NH_4~+-N、CODCr年平均初始浓度分别为41.6、8.4、21.4、253.9 mg·L~(-1),去除率分别为94.66%、79.36%、91.04%、32.32%。其中1级湿地(芦苇-砾石垂直渗透流)对TN、TP和CODCr去除速度较快,分别为2.9、0.6、7.5 g·m~(-2)·d~(-1);2级湿地(芦苇-沸石垂直渗透流)对NH_4~+-N去除速度较快,为1.8 g·m~(-2)·d~(-1);3级湿地(芦苇-砾石水平潜流)和4级湿地(稻田水平表面流)对污染物的去除速度较低,对TN、TP、NH_4~+-N的去除速度均小于0.4 g·m~(-2)·d~(-1),对COD_(Cr)的去除速度小于2.3 g·m~(-2)·d~(-1)。污染物去除率受季节温度变化的影响较小。     

人工湿地各组分氮素削减定量及功能基因分析

为探讨人工湿地各组分氮素削减贡献度及微生物脱氮机理,本研究构建6组(3组无植物对照)不同类型人工湿地系统,3组有植物人工湿地基质分别为陶粒+煤渣、陶粒+沸石、沸石+煤渣,探究其对包头南海湖水中氮素的去除效果;采用氮稳定同位素示踪技术,量化植物、基质和微生物在人工湿地氮去除中的贡献度;并利用高通量测序技术分析人工湿地系统中微生物的群落结构及氮代谢功能基因。结果表明：陶粒+煤渣有植物组人工湿地氮去除效果最佳,对TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N的去除率分别为(41.18±2.61)%、(50.44±2.63)%、(40.93±2.32)%、(74.34±1.97)%。¹⁵N示踪发现,植物、基质和微生物对人工湿地系统NO₃^--N去除的贡献率分别为27.74%、48.43%和23.83%。高通量测序和PICRUSt2功能预测分析结果表明,植物对微生物群落组成和代谢途径有显著影响。在植物根...     

增效复合肥减氮施用对稻田水氮素流失的影响

通过田间试验研究氨基酸、腐植酸和海藻酸增效复合肥减氮施用对稻田水氮素动态特征和损失的影响,旨在为增效复合肥环境效应评价提供依据。试验设7个处理:不施肥(CK)、不施氮(PK)、常规施肥(CF)、常规施肥减氮20%(CR)、腐植酸复合肥减氮20%(HR)、氨基酸复合肥减氮20%(AR)、海藻酸复合肥减氮20%(SR)。采集水稻生长期不同时间的田面水、径流水和田间渗漏水,分析了不同形态氮素浓度的动态特征和氮素损失。结果表明:增效复合肥减氮处理(AR、HR和SR)明显降低了田面水TN和NH_4~+-N浓度峰值,峰值分别维持在37.1～49.7 mg·L~(-1)和26.0～28.8 mg·L~(-1),以SR处理田面水TN和NH_4~+-N浓度峰值最低,较CR处理分别降低了38.4%和14.3%,其他减肥处理之间未见显著差异;施肥一周后,田面水TN与NH_4~+-N浓度逐渐降低至峰值的15%后趋于稳定;各施肥处理NO_3~--N浓度变幅较小,峰值未见明显差异。SR处理0～20 cm土层渗漏液TN浓度最低为16.5 mg·L~(-1),较CR、HR和AR处理分别降低了60.8%、50.1%和54.0%,氮素形态以NH_4~+-N为主,随土层深度增加,渗漏液TN和NH_4~+-N递减。施氮肥处理的氮素流失率大小顺序依次为CFCRHRARSR,SR处理氮素径流损失量最低为6.22 kg·hm~(-2),较CR处理降低了58.5%;增效复合肥氮素减施均明显降低氮素渗漏损失,施氮肥处理氮素淋失率大小顺序依次为ARCFCRHRSR,SR处理渗漏损失最低为7.70 kg·hm~(-2),较CR处理氮素淋失率降低了18.1%;稻田水氮素损失总量也以SR处理为最低,达13.9 kg·hm~(-2),较CR处理降低了22.8%。研究表明,增效复合肥减氮施用对稻田田面水、土壤渗漏液不同形态氮素浓度有明显影响,可减少稻田水氮素损失风险,以海藻酸增效复合肥减氮处理效果最佳。