香蒲、灯心草人工湿地的研究─Ⅲ.净化污水的机理

通过香蒲Ｔｙｐｈａ ａｎｇｕｓｔｉｆｏｌｉａ和灯心草Ｊｕｎｃｕｓ ｅｆｆｕｓｕｓ人工湿地微生物分布状况的调查,水生植物生长状况的观察,研究了介质、水生植物和微生物三者净化污水的作者,探讨了人工湿地对污水中污染物质的去除机制。研究表明,人工湿地对污水的氮、磷的化学耗氧量的去除作用是介质、水生植物和微生物综合作用的结果,粘性土壤和花岗石介质更利用于污水中磷的去除。     

香蒲？灯心草人工湿地的研究：净化污水的空间

从人工湿地水生植物根系实际生长深度、微生物用酶的空间分布以及不同深度人工湿地对污水的净化效果比较出发,研究了人工湿地污水处理系统的净化空间,以种植香蒲Ｔｙｐｈａａｎｇｕｓｔｉｆｏｌｉａ和灯心草Ｊｕｎｃｕｓ ｅｆｆｕｓｕｓ的人工湿地为例,水生植物根系主要分布在湿地基质上层２５ｃｍ区域,微生物的数量随深度增加而递减,且３５ｃｍ层的数量远远的低于上层;５－１０ｃｍ层的磷酸,纤维素酶和蛋白酶活性亦大于２０     

不同水生植物对湿地无机氮素去除效果的模拟

分别以芦苇、花叶水葱和苦草构建成小规模人工湿地模拟系统,开展不同类型水生植物湿地中无机氮（硝态氮和铵态氮）去除效果的试验。试验结果表明：在分别以芦苇、花叶水葱和苦草构成的模拟湿地单元中,虽然氧化还原等环境条件呈现较大差异,但不同类型水生植物湿地单元的铵态氮和硝态氮的去除率并没有显著差别,这与以往关于不同类型水生植物对氮素去除贡献的认识有所不同;水生植物对模拟湿地体系中氮素的去除具有重要作用,在相对较低的氮负荷（NH4^＋-N约为2.85mg／L,NO3^-N约为1.07mg／L,相当于一般城市污染河流）条件下,有水生植物湿地单元中铵态氮和硝态氮的10d去除率分别在39.32％和21.91％以上,而无水生植物的空白湿地单元对铵态氮和硝态氮的10d去除率分别只有34.68％和13.86％;在提高模拟湿地体系水体氮（NH4^＋-N约为5.50mg／L,NO3^-N约为3.37mg／L,是一般城市污染程度的2倍）负荷条件下,有水生植物湿地单元中铵态氮和硝态氮的10d去除率分别大于或等于66.87％和78.92％以上,而无水生植物的空白湿地单元对铵态氮和硝态氮的10d去除率仅为40.62％和31.77％,为人工湿地对原污水或初沉池出水的处理提供了有力依据。试验结果还表明,水生植物能有效促进湿地的氮素转化过程,显著缩短无机氮素在湿地中的寄宿时间。     

人工湿地植物根区微生物与净化效果的季节变化

人工湿地污水处理系统具有净化效果显著、建设和运行费用低廉、管理简便等优点.近年来越来越受到人们的重视.人工湿地生态系统受环境影响较大,研究人工湿地在不同季节的净化功能对于充分发挥其作用具有重要意义.对不同季节的芦苇(Phragmite saus-tralis)、茭白(Zizania caduciflora)和香蒲(Typha latifolia)等湿地系统植物根区、无植物对照基质微生物分布状况以及净化效果进行了研究,结果显示:(1)种植不同植物的湿地系统根区微生物数量不同,其湿地净化效果也不同;(2)季节变化显示湿地系统秋季的细菌总数量比夏季高;但对照系统夏季的真菌和放线菌数量明显高于秋季;(3)湿地系统总磷(TP)的去除率夏季高于秋季;(4)相关性分析发现湿地植物根区的细菌总数与BOD5的去除率之间存在显著相关性;而根区微生物数量与TP、CODCr和凯氏氮(KN)的去除率之间不存在显著相关性,具体机理还需进一步研究.     

湖泊湿地的水质净化效应——以太湖三山湿地为例

为了解湖泊湿地的水质净化效果,以太湖三山湿地为研究对象,综合利用遥感、GIS技术、现场水质监测、实验室分析和模型模拟等方法,分析三山湿地对污染物的拦截净化效果,进而探讨湖泊湿地对水体氮、磷污染物的削减渠道及其贡献率.结果表明三山湿地对太湖水体和三山岛生活污水均有明显净化效果.2014年三山湿地的总氮(TN)、总磷(TP)输入通量分别为549.45和19.4 t,通过水草打捞/收割分别去除20.99和4.52 t,湿地水体内TN、TP变化量分别为528.46和14.88 t,这部分营养盐输出途径包括沉积到底泥、降解转化、水体交换等.湿地的TN、TP拦截能力分别为2723.56和102.48 kg/(hm2·a).水生植物收割打捞与底泥疏浚是提高湿地水质净化能力的有效措施.水动力模拟结果显示,三山湿地建成后使附近水域水体流向发生变化,流速减小,对湿地内水质产生多方面的作用.     

湿地中碱性磷酸酶的动力学特征与水生植物的关系

本文讨论了种植菹草 (PotamogetoncrispusL .)、水花生 (AlternanthearphiloxeroidesGriseb .)、紫背浮萍 (Spirodelapolyrhiza(L .)Schleid .)以及对照实验池 (12 .5m× 9.5m)过滤 (小于0 4 5 μm)与未过滤水样和沉积物中碱性磷酸酶的动力学特征及其分布 .水生植被能降低水样和表层沉积物酶的催化效率 ,抑制作用因植物的种类而异 ,且在未过滤水中表现得尤为突出 .因此 ,受抑制者多与较大的颗粒相联系 ,这一结果暗示植物克藻效应的胞外酶学机制 .水生植物种植区表层沉积物的低酶活性是其中有机磷不易矿化故得以保持从而改善水质的可能原因 ,而深层沉积物酶的反应速度则明显高于对照 .湿地亚表层沉积物因其具有的理论与实际意义而值得深入研究     

旁路多级人工湿地对巢湖流域南淝河水的净化效果

为了削减南淝河输入巢湖的污染物,建成南淝河旁路多级人工湿地水质净化示范工程,包括预处理系统、垂直潜流湿地系统和水平潜流湿地系统3个工艺单元.2014年3月至2015年2月对人工湿地各净化单元出水进行周年监测,分析各净化单元对污染物的去除效果,并探讨季节变化对去除效果的影响.结果显示,旁路多级人工湿地体现较高的去除效果.对高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和总磷(TP)的总去除率分别为70.9%、43.7%、43.5%和76.6%.COD_(Mn)和TP的平均出水浓度均优于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中的Ⅳ类水标准,而NH_4~+-N的平均出水浓度优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A类标准.各净化单元对污染物的去除差异显著,COD_(Mn)的去除主要发生在预处理单元,其对COD_(Mn)削减的净化率为65.1%;TN、NH_4~+-N和TP的去除主要发生在垂直潜流湿地单元,其对TN、NH_4~+-N和TP削减的净化率分别为23.2%、27.1%和51.1%.不同季节,旁路多级人工湿地对污染物去除具有一定差异,对COD_(Mn)和TP的去除率均表现为夏季秋季春季冬季,对TN的去除率表现为秋季春季夏季冬季,对NH_4~+-N的去除率表现为秋季夏季春季冬季.最后,建议通过增加碳源和增大水力停留时间来进一步优化该工艺,以有效提高脱氮效果.     

云南抚仙湖窑泥沟复合湿地的除氮效果

为了延缓抚仙湖局部湖湾水体富营养化趋势,在北岸建设了净化面积1hm2.的复合人工湿地.综合利用生物氧化塘、水平潜流湿地和表面流湿地治理技术,对入湖河道窑泥沟污水中氮的去除效果进行了试验研究.试验结果表明,湿地系统的除氮效果十分明显,水力负荷年平均为437mm／d,氮负荷年平均为3.315 g／(m2·d),湿地系统氮滞留量年平均为1.91g／(m2·d).其中,通过植物吸收同化作用除氮量为0.142g／(m2·d),占总氮滞留量的7.5％左右.湿地系统对污水中硝酸盐及亚硝酸盐氮(NOX-)、氨氮(NH4+)、有机氮(TON)和总氮(TN)的去除率年平均分别为62.7％、53.8％、62.4％和57.5％.在湿地系统各功能区中,表面流人工湿地除氮效果最佳,氮去除率年平均为39.4％,硝化和反硝化作用均较强;生物净化塘除氮效果次之,氮去除率年平均为18.5％;潜流人工湿地氮去除率年平均为10.6％;沉淀池中氮去除率年平均只有3.6％.     

潜流湿地中微生物对三峡库区微污染水净化效果的影响

为了探讨潜流湿地对三峡库区微污染河水的净化效果,在野外构建芦竹、菖蒲、空心菜和无植物(空白)水平潜流人工湿地,研究人工湿地系统中微生物基本菌群和功能菌群数量分布,探讨污染物去除与微生物菌群种类和数量的相关性.结果表明:实验湿地系统运行情况良好,植物湿地系统对各污染物指标的去除效果优于空白湿地系统;芦竹、菖蒲、空心菜和空白湿地系统的微生物数量均随温度的降低而减少,其中,植物湿地系统的微生物数量高于空白系统;各湿地系统的微生物数量与水质指标去除率之间的相关性较强,在夏季,不同人工湿地系统的细菌总数与CODMn的去除率之间存在着显著的正相关,真菌、亚硝酸细菌总数与铵氮去除率之间均存在着显著的正相关,在冬季,不同人工湿地系统的反硝化细菌总数与总氮去除率之间存在着显著的正相关.     

垂直流人工湿地对尾水的净化效果及最佳水力负荷

以污水厂尾水为处理对象,研究垂直流人工湿地在4种水力负荷(125、250、375和500 mm/d)条件下的周年净化效果,结果表明:秋季时系统的总氮去除率最高,冬季则显著降低;温度为10℃、溶解氧浓度为1.1 mg/L是反硝化强度显著降低的关键拐点;总磷在冬季较其他季节净化效果高;125 mm/d水力负荷下CODCr去除率显著高于其他水力负荷,冬季CODCr去除率显著降低,而其他水力负荷及季节下的去除效果没有显著差异;当湿地以高去除率为目标时,最佳水力负荷为125 mm/d;当湿地以地表水水环境质量Ⅴ类标准为目标时,最佳水力负荷为375 mm/d;当湿地以污染物去除量为目标时,最佳水力负荷为500 mm/d.综合推荐375 mm/d为最佳水力负荷.     

利用不同物候期水生植物配置提高浮床人工湿地的除氮效果

为验证利用不同物候期水生植物配置提高碳氮比失衡湿地脱氮能力的可行性,设计了向水芹菜(Oenanthe javanica)浮床人工湿地系统中添加轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)的实验,研究了在秋、冬季低温条件下,暖季型植物分解释碳对系统氮去除效果的影响.结果表明,添加轮叶黑藻显著提高了系统水体碳氮比,促进反硝化作用,提高总氮和硝态氮的去除率.在4个周期中,与对照组相比,物候期组合型浮床人工湿地系统的总氮去除率分别提升23.03%、10.90%、18.55%和22.93%,硝态氮去除率分别提升38.28%、20.74%、17.87%和17.06%.由此可见,利用暖季型和冷季型植物配置提高碳氮比失衡湿地氮去除率是可行的.     

分级进水对阶梯垂直流人工湿地污水处理效果的影响

本文研究了分级进水对阶梯垂直流人工湿地处理生活污水效果的影响.在保持总水力负荷为100 mm/d的情况下,分别将总进水量的0%、10%、20%和30%用于湿地第2级阶梯的进水,分析了系统对化学需氧量(COD)和氮、磷的总去除率和沿程变化.结果表明,不同分级进水比例条件下人工湿地对COD和总磷(TP)的去除率差异不明显,COD和TP的最高去除率分别为87.80%和81.17%,COD的去除主要集中在第1级,其贡献率平均为82.18%,TP的去除主要集中在第3级,贡献率平均为54.37%.分级进水对总氮(TN)去除率影响显著(P0.05),当2级进水比例为20%时,TN去除率最高,为61.70%±4.48%,且3个梯级对TN的去除贡献率分别为36.52%、42.11%和21.37%.相同组合形式的垂直流人工湿地处理生活污水的工程应用中,可根据需求设置20%左右的2级进水比例,以提高人工湿地对污染物的去除效果.     

磷素在湖滨湿地基质-上覆水界面中的迁移过程

以抚仙湖流域马料河湖滨湿地基质为研究对象,进行了低浓度(P≤3.0mg/L)负荷条件的吸附动力学试验;以及低、高浓度磷的吸附等温线试验,结果表明,在初始磷浓度为0.02mg/L、0.03mg/L时,基质存在磷释放现象,当初始浓度增加到0.05mg/L时,基质开始吸附磷,24h后吸附趋于平衡状态,以一元线性回归法对上述基质的吸附等温线进行了Freundlich模型和Langmuir模型的回归分析,在此基础上,进行了高初始浓度下上覆水与基质振荡24h后基质对磷的吸附试验,结果表明在高浓度下,基质样品可在24h内释放原来吸附的大部分磷量.     

抚仙湖沉水植物分布及其碳、氮和磷化学计量学特征

目前对于沉水植物碳(C)、氮(N)和磷(P)化学计量学的野外研究主要集中在中营养或富营养化水体,而对于贫营养水体中沉水植物C、N和P的积累特征研究较少.基于对贫营养湖泊抚仙湖沉水植物的调查,研究抚仙湖9种常见沉水植物C、N和P化学计量学特征及其种间和种内差异.结果表明:1)抚仙湖沉水植物主要分布在湖岸浅水区域,分布水深范围为0.5~14.0 m,平均分布水深为3.6 m;2)抚仙湖沉水植物地上部分C、N和P含量平均值分别为381.89、18.59和2.13 mg/g,N∶P比平均值为9.21,且C、N和P含量之间呈显著正相关;3)抚仙湖沉水植物地上部分C、N和P含量及C∶N比和C∶P比值种间差异大于种内差异,而N∶P比种内差异大于种间差异;4)抚仙湖沉水植物C含量和N:P比平均值要大于长江中下游一些富营养化湖泊的沉水植物,抚仙湖沉水植物的生长可能潜在地受到P的限制.     

抚仙湖流域不同农业模式砾质土壤环境质量及其氮磷流失风险评估

于2006年8月分层采集抚仙湖流域有机及传统农业农田砾质土壤,对土壤样品的机械组成、重金属含量、养分剖面积累进行测定分析;通过室内降雨模拟,对不同土壤样品氮磷流失风险进行评估.结果表明:①有机及传统农业模式下,砾质土壤机械组成发生明显变化,0-20cm土层砂粒含量明显降低:②除传统农业土壤Cd为二级标准,其他土壤重金属含量均符合国家土壤环境质量(GB/15618-1995)一级标准:③有机及传统农业模式下0-20cm土层有机质、全氮养分明显积累,但不同农业模式问无明显差异:有机农业土壤全磷、水溶性氮磷积累程度显著高于传统农业土壤;④有机农业土壤在780mm模拟降雨条件下,氮、磷流失风险更大,氮、磷流失总量分别是传统农业土壤的1.9倍、19.8倍.     

苏北溱湖芦苇和芦苇+香蒲群落中植物对湿地土壤N、P的固持效果

湿地土壤是湿地生态系统固持氮(N)、磷(P)的重要库,水生高等植物在湿地土壤固持N、P过程中起到了非常重要的作用.本研究采用室外取样与室内实验结合的方法,对溱湖湿地两种主要湿地类型(芦苇(Phragmites australis)群落和芦苇+香蒲(Typha latifolia)群落)影响湿地土壤N、P固持过程的规律展开研究.分析了芦苇、香蒲各器官生物量和总氮(TN)、总磷(TP)含量及储量对于土壤各土层TN和TP含量的影响.结果显示:(1)溱湖湿地对于水体TN和TP有一定的削减作用,且对TN的削减作用更大;(2)芦苇可以增强湿地土壤(30 cm以下的土层)富集N的效率,并且芦苇+香蒲群落中土壤固N效率更高,芦苇植株内TN和TP储量都是根茎叶穗,而香蒲则是根穗茎叶;(3)芦苇和香蒲茎、叶器官的TN和TP含量在夏季均显著高于其他几个季节,尤其是芦苇茎的TN含量在夏季高出其他几个季节70%~84%,而TP含量甚至高出其他几个季节81%~92%;(4)芦苇、香蒲对于P贫瘠的响应机制不同,导致芦苇会消耗土壤P,而香蒲的介入可以抵消这一消耗过程.因此,芦苇+香蒲的植物配置模式可以提高湿地土壤固持N、P的综合效率.     

The performance of constructed wetlands for,wastewater treatment: a case study of Splash wetland in Nairobi Kenya

The performance of a constructed wetland for wastewater treatment was examined for four months (December 1995 to March 1996). The study area, hereby referred to as the Splash wetland, is approximately 0·5 ha, and is located in the southern part of Nairobi city. Splash wetland continuously receives domestic sewage from two busy restaurants. Treated wastewater is recycled for re‐use for various purposes in the restaurants. Both wet and dry season data were analysed with a view of determining the impact of seasonal variation on the system performance. The physical and chemical properties of water were measured at a common intake and at series of seven other points established along the wetland gradient and at the outlet where the water is collected and pumped for re‐use at the restaurants. The physico‐chemical characteristics of the wastewater changed significantly as the wastewater flowed through the respective wetland cells. A comparison of wastewater influent versus the effluent from the wetland revealed the system's apparent success in water treatment, especially in pH modification, removal of suspended solids, organic load and nutrients mean influent pH = 5·7 ± 0·5, mean effluent pH 7·7 ± 0·3; mean influent BOD₅ = 1603·0 ± 397·6 mg/l, mean effluent BOD₅ = 15·1 ± 2·5 mg/l; mean influent COD = 3749·8 ± 206·8 mg/l, mean effluent COD = 95·6 ± 7·2 mg/l; mean influent TSS = 195·4 ± 58·7 mg/l, mean effluent TSS = 4·7 ± 1·9 mg/l. As the wastewater flowed through the wetland system dissolved free and saline ammonia, NH₄⁺, decreased from 14·6 ± 4·1 mg/l to undetectable levels at the outlet. Dissolved oxygen increased progressively through the wetland system. Analysis of the data available did not reveal temporal variation in the system's performance. However, significant spatial variation was evident as the wetland removed most of the common pollutants and considerably improved the quality of the water, making it safe for re‐use at the restaurants. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

淀山湖氮磷营养物20年变化及其藻类增长响应

从淀山湖20年的监测数据和AGP试验结果人手,结合20年的遥感影像资料,分析淀山湖氮磷营养物的长期变化规律及其对藻类演替和增长的影响.从1985年第一次大规模藻类水华暴发,经过15年的营养物积累,在1999-2000年之间,淀山湖由中度富营养化湖泊逐渐转化为重度富营养化湖泊,1999年之后淀山湖水体氮磷营养物大量聚集.叶绿素a水平迅速提高.分别以1999年前的2.25倍、6.67倍和3.40倍的速率上升,其中以磷的上升速率为最快;透明度则以平均每年递减5cm的速度下降.藻类群落转化为以绿藻和蓝藻为主,藻类水华的频率为1999年前的2-3倍.当水体TN浓度超过3.5mg/L时,AGP试验不再有任何显著性反应.2002年的现场试验和藻类水华频次与高浓度TN出现概率的相关分析表明,夏秋季当水体TN浓度在3.5mg/L时,可以引起藻类大量增长;高浓度TN出现概率越高,藻类水华的次数越多.研究证明淀山溯已经具备暴发大规模、大面积蓝藻水华的条件,水体TN浓度超过临界值(>3.5mg/L)的频次越多,淀山湖爆发蓝藻水华的可能性越大.     

东洞庭湖沉积物覆水后磷形态变化及其释放量

研究干燥覆水后低流速条件下东洞庭湖沉积物中磷的形态变化及释放量,可以为轻度富营养化湖泊中磷的生物地球化学循环提供基础数据,为季节性湖泊內源营养盐的迁移转化规律研究、內源营养盐的释放风险评价提供理论依据.本文采集处于干湿交替状态的东洞庭湖表层沉积物,利用室内模拟装置,研究风干沉积物低流速条件下覆水后沉积物及上覆水中磷的形态变化.结果表明,低流速覆水后东洞庭湖沉积物中的磷向上覆水及大气中迁移释放,上覆水中磷的释放量随覆水时长增大,释放速率随覆水时长减小,上覆水流速和磷释放量相关性显著.上覆水循环过程中释放到上覆水中的溶解态有机磷比溶解态活性磷更容易吸附于颗粒物而转化为颗粒态磷.覆水后沉积物中各形态有机磷、无机磷及磷的生物有效性均发生转变,覆水初期沉积物中无机磷向有机磷转化,磷的生物可利用性增大;上覆水循环过程中有机磷向无机磷转化,磷的生物可利用性减小;覆水后沉积物的无机磷的主要组分由铝磷转变为铁磷,有机磷的主要组分有从中活性有机磷向活性有机磷转变的趋势.