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。     

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。     

几种经济植物水培净化城市河水的研究

在水力停留时间为24h的静态水培条件下,研究了空心莱（lpomoea aquatica Forsskal）、油麦菜（Lactua sativa L．）、黑麦草（Lolium multiflorum Lam）、串叶松香草（Silphiam perfoliatumLinn）水培对河水中TN、TP、NH4^＋-N、CODMn的净化效果,同时以水力停留时间为24h的未种植植物的静置城市河水为对照。结果表明,以上4种植物对城市河水中的TN、TP、NH4^＋-N、CODMn去除率分别为15．81％-24．71％、13．83％～20．45％、22．54％-40．38％、21．23％-28．20％。试验至25d后,各种植物水培液中均出现TP、TN、CODMn值反而大于对照水样的现象。此外,植物干重与TP平均去除率相关性最大,植物根长与TN平均去除率相关性最大。研究表明,利用经济作物水培净化城市河水有一定的应用价值,但需要在培养条件的优化、经济作物品种的选择、经济价值最大化等方面做进一步研究。     

微曝气生态浮床水芹吸收NP的特性及其对系统去除NP贡献的研究

针对污染河水黑臭缺氧、NH4^＋—N含量高等问题,研发了一种“漂浮载体悬挂弹性生物膜填料＋水生植物并辅以人工微曝气系统”的微曝气生态浮床系统,以漂浮植物水芹为例研究了系统中水芹对N、P的吸收特性和去除作用。结果表明,随着水芹的生长其生物量干重显著增加,生长80d左右时总生物干重在2497．2—3144．4g·m^-2之之间,上、下部生物量比平均为13．4。不同部位水芹N、P的含量不同,总的趋势为含N量叶〉根〉茎,含P量茎〉根〉叶。不同生长时间水芹N、P含量及其吸收速率不同：随着水芹的生长,组织内N、P含量逐渐降低,N的吸收速率总趋势为60-80d〉35-60d〉1-35d,P的吸收速率总趋势为35-60d〉1-35d〉60-80d。而随着水芹的生长吸收N、P的总量却在逐渐增加,吸收N的总量从17．69g·m^-2增加到61．66g·m^-2,吸收P的总量从4．99g·m^-2增加到13．55g·m^-2,这主要取决于自身的生物量和N、P的含量。水芹对N、P的积累主要集中在上部,分别占N、P吸收总量的92．2％-93．4％、92．5％～93．1％。水芹生长35、60、80d时,吸收N量占系统TN去除量的比率分别为4．50％、6．06％和6．87％,水芹对P的吸收量分别占系统去除P总量的18．53％、26．82％、22．00％。水芹对N、P的吸收仅是微曝气生态浮床净化系统去除N、P的一个途径,但水芹根际微生物的作用不可忽视。     

潜流人工湿地中3种基质对氮磷净化的影响

通过潜流人工湿地装置,采用间歇运行方式考察不同停留时间下土壤、砾石、炉渣基质在以NO3--N、NH4+-N和PO4--P为主要氮组分的模拟污水对污水中氮的净化效能,并研究湿地系统基质与pH变化、NO3--N和NH4+-N净化效率的关系。结果表明,当水力停留时间为10d时,土壤-炉渣湿地的N,P净化效能高于以其他基质构建的湿地。在试验周期内,各基质的人工湿地系统NH4+-N的净化效率均高于NO3--N的净化效率,氮素的净化效能上层大于下层,湿地系统中pH值先降低后升高的拐点可作为NH4+-N氧化反应结束的指示参数。     

碳氮比对水芹浮床系统去除低污染水氮磷效果的影响

随着我国经济的快速发展,农业面源污染问题日益严重,加剧了淡水水质恶化的趋势。本研究以浮床水芹(Oenanthe javanica)系统和无植物对照(Control)为对象,研究了其对不同碳氮比农村低污染水[定义为农业生产或农民生活过程中产生的,富含植物生长所需的氮、磷等养分与多种微量元素且满足城镇污水处理厂污染物排放标准一级B要求(GB 18918—2002一级B:TN≤20 mg·L~(-1),TP≤1 mg·L~(-1))的那部分污水]中氮(N)、磷(P)、化学需氧量(COD)的净化效果。试验所用低污染水为生活污水(TWW)和外加碳源生活污水(高碳氮比,TWW-HC)两种。整个试验历时82 d,中间换水一次。试验结果表明水芹浮床系统接纳高碳氮比低污染水对氮磷的去除效果较好。外加碳源能在短时间内快速降低低污染水中N、P的浓度,试验3 d时TWW-HC中总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)的去除率分别达40.8%、38.4%、62.8%。整个试验周期TWW-HC组对TN的去除率为73.9%~96.0%,高于TWW组(60.6%~85.9%);该组对TP的去除率为68.0%~81.1%,高于TWW组和Control组(TP去除率分别为21.3%~54.9%和19.2%~58.1%)。收获时TWW-HC处理水芹生物量、平均株高和相对生长速率均显著高于TWW处理(P0.05)。TWW-HC处理通过植物吸收带走的N、P分别占系统对N、P去除量的58.2%和37.6%,明显高于TWW处理(相应比例分别为8.7%和11.0%)。这说明通过外加碳源调节进水C∶N比促进了水芹的生长和对污水中养分的吸收利用,有利于水芹浮床系统对N、P的去除。     

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。     

哈尔滨市典型湿地植物净污能力研究

2011-2012年以哈尔滨市白鱼泡国家湿地公园为研究区域,选择区域内具有代表性的9种湿地植物为研究对象,应用小型模拟实验装置,通过计算湿地植物对污水的去除率,对区域内的典型湿地植物的净污能力进行研究。结果表明,9种湿地植物对生活污水均有净化效果,香蒲对生活污水的净化能力最强,最佳水力停留时间为5d。随着污水浓度的升高,7种湿地植物对COD、TN、和TP的去除率逐渐下降,且对低、中、高浓度污水的净化能力存在显著性差异,大部分湿地植物去除率显著高于对照。多种植物组合的湿地植物群落的净污能力要强于单种湿地植物的。     

人工湿地在猪场污水净化中的应用

人工湿地具有良好的净化污水的功能,它是一种推流式生物反应器。文中主要叙述人工湿地结构与净化猪场污水机理;并分析了人工湿地从开始运行到成熟过程,湿地结构成分变化及对污水净化效果的影响;经筛选,人工湿地中的植物为鸭舌草,它是适于这类型人工湿地种植的良好草种。经运行测试分析表明:BOD₅去除率达88.04％,COD_Cr去除率达88.56％,SS去除率达90.77％,硫化物去除率达88.29％,铜化物去除率达95.74％。人工湿地因出水水质好,运行维护方便,在猪场污水处理系统中使用较为理想。     

铬对人工湿地净化生活污水的影响及铬积累规律

采用沙培法,研究了不同浓度Cr6＋（0、10、20、40 mg.L-1）对风车草湿地和薏米湿地净化生活污水的影响及铬积累规律。结果表明：（1）COD的去除率在苗期随铬浓度增大而逐渐升高,其余时期在20、40 mg.L-1处理下受到显著抑制（除了花期风车草湿地外）;随铬处理浓度的增大,风车草湿地对TN的去除率变化不明显,薏米湿地对TN的去除率则受到抑制作用（除了花期10 mg.L-1外）;这两种湿地对生活污水中铬的净化效果较好,仅在40 mg.L-1处理的风车草湿地出水中检测出铬。（2）10 mg.L-1铬促进风车草和薏米的生物量增大,较高浓度铬（20、40 mg.L-1）则抑制。（3）基质细沙及植物根系对污水中铬具有较好的吸附及积累作用,铬含量在细沙及植物中均随铬浓度增大而显著升高,其中两种植物对铬的积累量都表现为地下部显著大于地上部,表明风车草和薏米的根部中铬较难转移到其地上部。     

浸润线高度对垂直潜流湿地处理效果的影响研究

针对污染物浓度较高的猪场沼液,开展了不同浸润线高度下垂直潜流湿地处理效果的对比研究。试验结果表明：湿地浸润线可改变湿地填料层中的溶解氧分布和水力流态,从而造成了3种类型湿地系统对猪场沼液处理效果的差异;在不同水力负荷下,中浸润线垂直潜流湿地（VSSF-M）对猪场沼液中各项污染物的去除效果均好于低浸润线垂直潜流湿地（VSSF-L）和高浸润线垂直潜流湿地（VSSF-H）;中浸润线垂直潜流湿地利用溶解氧梯度在填料层内实现了好氧区、缺氧区和厌氧区的共存,从而使硝化作用与反硝化作用在同一系统内完成,提高了系统的脱氮能力;中浸润线垂直潜流湿地系统还可适当增大系统的水力停留时间（HRT）,并可优化水力流态,从而进一步改善湿地系统的净化效果。因此,结合处理效果和出水水质的稳定性,中浸润线垂直潜流湿地对浓度较高的猪场沼液具有较高的去除效率。     

西南喀斯特地区典型石漠化阶段土壤氮素变异研究

我国西南喀斯特地区的石漠化问题已经严重制约了当地社会经济发展,揭示土壤养分变化规律对该区域生态系统适应性修复具有重要意义。以贵州省荔波县和普定县为研究区,通过野外采样和实验室分析,对西南喀斯特地区典型石漠化阶段土壤的铵态氮、硝态氮变异状况进行了研究。结果表明：（1）非石漠化的黑色石灰土中铵态氮、硝态氮的含量分别高达11．61和38．01mg·kg^-1.随着石漠化程度的加深,土壤中氮素含量逐渐减少。统计表明非石漠化土壤与轻度石漠化土壤铵态氮含量呈显著差异,硝态氮含量呈极显著差异。（2）土壤铵态氮含量表现为表土层高于心土层,而硝态氮在剖面中分布规律不一致。（3）土壤氮素含量随时间有明显变化。铵态氮和硝态氮含量均在7月达到峰值,然后呈现出下降趋势,至11月或翌年1月又逐渐增加。（4）土壤有机质与铵态氮和硝态氮含量呈一元二次线性相关,相关系数分别为0．7671和0．9493,均达到极显著水平;铵态氮和硝态氮含量也呈极显著的线性相关,相关系数为0．7743。喀斯特地区通过封山育林等措施增加有机质积累可提高土壤氮素含量,对防治石漠化具有重要意义。     

不同曝气位置曝气生物滤池（BAF）处理对虾养殖污水的试验研究

采用不同曝气位置的上向流生物滤池处理对虾养殖污水,连续运行30d,分析出水水质,并观察系统运行情况和装置污染状况。考察了对虾养殖污水中化学需氧量、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、无机氮及活性磷酸盐6项指标的去除效果。结果表明：从养殖污水主要污染物指标的去除效果上看,中下部曝气生物滤池（MUBAF）要优于底部曝气生物滤池（BUBAF）。在系统进水化学需氧量质量浓度为7.62～8.20mg·L-1,氨氮质量浓度为0.62～0.65mg·L-1,硝酸盐氮质量浓度为0.54～0.59mg·L-1,亚硝酸盐氮质量浓度为0.23～0.27mg·L-1,无机氮质量浓度为1.40～1.47mg·L-1,活性磷酸盐质量浓度为0.24～0.29mg·L-1,水温为25℃～30℃时,中下部曝气生物滤池对养殖污水中6项指标的去除率分别为45.2%、88.9%、58.5%、78.8%、75.3%和25.1%。可见,对氨氮的去除效果最佳,亚硝酸盐氮和无机氮次之,化学需氧量和硝酸盐氮的去除效果较差,活性磷酸盐去除率最低。总体而言,曝气生物滤池在水产养殖污水应用中处理效果明显,具有可行性和实用性。     

川中丘陵区涪江流域土壤矿质氮空间分布特征

采用GPS、地统计及地理信息系统（GIS）相结合的技术和方法研究了川中丘陵区涪江流域土壤矿质氮含量的空间分布特征及其影响因素。结果表明,研究区内土壤硝态氮（NO3^--N）和铵态氮（NH4＋-N）含量分别为（79.21±24.34）mg·kg^-1和（8.89±2.47）mg·kg^-1,在不同土壤类型中,土壤硝态氮和铵态氮含量存在极显著差异（P〈0.01）。土壤硝态氮含量以许家沟和中河沟区域为中心向北部和南部递增;土壤铵态氮含量以赵家湾、中河沟和任家沟为低值中心（〈8.00mg·kg^-1）向两旁逐渐增加。从低海拔到高海拔土壤硝态氮含量呈先增加后降低的趋势,土壤铵态氮含量持续降低;在丘体下部和平坝土壤中硝态氮和铵态氮含量均高于其他3种地形土壤中其含量;土壤硝态氮在不同坡度中均值比较为缓坡地〉坡地〉陡坡地〉平地,从平地到陡坡地土壤铵态氮含量呈显著降低趋势;土壤硝态氮含量在小麦与其他作物轮作方式中明显低于油菜与其他作物轮作方式中其含量,土壤铵态氮则相反。     

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。     

秸秆填埋对水稻土表层水三氮动态的影响

采用盆栽试验方法研究了秸秆填埋对水稻土表层水三氮动态变化的影响。结果表明,施肥后,表层水总氮、铵态氮浓度迅速增加;随时间的推移,表层水氮素浓度下降较快。全氮在施肥后第1d达到峰值,铵态氮在施肥后第2d达到高峰,施肥后7d氮素含量基本与施肥前水平一致。秸秆还田有效地降低了水稻土表层水氮素含量,秸秆深埋处理有利于土壤对氮素吸收,使氮素的流失几率降低（DS处理比N处理表层水全氮浓度平均低10.2%）,流失潜能趋势大大减小。结果显示,施肥后1周内是控制表层水氮素流失的关键时期。     

贵州草海湿地农田沟渠沉积物氮磷的吸附动力学及影响因素

以草海-湿地农田沟渠系统为研究对象,运用模拟实验的方法,针对沟渠系统对氮磷的截留效用、沟渠沉积物对氮磷的吸附动力学及其影响因素进行了研究。结果表明,湿地农田沟渠系统对TP和TN的截留率分别为66.7%～79.7%和66.0%～76.4%,对NH4＋-N的截留率最高,为82.8%～89.3%。沟渠沉积物与太湖、滇池沉积物相比较而言,沉积物对PO4-3-P和NH4＋-N吸附平衡时间较长。盐度、[SO42-]和[NO3-]对PO43--P和NH4＋-N的吸附都具有一定的抑制作用;而[Ca2＋]对两者的影响具有明显的差别：Ca^2＋对PO43--P的吸附在低浓度下抑制,在高浓度下有促进作用;对NH4＋-N的吸附具有明显的抑制作用,且当[Ca^2＋]浓度为5mg·L^-1时吸附量最小。     

添加造纸白泥对猪场废水厌氧消化液中氮磷回收的影响

以造纸废弃物白泥作为pH调节剂,利用MAP沉淀法回收厌氧消化液中的氮磷,并采用曝气的方式提高消化液pH值和造纸白泥的溶解性,研究了造纸白泥的添加量和曝气时间对厌氧消化液中氮、磷回收效果的影响,并考察了曝气过程中pH、COD、PO34--P、NH3-N、Mg2＋、Ca2＋的变化规律。结果表明造纸白泥的添加量为8g.L-1,曝气时间为120min时,PO34--P和NH3-N的回收率分别达到98和59,出水的PO34--P和NH3-N浓度分别为0.98mg.L-1和60.66mg.L-1,均达到了《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596—2001）的要求,同时,COD的去除率为45;如果仅用曝气方式处理,120min后PO34--P和NH3-N的回收率仅分别为66和41,均未达到排放标准要求。可见,与仅用曝气方式处理相比,添加造纸白泥协同曝气对厌氧消化液中氮磷的回收有明显的效果。     

新食物链生态系统中水流速度对净化效果的影响

利用不同流量的循环水流经新食物链生态系统中的栽培层架,研究水流速度对循环水净化效果,旨在揭示新食物链生态系统节水和减排的本质。试验结果表明,流经各单层红萍的水样中溶解氧（DO）含量的上升幅度为0.76-0.96mg.L^-1,铵态氮（NH4^＋-N）含量的下降幅度为0.94-1.19mg.L^-1,分别是流经单层莴苣的5.07-6.40倍和1.71-2.16倍,说明红萍对提高水体中DO含量和去除NH4^＋-N的效果均明显优于莴苣。当养殖循环水流量控制在50mL.s^-1时,流经1层莴苣和3层红萍组成的单个植物栽培床后,DO含量上升了2.80mg.L^-1,系统增O2总量为504.0mg.h^-1;NH4^＋-N含量下降了3.82mg.L^-1,系统NH4^＋-N去除总量为687.6mg.h^-1。可见,红萍是新食物链生态系统的关键植物,在水质净化中起重要作用。利用红萍等植物改善水产养殖水环境,为解决高密度集约化水产养殖的瓶颈问题提供新途径,真正意义上实现新食物链生态系统中养殖污水零排放。