生物质碳源与非生物质填料组合生态浮床净化水体效果

为提升生态浮床对水体的净化效果,以无碳填料为对照,选用生物质碳源(玉米芯)与沸石制备碳源复合填料,分别添加到菖蒲+旱伞草、美人蕉+旱伞草、美人蕉+菖蒲3种植物组合构建的组合生态浮床中,以研究生物质碳源复合填料生态浮床对氮、磷和有机物的去除效果及浮床植物的生长特性。结果表明:复合碳源填料对促进植物生长和提升生态浮床的净化效果有重要作用。加碳源组合中植物的平均生长速度和生长量整体优于无碳组合。加碳源组合浮床对NH_4~+—N、NO_3~-—N、TP、COD的平均去除率分别为73.0%、88.7%、54.4%、58.7%,较相应的无碳组合去除率提高了6.9%,5.0%,18.4%,-22.3%。加碳源组合中的"菖蒲+旱伞草"组合对NH_4~+—N、NO_3~-—N、TP的去除率分别达到76.6%、92.6%、60.7%,均高于"美人蕉+菖蒲"、"美人蕉+旱伞草"组合生态浮床的去除率。推荐生物质碳源与"菖蒲+旱伞草"组合生态浮床用于水体原位修复。     

不同填料强化生态浮床对淡水养殖水体的净化效果

人工填料强化生态浮床是近年来发展起来的一种新兴生态工程修复技术。选取3种不同类型的人工填料与挺水植物组合,分析其对高磷浓度养殖水体和上海市养殖池塘水体的净化效果。结果表明,在高磷浓度(2.36~3.42 mg/L)养殖水体中,人工填料强化生态浮床对TN、TP、COD的平均去除率分别为34.9%,12.2%,26.1%,且3组系统之间差异不明显。在上海市养殖水体平均浓度条件下,3组系统对TN和TP的去除能力为:立体弹性填料强化生态浮床＞组合填料强化生态浮床＞生物绳填料强化生态浮床,立体弹性填料强化生态浮床对TN和TP的去除率分别为83.9%和69.3%;3组系统对COD和NH₄⁺-N的去除率均在70%以上。因此,立体弹性填料强化生态浮床可以考虑应用于上海市淡水养殖池塘水体的生态修复工程。     

基于生态浮床的乡村微污染河道水质净化研究

为了综合解决乡村河流微污染问题,文章以上夹河退水渠河道微污染水体为对象,以净化能力强且观赏性较好的9种水生植物为试验供试植物,构建了单一植物型生态浮床,研究了植物型生态浮床对水体中氨氮(NH4^+-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)等指标的去除情况,结果表明:9种植物生态浮床对乡村微污染河道水体中污染物的去除率有一定差异;其中,象草、芦苇、水葫芦对NH4^+-N去除率较高,分别为54.58%、61.04%、67.50%;黄菖蒲、美人蕉、水葫芦对TP去除率较高,分别为83.93%、86.26%、89.17%;黄菖蒲、风车草、水葫芦对COD去除率较高,分别为31.82%、31.83%、33.39%;该研究能够为植物型生态浮床技术在今后乡村微污染河流中的应用提供理论指导。     

2种浮床植物吸收不同N/P水体中氮磷的研究

选取水稻、空心菜这2种常见植物作为研究对象,通过在容积为25 L的塑料水桶中设置浮床,在低、中、高3种N/P（分别为8∶1,25∶1,55∶1）富营养化水体表面种植植物,研究其对氮磷的去除效果。研究结果表明：①所选的2种试材--浮床水稻与空心菜能较好地吸收富营养化水体中的氮磷元素,可作为水体富营养化防治的浮床栽培植物进行推广;②在所选的3种N/P水体中,浮床水稻对TP的净去除率均大于浮床空心菜,而浮床空心菜对TN,NH₃-N的净去除率大于浮床水稻,可根据富营养化水体的性质,选择适合的浮床植物进行栽种;③在低N/P（比值为8∶1）的水体中,2种植物对TN,NH₃-N,TP的吸收能力最强,浮床水稻对其的净去除率分别为19.0%,91.4%,95.0%,浮床空心菜净去除率分别为28.2%,99.2%,87.2%。
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植物浮床技术修复富营养化水体示范工程

选取杭州市古新河作为示范河段,采用竹竿构造浮床结构,轮流栽培凤眼莲和黑麦草,研究其修复富营养盐水体的效果。结果表明,植物在浮床载体上生长状况良好,可有效去除水中的氨氮并降低化学需氧量,同时对城市景观水体具有美化作用。     

骆马湖水质对菹草不同生长期的响应研究

采用原位观测手段研究了骆马湖菹草生长区水质与菹草不同生长期的响应关系。结果表明:指数生长期和石芽生成期,水体中的pH值、ORP值和DO质量浓度升高,COD质量浓度降低;植株衰亡期则相反,菹草腐烂导致有草区的水体TP质量浓度升高,但是由于反硝化作用,水体中TN与硝氮质量浓度反而下降。菹草在生长过程中直接吸收水体中的硝氮,对氨氮的去除则为间接作用,此时水体中的氮以硝氮为主;当菹草衰亡时,氨氮成为水体中氮的主要存在形态。菹草密度是影响水体各形态氮浓度的重要因素,在菹草生长时,菹草密度与TN和硝氮质量浓度显著负相关(P 0.01);当菹草衰亡时,与菹草稀疏区相比,菹草密集区TN和硝氮质量浓度更低,而氨氮质量浓度更高。指数生长期,骆马湖最优菹草密度为83.75 g/m~3。     

不同类型浮床对水质的净化效果研究

生态浮床作为一种环境友好型的水污染治理方法,相对物理化学方法具有较大的优势,自提出以来越来越被广泛关注.目前,生态浮床技术在理论和应用方面都有较深入的研究,但主要集中在植物选择、污染物的去除效果和机理,以及各种创新型浮床,并未将生态浮床作为一个完整的微生态系统进行研究.本文根据植物和微生物的空间分布,模拟设置植物—微生物复合生态浮床系统,研究植物-微生物复合生态浮床、植物浮床和微生物对水质的净化效果,复合生态浮床内部植物和微生物间的相互作用、相互影响.结果表明,不同类型浮床对TP具有较好的去除效果.植物浮床和复合浮床对TP的去除效果均高达90%.复合浮床、植物浮床、微生物处理对水体TN的去除率分别为55.3%、31.2%、31.1%.植物、"植物+微生物"、"植物+空白载体"处理组对植物株高和地径的影响依次变大,主要原因是微生物在富集和形成初期,与植物之间存在养分竞争,影响植物的生长.     

膜曝气生物膜-生态浮床组合装置开发及其水体净化效果研究

生物生态法是目前国内外治理河湖水体富营养化的主要方法,但使用单一净化装置的处理效果均不甚理想,故将生物生态法中的生物膜法、曝气富氧法和生态浮床法相结合,开发了一套新型膜曝气生物膜-生态浮床立式组合净化装置。试验结果表明,组合装置较水体自净和单一净化装置可显著提高水体净化效果。具体表现在:组合装置、生物膜反应器、生态浮床和河水自净作用对NH_4~+-N的去除率分别为98.0%、96.6%、66.6%和48.5%,组合装置较河水自净作用的去除率可提高49.5%;对TN的去除率分别为34.7%、26.9%、19.3%和9.6%,去除率可提高25.1%;对TP的去除率分别为60.7%、33.9%、86.9%和38.5%,去除率可提高22.2%;对COD_(Mn)的去除率分别为78.3%、53.1%、58.4%和40.2%,去除率可提高38.1%。同时,组合装置对叶绿素a同样具有最强的抑制作用且可大幅提高水体透明度,减少水体黑臭现象的发生,这一结果为该装置应用于受污染河道的水体修复提供了科学依据。     

水芹浮床对重污染河道净化作用研究

针对城市河道污染的现状,采用水芹生态浮床对污染河水的净化效果进行了研究,结果表明:水芹浮床在重污染河道中能保持较强生命力,试验结束时,株高、根长以及生物量均显著增加;水芹浮床对水体TN、NH4+-N、TP、COD均有一定的去除效果,浮床系统内的水体污染物浓度均小于浮床系统外的,TN、NH4+-N、TP、COD的平均去除率分别为10.63%、13.35%、8.46%、12.84%.     

无纺布人工浮岛在改善富营养化水体水质中的应用

无纺布人工浮岛是一种无纺布与PVC管组合式植物水上栽培浮床,具有经济、易操作、稳定等优点。分析了3种不同固定方式的无纺布人工浮岛在应用中的优缺点,以及无纺布作为浮床材料的可行性和无纺布人工浮岛对水体的净化能力。结果表明：3种无纺布浮床结构中,条状无纺布框架结构操作最简单且经济;由于无纺布人工浮岛成本低、易操作,如果今后能为废弃无纺布的处置问题找到出路,无纺布人工浮岛在改善富营养化水体水质领域将会大面积推广使用。     

羟基磷酸钙结晶法回收大型水生植物发酵液中磷酸盐研究

为有效回收大型水生植物发酵液中磷,选择挺水植物西伯利亚鸢尾(Iris sibirica L.)和圆币草(Hydrocotyle vulgaris)进行发酵试验,分析不同pH值下发酵液中磷回收的效率和纯度,探索羟基磷酸钙(hydroxyapatite,HAP)结晶法回收水生植物发酵液中磷酸盐的可能性。结果表明:西伯利亚鸢尾和圆币草发酵液中钙磷摩尔数比分别为2.7和10,镁磷比分别为1.4和1.6,适合采用HAP法回收磷酸盐。不同水生植物发酵液调节pH值回收磷曲线相似,在pH为8.5时西伯利亚鸢尾和圆币草发酵液磷酸盐回收率分别达到89%和91%,产生的羟基磷酸钙沉降性能良好。X射线荧光光谱分析分析结果表明pH为8.5时沉淀物中P2O5质量分数超过25%,羟基磷酸钙为主要成分。pH调节超过8.5后沉淀物中碳酸钙含量会随着pH上升而不断增加,影响羟基磷酸钙的纯度,因此,回收磷酸盐适合的pH值为8.5。     

表面流人工湿地不同植物及其组合净化污水处理厂尾水研究

为提高表面流人工湿地对低污染水的生态净化效率,对人工湿地中湿生植物的组成进行比选研究,设置8个由不同湿生植物(包括挺水、沉水和浮叶植物)组成的表面流人工湿地,比较其净化尾水氮磷效果。结果表明:挺水植物圆币草(Hydrocotyle verticillata)和大聚藻(Myriophyllum aquaticum)组合的表面流人工湿地净化尾水氮磷效果最好,其人工湿地对TN、NO-3-N和NH3-N的平均去除率分别为68.6%、62.6%和78.2%,对TP和溶解性无机磷(DIP)的平均去除率分别为64.5%和80%。浮叶植物睡莲(Nymphaea L.)人工湿地去除氮磷能力次之,TN、NO-3-N、NH3-N、TP和DIP平均去除率分别为55%、55.2%、63.3%、56.1%和64.7%,体现一定的污染物去除潜力。沉水植物苦草[Vallisneria natans(Lour.)Hara]在与圆币草等共存净化尾水过程中逐渐失去优势种地位。而由黄菖蒲(Iris pseudacorus L.)和再力花(Thalia dealbata)等挺水植物构建的表面流人工湿地,虽然生物量高,但其氮磷去除效果较差,尤其是再力花人工湿地对TN、NO-3-N和NH3-N平均去除率仅在18%~36.2%之间,对TP和DIP平均去除率也分别只有41.5%和38.7%。因此,采用圆币草和大聚藻组合构建的表面流人工湿地能更有效净化污水处理厂尾水中氮磷,对TN的去除尤为高效,能有效提升尾水水质。     

Influence of artificial ecological floating beds on river hydraulic characteristics

The artificial ecological floating bed is widely used in rivers and lakes to repair and purify polluted water. However, the water flow pattern and the water level distribution are significantly changed by the floating beds, and the influence on the water flow is different from that of aquatic plants. In this paper, based on the continuous porous media model, a moveable two-layer combination model is built to describe the floating bed. The influences of the floating beds on the water flow characteristics are studied by numerical simulations and experiments using an experimental water channel. The variations of the water level distribution are discussed under conditions of different flow velocities（ v= 0.1 m/s, 0.2 m/s, 0.30 m/s, 0.4 m/s）, floating bed coverage rates（20%, 40%, 60%） and arrangement positions away from the channel wall（ D= 0 m, 0.1 m, 0.2 m）. The results indicate that the flow velocity increases under the floating beds, and the water level rises significantly under high flow velocity conditions in the upstream region and the floating bed region. In addition, the average rising water level value（ARWLV） increases significantly with the increase of the floating bed coverage rate, and the arrangement position of floating beds in the river can also greatly influence the water level distribution under a high-flow velocity condition（v ？0.2 m /s）.     

自然河道中沉水植物苦草对水流的生理响应

通过野外现场研究苦草生长和生理对水流的响应规律。结果表明:30~40 cm/s的水流速度对苦草的生长形态有影响;与静水区相比,动水区中苦草植株矮小、叶片较窄。在植物生长旺季和生殖生长期间,动水对植物细胞内的蛋白质和可溶性糖含量有促进作用,同时也诱导过氧化氢(H2O2)等活性氧上升,使得超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性相应提高以降低活性氧伤害;30~40 cm/s的流速对苦草生长有一定的影响,但不影响苦草在河道生态修复中的应用。     

沉积物-水界面中可交换态氮对不同菹草密度的响应

为了认清沉水植物对富营养化浅水湖泊沉积物-水界面可可交换态氮的影响,通过模拟试验,利用连续流动注射分析仪测定了NO-3-N、NH3-N等指标,并结合其他环境指标,研究了沉积物-水界面中TN、NO-3-N、NH3-N对不同菹草量(0 g、150 g、300 g)的响应。结果表明,菹草的存在增加了间隙水氧化还原电位(Eh),降低了p H,且菹草量越大,间隙水中Eh、p H值变化越明显;利用单因素方差分析,得出300 g菹草组与对照组的间隙水TN质量浓度有显著差异(P0.05);菹草量越大,间隙水中TN、NO-3-N和NH3-N以及表层沉积物中固定态铵、有机氮、NH3-N和NO-3-N的去除效果越好。     

淀山湖千墩浦河口生态浮床试验工程净化效果

在淀山湖千墩浦河口实施生态浮床试验工程,利用多种水生植物浮床系统净化水质.结果表明:浮床区DO质量浓度比千墩浦来水、浮床区进水分别提高2.06、0.38 mg/L,透明度分别提高8.1、7.4 cm;浮床区的Chl-a质量浓度年均值均小于20 μg/L;浮床试验工程对千墩浦来水TN、TP、COD、SS的去除负荷分别为1...     

Escherichia coli survival and transfer in estuarine bed sediments

Bed sediment resuspension is a potential source of faecal microorganisms in the water column of estuaries. As such, it is important to identify the survival of faecal microorganisms in these bed sediments and understand how bed sediment resuspension impacts the quality of estuarine waters. This study explores the effect of bed sediment resuspension on Escherichia coli concentrations in the water column and the persistence of E. coli in the water column and bed sediments of the Yarra River estuary in South‐Eastern Australia. Using sediment cores, we identified that the resuspension of both surficial sediments (e.g., by tidal movements) and deeper bed sediments (e.g., by large storm events) can increase E. coli concentrations in the water column by up to 20 times in estuaries in oceanic climates. Bed sediment resuspension can result in increased E. coli concentrations in the water column even up to 24 days after E. coli first enters the estuarine water. This study demonstrates that faecal microorganisms, such as E. coli, can persist for extended periods in estuarine bed sediments, which may then be re‐entrained into the water column via recreational activities, high flow events, or tidal fluctuations. If the survival and resuspension processes observed here hold true for pathogenic microorganisms, the resuspension of bed sediments may indeed represent an increased public health risk.     

鱼类在TDG过饱和含沙水体中的耐受性

为探讨高坝泄洪引起的总溶解气体(TDG)过饱和含沙水体对鱼类的影响,以岩原鲤和鲢鱼为研究对象,开展TDG过饱和含沙水体对不同鱼类的急性暴露试验,根据鱼类受TDG过饱和含沙水体胁迫后的异常行为和死亡率、半致死时间等指标来分析不同鱼类受胁迫后的耐受性和差异性。试验结果表明:试验初期,试验用鱼出现较明显异常行为和气泡病症状,且岩原鲤早于鲢鱼;相同TDG饱和度下,随着含沙量的增加,试验用鱼半致死时间缩短,且岩原鲤半致死时间短于鲢鱼,表明鲢鱼比岩原鲤具有更强的适应能力和耐受能力;当TDG饱和度较高时,即使含沙量低,也会造成试验用鱼的大量死亡;过饱和TDG是导致试验用鱼死亡的主要原因,但不能忽略泥沙对试验用鱼死亡的促进作用。     

组合式水力空化杀灭原水中病原微生物的试验

基于浙江工业大学水力学实验室自主研发的由三角形孔口多孔板和文丘里管构成的组合式水力空化装置,以菌落总数和大肠杆菌作为病原微生物的指示菌,对杭州市区胜利河原水不同体积比水样进行灭菌处理。通过琼脂平板计数法检测菌落总数和大肠杆菌的杀灭率,研究了水力空化对水中菌落总数和大肠杆菌的杀灭效果,分析了文丘里管扩散段的扩散角,三角形孔口多孔板的孔口数量、孔口排列方式,原水体积比以及空化数对菌落总数和大肠杆菌杀灭率的影响。试验结果表明,选取合适的扩散角和原水体积比,适当增加孔口数量,采用交错式孔口排列方式多孔板和降低空化数可以提高菌落总数和大肠杆菌杀灭率。