植物碳源强化浮床净化效果及对根系微生物群落影响

为解决传统生态浮床对再生水补给景观水体中氮去除效果不佳的问题，在传统生态浮床(T-EFB)基础上引入植物碳源，构建植物碳源强化生态浮床(PCS-EFB)，并通过中试考察了两者对再生水补给景观水体水质的净化效果，以及植物碳源对根系微生物菌群的影响。结果表明，PCS-EFB可大幅降低水体中污染物浓度，试验全程对浊度、TN、NO₃^--N、藻密度和叶绿素a(Chl-a)的平均去除率分别可达46.52%、62.24%、92.84%、57.51%和63.86%。同时，植物碳源的缓释性与良好的可生化性使其在促进反硝化的同时不会引起水体COD的大幅增加。此外，植物碳源的添加还可提高浮床系统微生物多样性，同时增加Proteobacteria、Chloroflexi、Firmicutes等功能菌的相对丰度，促进水中污染物的去除和降解。因此，植物碳源强化生态浮床可用于以硝酸盐氮为主的景观水体净化，以保障水质和控制富营养化。     

不同水源补给对景观水体水质及浮游动物的影响

通过定期监测由再生水补给的桃花潭和由地表水补给的兴庆湖两个景观水体中水质和浮游动物的历时变化,探究不同水源补给对水体水质和浮游动物的影响及其相关性。结果表明,桃花潭水体中TN、TP、TCOD和Chl-a浓度年均值分别为4.65、0.22、29.24 mg/L和92.81μg/L,分别为兴庆湖对应值的1.95、2.29、1.49和2.30倍,分析可知再生水补给水体TP浓度增加引起浮游藻类增加,最终导致水体TCOD浓度上升。两水体检测到轮形动物门和节肢动物门共27种,其中轮虫类21种、枝角类和桡足类各3种;桃花潭浮游动物年均生物量为0.70 mg/L,且该水体中浮游动物种数、富营养型指示种种数及生物量均大于兴庆湖的对应值。冗余分析(RDA)和Pearson相关性分析结果表明,两水体中轮虫、枝角类的生物量与水质中的磷酸盐和TP相关性强,藻类的暴发性增长对枝角类的贡献比对轮虫的贡献更大,而桡足类受影响较小。总之,TP是影响再生水补给的水体中浮游动物生物量的主导因子。     

组合生态浮床技术对富营养化水源水质的改善效果

通过延长浮床生态系统的食物链和强化浮床的微生物富集特性,构筑了以水生植物、水生动物及微生物生态系统为主体的组合生态浮床,考察了其对富营养化水源水质的改善效果。研究表明,当水体交换时间为7d、水力负荷为1.85m3/(m2.d)时,组合生态浮床对TN、TP、TOC、Chl-a的平均去除率分别为52.7%、54.5%、49.2%、80.2%,相应的去除负荷分别为4.03、0.79、0.49g/(m2.d)和25.31mg/(m2.d);对总藻毒素和胞外藻毒素的去除率分别为77.4%和68%。可见,该组合生态浮床是改善富营养化水源水质的有效方法。     

ΔDO单一指标评价景观水体富营养化的研究

提出了采用水中溶解氧昼夜浓度最大差值(ΔDO)单一指标来及时评价景观水体富营养化程度的方法。在光暗比为1∶1、温度为25℃、光照强度为2 000 lx条件下,通过测定不同纯藻的光合产氧速率和叶绿素a(Chl-a)浓度,以及实际混合藻群的DO、ΔDO和Chl-a浓度,建立了不同藻种及混合藻群ΔDO与Chl-a浓度的关系,探讨了采用ΔDO单因素评价景观水体富营养化程度的可能性。结果表明,在含铜绿微囊藻、小球藻、伪鱼腥藻、混合藻群的实际景观水体中,ΔDO与Chl-a浓度的Pearson相关系数分别为0. 95、0. 96、0. 97和0. 93,相关性显著。因此,采用ΔDO作为富营养化程度单因素评价指标有一定的可行性。此外,还确定了不同ΔDO对应的水体富营养化程度范围,可为景观水体富营养化程度评价提供有效、快捷的方法。     

种植密度对绿萝浮床净化富营养水体效果的影响

为获取浮床植物治理富营养化水体的最优种植密度,在室外条件下选取有观赏价值和绿化作用的植物绿萝作为浮床植物,以自行设计组装的生态浮床作为植物载体,对由湖水加一定量营养元素配制的富营养化污水进行为期39 d的处理,考察植物生长情况和对各污染物的净化效果。结果表明,溶解性磷(DP)、TN、TOC、电导率(COND)的下降率与种植密度呈正相关,种植密度越大,植物质量增加比例越小、水箱内叶绿素a(Chl-a)浓度和藻密度越小; Chl-a浓度与藻密度变化趋势一致,两者具有显著的相关性。试验条件下的最佳种植密度为3. 13 g/L,对TN、TOC的去除率分别为96. 8%和84. 6%,种植密度过高,处理效果提高不明显。     

小翠湖的生态修复工程研究

采取引水环流、水体增氧、水体生物修复、底泥生物修复、恢复水生植被(包括生态浮床和湖滨植物带建设)、调整鱼类养殖结构等措施治理小翠湖,经过近5个月的施工和调试后,其水质得到明显改善,COD、BOD5、氨氮、磷酸盐、总氮、总磷分别由(40~50)、9.1、1.0、0.10、2.3、0.35 mg/L下降至20、4.9、0.5、0.04、1.74和0.18 mg/L.经过治理后,小翠湖的有机污染和富营养化得到一定程度的控制;藻类水华的暴发得到缓解,水体由治理前的暗绿色转变为黄绿色,透明度由38cm提高到近50cm,Chl-a浓度由120ug/L降至49ug/L,减少了59.2%.该修复工程的成功实施为已完成截污和清淤的城市景观湖等封闭水体的治理提供了技术支持.     

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(P<0.05);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。     

宁波市再生水回用景观环境用水示范工程研究

针对城市水资源短缺,河道水体流动性差,水质富营养化严重,夏季藻华频发等现象,建立了1.5万m3/d规模的“再生水补水—水质稳定改善—自然景观河道”再生水回用示范工程,论证再生水作为环境用水的安全性、水体生态修复、削减污染物情况。研究发现,水质修复改善后,溶解氧达到7.5mg/L、高锰酸盐指数为3.7mg/L,其余各项指标均达到地表IV类水标准（除氨氮、总磷、挥发酚外）。补水后项目河道藻华预警指标FV/FM在0.41以下,细菌抑制发光率由60%变为–20%,浮游生物密度下降,生物多样性没有显著影响,水体富营养化降低,夏季无藻华暴发情况,达到了以污染物削减,藻类暴发为控制重点的项目目标。     

再生水对感潮性大沙河水质变化规律的影响研究

再生水作为河流补水的一个重要用途,有必要开展再生水对感潮河流水质的影响研究。以感潮性大沙河为代表进行研究,沿河共设置7个取样点,取样6次,调查指标包括溶解氧、营养盐、浊度、藻类、新兴污染物等。研究表明,再生水进入大沙河后对其水质具有一定的改善作用,水体浊度从25 NTU左右降至15 NTU左右。但是,再生水也将部分营养盐带入河道,如硝态氮浓度从1.5 mg/L上升至6.0 mg/L,氨氮浓度从0.3 mg/L上升至1.0 mg/L。在大沙河7个沿岸取样点检测到32种药物及个人护理品（PPCPs）和7种内分泌干扰物（EDCs）,再生水补水后水体中的PPCPs和EDCs总浓度最高分别达6 186 ng/L和1 889 ng/L,明显高于大沙河水体中相应的最高浓度（PPCPs、EDCs分别为2 694 ng/L和293 ng/L）。建议提升再生水水质,尤其提高对新兴污染物PPCPs和EDCs的去除率,降低再生水补水河流的水体风险。     

再生水回用改善河道水质的研究

以同心河为研究对象,考察了再生水引入后对河道水质的改善效果。结果表明,再生水引入后,同心河水体的DO浓度明显提高并长期稳定在3 mg/L左右,浊度大都降至10 NTU以下,COD浓度由150~250 mg/L下降到50 mg/L左右,氨氮和总磷浓度分别削减了(50%~94%)、(40%~89%),总磷浓度大多控制在0.5 mg/L以下,同心河水体水质改善显著。     

泰达再生水景观河道的水质状态综合评价

利用再生水补充景观水体已经成为水资源再生利用的重要途径,但该类景观水体的水质保持情况尚缺乏长期跟踪研究。选择已经运行多年的泰达再生水景观河道进行研究,水质监测结果表明,河道型湿地对再生水中的TN和TP具有较好的净化效果,但河道水体亦存在富营养化趋势。依据综合营养状态指数(TLI)可知,泰达再生水景观河道水体总体为轻-中度富营养化;藻类定性分析结果表明,该再生水景观河道水体富营养化类型为绿藻-硅藻-裸藻型。     

强化自净型水景湿地系统的构建及水质修复效果

针对保持水景水质的实际需求,设计和构建了包括水景观区、挺水植物区、生态净化区的强化自净型水景湿地中试系统,并研究了该系统的水质污染过程与水质调控效果.结果显示,当生态净化系统停运时水景湿地的水质迅速恶化,停运6d后COD、TN、TP分别升至99、0.13、2.60 mg/L;系统重新运行后能达到较好的水质修复效果,水景水体中的COD、TP、TN和藻类生物量较快下降,运行18 d后COD、TN、TP和叶绿素a分别控制在50 mg/L、0.3 mg/L、0.036 mg/L和12 μg/L以下.这表明生态净化系统能够迅速改善并维持水景湿地水质.     

PAC絮凝沉积藻量对水-底泥系统营养盐释放的影响

聚合氯化铝(PAC)絮凝除藻对降低水体藻密度效果显著,但絮凝形成的沉积藻量对水-底泥系统营养盐释放的影响鲜有报道。通过监测不同量的絮凝藻沉积于一定量的底泥表面时上覆水水质和底泥组成的变化,探究使用PAC絮凝除藻时沉积藻量对水体水质及底泥内源释放的影响。结果表明,沉积藻会显著增加底泥中的氮向上覆水释放,当泥与藻的干质量之比为167.2、83.6和41.8时,反应器上覆水中NH4^+-N浓度均值分别为控制反应器(CK)的2.86、2.42和1.43倍,对应TN浓度均值分别为CK的2.06、1.66和1.09倍。此外,沉积藻会促进泥水界面处的反硝化过程,促进效果与沉积藻量呈负相关。然而,沉积藻对于控制底泥磷释放具有积极作用,试验期间CK上覆水中TP和PO4^3--P浓度均值分别为0.35和0.22 mg/L,而覆有沉积藻的所有反应器中TP和PO4^3--P浓度均值分别都低于0.05和0.03 mg/L,且沉积藻量越大,对应的磷浓度越低。     

景观水体富营养程度对藻类分布的影响

首先对西安市两个不同景观水体水质进行了为期一年的连续监测,在此基础上采用湖泊综合营养状态指数法评价了两水体富营养程度的差异,最后分析了两水体中藻类的分布与富营养程度的关系。结果表明:1重度和中度富营养化水体中可检测到的藻类分别为53属和39属,重度富营养化水体中可检测到的藻属明显大于中度富营养化水体的对应值,但中度富营养状态水体优势藻的主导能力强于重度富营养化水体,尽管两者的年均藻细胞密度并无数量级的差异。2虽然区域相同,但重度和中度富营养化水体中,最多和最少藻属出现时间并不相同,前者分别为8月和11月,后者分别为10月和12月。3伪鱼腥藻是再生水补给的中度富营养化水体中颇具竞争力的藻属,可在一年的10个月中超越小球藻而成为该类水体的主导藻属。总之,城市景观水体的富营养程度对其中藻的类属、优势藻的主导能力及藻属数极值时间均有影响。     

生物制剂H对水华优势藻的生长抑制作用

生物制剂H是新开发的一种抑制藻类生长的药剂,对应用该生物制剂控制景观水体水华优势藻种--铜绿微囊藻和小球藻的效果及生态安全性进行了研究.结果表明,在铜绿微囊藻初始密度为10^8 cell/L数量级时投加1～15 mg/L的生物制剂H具有很好的生长抑制作用,且优于在初始藻密度为10^9 cell/L数量级时加药的效果;在小球藻初始密度为10^8 cell/L数量级时投加5～15 mg/L的生物制剂H具有较好的生长抑制作用.对加药前后小球藻的扫描电镜（SEM）观察结果显示,加药后其细胞结构发生了破坏性改变.对青鳉鱼的急性毒性试验结果表明,生物制剂H具有良好的生态安全性,其48 h半致死浓度为934.5 mg/L,96 h半致死浓度为718.8 mg/L,安全浓度为93.5 mg/L.     

组合生态浮床在滇池入湖河流治理中的应用

采用一套由植物浮床和填料浮床组合而成的生态浮床系统治理滇池入湖河流大清河,考察了组合浮床对入湖河流水质的净化效果.结果表明,组合生态浮床对水体中COD、TN、TP的去除效果较好,其面积污染负荷去除率分别为401.5、50.0、5.44 mg/(m2·d),年平均去除率分别为5.16%、4.2%和7.91%,水质的改善效果明显.     

不同基质人工湿地处理低磷负荷生活污水的研究

通过野外模拟试验,考察了以煤渣和废弃水泥砂浆为主要基质的人工湿地在低温条件下对低磷负荷生活污水的除磷效果.结果表明,水泥砂浆的除磷效果较好,当HRT≥4 h时对TP的去除率可达到91%以上,出水TP<0.1 mg/L,但出水pH偏高;水泥砂浆与黄棕壤组合使用时,混合铺设时的除磷效果要好于分层铺设时的,出水TP<0.5 mg/L,且出水pH增幅较小,符合景观用再生水的水质要求;煤渣在低温、低磷负荷条件下的除磷能力较差,处理出水达不到景观用再生水的水质要求.     

再生水回用于景观水体的水质控制系统研究

再生水回用于景观水体中,水华是需要考虑的主要问题之一。本文从再生水水质特点和再生水环境中优势藻类及其生理、生长特点着手,对有效控制水华的水质控制系统进行了试验,得出了系统的关键工艺参数。最后,从系统生态学的角度,提出了再生水回用于景观水体的水质控制的综合系统。     

TP浓度和季节变化对再生水水体中藻类生长的影响

藻类的过度生长是将再生水用于城市景观水体时面，临的难题之一。采用城市再生水，在南方某市开展了以再生水为补水的景观水体的藻类生长模拟试验，重点考察了春、夏、秋、冬四个不同季节以及不同总磷浓度下的藻类生长特征。结果表明，在春、夏、秋季，影响藻类生长的最主要因素是总磷浓度，而在冬季则是活跃的藻种。这一研究成果对于再生水景观水体的运行管理和藻类生长的控制具有一定的参考价值。     

天津泰达再生水景观水体构建技术及工程示范

泰达污水处理厂的二级处理出水(TDS为7 000～18 000 mg/L)经微滤膜工艺深度处理后被用作人工景观河道的补水,为达到减少富营养化和保持水体水质的目的,应用芦苇、三棱草、香蒲、川蔓藻等挺水、沉水植物对其进行生物、生态强化处理。结果表明:河道进水总磷和磷酸盐浓度分别为0.09～4.87 mg/L和0.09～4.83 mg/L,出水平均浓度分别为0.26、0.12 mg/L;进水总氮浓度最低时仅为0.72 mg/L,最高时达到36.69 mg/L,但大多在20 mg/L以下(约占采样次数的87%),出水值基本保持在3 mg/L以下,去除率大多在80%左右,有效地降低了水体的富营养化。可见,高含盐量的污水厂二级出水经深度处理后用作景观水体的主要补充水源是可行的,但要与相适应的植物一起构建一个健康的水体环境。