从营养平衡角度分析富营养化水体生态修复方法

调节水体营养平衡是控制富营养化水体碳、氮、磷营养负荷及恢复水体生态系统的重要手段。从微生物、水生植物和水生动物三方面剖析了基于营养平衡调控的水体生态修复机理。着重介绍了基于营养平衡调控的工程修复方法(生态浮岛,沉水植物,人工湿地,微生物修复)的原理、优缺点及改良方法。生态浮岛易受水生植物的根茎长度及系统碳源的限制,可悬浮复合填料或提供还原态无机物作为电子供体替代有机碳源;将水生动物、微生物与沉水植物结合可提高沉水植物修复法的环境适应性;人工湿地存在碳氧水平和基质碳源不足的问题,可通过增氧和向基质添加天然有机物质、无机底物等方法解决;微生物修复受到的限制因素较少。未来可在工程应用中组合使用上述修复方法,从而构建多级水生态平衡系统。

复合生物膜微生物修复河道水环境技术

由于人口增长和经济建设的扩大,水生态环境系统遭到严重破坏,沿河农村和工矿企业对河道水体的影响尤为严重。作为衡量水体污染程度的重要指标之一,水体中的氨氮和有机污染物对生态环境和人类身心健康造成一定影响,环境治理和水生态系统修复治理迫在眉睫。加之沿河工矿企业生产废水流入河道内,导致河道水体的污染具有多重性和复杂性。根据山西省阳泉市郊区温河治理水质提升工程为例,通过“高效生态浮岛+复合曝气生物膜修复”多方位立体式水生态净化技术和新型绿色生物膜修复技术,最终净化塘出水氨氮≤1.1mg/L,总氮≤1.3mg/L,水质指标达到地表Ⅳ类标准。运行成本0.12元/m^(3),低于同类型最新技术“底泥生物氧化技术”运行成本的3~4倍,值得应用推广。

城市水环境生态修复技术研究进展

随着我国城镇化进程的不断加速发展,生活、工业污水排放量逐年增加,城市水环境问题正变得愈发突出。近几年,生态修复技术作为一种绿色环保、可持续的水处理工艺,被逐渐应用于城市水环境的修复研究。在此基础上,综述了城市水环境生态修复技术的研究进展,主要包括生物浮岛,人工湿地、稳定塘等技术,并进一步总结了城市水环境生态修复技术的工程技术要点,讨论了水生植物在生态修复中的作用;最后对城市水环境生态修复技术的经济效益进行了分析,旨在呼吁城市水环境管理中更加重视生态修复技术的应用,以实现城市水环境的可持续发展。

基于生态理念的城市园林景观设计——以福建为例

基于生态理念,以福建为例,对其城市园林景观进行了设计,结果表明,在景观生态学理论指导下,提出城市公园设计对于地域性、自然性、多样性、整体性、动态性、可持续发展等各种原则都要严格遵循,所制定的园林景观空间结构优化方案是针对景观廊道、节点、印象而进行的,在与景观生态学理论结合后总结城市公园组成元素及设计方法,包括空间结构优化设计、空间形态设计、环境要素的生态设计。提出人工-自然复合系统(Artificial-Natural Complex System,ANCS)、生态浮岛法两种高效景观水处理技术,对基地内水质进行净化。

生态修复技术在石山口水库水源地保护中的应用

由于农村生活污水处理率低,未处理的生活污水通过支流进入水库,对水库水源地水质存在威胁,而生态修复技术在水质提升、水源地保护方面有较好的效果。文章以石山口水库饮用水水源地为例,针对石山口水库的污染源特性,在小潢河、洗脂河两条支流的汇入口构建表流湿地,在水动力条件较差的水域布置生态浮岛、沉水植物系统,利用表流湿地、生态浮岛、沉水植物相结合的生态修复技术措施,对提升改善库区水质、区域生态环境具有良好的效果,对其他水源地保护工程具有重要的借鉴意义。

河道内水生植物曝气浮岛生态修复技术

植物及曝气浮岛通过以水生植物、微生物为主的食物链发挥生态净化功能,同时利用人工纤维填料等富集微生物,牡蛎壳吸附磷,多方位净化水体。以坚实的水生树木为主轴,不仅提高生态浮岛的抗风浪性能,还增加了生态浮岛的生物多样性,从而也减小了生态浮岛对季节性的依赖。新型组合生态浮岛安装有喷淋系统纳米增氧器并设有增氧曝气管,浮岛区域外安装有喷淋系统,有效增加了水体流动性和含氧量,提升了生态浮岛的深层净水能力,保证了沉水植物的采光与成活率。

生物浮岛技术的研发历程及在水体生态修复中的应用

由于生物浮岛技术一方面可以有效改善水质环境,另一方面还可营造良好的视觉环境和增加收入,所以在水体生态修复中得到广泛应用。介绍了生物浮岛的起源和发展,对生物浮岛进行了分类,并回顾了生物浮岛技术在全球的研究状况,然后结合其多年的研发和推广应用经验来介绍生物浮岛的关键技术及其在水体生态修复中的作用,旨在说明生物浮岛在水体生态修复中的应用优势,并探讨其日后发展的主要方向。

人工浮岛在上海白莲泾河道水质治理中的作用

2007年9月~2008年3月,为改善上海白莲泾世博园区段的水质,在该河段构筑了一段由鱼类、贝类和植物组合的人工浮岛,并对浮岛内外水质进行了跟踪监测。结果显示,人工浮岛显著提高了水体溶解氧(DO),降低了悬浮物(SS)含量,提高了水体透明度,同时显著降低了总氮(TN)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)、活性磷(PO4--P)。人工浮岛构筑初期(2007年9~10月),整个生态系统尚处于适应阶段,浮岛内外水质并无明显差别,DO总体均低于5mg/L、SS均大于40mg/L、TN含量均高于2.0mg/L、NH3-N含量均高于1.0mg/L、TP含量均高于0.15mg/L、PO4--P含量均高于0.05mg/L,此时浮岛对河道水质的改善效果不佳;2007年11月至08年2月,由菖蒲、鲢鳙鱼、三角帆蚌组合的浮岛生态系统结构稳定,各类生物生长状况良好,对水质有明显的改善效果,浮岛内水体DO含量提高至8.0mg/L以上、SS含量降低至10mg/L以下、TN含量较浮岛外均降低了2.0mg/L、NH3-N含量较浮岛外降低了3.0mg/L、TP含量总体均降低至0.06mg/L、PO4--P含量降低至0.03mg/L;构筑后期(2008年3月),浮岛缺乏必要的人工维护和管理,冬季植物死亡、腐烂,再次释放出N、P等营养物质进入水体,使得人工浮岛处理效果明显降低,造成二次污染,浮岛内水体中各指标含量迅速上升至处理前水平。

鱼贝植物组合对上海白莲泾生态修复效应研究

将鱼、贝、植物组合成3种浮岛生态系统,对上海市黄浦江支流白莲泾污染治理和生态修复,效果明显。结果表明:银纹金线蒲+鲢鳙鱼+三角帆蚌组合对总氮去除率60.7%,总磷去除率43.7%,高锰酸盐去除率35.0%,叶绿素-a降低38.2%;血草+鲢鳙鱼+三角帆蚌组合对总氮去除率55.2%,总磷去除率37.2%,高锰酸盐指数去除率42.5%,叶绿素-a降低44.3%;菖蒲+鲢鳙鱼+三角帆蚌组合对总氮去除率55.1%,总磷去除率29.7%,高锰酸盐指数去除率28.3%,叶绿素-a降低26.0%。总体上,3种浮岛生态系统能将水体总磷从Ⅲ类达到至Ⅱ类;总氮从劣Ⅴ类达到至Ⅳ类;高锰酸盐指数从Ⅳ类达到至Ⅲ类。鱼、贝、植物组合的浮岛生态系统生态效应优于单一生物因子的生态效应,该系统内生物多样性较丰富,生长良好,生态景观性明显。

生物净化槽/强化生态浮床工艺处理农村生活污水

农村生活污水的随意排放对农村的生态环境构成了严重威胁,因地制宜地研发适合农村分散式生活污水处理的新技术与新工艺是解决农村水污染问题的关键所在。采用生物净化槽/强化生态浮床(BPT-EEFR)组合工艺处理崇明岛的农村生活污水,生物净化槽(BPT)可以有效地对有机物进行生物降解,强化生态浮床(EEFR)则进一步去除了氮和磷。在稳定运行的状况下,BPT-EEFR组合工艺的平均出水COD<45 mg/L、NH4+-N<5.0 mg/L、TP<0.75 mg/L、SS<20 mg/L,其对COD、NH4+-N、TN、TP及SS的平均去除率分别为80.3%、83.1%、50.2%、79.4%和88.1%,其中BPT对去除COD、NH4+-N、TN、TP及SS的贡献率分别为78%、25%、37%、53%及35%,EEFR的则为22%、75%、63%、47%及65%。同时,BPT-EEFR组合工艺还具有占地少、造价低、易于维护管理等优点,比较适合农村地区生活污水的处理。

生态浮岛复合技术净化黑臭河道废水的实验研究

以宁波市前塘河水作为实验水体,采用不同水生植物及组合、生态浮岛复合技术净化水中污染物。经过14d的水培实验发现,沉水植物COD去除能力高于浮水植物和挺水植物;水生植物组合对COD的去除率相对较低,但去除率仍不低于79.9%。水生植物组合对氨氮的去除效果好于单一种类植物。沉水植物去除总磷的效果好于浮水植物与挺水植物,不同水生植物及组合的总磷去除率均大于44.0%。生态浮岛复合技术对废水中污染物的去除能力较强,实验10d时COD、氨氮、总磷去除率分别为97.1%、100.0%、73.8%。由此可见,水生植物和微生物的协同净化作用使生态浮岛复合技术对污染物的降解效果非常显著。

生态浮岛技术用于河湖污染修复进展研究

中国江河湖库水体污染状况严重,且难以用传统的物理、化学方法进行修复,生态浮岛作为一种生物-生态修复技术以其操作简单、处理效果好以及环境风险低等优点在河湖污染修复中得到大家的广泛关注。以发展进程为线索,作用主体和动力模式为依据对生态浮岛技术进行归纳总结,分类阐述了传统生态浮岛、组合型浮岛和微动力浮岛的研究及应用情况。展望了今后的研究方向,包括创建适于硝化菌和反硝化菌生长的微环境,加强生态系统交互作用和引入太阳能装置等。以期对生态浮岛在河湖污染修复中的研究及应用提供参考。

上海乡土水生植物资源及其在水生态恢复与水景观建设中的应用潜力

水生植物作为水生生态系统的主体,对发挥水生生态系统的自维持、自循环功能有重要作用。研究通过相关资料的查阅,建立上海地区乡土水生植物名录,并对其科属组成、区系特征、生活型、生长型等进行统计分析。结果表明上海地区乡土水生植物共计35科83属160种(含变种),单属科、单种属的比例较高,均达65%以上;植物区系组成丰富、成分复杂,以热带成分占优势,达64.6%;生活型以挺水植物为主,沉水植物次之,浮水植物最少;生长型类型丰富,以草本型、禾草型居多,20种生长型可进一步归为表征相似生态学特征和功能地位的6个生长型组。在水生态恢复与水景观建设中,仅有68.8%的景观水体有水生植物应用,且应用种类在2种以下的占79.2%。乡土水生植物应用不足,一半以上为观赏性强的外来物种,应用频率较高的为挺水植物,对具有良好净化效果的沉水植物重视不够。因此,在水生态恢复与水景观建设中,建议加强乡土水生植物资源的繁育栽培,在充分利用乡土水生植物资源配置群落的基础上,根据水质的富营养及基底状况,通过不同生长型组水生植物的应用,构建"沉水-浮水-挺水"植物群落复合体,并通过"近自然型"护岸的营造,形成"水生-湿生"复合生态系统。运用植被工程学的原理和方法,采用"生态浮岛"、"生态沉岛"等技术营造水生植被,将强人工化的水景观建成具生命的水生生态系统。

人工浮岛技术应用前景

人工浮岛技术是近年来发展迅速的一种生态污水处理技术,在国内外有许多报道。本文概括了人工浮岛技术的最新国内外研究进展,对人工浮岛技术存在的问题进行了分析,并对人工浮岛技术的应用前景进行了展望。

污水生态工程处理技术进展

生态工程就是在废水处理中结合生态学原理,着眼于生态系统,特别是社会-经济-自然复合生态系统的可持续发展能力的综合工程技术。文章介绍了生态工程中较为主要的人工湿地、蚯蚓微生物生态滤池、生物栅和生物浮岛等生态废水处理技术。

生态工程技术治理污染水体的研究进展

生态工程是从系统思想出发,按照生态学、经济学和工程学的原理,运用现代科学技术成果、现代管理手段和专业技术经验组装起来,以期获得较高的经济、社会、生态效益的工程系统。文章综合介绍了几种治理污染水体的生态工程技术,重点阐述了人工湿地和生物浮岛的原理、分类、研究现状及应用前景,简单地介绍了生态砾石床和人工水草技术。

复合生态浮岛处理重度富营养化水体的静态试验研究

研究一种新型的浮岛结构(复合生态浮岛),采用陶粒和亲水性矿物纤维作为载体,高羊茅作为浮岛植物,对重度富营养化水进行处理.初步的研究结果表明:高羊茅适宜作为浮岛植物,曝气条件对高羊茅出苗状况影响较大.经过34 d的试验,未曝气复合生态浮岛CODMn去除率可达到65.7%,曝气条件下达到70.0%;对于TP的去除,未曝气复合生态浮岛和曝气复合生态浮岛两者达到的去除率分别为85.5%、89.1%;NO3--N和ORP、pH的变化曲线表明,水样中存在较强烈的硝化与反硝化作用.

长园河湿地生态修复工程实践

近年来,湿地恢复已成为当今社会生态恢复的重要课题之一,开展河道湿地生态修复是提高河道水环境承载能力、改善河道生态环境的有效途径.本文在长园河中下游段进行湿地生态修复工程实践,在全面分析长园河湿地现状的基础上提出生态修复目标,按照一定的修复原则把工程分为4个区域即湿地生态修复与景观优化示范区、河岸缓冲过滤带重建示范区、连通性修复与生态护岸示范区、生物浮岛示范区进行重点修复,修复后取得了很好的效果,为未来华北地区山区型河道退化湿地的生态修复提供示范作用.

不同流速条件下生态浮岛固定方式稳定性模拟研究

生态浮岛作为水体原位水质修复的重要技术,被广泛应用于各大湖泊及小河流的水质净化中,但对于流态复杂的大型河流缺乏结构稳定的生态浮岛类型。以辽河干流实测水文资料为基础,在沈阳农业大学水利综合试验基地通过试验模拟研究,筛选出可应用于辽河干流的生态浮岛类型。结果表明:不同浮岛类型在不同流速作用下,浮岛理论绳索拉力立桩式平均较索道式增加13.12%,沉坠式平均较立桩式增加23.91%;浮岛实测拉力立桩式平均较索道式增加98.47%,沉坠式平均较立桩式增加305.87%,绳索拉力理论值与实测值表现出一致的变化规律,绳索拉力总体呈索道式<立桩式<沉坠式,表现出索道式浮岛稳定性优于立桩式,立桩式优于沉坠式,沉坠式稳定性较差。通过对不同浮岛位移变化的分析显示,在不同流速作用下,浮岛横向位移索道式平均较沉坠式减小14.39%,立桩式平均较索道式减小44.28%;浮岛纵向位移索道式平均较沉坠式减小55.17%,立桩式平均较沉坠式减小63.16%,索道式平均较立桩式减小20.18%,垂直浮动位移差异不明显,总体表现出索道式和立桩式浮岛稳定性优于沉坠式。由多重比较综合分析表明,不同固定方式生态浮岛在不同流速作用下索道式浮岛稳定性优于立桩式,立桩式优于沉坠式。因此,推荐索道式浮岛作为辽河干流生态浮岛建设的理想类型,用于辽河水质的原位修复。

河口区水质净化防治湖泊富营养化方法研究

利用河口区天然河道空间作为沉淀池,河湾设置曝气带、兼性塘,入湖口设置人工浮岛组成河口区生物净化系统,对入湖河流的水质进行原位治理。研究结果显示,生物净化系统对入湖河水的COD年平均去除效率达32.36%、BOD5年平均去除效率达36.51%、总磷的年平均去除效率达46.55%、总氮的年平均去除效率达52.93%。表明河口区水质强化净化措施能够有效消减入湖污染物的总量,为防治湖泊富营养化问题提供了一个有效的控制方法。