模拟人工湿地植物对富营养化水体的修复研究

以河砂为基质构建人工湿地,通过人工配制不同浓度的富营养化水体,用无植被、填充相同基质的空白人工湿地（CK）做对照,研究湿生植物芦苇（Phragmites australis）、藨草（Scirpus triqueter）、薄荷（Mentha haplocalyx）和水芹 （Oenanthe javanica）对水体中总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH₄⁺-N）及化学需氧量（COD）的去除效率。结果表明:四种植物对不同浓度富营养化水体的净化效果都显著优于CK（P < 0.01）。（1）对TP的去除:轻度处理下芦苇的吸收率最高为89.30%;中度处理下去除效果最好的是藨草为74.96%;重度处理中四种植物差异不显著。（2）对TN的去除:在轻、中度处理下,去除效果最好的是芦苇,吸收率分别为86.76%和73.27%;重度处理下藨草吸收效果最好为51.80%。（3）对NH₄⁺-N的去除:轻度处理下各植物间无明显差异;而在中度处理下去除效果最好的是薄荷吸收率为81.96%;重度处理下,水芹的去除率最高为58.30%。（4）对COD的去除:各处理中均以藨草最好,低浓度处理下去除率为77.57%;中度处理下为74.42%;重度下为62.89%。试验表明在选择人工湿地净化污水时,可优先考虑芦苇和藨草。     

不同粒径生物质灰渣填料净化生活污水的试验研究

以生物质灰渣为研究对象,采用室内土柱淋溶模拟法,研究了不同粒径组合的生物质灰渣对生活污水中化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH+4-N)的去除效果。结果表明:(1)COD的去除效果随粒径的增加而增加,L1处理(0.25~0.5mm粒径组合)对COD的去除效果最好,去除率在79.2%以上;(2)试验运行期间,出水TN浓度随进水次数的增加而增加,前期各处理均保持较高的TN去除率,整个试验过程L6处理对TN的去除效果最明显;(3)出水TP浓度随着试验的进行逐渐升高,在整个试验过程中,出水TP浓度表现为L6L5L2L3L1L4处理,其中L4处理对TP的去除效果稳定,平均去除率达48.7%,小粒径填料对TP的去除效果较差;(4)各处理均能有效的去除氨氮,去除率均在90%以上,但较大粒径的填料对氨氮的去除效果更好。总体而言,小粒径生物质灰渣对TN有较好的去除效果,大粒径填料L1处理对COD和氨氮去除效果较好,均一中粒径的L4处理对TP的去除效果较好。     

河岸带不同植被下土壤酶特征及其去污效果

通过测定河岸带常见植被类型下的土壤酶活性,比较其去污效果,分析土壤酶活性与TN、TP、NH4＋-N、COD等农业面源污染物去除率的相关性。结果表明,不同植被类型表层土壤酶活性存在显著差异（P〈0.05）,灌草、草本酶活性较大,乔灌草次之,乔草最小,而不同植被河岸带对农业面源污染物的去除率也表现出基本相同的规律,因此对农业面源污染去除效果最好的河岸带植被类型配置应为灌草或草本（芦苇）;不同植被深层土壤酶活性基本不存在显著差异。由相关性分析可知,TN、NH4＋-N去除率与表层土壤脲酶活性呈显著相关关系,而COD去除率与土壤脲酶的相关性不显著;TP、COD去除率与土壤磷酸酶活性的相关性显著。研究结果为利用土壤酶活性强度作为评价河岸带净化效果的指标提供了理论依据。     

pH和曝气对水生植物去除富营养化水体中氮磷等物质的影响

利用植物浮床系统,通过室内静态模拟试验,研究了pH和曝气对水生植物净化富营养化水体影响。试验结果表明,不同pH处理6 d后,植物系统在pH8.9下对TN,CODMn,BOD5的去除效果最好,TP的去除效果在pH6.7下最好,Chla的去除效果在pH5.0下最好。然而,无植物系统中,TN,TP的去除效果在pH8.9下最好,BOD5的去除效果在pH6.7下最好,CODMn,Chla的去除效果在pH5.0下最好。有无植物系统中,曝气处理6 d后对TN影响很大,但去除率明显小于不曝气处理(P<0.001),除在豆瓣菜系统中,曝气还对CODMn去除产生一定的影响,但对TP和Chla的去除无影响。本试验结果还表明,植物修复系统和无植物系统中,不同pH处理下,水体中NH4-N,NO3-N,NO2-N的去除效果均在pH8.9处理下最好,且在pH8.9 曝气联合作用下水体中NH4-N,NO3-N,NO2-N的去除率也最高。     

混合基质垂直流人工湿地净化废水效果

利用两种混合基质(蛭石+高炉渣、陶粒+高炉渣)构建模拟垂直流人工湿地处理化粪池出水,运行1a试验结果表明,蛭石+高炉渣基质对总鳞(TP)、总氮(TN)、NH4+-N、CODCr的去除效果要好于陶粒+高炉渣系统,而且其4个组合系统对TP、TN、CODcr、NH4+-N去除率分别大于71%、2.5%、61%、65%;水力学负荷比污染物的去除率存在密切关系:CODcr、NH4+-N、TP在水力负荷较小(30.6cm/d)时的去除率比水力负荷61.2cm/d下高;而种植美人蕉的蛭石+高炉渣组合在水力负荷为30.6cm/d,停留时间为0.848d时的处理效果较好,其对NH4+-N、TP、CODcr的去除率分别为94.51%、89.13%、66.46%,均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。     

有无内部存水区的植生滞留槽中氮磷营养盐去除效率研究

设计2套不同结构的模拟装置,探讨内部存水区(IWS)的设置对氮磷营养盐去除效果的影响。以物质去除效率法计算营养盐NH+4-N、NO-3-N、TN和TP的去除效率并进行ANOVA差异性分析,研究雨水径流营养盐浓度在模拟装置中的沿程变化。结果表明:IWS的设置对NH+4-N的去除无显著影响,平均去除率均大于95%;对NO-3-N、TN和TP的去除效率影响显著,NO-3-N和TN的平均去除率分别为90.98%,87.28%,显著高于无IWS的模拟装置;TP平均去除率为-45.58%,显著低于无IWS的模拟装置(90.97%),IWS区基质的磷含量较高是造成磷营养盐浸出、导致TP去除效率下降的重要原因。     

人工模拟污水净化系统去除生活污水氮、磷效果的比较研究

在温室内,分别以炉渣、沸石和土壤为湿地基质,水芹(Oenanthe javanica)、黑麦草(Lolium mut-liflorum)和香根草(Vetiveria zizanioides)为植被构建了模拟人工湿地和无基质的浮床植物系统处理生活污水,比较研究了不同污水净化系统去除氮、磷的效果。结果表明,在较低氮、磷负荷和水力停留时间为6 d的条件下,炉渣、沸石和土壤基质人工湿地系统对生活污水中的全氮(TN)、NH4+-N和全磷(TP)均表现出很好的净化效果,平均去除率均在91.0%以上;对NO3--N的去除率较低,为58.0%~85.5%。浮床系统因承受较高的负荷,对TN、NH4+-N、NO3--N和TP的去除率均明显低于各基质湿地。而从污染负荷的去除率来看,土壤基质湿地对TN、NH4+-N、NO3--N和TP的负荷去除率低于炉渣和沸石基质湿地;浮床各系统NO3--N负荷去除率的负增加使TN的负荷去除率降低,但其NH4+-N的负荷去除率均高于各湿地系统;浮床水芹和黑麦草系统的TP负荷去除率也高于各湿地系统。植物种类不同,其吸收N、P的能力存在很大差异。以黑麦草为植被的人工湿地和浮床系统,植物的吸收作用是各系统去氮除磷的主要机制;水芹和香根草吸收的氮、磷总量在人工湿地中远小于黑麦草,其吸收作用仅是各湿地系统去除氮、磷的一个途径;而水芹和香根草对磷的吸收则是浮床系统除磷的主要机制。     

不同植物人工湿地处理畜禽废水的效能研究

以鱼腥草、蟛蜞菊、牛耳草和繁缕4种湿地植物,构建不同植物的人工湿地系统,研究其高浓度畜禽废水处理效果,比较4种人工湿地植物的畜禽废水处理能力。研究结果表明,各植物人工湿地系统对畜禽废水中CODcr、NH+4-N和TP的处理效果均高于未栽种植物的空白系统。在对各污染物的去除中,鱼腥草CODcr去除能力最好,牛耳草和繁缕次之,最后是蟛蜞菊;不同植物人工湿地系统对畜禽废水中的高浓度NH+4-N均有较高的净化能力,其去除率均可以达到90%以上;各植物人工湿地系统的TP净化能力有限,最高去除率为81.2%,其中鱼腥草和繁缕系统处理效果较牛耳草和蟛蜞菊系统好。     

2种植物浮床对含抗生素养殖废水的净化效果

[目的]探讨湿地植物种类、浮床覆盖面积和处理时间3个因素对含抗生素养殖废水净化效果的影响,为高效利用湿地植物浮床技术去除养殖废水中的传统污染物和抗生素提供依据。[方法]分别利用巴拉草(Brachiaria mutica)和短叶茳芏(Cyperus malaccensis Lam. var.brevifolius)构建了植物浮床,每种植物浮床设置了20%,40%,60%这3个水面覆盖面积,监测了植物浮床在不同处理时间对养殖废水中的化学需氧量(COD)、氮磷和磺胺嘧啶的净化效果。[结果]各处理水质各指标随着运行时间持续变好:pH值变中性;溶解氧(DO)含量增加;氧化还原电位(ORP)上升;COD,氨氮(NH_3-N),总氮(TN),总磷(TP)和抗生素磺胺嘧啶(SDZ)浓度持续降低;不同植物种类对水体pH值和ORP值,DO和COD的含量无显著影响,但显著影响水体营养盐的去除;巴拉草浮床对水体中NH_3-N,TN和TP的去除效果优于短叶茳芏浮床;两种植物对SDZ的去除效率相当;总体上,60%的覆盖面积更加有利于水体中污染物的去除,但不利于DO扩散。[结论] 60%覆盖面积的巴拉草浮床,在运行47 d时,去除养殖废水中COD(88%),NH_3-N(97%),TN(89%),TP(94%)和SDZ(43%)的效果最好。     

黄河口滨岸潮滩不同类型湿地土壤氮素分布特征

对黄河口滨岸潮滩不同类型湿地土壤氮分布特征进行了对比研究。结果表明,湿地土壤氮以有机氮为主,无机氮所占比例较低且以铵态氮为主。土壤氮水平分布特征明显,TN、NH4+-N和NO3--N含量较高的分别是芦苇湿地、碱蓬-柽柳湿地(过渡带)湿地和芦苇湿地;土壤氮垂直分布特征亦明显,表现为表层土壤氮含量大于下层,其中,TN、NH4+-N和NO3--N含量垂直变化最明显的分别是三棱蔗草-朝天委陵菜湿地、碱蓬湿地和芦苇湿地。影响土壤氮分布的主要因素有水分条件、植被类型及微生物活动等。相关分析表明TN与有机氮、有机质呈极显著正相关(P<0.01),NH4+-N与TP呈显著负相关(P<0.05)。研究发现,植被对调整湿地氮的空间分布有一定作用,从而为湿地生态修复提供了理论依据。     

不同植物篱系统对坡耕地农田径流污染物的去除效果

采用人工模拟实验,探讨了四种植物篱系统在不同坡度（5°、10°和20°）、不同污染物进水浓度（低、中、高）下对坡耕地农田径流污染物TN、TP、NH3-N、TOC、COD的去除效果。植物篱系统分别是红叶石楠+小叶女贞+黑麦草（T1）、红叶石楠+小叶女贞（T2）、小叶女贞+黑麦草（T3）、红叶石楠+黑麦草（T4）。结果表明：植物篱系统对污染物的去除率均随坡度的增加而下降,TP、NH3-N、COD尤为明显,当坡度由5°增加到20°时,TP的去除率由52.25%~76.75%降至33.68%~60.34%,NH3-N的去除率由36.84%~68.33%降至34.30%~45.46%,COD的去除率由13.26%~38.69%降至3.15%~26.74%。除NH3-N外,随污染物进水浓度的升高,植物篱对污染物的去除效果越明显,TP的去除率可由33.33%~60.11%升至57.06%~81.44%,TOC的去除率可由-0.84%~2.92%升至9.64%~17.69%, COD的去除率可由-14.75%~11.25%升至20.62%~42.33%。植物篱系统对TN、TP、NH3-N、TOC、COD的去除效果显著优于裸土（对照系统）,在不同坡度下去除率最高分别能由12.81%升至47.02%、34.29%升至76.75%、18.27%升至68.33%、-0.93%升至11.52%、2.31%升至38.69%,在不同污染物进水浓度下分别能由15.57%升至53.05%、37.93%升至81.44%、17.60%升至64.05%、2.92%升至17.69%、-33.40%升至11.25%。总体而言,植物篱系统平均去除效果依次为T1>T4>T3>T2,即红叶石楠+小叶女贞+黑麦草去除效果最佳,这与三种植物的地表覆盖率高、根系发达以及在功能上相互取长补短、协同固定污染物有关。     

生态槽净化污染河水的动态试验研究

研究生态槽对污染河水的动态净化效果。结果表明,污染河水CODCr、水力停留时间和水温分别为48～77mg/L,8.7d和12.0～27.7℃时,生态槽出水CODCr、NH4+-N和TP平均浓度为17.28mg/L,0.23mg/L和0.15mg/L。污染河水经各级生态槽处理后,CODCr和TOC的平均去除率分别达71.95%和42.46%,其中根系发达的大薸生态槽对有机物的去除作用最为显著;NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别达97.96%,69.63%和97.84%,且TN的去除主要通过植物吸收NH4+-N,TP的去除主要是通过植物的吸收作用。粉绿狐尾藻的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率及生物量最大,大薸和圆币草次之;大薸须根发达,可为微生物的附着提供载体;圆币草则有利于提高水体的DO水平。     

潜流人工湿地对畜禽养殖废水的净化效果

为了提高潜流人工湿地对畜禽养殖废水中污染物的去除效果,该试验通过改变湿地内部结构构建了4个潜流人工湿地单元,选用灰砖块和碎石做湿地填料,冬夏季轮作栽培齿果酸模和大狼把草,考察湿地运行期间对厌氧消化后猪场废水的净化效果。结果表明：湿地单元经过80 d的启动,运行稳定,有植物湿地比无植物对照湿地提前10 d左右进入稳定期。运行期间,各湿地单元对废水中氨氮（ammonia nitrogen,NH4+-N）、总氮（total nitrogen, TN）、总磷（total phosphorus,TP）和化学需氧量（chemical oxygen demand,CODCr）的去除率与气温变化均呈现显著线性正相关。在水力停留时间（hydraulic retention time,HRT）为4 d,进水中CODCr、NH4+-N、TN、TP浓度分别为520、110、120、10 mg/L左右时,4个湿地单元对CODCr、TP的去除率分别在60%和70%以上,对NH4+-N和TN的去除率分别为28%～67%和32%～58%,植物对CODCr及TP去除的贡献分别稳定在10%和4%左右,植物对氮的去除效果受气温影响较大,夏季对NH4+-N和TN去除的贡献分别可达13%和12%。与一般潜流人工湿地比较,改进的波形潜流人工湿地对NH4+-N、TN和CODCr的平均去除率提高均在3%以上,对TP去除效果差异不显著（P＞0.05）。该研究可为构建大规模的潜流人工湿地处理畜禽养殖废水提供理论依据和技术支持。     

改进型和传统型复合垂直流人工湿地的净化效果研究

通过构建传统型复合垂直流人工湿地系统（IntegratedVerticalFlowConstructedWetlandsSystem：IVFCWS）和改进型复合垂直流人工湿地系统（ImprovedIntegratedVerticalFlowConstructedWetlandsSystem：IIVFCWS）,并在其中分别种植彩叶草-太阳草（Coleusblumei-Toninafluviatilis：CT）和美人蕉-大水剑（Cannaindica-Acoruscalamus：CA）,以无植物人工湿地系统为对照,比较研究不同植物组合下两种构型的人工湿地系统对生活污水的净化效果。结果表明,IIVFCWS对CODCr、NH4＋-N、TN的净化效果显著优于IVFCWS,而对TP的去除效果则是IVFCWS较IIVFCWS强。有植物的人工湿地系统去除污染物的效果较无植物的对照系统好,其中彩叶草-太阳草组合湿地系统的去除效果较美人蕉-大水剑组合的强,分别为：CODCr的平均去除率在80．8％-52．8％之间;NH4-N的去除率在93．6％-52．3％之间;TN的去除率在96．4％～67．6％之间,TP的平均去除率均达93．6％以上。     

红壤丘陵区经济林坡地氮磷流失特征

为了探究红壤丘陵区经济林坡地氮磷流失时间分布规律,以及地形坡度和林下管理措施对氮磷流失的影响作用,选择永康市方山柿经济林坡地为试验区,在区域内设置7个具有变量对比的标准径流小区,每个径流小区都设有沉砂池,用于收集产生的径流,并且在一年的时间内,对于每个小区的氮磷流失情况进行监测,结果表明:(1)试验区内坡顶、凸坡和凹坡的不同地形条件氮磷流失差异明显,且均符合坡地养分流失的"坡度临界"规律,临界坡度在10.22°和18.55°之间。不同地形坡度径流小区的TN和NO-3-N流失强度关系为坡顶凹坡凸坡。NH+4-N和TP流失强度关系为凹坡坡顶凸坡。TP、TN、NH+4-N和NO-3-N的年内流失均呈幂函数型增长。(2)试验区氮磷的径流流失均存在显著的降水同步性特征,TP、TN、NH+4-N和NO-3-N在雨季(6月梅雨季节和8,9月台风季节)的流失量占全年总流失流量的50%左右。(3)通过对照小区监测,发现保留地被覆盖的7号径流小区的TN、NH+4-N、NO-3-N和TP径流浓度比除草的6号径流小区分别减少9.0%,34.7%,25.5%和8.6%,草被覆盖对于经济林坡地减少氮磷径流流失上均具有明显效果。     

浸没式膜生物反应器处理猪场污水运行参数优化

污水处理是目前猪场废弃物污染防治的难题,结合猪场污水原水可生化性较好的特点,作者开展了浸没式膜生物反应器(MBR)处理猪场污水运行参数优化试验研究。试验选择3种溶解氧质量浓度(DO:1.5、1.5~3.0和3.0 mg/L)、3种水力停留时间(HRT:0.75、1.5和3.0 d)和3种回流比(200%、300%和400%),根据正交试验设计形成9个处理组,分3批在河南省某人工干清粪猪场进行试验,每批试验运行50 d(20 d驯化期+30 d试验期)。MBR有效容积30 L,自动进水和出水,污泥停留时间控制在25~30 d,反应器内水温控制在(20±5)℃,调节p H值为7~8。结果表明,当膜生物反应器进水化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)质量浓度分别为(3 277±1 192)、(203.8±51.2)、(361.0±133.3)和(65.0±23.1)mg/L时,出水的COD、NH4+-N、TN和TP质量浓度分别为(202±201),(56.6±54.0)、(91.6±69.1)和(19.2±10.0)mg/L,对应的去除率分别为94.3%±5.8%、70.0%±27.2%、70.7%±20.7%和68.3%±17.4%。MBR在去除污染物的同时,对污水中粪大肠菌群具有较好的去除作用,去除率达到99.9%±0.08%,试验中86.4%的MBR出水粪大肠菌群数能达到国家标准的卫生学指标要求。通过正交试验的极差分析发现运行参数对COD和NH4+-N去除效果的影响顺序为DOHRT回流比,对TP去除效果影响的顺序为HRTDO回流比,并优化出MBR最佳运行参数为DO 1.5~3.0 mg/L、HRT 3.0 d和回流比300%,对应试验中的处理4,其出水的COD、NH4+-N和TP质量浓度分别为(69.3±48.7)、(10.0±8.2)和(14.0±9.9)mg/L,相应的去除率分别为97.8%±1.5%、93.8%±5.0%和81.5%±14.2%。MBR出水可采用紫外线杀菌,杀菌后出水可望回用于圈舍冲洗以减少猪场生产的水资源消耗。     

川中丘陵区典型小流域治理对地表水水质的影响

为探讨小流域治理后地表水水质的时空变化规律,对川中丘陵区典型小流域截流村小流域综合治理后流域上游、中游和下游地表水的p H值、总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)进行了测定,并采用综合污染指数法对水质进行了评价。测定结果显示,截流村小流域上游和中游地表水中TN、NH+4-N和TP浓度雨季大于旱季,下游TN、NH+4-N和TP浓度旱季大于雨季;地表水TN、NH+4-N和TP浓度空间上旱季为上游中游下游,雨季为下游上游中游;地表水CODMn浓度旱季和雨季均表现为上游大于中游和下游,但不同部位之间差异不显著。综合污染指数法评价表明,截流村小流域地表水水质均属于轻度污染,污染程度旱季下游中游上游,雨季中游上游下游。研究表明农田面源污染是川中丘陵区小流域地表水的主要污染源,建议加大流域内梯田和防护林建设力度。     

模拟盐度变化对人工湿地脱氮除磷效果的影响

为探究人工湿地处理含盐生活废水的可行性,本研究构建了小尺度的人工湿地模拟系统,比较了不同盐度(0.0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)下人工湿地芦苇的生长情况以及几种典型污染物的去除效果。结果表明:①盐度对人工湿地中芦苇生长的影响表现出"低盐促进"、"高盐抑制"的特点,在0.5%进水盐度下,芦苇有最高株高1.22 m和最大基径0.48cm;②人工湿地对COD的去除率总体表现为随盐度的升高先升高后降低,在盐度为0.5%时,COD去除率达到最高84.86%;③当进水盐度为0.5%时,人工湿地对氮磷的去除几乎没有受到盐度的抑制;当进水盐度高于1.0%,随着盐度的升高,TN(总氮)、NH_4~+-N、NO_3~–-N、TP(总磷)的去除率均显著降低(P0.05),在2.0%盐度下分别下降到了44.40%、58.89%、49.23%、49.49%,相较0.0%盐度时分别降低了38.5%、23.4%、23.8%、19.2%。④不同污染物受盐分抑制程度不同,氮比磷更容易受到盐分的抑制,NH_4~+-N比NO_3~–-N更容易受到盐分的抑制。     

永定河流域(北京段)不同生态护岸形式坡面侵蚀及面源污染特征

永定河是北京市的防洪安全屏障和供水河道,河道生态系统修复问题亟待解决.选择河北省廊坊市永定河沙质河道,建立13个野外标准径流小区,设置2个岸坡坡比,选取5种材料复合得9种护岸配置形式,研究3个放水流量下不同护岸形式的减流减沙效果以及对于总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(...     

不同规格生态沟渠对排水污染物处理能力的研究

利用三种不同深度规格的生态沟渠(E0.80、E1.05和E1.30),通过控制相同的表面水力负荷,比较研究了动态进水(TN 0.86~6.13 mg·L^-1、TP 0.11~0.28 mg·L^-1)条件下生态沟渠对农业面源主要污染物的去除效果,同时考察其耐冲击负荷能力和适宜建造长度。结果表明:整个试验期间,三种不同深度规格的生态沟渠对铵态氮(NH4+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和悬浮物(SS)的去除率均达到50%以上,其中E1.30对污染物的去除效率较高,NH4+-N、TN、TP和SS的总平均去除率分别为64.8%、63.1%、71.8%和60.8%。同时,E1.30的污染物出水浓度较为稳定,耐冲击负荷能力相对较强。进水浓度较高情况下,E1.30在TN、TP出水浓度为2 mg·L^-1和0.2 mg·L^-1时所需长度分别为27.4 m和4.9 m,为三种规格生态沟渠中最短。表明生态沟渠是有效去除农业面源污染物的技术,在实际应用中可因地制宜地建设E1.30规格的生态沟渠,并可辅以高效吸附氮磷材料等其他措施,进一步提高生态沟渠对农业面源污染物的去除能力。