我国人工湿地在城市污水处理厂尾水脱氮除磷中的研究与应用进展

近年来人工湿地(Constructed Wetland)在城市污水处理厂尾水脱氮除磷中的研究与应用受到了广泛关注。通过文献调研,系统总结了我国不同区域污水处理厂二级生化出水的水质特征,重点讨论和分析了人工湿地类型及其运行操作对二级出水脱氮除磷效果的影响。作为一种深度处理二级出水的有效手段,人工湿地可大幅削减进入受纳水体的氮磷污染负荷,改善受纳水体的水质。强调根据二级出水特征与受纳水体的需求,因地制宜开展人工湿地的研究与应用。     

美人蕉生态浮床处理含铜废水

[目的]研究水生植物控制重金属污染废水的条件。[方法]采用生态浮床技术,研究不同水力停留时间(HRT)、pH、曝气强度及污染负荷条件下美人蕉对含铜废水的修复效果。[结果]美人蕉生态浮床系统在最优控制参数(HRT=5 d,pH=5～7,DO=5.1 mg/L)下,对低浓度含铜废水的去除率均可达到74%以上,且随着HRT、曝气强度的增加,对铜的去除率逐渐升高,直至达到稳定状态。美人蕉各器官对铜的富集规律为:根茎叶,最大吸附量分别达到了1 859.04、186.20、127.53 mg/kg。[结论]美人蕉生态浮床系统对含铜废水具有较好的处理效果。     

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。     

潜流湿地去除污水处理厂二级出水的处理效果

采用水平-石灰石潜流湿地对污水处理厂二级出水进行深度处理研究.间歇控制水力负荷,选择连续进水后取样,即在水力负荷分别为0.278、0.139、0.093 m/d时取水,测定其去除效果.结果表明,水平-石灰石潜流湿地对污水中的CODcr、NH3-N、TN和TP的去除效果良好,确定了0.093 m/d为运行最佳水力负荷;该潜流湿地表现出了随着水力负荷的逐渐减小,其对各污染物的去除率逐渐提高的性质.     

再生水水面浮床种植草坪草的研究

[目的]设计一种适合草坪草生长的浮床。[方法]在不施肥不灌溉条件下,在再生水水面上浮床种植3种草坪草:高羊茅、草地早熟禾、匍匐翦股颖,进行浮床种植试验。[结果]结果表明:利用泡沫板作为漂浮载体,上铺无纺布作为基质在再生水水面上种植的3种草坪草均能正常生长;水面栽培条件下高羊茅的叶绿素含量、叶片含水量、干重、密度、盖度等指标均显著高于土培。[结论]葡茎翦股颖和高羊茅较草地早熟禾更适宜水面浮板无土栽培。     

组合式三效生态浮床的构建及应用研究

[目的]构建新式生态浮床并测试其性能。[方法]构建一种以浮篮为基本单元,以粉煤灰轻质陶粒和漂珠为装载材料,集成植物吸收、滤料吸附和生物挂膜三重功效于一体的新式生态浮床,并将该浮床单元体用于水体净化模拟试验。[结果]受试水体的TP、TN、NH3-N和COD浓度分别由0.699 9 mg/L、4.898 mg/L、1.945 mg/L和68.34 mg/L降至30 d后的0.003 2 mg/L、0.051 mg/L、0.001 mg/L和6.23 mg/L,水体修复效果快速而显著。试种的青菜、空心菜和美国四季青草长势良好,发芽率和生长速度高于土壤对照组。[结论]三效生态浮床在净水效率、植物种植方式、运行方式及景观价值等方面均较传统生态浮床有了大幅度的改进和提升,并可实现环境和经济的双重收益。     

几种植物净化能力的比较及浮床应用效果研究

以美人蕉等4种植物为材料,在温室内进行氮磷静态耗竭试验,筛选合适的浮床植物并研究组合浮床对巢湖池塘富营养化水体的改善效果.静态耗竭试验结果表明:除氮效果上,美人蕉仅次于水葫芦,但优于蕹菜和水芹;除磷效果上,美人蕉要优于水葫芦、蕹菜和水芹;综合比较植株生物量增重情况和根系发育状况,美人蕉更适合作为浮床植物.野外浮床试验结果表明:60 d的试验期内,组合浮床对池塘总氮净化率为79.2%,对总磷净化率为94.0%,叶绿素浓度比对照塘降低26.2%,每平方米组合浮床的净化能力为氮55.2 g、磷4.08 g,总氮、总磷的平均去除负荷为0.92 g/(m2·d)和0.068 g/(m2·d),浮床生态系统对巢湖水源地水质有明显的改善作用.     

植物浮床净化富营养化景观水体的效果研究

以江苏省句容市某人工景观湖为对象,选用浮床栽培的香蒲、黄菖蒲、鸢尾、再力花和花叶芦竹进行修复。试验结果表明,水质有了明显改善,透明度也有所增加。其中再力花的长势最为明显,各植物对受污染景观水体溶解氧(DO)含量的提高都起到了积极的作用,对水体中化学需氧量(COD)、总磷(TP)、氨氮(NH3-N)有明显的去除效果,并存在一定的差异。其中对TP净化效果最好的是再力花,去除率最高达到了91.3%;对NH3-N净化效果较好的是黄菖蒲和再力花,去除率分别达到了94.8%和92.2%;各植物对COD的净化能力相对于对TP和NH3-N的净化能力弱,对COD的净化能力相对较强的是香蒲和花叶芦竹,去除率分别为40.2%和38.4%。     

污水处理厂尾水深度处理技术的研究进展

从物化法、生物法及膜分离法等方面,对污水处理厂尾水深度处理技术进行分析。目前常用的深度处理技术为过滤、生物滤池、人工湿地、膜分离等,其中膜分离、人工湿地等技术处理效果较好。对于不同性质的尾水,应注意选择相应的深度处理技术或组合工艺。     

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。     

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.     

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。     

生态浮床对水体净化效果及水动力特性影响的研究进展

随着当前河道水体微污染特征日益明显,生态浮床技术越来越多地被利用来改善河道水质和维护河道生态环境.综合目前生态浮床研究现状,论述了近年来国内外生态浮床植物的净化机理以及生态浮床布设对水体净化效果和水动力特性影响的研究进展.针对当前生态浮床研究中存在的不足,指出应加强生态浮床水动力特性研究,不仅能够完善生态浮床修复过程的净化机理,也是为生态浮床在城市河道中布设提供一定的理论参考和设计依据.     

几种生态浮床常用水生植物的水质净化能力研究

选取大聚藻、美人蕉、黄菖蒲和鸢尾等4种生态浮床常用水生植物为研究对象,于2009年2月中旬至6月中旬在室内静水条件对其氮磷吸收和水质净化能力进行研究。结果表明,不同水生植物净增生物量差异较大,变化范围为313.8～1 214.1 g·m^-2,净增生物最高的大聚藻是最低黄菖蒲的3.87倍;不同水生植物的氮磷含量差异较小,4种水生植物的含氮量为16.0～26.4 mg·g^-1,植株含磷量为1.4～2.4 mg·g^-1;不同水生植物的水质净化能力相差较大,4种水生植物的水质氮去除率为38.6%～89.9%,水质磷去除率为29.3%～75.3%。大聚藻和美人蕉可作为优选的生态浮床水生植物,黄菖蒲和鸢尾由于其较强的耐寒性可进行组配使用。     

浮顶油罐罐顶油气惰化数值模拟

对浮顶油罐的油气空间进行惰化,是一种新的油罐防火防爆方法。根据氮气对油罐气体空间的惰化原理,针对大型双重密封型浮顶油罐的油气空间进行氮气惰化研究。建立了气体流动的几何模型和数学模型,采用PHOENICS软件进行数值模拟,在氮气流量为27Nm3/h的条件下,得出了以不同流速持续通入氮气时油气空间氮气体积分数的分布。结果表明:氮气流速对其在油气空间内体积分数的分布影响不大,持续通入氮气230min可使浮顶油罐一、二次密封环形圆柱空间的油气体积分数达到安全标准。研究结论对于利用氮气惰化实现浮顶油罐的防火防爆具有指导意义。     

大型浮顶油罐应力测试及数值模拟

10×10^4m^3浮顶油罐是我国目前广泛采用的大型储油设施,为获得关键部位的应力分布情况,并检验设计的合理性和运行的安全性,对其进行现场充水应力测试并进行有限元模拟计算。采用电测法,将振弦式应变计与电阻应变片结合使用。测试结果表明：罐体在水深为20．2m工况下达到最大工作应力,最大环向应力出现在罐壁3^#板上部和4^#板下部,测试值与模拟计算值基本一致。按分析设计标准对油罐进行评定,结果表明：该油罐设计合理,在正常操作条件下应力水平完全满足强度要求。测试方法及结果可为今后10×10^4m^3及更大体积油罐的设计和测试提供参考。（表3,图6,参13）     

浮床种植空心菜对罗非鱼养殖池塘水质的净化效果

[目的]分析评价浮床种植空心菜对罗非鱼养殖池塘水质的净化效果,为实现罗非鱼健康养殖和提质增效提供技术支持.[方法]在罗非鱼养殖池塘水面分别设覆盖率为10%、15%、20%和0(对照)的空心菜浮床,从池塘水质指标[溶解氧(DO)、pH、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)和亚硝酸盐氮(NO2--N)]、罗非鱼生长指标(体长和体重)、存活率和池塘产量等方面对比分析不同覆盖率空心菜浮床的净化效果及经济效益.[结果]在罗非鱼养殖池塘中搭建空心菜浮床,池塘水体pH基本维持在7.2~8.0,DO浓度维持在7.59~8.12 mg/L,透明度维持在45~51 cm,水温维持在28.5~32.5℃;空心菜浮床能有效控制池塘水体中的NH4+-N、NO2--N、TN和TP,且浮床覆盖率为20%的控制效果最佳.从试验第30 d起对照组罗非鱼的体重和体长均低于各浮床组,即在池塘中设空心菜浮床能促进罗非鱼的生长.对照组罗非鱼存活率(81.10%)显著低于各浮床组(94.90%~96.24%)(P<0.05,下同),各浮床组间的罗非鱼存活率差异不显著(P>0.05,下同).在罗非鱼养殖产量方面,对照组池塘罗非鱼平均产量为17250.75 kg/ha,各浮床组池塘罗非鱼的平均产量为19291.95~19520.00 kg/ha,均显著高于对照组,但各浮床组间差异不显著.[结论]在罗非鱼养殖池塘中搭建浮床种植空心菜,能将池塘水体中的氮磷化合物控制在较低水平,减少罗非鱼疾病发生而提高其存活率,同时增加罗非鱼养殖的经济效益和环境效益,且以浮床覆盖率为20%的效果最佳.     

组合型生态浮床系统脱氮效果的周年变化

构建集挺水植物、沉水植物和微生物于一体的组合型生态浮床系统,并对其技术工艺周年运行效果进行探究。分析了组合型生态浮床对水中氨氮(NH_4~+-N)与总氮(TN)的去除动力学,不同介质对水体净化的贡献率及削减模型。实验结果表明,组合型生态浮床脱氮效果明显,其中浮床上层贡献率15.6%±1.2%,中层37.6%±2.2%,下层23.8%±1.8%,说明浮床系统中层介质对氨氮与总氮的降解能力占主导地位。实验组NH_4~+-N最高去除率为93.0%±3.4%,TN最高去除率达94.2%±0.9%,而上中下层兼具有的池5去除效果最显著(P0.10)。由各实验组消解NH_4~+-N和TN的去除动力学曲线得出其削减模型及不同程度的衰减指数曲线。初步探索了组合型生态浮床脱氮效果的周年变化,为其进一步推广应用提供了技术支撑。     

生态浮床对巢湖双桥河口水体细菌群落结构的影响

以巢湖双桥河入湖口水质调控示范区的生态浮床为研究对象,采用常规方法和分子生物学方法研究生态浮床对水体细菌群落结构的影响。研究表明:在2011年4月至9月示范区外(C1)采样点总细菌数量为105CFU.mL-1,示范区内(C2)采样点总细菌数量为106CFU.mL-1,生态浮床生物膜表面(C3)采样点总细菌数量达到了107CFU.mL-1;C1点的硝化细菌和反硝化细菌数量最低,C3点的最高。PCR-DGGE结果表明:在5、7和9月中C3采样点总细菌群落和反硝化细菌群落Shannon-Wiener指数和丰度明显高于C1和C2采样点。结论:生态浮床挂膜后能有效提高水体中的总细菌、硝化细菌及反硝化细菌数量和群落结构多样性,且距离生态浮床越近总细菌和反硝化细菌数量和群落结构多样性越高,受到生态浮床影响越大。