云南省九湖流域低污染水总量、类型及利用现状分析

为有效推进云南省九湖流域低污染水资源化利用,基于九湖流域2021年的城镇污水处理厂、气象和农业灌溉相关数据,分别从城镇污水处理厂尾水和农田径流排水水量2个方面计算九湖流域2021年低污染水总量,并结合实际调查对其利用现状进行分析。结果表明:1)九湖流域内产生的低污染水总量为150736.07万m^(3),其中城镇污水处理厂尾水水量为82544.14万m^(3),农田径流排水水量为68191.93万m^(3)。2)九湖流域低污染水回用总量为46279.44万m^(3),回用率为30.70%。城镇污水处理厂尾水回用率为54.46%,其中滇池流域回用率最高,其尾水主要用于景观用水,其次是农业灌溉和城市杂用;农田径流排水回用率为1.94%,主要是通过建有调蓄带的洱海、抚仙湖、杞麓湖、星云湖等流域实现回用,其中星云湖流域农田径流排水回用量最高。3)九湖流域低污染水回用还有很大空间,不同湖泊流域可根据产业结构及发展定位设立不同的低污染水回用目标,加强对农田径流排水的水质监测;根据不同时期农田径流排水水质,科学合理确定农田径流排水用途和去向,充分利用调蓄带的拦蓄储存净化功能,加强污水处理厂尾水、农田退水、初期雨水之间的综合利用。建议在九湖流域内选择典型地区开展低污染水利用配置试点工作,通过试点示范总结成功经验,形成可复制、可推广的低污染水资源化利用模式,促进流域内低污染水资源回用。

光催化技术对垂直流人工湿地低污染水的净化效果

以初滤池、垂直流人工湿地、光催化反应池构建的复合系统为研究对象,设计进水水质为低污染水,针对湿地设置3种水力负荷(0.8、1.2、2.0 m^(3)·m^(-2)·d^(-1)),针对光催化反应池设置3种因素3个水平[紫外光照时间(3、6、9 h)、pH(4、6、8)及曝气量(0、2.5、5.0 L·min^(-1))]的正交试验,研究该系统对低污染水中氨氮(NH_(4)^(+)-N)、总氮(TN)、正磷(PO_(4)^(3-)-P)和总磷(TP)的去除效果.结果表明:(1)湿地在1.2 m^(3)·m^(-2)·d^(-1)水力负荷下对NH_(4)^(+)-N、TN、PO_(4)^(3-)-P和TP的去除率分别为54.73%、63.52%、75.66%和47.27%,对污染物具有较好的去除效果;(2)光催化材料表面的TiO2纳米颗粒可为材料中催化剂的稳定性提供条件;(3)当光催化反应器pH为8、曝气量为2.5 L·min^(-1)、光照时间为9 h时,该复合系统对TP的去除率达65.00%,比单一垂直流人工湿地在1.2 m^(3)·m^(-2)·d^(-1)水力负荷下的去除率(47.27%)提高了17.73%.该研究可为低污染水的治理和生态修复提供参考.

净化槽处理低污染水污染物的去除效果、途径与根系微生物群落分析

为了探索低污染水的资源化处理途径,本文开展了植物净化槽和净化槽处理低污染水的效果研究,并分析了植物净化槽的污染物去除途径及根系微生物群落.结果表明,植物净化槽对污染物的去除效果明显高于净化槽,经植物净化槽处理后,低污染水的化学需氧量(COD)、氨氮(NH_(4)^(+)-N)、总氮(TN)、总磷(TP)的浓度分别降至17、0、1.43和0.13 mg/L,达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)III类标准.植物净化槽根系优势微生物为Rhodocyclaceae、Comamonadaceae、Burkholderiales、Methylophilaceae、Cellvibrio、Zoogloea和Pseudomonas,其中Comamonadaceae和Methylophilaceae主要去除含氮物质,Rhodocyclaceae和Pseudomonas主要去除含磷物质.植物、填料及土壤皆对污染物去除产生作用.含氮化合物依靠沸石吸附、植物吸收和土壤蓄积在间隙水中去除;含磷物质主要依靠与土壤中金属离子结合生成难溶物质或置换而除去,植物与微生物协同利用有机磷;COD的去除主要依靠植物及根系微生物.

洱海流域低污染水类型、污染负荷及分布

为科学、合理地评估湖泊流域低污染水的类型及其污染负荷,以洱海流域为例,系统研究低污染水的概念及类型,确定了低污染水调查方法,并分析了洱海流域低污染水的来源、类型、产生量、污染物量和分布特征.结果表明,洱海流域低污染水主要包括污水处理厂处理尾水、城镇地表径流、农田排水(含村落地表径流)3种主要类型,产生量为20069×104m3/a.由低污染水带来的总氮(TN)负荷为1393 t/a,总磷(TP)负荷为77 t/a.从空间分布上看,洱海流域西部和北部片区低污染水TN、TP负荷比例最大,分别达到88%和87%,因此应主要针对西部和北部片区特点制定洱海流域低污染水控制措施.

复合人工湿地在低污染水处理中的应用及案例研究

人工湿地污水处理技术在我国污(废)水处理、低污染水处理、黑臭水体修复、海绵城市建设、生态修复等领域的应用日益广泛。文章总结了近年来国内低污染水治理及人工湿地技术应用现状,分析了人工湿地类型选择的要点及其对工程设计各方面的影响,并结合西北地区某城市实际人工湿地设计案例,探讨了人工湿地选型及设计思路,以期为我国人工湿地低污染水处理相关工程设计提供一定的借鉴。

处理低污染水的复合人工湿地脱氮过程

为了解人工湿地处理低污染水的脱氮过程,以洱海流域邓北桥湿地为例,采用水质分析、细菌数量分析与硝化反硝化强度分析相结合的方法,研究了复合型人工湿地处理低污染河水过程中的氮转化过程及污染物去除效果.结果表明:在氧化塘-表流湿地-潜流湿地-表流湿地的复合型人工湿地中,ρ(NH3-N)和ρ(TN)呈逐级降低的趋势,NH3-N和TN的平均去除率分别可达53.24%和48.21%.氧化塘和表流湿地的硝化强度显著高于潜流湿地,二级表流湿地中硝酸菌数量和表层硝化强度均为各工艺单元中最高的,分别为93.00×105g-1和8.42×102mg(m3.h);潜流湿地中ρ(DO)较低,其反硝化作用强度为各单元最高的,其中表层反硝化强度为32.70×102mg(m3.h),深层反硝化强度为32.09×102mg(m3.h).该复合型人工湿地中反硝化的主要单元为潜流湿地.

碳氮比对水芹浮床系统去除低污染水氮磷效果的影响

随着我国经济的快速发展,农业面源污染问题日益严重,加剧了淡水水质恶化的趋势。本研究以浮床水芹(Oenanthe javanica)系统和无植物对照(Control)为对象,研究了其对不同碳氮比农村低污染水[定义为农业生产或农民生活过程中产生的,富含植物生长所需的氮、磷等养分与多种微量元素且满足城镇污水处理厂污染物排放标准一级B要求(GB 18918—2002一级B:TN≤20 mg·L^(-1),TP≤1 mg·L^(-1))的那部分污水]中氮(N)、磷(P)、化学需氧量(COD)的净化效果。试验所用低污染水为生活污水(TWW)和外加碳源生活污水(高碳氮比,TWW-HC)两种。整个试验历时82 d,中间换水一次。试验结果表明水芹浮床系统接纳高碳氮比低污染水对氮磷的去除效果较好。外加碳源能在短时间内快速降低低污染水中N、P的浓度,试验3 d时TWW-HC中总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)的去除率分别达40.8%、38.4%、62.8%。整个试验周期TWW-HC组对TN的去除率为73.9%~96.0%,高于TWW组(60.6%~85.9%);该组对TP的去除率为68.0%~81.1%,高于TWW组和Control组(TP去除率分别为21.3%~54.9%和19.2%~58.1%)。收获时TWW-HC处理水芹生物量、平均株高和相对生长速率均显著高于TWW处理(P<0.05)。TWW-HC处理通过植物吸收带走的N、P分别占系统对N、P去除量的58.2%和37.6%,明显高于TWW处理(相应比例分别为8.7%和11.0%)。这说明通过外加碳源调节进水C∶N比促进了水芹的生长和对污水中养分的吸收利用,有利于水芹浮床系统对N、P的去除。

海菜花-螺蛳经济湿地对农田低污染水的净化

为研究海菜花水培经济湿地对农田低污染水的净化效能及投放螺蛳对水体净化的影响,在进水ρ(TN)、ρ(NO3--N)、ρ(TP)分别为(5.08±0.14)、(4.71±0.15)、(0.10±0.03)mgL条件下,构建了无螺组(海菜花湿地)、有螺组(海菜花-螺蛳经济湿地)和空白组(无海菜花和螺蛳湿地)3种湿地,对比不同HRT(水力停留时间)对水质处理效果的影响,并考察了其经济效益.结果表明:1HRT为7 d时,无螺组对TN、NO3--N和TP的去除率分别为55.6%±5.8%、62.6%±5.8%和76.3%±4.8%,有螺组分别为50.8%±5.5%、61.2%±6.3%和75.5%±3.9%;HRT为42 d时的污染物去除率与HRT为28 d时相当,并且有螺组和无螺组也相当,对TN、NO3--N和TP的去除率分别在76.8%、92.4%和84.8%以上.2HRT为7和42 d时,投放螺蛳对N、P的去除均表现为抑制作用;HRT为7 d时有螺组浊度显著降低(P<0.05).3HRT为7 d时,有螺组和无螺组对TN、TP的处理量均在800和228 kg(hm2·a)以上,显著高于HRT为42 d〔141、46 kg(hm2·a)〕时.4HRT为7 d的有螺组经济效益最高,为20.3×104元(hm2·a),其中海菜花收益为15.4×104元(hm2·a),投加螺蛳增加经济效益为4.9×104元(hm2·a).综合考虑对农田低污染水的净化效能和经济效益,优选HRT为7 d的海菜花-螺蛳经济湿地处理农田低污染水.

添加生物炭的水芹湿地对农村低污染水的净化研究

为研究生物炭对湿地处理污水的效果,以种植水芹的湿地系统为对象,通过盆栽试验研究了添加1%和5%煅烧温度为500℃和700℃的两种生物炭对低污染水的净化作用及其对水芹生长的影响。结果表明:加入1%煅烧温度为700℃和500℃生物炭的水芹盆中,系统表面水TN浓度均值在4.05~4.18 mg·L^(-1),低于不加生物炭对照组。煅烧温度为500℃,添加量为1%的生物炭处理组的氨挥发损失总量为96.07 kg·hm^(-2),显著提高;而煅烧温度为700℃,添加量为1%的处理组的氨挥发损失总量(43.02 kg·hm^(-2))与对照相当,其植株地上部分生物量和养分累积量较大,且该种生物炭对土壤养分有一定的固持作用,具有较好的正面效应。通过生物炭和水芹湿地系统的耦合,筛选出了较优的生物炭类型,其在净化污水的同时降低了对环境的负面影响,有效利用了污水中的氮、磷等养分资源,从而为设计农村低污染水的生态修复工程提供了基础数据和技术支撑。

太湖流域稻田湿地对低污染水中氮磷的净化效果

对太湖流域稻田湿地设置3种布水设计——地表漫流式、串形沟灌渗滤式和弓形沟灌渗滤式,研究连续进水方式下3种布水设计的稻田湿地对低污染水中氮、磷的净化效果及其产量效应.结果表明：1在水稻拔节期和灌浆期,稻田湿地对低污染水中TN和TP的去除率分别可达77%-93%和87%-96%,稻田排水中ρ（TN）均在2 mg/L以下.23种布水设计对TN的去除率表现为漫流式〉弓形沟灌渗滤式〉串形沟灌渗滤式;对TP的去除率则以弓形沟灌渗滤式最高,串形沟灌渗滤式最差,但二者间差异不显著.3弓形沟灌渗滤处理由于沟渠占田面积比例相对比较适宜,水稻籽粒产量最高（8 520 kg/hm2）,比传统的漫流型稻田湿地增产5.2%;而串形沟灌渗滤处理因其沟渠占田面积比例（约14%）较大,水稻籽粒产量最低.研究结果证实,利用太湖流域广泛存在的稻田湿地来净化周围的低污染水方法可行且效果较好.

砾间接触氧化法对白鹤溪低污染水体的净化效果

为研究生物膜技术在低污染水体净化中的应用前景,以洱海入湖河流——白鹤溪为研究对象,采用分段进水和分区曝气方式强化砾间接触氧化工艺的脱氮性能,探讨HRT(水力停留时间)、OA(曝气区和非曝气区容积比)对低污染水体中CODMn、NH4+-N、TN去除的影响.结果显示:1HRT对有机物去除效果影响较大,在HRT为0.8、1.5、2.5、3.5 h下,CODMn去除率平均值分别为14.7%、28.6%、42.7%、48.8%;而当HRT为2.5 h时为较佳运行工况,CODMn、NH4+-N、TN去除率平均值分别为42.7%、83.6%、31.6%.2OA对NH4+-N的去除影响不大,在OA为1∶1、1∶2、1∶3下,NH4+-N去除率平均值分别为86.7%、83.1%、80.5%;而当OA为1∶3时具有较佳的脱氮除碳效果,CODMn、NH4+-N、TN去除率平均值分别为42.2%、80.5%、40.2%.3在HRT为2.5 h、OA为1∶3下稳定运行15 d后,对生物膜样品的微生物群落结构分析表明,在装置后段有脱氮微生物的富集,其优势菌为Pseudomonas、Pantoe、Synechococcus、Chloroflexi bacterium.研究表明,砾间接触氧化工艺对低污染水具有较好的脱氮除碳效果.

固定化反硝化菌在低污染水处理中脱氮性能研究

在面源低污染水的原位修复领域,人工湿地生物脱氮过程受温度、p H波动影响以及NO2--N积累抑制反硝化脱氮效果等问题,因此强化系统脱氮性能在实际工程应用中具有重要意义。固定化微生物技术具有环境变化适应能力以及耐毒害能力强等优点。该研究通过分离筛选高效反硝化菌,对其进行DNA序列分析鉴定及其种属和系统发育地位分析,并以包埋法加以固定,考察固定化反硝化菌在不同温度、p H、DO和C/N下的反硝化性能,分析各因素变化对固定化反硝化菌脱氮效果的影响,探究各影响因素对固定化反硝化菌脱氮性能的作用机理,以期为固定化反硝化菌强化人工湿地脱氮性能提供参考。经反硝化能力测定,筛选得到的高效反硝化菌株对NO3--N、TN的去除率分别为98.83%、98.36%,NO2--N积累量仅为0.28mg·L^(-1),24 h内脱氮效率为8.59 mg·L^(-1)·h^(-1),经16S r RNA测序结果表明该菌株与Pseudomonas stutzeri A1501的最大相似度为99.7%。采用PVA、SA为材料包埋固定该菌株,固定化反硝化菌的生物量为15.67 g·L^(-1),颗粒密度为0.93 g·m L^(-1)。通过对固定化反硝化菌处理低污染水的性能研究得知,p H、T、DO的波动对固定化反硝化菌的脱氮效果影响均小于游离反硝化菌,固定化反硝化菌在p H为7,θ为30℃,DO为0.87~1.54 mg·L^(-1),C/N为5时的脱氮效果最好。

低污染水的定义、水质净化与资源化利用

“低污染水”这一概念被提出后,即在洱海、星云湖、抚仙湖和太湖等湖泊的水污染防治中得以应用。近年来,关于低污染水的内涵不断得到丰富。本文综述了低污染水的定义与类型、发展脉络、在水体保护中的定位、处理技术和回用等。最后针对低污染水的特点对其处理技术和管理体系等进行了展望,为今后对低污染水的深入研究与资源化利用提供了总体思路。

固定化脱氮菌在低污染水处理中的应用研究

随着水体氮素污染日趋严重,脱氮技术的改进及强化方法成为研究热点。固定化微生物技术因具有微生物密度大、处理效率高、反应速度快、适应能力强等优点而备受关注。综述了不同固定化载体及方法对生物脱氮的强化效果,分析了固定化作用对微生物的影响,总结了固定化技术脱氮应用的最新研究进展,并对该领域今后的发展进行探讨。

垂向移动式生态床与生态浮床对低污染水净化效果的比较

采用垂向移动式生态床与生态浮床两种生态处理技术对太湖入湖河流低污染水进行了处理试验.结果表明,垂向移动式生态床对COD、NH3-N、NO3-N、TN和TP的去除率分别为38.6%、59.2%、89.6%、51.5%和78.6%,生态浮床对上述物质的去除率分别为40.7%、47.9%、85.1%、54.2%和62.5%.垂向移动式生态床技术对NH3-N、NO3-N和TP的去除率高于生态浮床技术,但后者对COD和TN的去除效果略优于前者.

潜流人工湿地处理低污染水对植物生长的影响

选择花叶芦竹(Arundodonax var.versicolor)、旱伞草(Cyperus alternifolius)、再力花(Thalia dealbata)、香蒲(Typha orientalis)、芦苇(Phragmites australias)5种挺水植物为对象,均匀种植于长13 m、宽4.5 m的砾石型潜流人工湿地,观测不同处理下低污染水的净化效果以及不同种植距离植株的株高、生物量和氮磷去除量。结果表明,与对照相比,5种植物湿地床对化学需氧量、NH_3-N、TN、TP的净化效果显著,但不同植物间处理效果不显著。随着种植距离增加,5种植物的株高、生物量、根冠比均呈下降趋势,单位面积生物量和氮磷去除量与种植距离间呈指数或对数下降关系。植物收割去除TN的大小顺序为:旱伞草>芦苇>再力花>花叶芦竹>香蒲,TP的大小顺序为:旱伞草>再力花>芦苇>花叶芦竹>香蒲;但从累计比例来看,两者积累效率大小顺序均为芦苇>再力花>旱伞草>花叶芦竹>香蒲。因此,处理低污染水人工湿地植物选择时,需要选择高氮磷积累量的物种,更应选择具有高氮磷积累效率的物种。

太湖流域低污染水处理技术研究

针对太湖流域某流域低污染水存在的主要问题,通过好氧-缺氧-生化强化及人工湿地组合工艺处理农村生活污水、生态沟渠拦截面源排水和低污染水的复合型强化净化系统,其应用表明:各单项处理单元平均削减主要污染物40%以上,复合型强化净化系统毒死蜱去除率超过了90%,特别是引入潜流湿地及强化净化区明显提高了污染物的去除效果,提高了复合型强化净化系统的净化效率及面积利用率,为低污染水的处理提供技术支撑。

水生植物缓冲带对洱海流域低污染水中氮的净化效果

针对洱海流域低污染水负荷较大的现状,通过构建两条水生植物缓冲带对其进行处理研究,旨在摸清水生植物缓冲带处理洱海低污染水中氮的实际能力.试验结果表明,水生植物条带对洱海流域低污染水中氮的去除效果较好,荇菜和芦苇条带总氮平均去除率分别达到74.2和72.3%.在TN去除率为70%时,荇菜缓冲带的最佳宽度最小,为3.07m;芦苇缓冲带的最佳宽度次之,为3.25 m,种植水生植物的缓冲带最佳宽度均小于空白缓冲带的5.02 m.

苏南地区河道低污染水生态修复技术研究

以乌溪港的支流西渡河为例,开展了河道低污染水生态修复技术研究,研究出适用于苏南河网地区的生态修复技术,包括潜没式生态床技术、生物接触氧化技术、生态浮岛技术等,通过进一步优化,可形成适合于太湖流域河网地区的水环境质量改善和生态修复关键共性技术。

人工湿地对低污染水中氮去除的研究进展:效果、机制和影响因素

低污染水类型多样,水体性质复杂,主要包括低污染河水、污水厂尾水、城镇地表径流、农田径流排水(含农村分散性生活污水)4类,具有量大面广、可生化性差、部分水碳氮比(C/N)低等特点。人工湿地是净化低污染水的有效手段,不同类型湿地对低污染水的污染物净化效果不同。本文探讨了不同类型人工湿地净化低污染水中氮的效果,并总结了人工湿地处理低污染水的微生物机制,分析了不同因素(pH、溶解氧、温度、C/N、植物、基质)对人工湿地低污染水水质净化的影响及优化方法,以期为人工湿地净化低污染水的工程实践提供理论参考。