进水C/N对表面流—水平流人工湿地氮和

通过模拟试验,研究在进水氮浓度不同条件下C/N对种植美人蕉的表面流—水平流人工湿地氮元素和COD去除能力的影响,并初步探讨其作用机理。结果表明：在营养生长期和开花期,低C/N有利于人工湿地系统中总氮和铵态氮的去除,C/N越高,硝态氮去除越彻底,而低C/N条件下,表面流—水平流人工湿地内的硝化作用限制了硝态氮的去除效果;对比2个生长期,各处理组总氮和硝态氮的去除能力相当,而开花期各处理组人工湿地铵态氮的去除能力高于营养生长期。C/N对人工湿地系统COD的去除效果的影响较少,2个生长期COD的去除效果相当,各处理组人工湿地系统COD的去除率约高于90%。随着停留时间的增加,人工湿地氮元素和COD的去除率均增加。对pH而言,湿地系统出水pH总体上先升高后趋于平稳,而氧化还原电位则先降低后升高最后趋于平稳,随C/N增加,出水pH降低,而氧化还原电位升高;营养生长期出水pH高于开花期,而氧化还原电位则呈相反表现。进水C/N和人工湿地系统共同影响着出水pH和氧化还原电位。     

进水C/N对表面流—水平流人工湿地氮和COD去除效果的影响

通过模拟试验,研究在进水氮浓度不同条件下C/N对种植美人蕉的表面流—水平流人工湿地氮元素和COD去除能力的影响,并初步探讨其作用机理。结果表明:在营养生长期和开花期,低C/N有利于人工湿地系统中总氮和铵态氮的去除,C/N越高,硝态氮去除越彻底,而低C/N条件下,表面流—水平流人工湿地内的硝化作用限制了硝态氮的去除效果;对比2个生长期,各处理组总氮和硝态氮的去除能力相当,而开花期各处理组人工湿地铵态氮的去除能力高于营养生长期。C/N对人工湿地系统COD的去除效果的影响较少,2个生长期COD的去除效果相当,各处理组人工湿地系统COD的去除率约高于90%。随着停留时间的增加,人工湿地氮元素和COD的去除率均增加。对pH而言,湿地系统出水pH总体上先升高后趋于平稳,而氧化还原电位则先降低后升高最后趋于平稳,随C/N增加,出水pH降低,而氧化还原电位升高;营养生长期出水pH高于开花期,而氧化还原电位则呈相反表现。进水C/N和人工湿地系统共同影响着出水pH和氧化还原电位。     

不同类型人工湿地对洞庭湖水质净化效果研究

同等条件下开展了3种不同类型人工湿地（垂直流、潜流和表面流人工之地）对洞庭湖水质净化效果的研究。结果表明:（1）洞庭湖水体中NH₄⁺-N,TN,TP,高锰酸钾指数,BOD₅和COD_Cr的进水浓度与3种不同类型人工湿地出水浓度季节变化规律保持一致,冬季明显高于夏季,洞庭湖进水中NH₄⁺-N,TN,TP,高锰酸钾指数,BOD₅和COD_Cr浓度均高于3种不同类型人工湿地出水浓度,相同时期,3种不同类型人工湿地出水水质NH₄⁺-N,TN,TP,高锰酸钾指数、BOD₅和COD_Cr浓度基本表现为表面流 > 潜流 > 垂直流;（2）3种类型人工湿地对TN,TP,高锰酸钾指数、BOD₅和COD_Cr的去除率依次表现为垂直流 > 潜流 > 表面流,而对NH₄⁺-N的去除率依次表现为垂直流 > 表面流 > 潜流,其中以BOD₅的去除效果最好（去除率最高）,但3种类型人工湿地对BOD₅的去除率差异均不显著（p > 0.05）;（3）3种类型人工湿地植物地上和地下生物量均表现为垂直流 > 潜流 > 表面流,差异均显著（p < 0.05）,垂直流人工湿地植被N含量、P含量、N积累量和P积累量均显著高于潜流和表面流（p < 0.05）;（4）3种不同类型人工湿地植物的N,P积累量分别与生物量、N含量、P含量均呈显著的线性关系（p < 0.01）,人工湿地植物生物量对N,P积累量的影响大于植物体内N,P含量的影响,可以通过生物量来评价人工湿地植物对N,P去除效果。     

曝气对垂直流湿地处理水产养殖废水脱氮的影响

人工湿地作为一种有效的污水处理技术,现已被逐渐拓展到水产养殖业中。鉴于其与养殖竞争有限土地资源的弊端,如何构建节地高效型湿地成为未来研究的重点。曝气增氧是强化潜流湿地净化效能的重要措施之一,但是关于曝气强度以及净化效率与影响因素的关系仍缺乏深入系统的研究。为此,该文设计构建了7组不同要素组合的垂直流湿地小试系统,同步或分阶段探讨了曝气强化对垂直流湿地脱氮的影响。研究结果表明,无论曝气与否,构建的7组湿地系统于试验运行工况下都存在明显的硝化过程,且空气复氧和植物根系泌氧足以弥补硝化作用耗氧量。曝气增氧进一步强化了湿地内部的矿化和硝化过程;鉴于养殖废水不缺乏碳源(该研究各组湿地进水碳氮比在28.4~30.6之间),湿地内部的反硝化几率增大,导致曝气后总氮的去除效率提高。但是曝气条件下过高的溶解氧又会进一步抑制反硝化过程,从而也会导致系统总氮去除速率的下降。因此,对垂直流湿地而言,曝气强度不是愈高愈好。为了获得更高的脱氮效率,建议可以通过延长水力停留时间或者在垂直流湿地尾部增设水平潜流湿地来补充反硝化过程,进而提高系统对总氮的去除效果。     

人工湿地不同植被净化污水效果及其氮磷累积研究

通过模拟垂直流人工湿地污水系统,研究了湿地植被鸢尾（Iris pseudacorus）、香蒲（Typha orientalis）、茭白（Zizania aquatica）和芦苇（Phragmites australis）对生活污水总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH₄⁺-N）、生物耗氧量（BOD₅）和化学耗氧量（COD_Cr）的去除效果及其植被对氮磷累积效应。结果发现:（1）人工湿地4种植被对生活污水的净化效果存在一定的差异,对污水各个指标的去除率随人工湿地的运营期均呈“V”型变化,基本表现为反弹期 > 稳定期 > 恢复期 > 启动期;（2）综合比较可知,通过人工湿地整个运营期来看,人工湿地植被能有效促进湿地对污水的去除效果,其中以茭白和鸢尾的去除效果较好,而4种湿地植被对TP的去除率最高,对TP,NH₄⁺-N和COD_Cr的去除率差异不显著（p > 0.05）;（3）4种湿地植被地上和地下生物量表现出一致的变化规律,基本表现为鸢尾和茭白高于芦苇和香蒲,除了鸢尾以外,其他植被地上、地下生物量比（A/U）均大于1,4种植被地下生物量占总生物量的40%以上,并且地上部分N,P浓度高于地下部分N,P浓度,地上平均N,P积累量高于地下部分N,P积累量;鸢尾和茭白地上部分和地下部分N,P浓度和N,P积累高于芦苇和香蒲;（4）相关性分析表明人工湿地不同植被N,P积累量分别与生物量、N含量、P含量均呈显著的线性关系（p < 0.01）,生物量与N,P积累量的相关系数高于N含量和P含量的相关系数,表明人工湿地植被生物量对N,P积累量的影响大于植被体内N,P含量的影响,因此可以通过生物量来评价人工湿地植被对N,P的去除效果。     

蚯蚓引入垂直流-水平潜流湿地混流系统处理沼液的效果

为了避免或减少人工湿地处理厌氧发酵液发生堵塞,并提高系统处理效果,该试验将蚯蚓引入到垂直流湿地系统中,并与水平潜流湿地构成混流系统,用来处理厌氧发酵液。结果表明:采用蚯蚓垂直流湿地-水平潜流湿地混流系统处理厌氧发酵液,在进水平均有机负荷达1.82 kg/(m~2·d),水力负荷10、20 cm/d的条件下,对化学需氧量、总磷、总悬浮固体的去除率达到了90%以上,氨氮去除率达80%以上,总氮去除率也维持在60%以上。提高水力负荷对污染物的消减量更有优势,水平潜流湿地对总氮的消减优于蚯蚓生态湿地。2种水力负荷下,混流湿地出水化学需氧量、氨氮、总磷、总悬浮固体均能达到《畜禽养殖业污染物排放标准》要求。蚯蚓使混流系统对化学需氧量、氨氮、总凯氏氮的去除分别提高了2%、12%、4%,同时具有同步处理污水污泥,缓解湿地堵塞的效果,处理水质基本达标,处理污泥的成本也大大降低,因此具有很大应用潜力。     

生物炭添加对人工湿地中污染物去除和基质微生物活性的影响

为提高人工湿地除污能力,探索利用生物炭强化人工湿地除污的可行性,以垂直流人工湿地为研究对象,通过单因素分析对比不添加生物炭系统(CW-1)和添加生物炭系统(CW-2)的垂直流人工湿地出水净化效果、微生物活性(基质酶活性、生物量、生物膜)大小,探究生物炭对垂直流人工湿地污水系统中总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、总磷(...     

基于水力性能和净化效果的表面流人工湿地设计参数优化

为探究表面流人工湿地设计参数对水力性能和净化效果的影响,分析设计参数与水力性能指标和净化效果指标之间的关系性,优选综合考虑水力性能和净化效果的设计参数组合,对表面流人工湿地设计参数(长宽比、水深、植物间距、流量、进出口布置、植物种类)开展正交试验。结果表明:设计参数对净化效果有显著的影响,各水力性能指标之间、以及净化效果指标之间均存在极显著的相关性,水力性能指标与净化效果指标之间存在一定的相关性。长宽比、水深和植物间距是影响表面流人工湿地水力性能和净化效果的主要设计参数,尤其以长宽比的影响最为显著。在试验条件下,表面流人工湿地最优设计参数组合为长宽比4∶1、水深30 cm、植物间距20 cm、流量0.55 m3/h、进出口中进中出布置、水生植物水葱。     

寒冷地区多级垂直流人工湿地系统设计及氮磷去除效率

为了解决北方寒冷地区人工湿地冬季效率低、运行不稳定的问题,设计建设了两个多级垂直流人工湿地系统(multistage vertical-flow constructed wetlands,MVCWs),处理北京房山区居民生活污水,通过工程设计以及添加碳源强化系统脱氮效果,增加磷吸附基质等措施,提高系统稳定性和污染物的去除效率。研究结果表明,湿地系统Ⅰ化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)的平均去除率为87.3%;总磷(total phosphorus,TP)的平均去除率为91.9%;总氮(total nitrogen,TN)的平均去除率为68.9%,能够全年稳定运行。湿地系统Ⅱ采取半间歇式运行方式,在0.5 m3/(m2·d)的水力负荷条件下,对COD、TN、TP的平均去除率分别为92.5%、53.8%、77.2%。湿地系统Ⅱ厌氧单元添加62 kg木块后,COD/TN从0.93上升到1.85,比添加31 kg木块单元对TN的去除率提高15.6%。木块作为厌氧阶段的外加碳源,有效促进了垂直流人工湿地系统对氮的去除。通过垂直流人工湿地多级合理的单元设计,在厌氧阶段添加碳源有利于反硝化脱氮以及添加吸附磷的基质,提高冬季没有植物参与时高效除氮、磷,有效地保证对各种污染物的去除效率。使该研究中的人工湿地系统能够全年稳定运行,该研究结果可为人工湿地在中国北方的推广应用提供参考。     

几种挺水植物净化生活污水总氮和总磷效果的研究

研究了石菖蒲、灯心草和蝴蝶花3种不同植被系统、基质为河砂的潜流型人工湿地净化生活污水总氮和总磷的效果,并同无植被系统、相同基质的潜流型人工湿地净化效果进行了比较,结果表明:在较低浓度范围里无植被的人工湿地和3种有植被的人工湿地对污水中总氮有较好的去除作用,随着污水中总氮浓度的增加,虽然无植被的人工湿地和有植被的人工湿地去除总氮的效果均有下降的趋势,但有植被的人工湿地仍然能维持较高的总氮去除水平,无植被的人工湿地总氮去除效果则下降较快。在有植被的人工湿地中,以石菖蒲植被人工湿地氮素净化能力最强,其次为灯心草和蝴蝶花,这与植被自身吸收同化污水中氮素水平以及植物根系微生物作用有关。对于污水中总磷的去除,本研究中由于污水中磷素浓度较低,无植被和有植被的人工湿地对污水中磷素均有很好的去除作用,没有明显差异,但不同的植物体中磷素仍有明显的吸收同化富集现象,其中石菖蒲吸收同化磷素能力最强,其次为蝴蝶花和灯心草,植被在人工湿地系统中对于污水中总氮和总磷的去除起着重要的作用。     

富营养化水体中芦苇和菖蒲浮床氮净化能力比较研究

以小兴凯湖水为原水配制不同富营养化程度的污水,比较了芦苇和菖蒲浮床系统对TN的去除效果,分析了植物根系特征和植物吸收氮总量与氮去除效率和速率之间的关系,研究氮去除的主要途径和主要影响因素。结果表明,芦苇和菖蒲浮床对TN均有较强的净化能力,在TN浓度分别为9．63、4．58mg·L^-1的污水中,芦苇浮床对TN的平均去除率分别为91．5％和84．2％,菖蒲浮床的去除效率分别为89．9％和82．8％,植物吸收对氮去除的贡献率为36．4％～77．1％。两种污水中,芦苇浮床在生长末期前2d对TN的平均去除速率分别为4．20、1．77mg·L^-1·d^-1,显著高于菖蒲浮床的1．75、1．04mg·L^-1·d^-1。两种植物的根系总长度、表面积和体积3个指标均与TN去除速率呈正相关关系（R≥0．826,P〈0．01）,根系发达程度是影响TN去除速率的主要因素。     

多年生漂浮植物对富营养化水体的响应及净化效果研究

研究了喜旱莲子草、穗状狐尾藻、黄花水龙3种植物在富营养化水体中的生长响应及对水体的净化效果.结果表明,试验确定了穗状狐尾藻最佳生长阈值:N 0.05～0.1 mg/L,P 0.01～0.02 mg/L;黄花水龙:N 0.1～0.2 mg/L,P 0.005～0.01 mg/L.试验结果进一步确定了穗状狐尾藻、黄花水龙阈值氮磷比例范围分别为2 :1～10:1,10: 1～20:1.在试验第35 d时,穗状狐尾藻对总氮、总磷和叶绿素a去除率分别达到了90.5%,88.0%,90.0%,效果最佳;黄花水龙对NO_3~-N、NH_4-N去除效果最好.分别为85.0%,43.5%.对水体中氮的去除主要是微生物和植物吸收共同作用完成.试验进行到35 d时,所用供试植物体内最大积累量占水体初始总氮量的10.36%,仅占水体氮去除的一小部分;通过有植物处理和无植物处理(即对照)对水体中营养盐去除效果的比较得出:3种供试植物对水体氮代谢微生物有正激发效应.而对磷代谢微生物均有负激发效应.     

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。     

菌剂挂膜3D-RBC联合BCO工艺处理养猪沼液废水

针对养猪沼液废水寡营养、高氨氮的水质特征,该研究采用耐高氨氮、适应贫营养生长的异养硝化-好氧反硝化（Heterotrophic Nitrification-Aerobic Denitrification,以下简称HN-AD）菌挂膜启动三维结构生物转盘+生物接触氧化反应器（3D-RBC+BCO）组合工艺对沼液进行处理。该文研究了3D-RBC+BCO组合工艺在真实沼液条件下的启动过程及污染物去除效果,重点考察了溶解氧（Dissolved Oxygen,DO）浓度和C/N比2个关键因素对组合工艺污染物去除效果的影响。同时,借助高通量测序技术对DO和C/N比优化过程中微生物群落结构的变化规律进行解析。结果表明：在真实沼液条件下,采用HN-AD菌剂挂膜启动方法,仅用12和18 d就分别完成3D-RBC和BCO反应器的挂膜启动,同时组合工艺对COD、NH4+-N和TN的去除率分别稳定在94.8%、95.7%和80.1%,出水优于城镇污水厂排放一级B标准。在对3D-RBC反应器DO和C/N比的优化过程中,增设底曝后COD、NH4+-N和TN等指标的去除率分别降低了25.4%、15.4%和15.5%。高通量测序结果显示,增加底曝后3D-RBC盘片生物膜中微生物菌属的数量小幅下降,但HN-AD优势菌属的种类与丰度显著降低,导致脱氮效率下降;贫营养型Acinetobacter、Pseudomonas菌属是3D-RBC可以对真实沼液高效脱氮的关键,提高C/N比会显著降低其丰度,进而影响脱氮效果。     

长期不同施肥处理对棕壤氮储量的影响

为揭示施肥对棕壤氮素状况的影响,利用29年长期肥料定位试验,研究了不同施肥处理条件下土壤全氮在0―60 cm土层的分布特征,并在此基础上计算0―60cm土层氮库的储量变化。结果表明,不同施肥处理土壤全氮含量、C/N比值均随土层深度增加而降低,其影响主要表现在表层;而对0―60cm 土层全氮储量有显著性影响（P0.05）。长期不同施肥处理后土壤全氮及其储量变化趋势是:高量有机肥区＞低量有机肥区＞化肥区＞无肥区＞试验前（1979年）,特别是高量有机肥和化肥配合施用效果最显著;单施化肥处理土壤全氮含量和储量虽有缓慢提高,但差异不显著。说明土壤氮素含量的提高与施肥措施密切相关,有机肥和化肥配合施用能提高土壤全氮含量和储量,是维持土壤肥力的最优施肥方式。     

人工湿地高效好氧反硝化菌的分离鉴定及反硝化特性研究

从增氧型复合垂直流人工湿地中采集样品,利用间歇曝气法富集好氧反硝化菌,并进行分离纯化,共得到10株好氧反硝化菌。其中编号为B13的菌株在初始硝态氮含量为277.23mg·L-1、碳氮比为5的条件下,24h的硝态氮去除率达92.80%,亚硝态氮积累只有12.57mg·L-1,脱氮速率达到20.58mg·L-·1h-1。16S rDNA序列分析表明,该菌与Pseudomonas stutzeri同源性达100%。选用四因素三水平L（934）正交试验表设计实验,通过测定对硝态氮去除能力和亚硝态氮的积累量,研究碳源、碳氮比（C/N）、pH以及溶解氧含量（DO）4种不同因素对B13号菌株好氧反硝化性能的影响。结果表明,该菌株对硝态氮的去除率最大可达99.88%,几乎没有亚硝态氮积累。对硝态氮去除率影响最大的因素为碳氮比,其次为pH,溶解氧含量和碳源。对应的最优条件是碳源为葡萄糖,碳氮比为10,pH为9,溶解氧含量为1.84～3.57mg·L-1。     

膜生物反应器-复合垂直流人工湿地（SMBR—IVCW）系统处理混合废水的应用研究

本文采用一体式膜生物反应器（SMBR）-复合垂直流人工湿地（IVCW）组合工艺（SMBR—IVCW）系统,研究了该系统对复合废水的净化效果。结果表明,当系统进水为CODCr397-890mg·L-1、氨氮9．40-27．mg·L-1、TP4．30-10．7mg·L-1、TN45．9-75．8mg·L-1的条件下,在SMBR和IVCW的水力负荷分别为1000L·d-1和375mm·d-1的最优工况下运行,系统CODCrNH3-N、TN和TP的去除率分别为97．5％、99．0％、59．6％和65．2％;系统进出水中氮的形态组成发生了显著变化;SMBR—IVCW系统在高浓度综合污水处理方面具有良好的潜力。     

华北平原地区农村生活污水产污特征研究

为了解华北平原地区农村生活污水产污特征,准确评价农村生活污染状况,本研究选取华北平原地区典型农村（保定市徐水县荆塘铺村）不同收入水平的15户典型农户,对其生活污水的产污情况进行12个月（2010年8月至2011年7月）的调查和监测,得到农户的生活污水人均日产生量、pH、COD、TAN、TN和TP的产污系数。农户生活污水人均日产生量为21.03L·d-1·人-1,pH值为6.14,COD、TAN、TN和TP的产污系数分别为7.87、0.581、1.31g·d-1·人-1和0.0662g·d-1·人-1。各项指标从高到低依次为中收入水平农户,高收入水平农户和低收入水平农户,且高中收入水平农户与低收入水平农户各项指标差异性较显著。以上结果表明华北平原地区农村生活污水人均日产生量和污染物产污系数与收入水平有关。     

生物质炭和氮肥配施对菠菜产量和硝酸盐含量的影响

施用生物质炭是提高作物产量和氮肥利用效率的潜在有效措施。以菠菜为供试作物开展盆栽试验,研究了生物质炭与氮肥配施对菠菜产量、组织中硝酸盐含量及养分（氮磷钾）含量的影响。生物质炭设3个水平：C0（0g·kg-1）、C5（5g·kg-1）和C10（10g·kg-1）,氮素3个水平分别为N0（0mg·kg-1）、N1（90mg·kg-1）和N2（120mg·kg-1）。试验结果表明,在N0和N1水平下,施用生物质炭显著提高了菠菜产量,增幅为16.6%～57.3%,而在N2水平下,生物质炭对菠菜产量无显著影响（P〉0.05）。同时,在N1水平下,与C0处理相比,C5和C10处理菠菜组织中硝酸盐含量分别增加了198.7%和233.4%;而在N2水平下,C5和C10处理的硝酸盐增幅分别为8.8%和46.3%。在不同氮素水平下,生物质炭的施用增加了菠菜对氮和钾的吸收,而对磷素吸收的影响不明显。总之,生物质炭与氮肥配施可以提高菠菜产量,明显增加氮肥当季利用效率。     

黄土丘陵区几种退耕还林地土壤固存碳氮效应

探讨了黄土丘陵区退耕10 a和30 a的柠条、刺槐、油松及侧柏林地0～60 cm不同土层有机碳、氮数量和分布的变化特征。结果表明：相比坡耕地,退耕还林10 a后,仅侧柏与油松林地各土层有机碳、氮含量和密度显著提升。退耕还林30 a与10 a相比,各土层有机碳含量增幅表现为侧柏＞油松＞刺槐＞柠条,总体0～60 cm土层碳固存速率分别达到1.06、0.71、0.43、0.36 mgC·hm-2·a-1;氮固存速率以刺槐最高,达到0.051 mgN·hm-2·a-1,其他还林地固存氮速率接近,为0.014～0.026 mgN·hm-2·a-1。30 a还林有机碳的增加主要来自0～20 cm土层,平均贡献达51.9%,而全氮增加除刺槐林地外,主要来自40～60 cm土层,平均贡献达42.5%。各还林地C/N仅在0～20 cm表层均有显著提高,但有机碳与氮均表现出显著的回归相关性。综上,长期退耕还林地能够固存碳氮,且以侧柏林地提升有机碳库较佳,而刺槐林地提升氮库较好。