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。

不同生态浮床对水体氮磷的净化效果及机理探讨

[目的]研究不同生态浮床对水体氮磷的净化效果及机理。[方法]通过构建空心菜-生物膜组合生态浮床,与对照组和空心菜浮床组比较对富营养化水体氮磷的去除效果,分析不同生态浮床的植物根系微生物的生物量、氮磷吸收量及去除贡献率,探讨生态浮床的氮磷去除机制。[结果]与空心菜浮床相比,组合生态浮床对氮磷污染物的去除效果更好,TN、TP、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N平均去除率分别为71.35%、70.05%、83.17%、85.83%,较空心菜浮床提高了13.92%~21.08%;在氮磷去除过程中植物根系充当“载体”,富集大量的微生物,形成根系生物膜,而组合生态浮床根系生物膜的微生物生物量显著大于空心菜浮床(P<0.05),表明载体生物膜对植物根系微生物的富集和生长有显著促进作用;空心菜浮床和组合生态浮床中植物对氮磷的吸收量均有限,氮去除贡献率分别为25.56%、20.24%,磷去除贡献率分别为5.99%、4.18%,表明植物吸收作用不是浮床系统氮磷去除的主体。[结论]生态浮床对水体氮磷的去除主要依靠微生物转化作用,组合生态浮床的微生物生物量较大,可有效提高水质净化效果和系统稳定性。

农村面源污染治理的“4R”理论与工程实践——水环境生态修复技术

当前,我国农村水体普遍污染严重,作为农村面源污染治理技术体系中的最后一环,农村水环境生态修复技术的实施具有十分重要的现实意义。本文在自己已有工作的基础上,总结和梳理了国内外适合我国农村的水环境生态修复技术,并分别按技术原理进行了阐述。研究表明,其中的生态浮床技术具有投资少、见效快、管理方便等优点,是一种行之有效的水体原位生态修复技术,尤其是采用水稻等能产生经济效益的植物作为浮床植物,不仅可以改善水质,其收益也能补偿部分投资成本;水生植物恢复技术是提高水体自净能力、恢复水生态系统结构和功能的必然选择,按照目标要求进行水生植物恢复,可以有效降低水体污染物浓度,促进水生态系统良性发展;以土壤生物工程为主的生态护坡技术适合我国农村河道的边坡修复,河岸植被群落能够得到良好恢复,坡岸土壤侵蚀和农业面源污染均能得到有效控制。生态修复技术的应用需与生态拦截技术和养分利用技术相协调,要以不同功能和目标需求为导向,注重采用组合技术工艺进行修复,以提高水环境生态修复的效果。

复合立体生物浮床技术对微污染水体氮磷的去除效果

复合立体生物浮床技术是一种有效的水体污染控制技术。利用竹子制成网格状的立体框架,安放植物、螺蚌等,同时配以弹性材料,形成复合生物浮床。选用芋头、慈姑、荸荠、水芹、蕹菜和美人蕉作为浮床植物,研究其在夏季和秋季对微污染水体中氮磷的去除效果。结果表明,在夏季试验中,蕹菜浮床>美人蕉浮床、荸荠浮床、芋头浮床>慈姑浮床、水芹浮床;在秋季试验中,芋头浮床>慈姑浮床、美人蕉浮床、蕹菜浮床>荸荠浮床、水芹浮床。在夏季、秋季试验中,芋头浮床的除氮效果一直很好,对总氮的最大去除率分别达71%和62%;而蕹菜浮床的除磷效果一直很好,对总磷的最大去除率分别达30%和81%。比较了复合立体浮床与传统平面浮床对总氮、总磷处理效果的差异,指出复合立体浮床技术在微污染水体的生态修复方面具有较好的应用前景。

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。

生态浮床技术研究进展

近年来,随着人类活动的加剧,水资源短缺、水体污染和富营养化现象已十分普遍,因此,了解污废水的处理与回用就显得尤为重要.传统的物理化学方法容易出现投资大、难操作、产生二次污染等问题.生态浮床技术是一个综合了物理、化学、生物方法的水环境原位生态修复过程,它利用水生植物及根系微生物吸收N、P元素,同时可降解有机物和重金属,并以收获植物体形式将其搬离水体.保护了水生态环境,实现了景观效益和生态功能的双赢.回顾了生态浮床理论与技术的研究状况,分析了生态浮床的净化机理,探讨了生态浮床修复效果的影响因素,阐述了生态浮床技术应用现状及效果并对今后的研究方向进行了探讨,旨在为生态浮床技术研究提供有价值的参考.

空心菜浮床＋仿生植物系统对污染物去除效果

通过空心菜浮床,空心菜+仿生植物复合系统以及仿生植物3组不同的水处理系统对城市重污染河道水体主要污染物的去除效果研究,试图阐明浮床+仿生植物复合系统在水质净化中的强化作用。结果表明,空心菜浮床+仿生植物复合系统对污染水体中的TN,NH4+-N,TP,高锰酸盐指数均具有较好的去除效果,相对于单独的空心菜浮床系统,复合系统对TN,NH4+-N,TP以及高锰酸盐指数的去除率提高了28.50%、20.03%、33.43%、18.02%;相对于单独的仿生植物系统,复合系统对TN,NH4+-N,TP以及高锰酸盐指数的去除率提高了14.98%、20.29%、53.38%、26.96%,且其对污染物的去除率远高于对照(p<0.05),表明空心菜生态浮床+仿生植物复合系统可实现对污染水体的强化净化,同时可有效抵抗空心菜植物腐烂对系统带来的冲击,确保复合系统的长期稳定运行。

生态浮床的应用及进展

生态浮床作为一种新型富营养化水体修复技术,因具有可操作性强、运行成本低、易维护、生态风险小、景观效果好等优点,已得到广泛研究和应用。但影响该技术的因素也较多,主要包括温度、浮床水生植物选型、水体污染程度等。目前该技术仍然存在一些亟需解决的问题,如被修复水体对浮床植物的选型要求、浮床植物的回收处理、浮床载体的选择等。

3种浮床植物及人工水草去除水中氮磷的研究

引种了能越冬的浮床植物黄菖蒲、西伯利亚鸢尾,采用维纶醛化丝制作平行排列式人工水草,与美人蕉进行水质改善比较研究,对SRP,TP,NH4^＋-N,TN的去除率分别为70.39%-99.22%,62.07%-94.98%,58.03%-99.26%,59.67%-91.06%。其中,黄菖蒲去除效果突出,对4种污染指标的去除速率分别达到98.42,88.98,1118.87和1668.06mg/（m^2·d）,其次为美人蕉、西伯利亚鸢尾,人工水草最弱。黄菖蒲对4种污染指标的去除速率分别是美人蕉去除速率的2.93,2.82,3.63和5.31倍。黄菖蒲和西伯利亚鸢尾耐寒能力强,能越冬,管理工作量小,且西伯利亚鸢尾在冬季有较好的景观效果。推荐黄菖蒲和西伯利亚鸢尾作为城市水体生物浮床水质改善的主要植物。

人工浮床技术在污染水体生态修复中的研究

人工浮床作为一种有效、经济、新型的地表水生态修复技术,已被许多国家成功地应用于地表水的污染治理和生态修复中,成为目前水环境综合治理领域研究和应用的热点,主要依靠植物、微生物和水生动物的共同作用实现对水体的净化。概述了人工浮床国内外研究现状及其工程应用实例,对处理效果影响因素进行了分析,展望了发展前景。

大型水生植物修复受损水环境机理及进展

利用大型水生植物修复受损水环境成为研究的热点。在阐述生态修复目标的基础上,深入分析了净化富营养化水体生态修复的多方面作用机理及其效果,探讨了大型水生植物修复受损水环境研究的发展方向和研究重点,可为大型水生植物修复受损水环境的相关研究和工程提供一定的参考。

生态浮床技术处理景观水体试验研究

采用生态浮床的形式,将黄菖蒲、美人蕉生态栽培植物单作、混作,根据植物的生长状况和植物对水体中氮磷等污染有机物的去除特征、去除率探明黄菖蒲、美人蕉处理城市景观水体的净化效果。经过60d的试验研究发现,植物生长良好,氮磷及有机污染物质得到有效去除。结果表明,单作黄菖蒲比单作美人蕉更能有效去除氮营养元素,对TN的去除率可达69.4%;单作美人蕉比单作黄菖蒲更能有效去除磷营养元素,对TP的去除率可达70.5%;混作TN、TP的去除率分别为47.8%、56.8%,去除氨氮、高锰酸盐效果比单作更明显。

基于景观的水体生态修复模式设计——以重庆市内子口水库为例

【目的】探讨水体生态修复模式,为改善都市近郊水体水污染,保护水生态环境提供参考依据。【方法】在探明重庆市内子口水库基本条件及水污染种类与程度的基础上,针对库内(已受污染水体)与库外(污染源)分别采用不同修复措施。【结果】库内据污染情况于不同位置设置生态浮床980座;库外采用人工湿地与水源涵养林对污染水源进行处理,共设计2种规模6个垂直流人工湿地,并采用菖蒲、美人蕉等作为湿地植物,采用香樟、垂柳等植被于库周布置17280m2的水源涵养林。【建议】通过水生态修复与保护措施,利用植物对污染物的截留与吸收,可改善水库水质,但修复周期相对较长。

生态浮床技术及应用的研究进展

水体富营养化是指水体内氮磷营养元素富集,使水质恶化,藻类异常增殖的过程.生态浮床技术,通过植物根系吸收、吸附、截留及根系微生物分解水体中的氮、磷等营养物质,再通过收割植物将其搬离水体,从而达到净化水质的目的.国内外研究较多的水生植物有挺水植物、漂浮植物、浮叶植物和沉水植物等.为了克服传统生态浮床净污主体的单一性,在其基础上衍出了水生动植物组合式生态浮床.

曝气-生态浮床处理景观水体富营养化研究

[目的]研究曝气与生态浮床组合处理景观水体富营养化的效果。[方法]选取黄花鸢尾和花叶菖蒲组合作为生态浮床,将生态浮床和曝气-生态浮床进行对比研究,研究曝气-生态浮床对景观水体中总氮(TN)、总磷(TP)的去除效果。[结果]生态浮床对景观水体中的TN、TP的去除率分别为85.14%和40.98%;曝气-生态浮床对景观水体中的TN、TP的去除率分别为93.17%和53.28%。在生态浮床处理景观水体中,增加曝气能够对景观水体中TN、TP的去除率提高10%左右。[结论]曝气-生态浮床能够很好地去除景观水体中TN、TP,是处理景观水体富营养化的有效方法。

生态浮床的改进设计及其性能比较研究

生态浮床技术是治理水体富营养化的有效方法之一。文章对生态浮床的基本情况进行了介绍,分析了生态浮床存在的问题,在此基础上提出了生态浮床的改进设计方案,并对改进后的浮床特点进行理论分析。文章以空心菜为浮床植物,将改进浮床和传统泡沫板浮床对富营养化水体的净化效果进行比较,考察改进浮床的相关性能。结果表明,在相同条件下,改进设计的生态浮床比传统浮床有更好的富营养化水体净化能力,可以作为新型浮床推广使用,更好地服务于水体修复。

植物与微生物协同净化黑臭水体的脱氮性能

该研究通过在室内模拟黑臭水体,建立苦草和梭鱼草独立与混合生态浮床,研究微纳米曝气条件下植物和微生物协同净化黑臭水体的脱氮性能和微生物群落结构特征,并探讨黑臭水体脱氮性能与微生物群落之间的关系。结果表明,苦草组、梭鱼草组和混合组对氨氮的平均去除率为97.83%、98.18%、98.33%,对总氮的去除率为62.38%、72.24%、62.27%,三者都高于对照组。植物对氨氮和总氮的去除不明显,水体微生物和生物膜微生物的硝化和反硝化作用是脱氮的主要途径。第12天、第31天水体和定植棉生物膜的微生物群落的优势门为变形菌门、拟杆菌门、放线菌门和Dependentiae菌门;优势的黄杆菌属、气单胞菌属、假单胞菌属、鞘氨醇单胞菌属、红杆菌属等都属于异养硝化-好氧反硝化细菌。定植棉生物膜的物种数、Chao1指数、Shannon指数都明显高于第12天和第31天的水体微生物群落,水体微生物和种植棉生物膜的优势菌属和群落结构存在一定的差异。实验后期,化学需氧量浓度是影响水体脱氮效果的重要因素。

强化生态浮床净化黑臭水体研究

采用装载不同类型填料的生化物化耦合强化生态浮床处理低碳氮比黑臭水体。构建了Fe-C微电解强化生态浮床(ICEFB)、海绵铁微电解强化生态浮床(SIEFB)、沸石强化生态浮床(ZEFB)和生态浮床(EFB)四组反应器,比较不同浮床系统的脱氮除磷效果,考察DO质量浓度和进水NH_(4)^(+)-N质量浓度对氮、磷等营养盐去除效果的影响。结果表明,铁微电解填料的引入显著提高了生态浮床的脱氮除磷能力,与ZEFB和EFB相比,SIEFB和ICEFB具有较高的养分去除效率。在DO为2 mg/L、进水NH_(4)^(+)-N质量浓度为30 mg/L时,SIEFB对NH_(4)^(+)-N的去除率和去除负荷分别为99.33%和62.96 g/(m^(3)·d),TN的去除率和去除负荷分别为64.42%和56.78 g/(m^(3)·d),TP的去除率和去除负荷分别为88.51%和10.73 g/(m^(3)·d)。SIEFB的SND效率最高,为84.80%,具有较好的同步硝化反硝化效果。动力学研究结果表明,生态浮床系统内的NH_(4)^(+)-N的降解过程符合准零级动力学方程,TN和TP的降解过程符合准一级动力学方程。综上所述,海绵铁和Fe-C微电解是行之有效且有应用前景的生态浮床强化技术。

多功能浮床栽培几种贵重花卉及其对水质修复的研究

通过对10种高价值陆生植物进行水培实验,筛选出了千里香、马蹄莲、春芋和一帆风顺4种优良备选植物。并利用这4种植物进行了水质生态修复的实验研究,研制的多功能植物浮床,是一种方便在自然水体中培养植物并对水体中氮磷等污染物去除的装置,该装置具有抗风、可重复使用、培养的产品易收割等优点,为治理水体富营养化提供了一种管理方便、变废为宝的可能技术。

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。