生物组合浮床治理景观水系富营养化技术研究

本课题旨研究生物组合浮床治理景观水系富营养化的技术。本研究采取"浮床水上花卉+滤食性动物"组成的生物组合浮床,经过试验研究,浮床上栽培空心菜、美人蕉,滤食性动物选用鲢鱼组成的模拟生态系统对水体中的总氮总磷的去除效果最优。此技术不仅可以净化水质、改善景观,还具有一定的经济效益,在河流、湖泊等富营养化水域都具有广泛的应用前景。

组合生态浮床的水体净化效果与作用机理探讨

通过在美人蕉(Canna glauca)底部悬挂生物陶粒基质构建组合生态浮床,与仅有生物陶粒的基质组和空白组比较了对室内配制富营养化污水的净化效果,分析了各组水体中的微生物数量和活性,研究组合浮床中植物、基质和微生物对水体净化的贡献率及其相互间协同作用。结果表明,经过48d的运行,组合浮床对总氮、总磷和氨氮的去除率依次为64.03%、95.82%和96.43%,美人蕉对氮、磷的去除贡献率分别为36.03%、37.96%。组合浮床组水中的细菌总量、基质上附着的生物膜脱氢酶活性和耗氧速率均高于基质组,说明植物吸收不是组合浮床去除氮磷的主要机制,但植物对微生物的数量和活性有积极作用;组合浮床对水中污染物的去除存在着植物、基质及微生物之间的协同作用。与基质组和空白组相比,组合浮床可以有效提高对富营养化水体的净化效果。

微生物强化组合浮床净化微盐碱水体的效果

为了研究盐生植物碱蓬(Suaeda salsa)和微生物构建的组合型浮床对微盐碱水体的净化效果,构建空白对照浮床A、碱蓬植物浮床B、微生物浮床C和碱蓬+微生物组合型浮床D,在室内连续流条件下对富营养化微盐碱水体(pH值为8.5~9.0,盐度为5‰~7‰)进行动态净化实验.结果表明,碱蓬植物浮床对总氮、总磷、高锰酸盐指数的去除率分别为32.5%、14.3%和28.2%,增加微生物人工介质后,碱蓬+微生物组合浮床对水体中的总氮、总磷、高锰酸盐指数的净化效率达到70.5%、34.7%、70.8%,其中微生物单元对总氮、总磷、高锰酸盐指数的去除率分别为37.7%、21.6%、44.5%.碱蓬+微生物组合型浮床净化硝态氮、总氮的增效作用去除率分别为12.2%、0.3%,而在去除氨氮、总磷、高锰酸盐指数的过程中没有产生增效作用;表明在微盐碱环境中,组合型浮床中植物和微生物的协同增效作用受到抑制.采用高通量测序技术对浮床C、D中微生物群落进行对比分析表明,组合型浮床中微生物群落具有更高的丰富度和多样性,这与浮床D具有较高的污染物去除率的结果相一致.主成分分析结果表明,微生物的降解作用是水体中污染物浓度降低的主要因素.本研究为组合型浮床应用于净化滨海区富营养化微盐碱水体提供了参考依据.

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。

组合式生态浮床处理富营养化水体的比较与研究

选用美人蕉作为浮床植物,引入固相碳源作为基质,组建竹丝基质生态浮床(FI-BT)和稻草基质生态浮床(FI-RS)两组平行系统,比较了两种生态浮床净化富营养化水体的效果及特性。实验结果表明:FI-BT在去除水体中的NH_4^+-N和TP方面的效果较佳,试验开始后第6天的平均去除率分别为92.13%±0.06%和34.09%±0.2%;FI-RS在第6天的平均去除率分别为91.6%±0.06%和24.05%±0.18%。FI-BT相比于FI-RS在反硝化上更有优势。

组合生态浮床净水效果的一级动力学模型研究

采用组合生态浮床处理富营养化废水,利用Pearson相关系数分别分析水温、溶解氧(DO)、pH、氨氮去除率、总磷(TP)去除率、高锰酸盐指数去除率之间的相关性。利用Arrhenius方程和回归拟合方法修正一级动力学模型,构建组合生态浮床去除氨氮、TP、高锰酸盐指数的一级动力学模型拓展式。结果表明:氨氮去除率、TP去除率、高锰酸盐指数去除率与水温呈正相关,与DO、pH呈负相关;修正后的一级动力学模型拓展式考虑了一级动力学反应速率常数受温度的影响、20℃下一级动力学反应速率常数与进水污染物浓度的关系,在预测组合生态浮床去除氨氮、TP、高锰酸盐指数时预测值与实测值接近,R^(2)分别达到0.975、0.998、0.935,具有较高准确性。

组合式浮床去除污染物特征及脱氮动力学研究

为了研究低温条件下新型组合式生态浮床脱氮效果和动力学特征,组建两组平行的组合式生态浮床,即玉米芯基质组合式浮床(IFB-CF)和轻质陶粒基质组合式浮床(IFB-LC),研究结果表明:水体交换周期7 d时,IFB-CF对TN,NO–3—N,NH+4—N的降解速率分别为(13.58±0.67),(4.40±0.61),(9.21±0.38)mg/(L·d),IFB-LC对TN,NO3^-—N,NH4^+—N的降解速率分别为(6.41±1.47),(2.15±0.40),(5.95±0.46)mg/(L·d),相对IFB-LC而言,IFB-CF具有更好的TN去除效果;两个组合式生态浮床TN去除动力学过程均符合Monod方程,IFB-LC和IFB-CF的k值分别为35.67和39.23。从指示性微生物看,两个基质内微生物种群差距较大,从而导致两个浮床内产生较大的水质净化差异。

组合生态浮床对富营养化水体水质改善效果的研究

根据生态工程中的"食物链物质循环原理"和"生物强化理论",对传统浮床进行改进,构建了集水生植物、水生动物及微生物于一体的新型组合生态浮床,并研究较低温度条件下对富营养化水体水质的改善效果。结果表明,日平均温度4～14℃,7 d水力停留时间下,组合生态浮床对TN,TP,NH3-N,CODMn及Chl-a的平均去除率分别可达32.64%,63.90%,73.66%,17.70%和31.76%,较传统浮床的24.11%,54.53%,47.42%,7.13%和-3.11%,均有大幅度提高,可见,组合生态浮床在富营养化水体水质改善方面可发挥重要作用。

几种植物净化能力的比较及浮床应用效果研究

以美人蕉等4种植物为材料,在温室内进行氮磷静态耗竭试验,筛选合适的浮床植物并研究组合浮床对巢湖池塘富营养化水体的改善效果。静态耗竭试验结果表明:除氮效果上,美人蕉仅次于水葫芦,但优于蕹菜和水芹;除磷效果上,美人蕉要优于水葫芦、蕹菜和水芹;综合比较植株生物量增重情况和根系发育状况,美人蕉更适合作为浮床植物。野外浮床试验结果表明:60 d的试验期内,组合浮床对池塘总氮净化率为79.2%,对总磷净化率为94.0%,叶绿素浓度比对照塘降低26.2%,每平方米组合浮床的净化能力为氮55.2 g、磷4.08 g,总氮、总磷的平均去除负荷为0.92 g/(m2.d)和0.068 g/(m2.d),浮床生态系统对巢湖水源地水质有明显的改善作用。

水稻组合生态浮床治理污染河流及其综合效果分析

采用水稻组合生态浮床治理污染河道,该技术优化了河道的微生物结构,增加了水体的自净能力,从而有效去除了水体的主要污染物,提高了水体透明度;试验结果表明水稻组合生态浮床能在污染河道条件下,保证工程植物水稻的正常生长,产量达7500 kg/hm^2以上,通过收获植物体的形式,可直接从河道水体中去除的N、P总量分别达31.57、14.89 kg。试验区对TN、TP、NH 4^+-N和COD Mn的平均去除率分别为6.51%、18.75%、15.64%和13.55%。该技术是一种新型的生态浮床技术,使经济效益与生态效益有机结合,可为我国污染河道治理提供科学依据。

低温条件下组合式浮床脱氮效果及微生物特性研究

以水芹为浮床植物,并分别选用了两种不同基质(陶粒和玉米麸)而组建了陶粒基质浮床和玉米麸基质浮床,研究了9.0℃~14.3℃条件下脱氮特性。试验结果表明:当水体交换时间为3 d,水面覆盖率为40%,原水总氮(TN)为5.12~9.86 mg/L,陶粒基质浮床和玉米麸基质浮床出水分别为4.31~7.35 mg/L和0.44~0.98 mg/L,玉米麸基质浮床系统进行了彻底的脱氮效果,而陶粒基质浮床系统仅停留在硝化阶段。利用高通量测序对陶粒和玉米麸上的微生物进行表征发现,玉米麸和陶粒表面均鉴定出16门类微生物,主要以变形杆菌门、拟杆菌门为主,分别占80%和81%。而玉米麸上出现了陶粒上没有的具有水解酸化能力的厚壁菌门(11.5%)。

组合型生态浮床处理富营养化景观水体研究

为探索高效处理富营养化景观水体的生态浮床,本文用再力花和沸石组建成组合型生态浮床,研究其对富营养化景观水体的净化效果。结果表明,该组合型生态浮床对化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH_4^+-N)和总磷(TP)的去除率分别达到82.04%、80.74%、85.51%和85.07%,均明显高于基质对照组和植物对照组。组合型生态浮床中的水体细菌繁殖速度及植物的生物量明显优于植物对照组,可见在组合型生态浮床中,沸石对植物的生长及微生物的生长繁殖具有较好的促进作用。再力花根系吸收、沸石吸附及微生物的分解吸收三者协同作用,对污染物的去除效果要优于单一系统。该研究结果对治理富营养化景观水体具有一定的现实指导意义。

组合生态浮床对太湖水质净化效果及其生物配置研究

研究了水生植物浮床、水生动物浮床、人工介质浮床以及组合生态浮床对太湖营养化水体的净化效果,结果表明组合生态浮床对NH^(+)_(4)-N、NO^(–)_(3)-N、TN、PN、TP、Chl-a、COD_(Mn)的平均去除率显著高于水生植物浮床、水生动物浮床以及人工介质浮床,可见组合生态浮床对富营养化水体的净化具有较好的效果。组合生态浮床水生动物单元和人工介质单元生物量配置研究结果表明,随着三角帆蚌生物量的增加(620 g增至1415 g),组合生态浮床对TN、TP、COD_(Mn)和Chl-a的去除率增加,当生物量由1010 g增至1415 g时,TN、TP去除率的增加量较小,而生物量在1010 g时已具有较好效果,相应的配置量为894 g三角帆蚌/m^(2)水面。人工介质单元配置量的增加(介质填充率为10%、16%、23%)可提高对TN、TP、COD_(Mn)和Chl-a的去除效果,人工介质填充率为23%较为适宜。

低温条件下组合式浮床脱氮特性及微生物种群研究

构建了玉米麸基质的组合式浮床(IFB-CF)和轻质陶粒基质的组合式浮床(IFB-LC),研究了组合式浮床对氮磷的去除效果以及水生植物(水芹)营养水平和微生物种群特性。结果表明:IFB-CF对TN、COD的去除率分别为67.55%、66.06%,IFB-LC对TN、COD的去除率分别为31.37%、86.89%。采用Miseq高通量测序表征发现,玉米麸表面具有比轻质陶粒更丰富的微生物种群和微生物量;IFB-CF和IFB-LC内水芹营养水平也存在一定的差别。

组合生态浮床设计及强化水体污染物降解试验研究

水体富营养化给人类健康造成了严重危害。本文通过户外露天试验场内构建组合型生态浮床,以禽畜废水沼气发酵后的氧化塘出水为受试水体,对组合型生态浮床作用下表征富营养化水体动态净化特征的各项污染指标进行研究,对试验前后水体的营养状态进行评价。结果表明:模拟池上覆水中各项污染指标去除效果显著,营养状态由中度富营养降到中营养,水质明显改善,为富营养化水体污染物的降解提供理论依据。

低温条件下组合式浮床脱氮效果研究

水温9.3~14℃、水交换周期为168h的条件下,构建了两组平行的玉米麸基质组合式浮床(Integrated floating bed with corn flakes,简称IFB-CF)和轻质陶粒基质组合式浮床(Integrated floating bed with light ceramsite,简称IFB-LC),以IFB-LC为对照组,研究了组合式浮床氮磷去除效果。结果表明:IFB-CF对TN、NO-3-N、NH+4-N的降解量分别为13.58±0.67mg/L、4.40±0.61mg/L、9.21±0.38mg/L,IFB-LC对TN、NO-3-N、NH+4-N的降解量分别为6.41±1.47mg/L、2.15±0.40mg/L、5.95±0.46mg/L;IFB-LC和IFB-CF对COD的去除率分别为86.89%和66.06%。

生态浮床的应用现状及前景

探讨了人工生态浮床的净化水质的机理,传统生态浮床和组合式生态浮床的特点,生态浮床因其具有不占用耕地、区域美化效果好、经济价值突出和修复作用持久等优点而被广泛采用。总结了人工浮床在富营养化水体中的净化效果、人工浮床中植物选择、人工填料引入强化水体净化效果和其他方面的应用现状。同时指出了人工浮床技术在资源化方面的研究、人工浮床技术领域的基质研究和生态浮床模型的研究3个方面的应用前景。可以为生态浮床的发展和应用研究提供一定的参考。

不同基质的浮床对浮床植物及废水脱氮效果的影响

研究3种不同材料作为生态浮床(Floating beds,FBs)基质而组建的组合生态浮床(hybrid FB,HFBs)以及一种无基质的传统生态浮床(C-FB)脱氮效果和性能。3种组合生态浮床分别由竹丝、稻草和轻质陶粒为基质。实验结果表明:当原水中总氮(TN)和总磷(TP)质量浓度分别为8.21~9.38,5.49~5.84mg/L,3 d后经过C-FB、轻质陶粒组合生态浮床(HFB-C)、稻草组合生态浮床(HFB-RS)、竹丝组合生态浮床(HFB-FB)处理后,出水中TN和TP的质量浓度分别为6.54~7.35,5.54~6.65,0.52~0.92,1.19~1.55 mg/L和2.81~2.90,3.81~3.96,2.67~2.79,2.49~2.58 mg/L。大型水生植物代谢酶及其生长速度依次为:HFB-FB>HFB-RS>C-FB>HFB-C,水体温度对大型水生植物生长特性和生化特性有着显著地影响,影响最大是过氧化物酶(CAT),其次是叶绿素,过氧化物酶(POD)和丙二醛(MAD)变化不明显。实验结果说明基质差异对组合式生态浮床的脱氮效果具有显著影响。

具有生物载体和基质双功能材料在生态浮床的应用

生物载体是组合式生态浮床的核心组成部分之一,研究生物载体在组合式生态浮床中的应用与发展已成为研究热点。介绍了传统生态浮床特点、修复机理和净化效果不足;在此基础上引出了组合式生态浮床,阐述了无机材料、人工合成材料以及天然纤维素材料在组合式生态浮床中的应用现状;提出了具有生物载体和基质双功能材料在组合式生态浮床系统应用过程中急需解决的难题,期望能为生态浮床的研究和发展提供一定借鉴。

碱蓬浮床对海水养殖尾水的修复效果

[目的]利用碱蓬浮床对富营养化、高盐碱的海水养殖尾水进行修复,为治理严重的海洋环境问题提供新的方法。[方法]通过设计一种兼具物理、化学、生物协同作用的新型组合式碱蓬(Suaeda salsa)浮床,研究其对富营养化海水养殖尾水中总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸钾指数(COD_(Mn))、氨氮(NH_4^+-N)的去除效果,并与传统浮床进行对比。[结果]组合式浮床对TN,NH_4^+-N,TP,COD_(Mn)的去除率分别为62.14%,93.94%,73.05%和60.91%,较传统浮床去除率分别提高了27.36%,21.27%,19.51%,12.43%。[结论]组合式浮床对富营养化、高盐碱的海水养殖尾水具有明显的修复能力。