串联式垂直流生态滤池处理农村生活污水的试验研究

对串联式垂直流生态滤池处理农村生活污水进行了为期5个月的现场试验研究。结果表明：通过该工艺,污水中的COD、氨氮、总氮和总磷等污染物均得到了有效去除,在进水COD、氨氮、总氮和总磷平均质量浓度为73.19、25.08、48.55、0.55 mg·L-1时,平均去除率依次为65.6%、71.6%、58.7%、86.9%。COD、氨氮和总磷的去除主要发生在第一级生态滤池的进水0～40 cm阶段,而总氮浓度基本呈均匀下降趋势。串联式生态滤池对各污染指标较好的去除效果也证明了其是一种适合农村分散式污水处理、解决农村污水肆意排放的新途径。     

中国农村生活污水处理技术现状分析及评价

通过查阅我国2000—2016年共计119项≤1 000 m~3·d~(-1)农村生活污水处理实际工程案例文献,统计分析我国农村生活污水处理的技术模式、出水执行标准、6种主要污染物(化学需氧量、总氮、总磷、氨氮、SS、BOD_5)去除率,结合层次分析法对我国农村生活污水处理现状及发展态势进行分析。结果表明,57.26%的农村生活污水处理工艺的处理水量小于100 m~3·d~(-1);出水水质主要执行GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》,文献占比为74.99%;处理技术总体分为生物、生态和组合处理技术3大类,组合处理技术使用最多,多种工艺技术组合是未来农村生活污水处理的主要发展方向。文献中对于水质指标的考核重视程度由高到低分别为COD、总磷、氨氮和总氮,污染物去除的难易程度由易到难分别为COD、氨氮、总磷和总氮。     

池塘循环水养殖模式的构建及其对氮磷的去除效果

构建了一个由水源地、养殖池塘、生态沟渠(1级净化)、2级净化塘和3级净化塘组成的淡水池塘循环水养殖模式,研究该模式对池塘养殖废水中氮和磷的去除效果.2010年5-10月的运行结果表明,经过3级净化后,养殖废水中氨氮水平能维持在约0.33 mg·L-1,6月仅为0.010 3 mg·L-1,亚硝酸盐氮含量低于0.02 mg·L-1,总氮含量在各月均能达到GB 3838-2002<地表水环境质量标准>中V类标准(≤2.0 mg·L-1),总磷含量均能达到地表水Ⅲ类标准(≤0.2 mg·L-1),对叶绿素a的去除效果也很明显,去除率为16.10%～91.22%.可见,该模式能够有效地去除养殖废水中过量的氨氮、亚硝酸盐氮、总氮、总磷和叶绿素a.各级净化模块并不能逐级加倍发挥净化效果,这可能是因为在日常管理过程中由于孽生使得水生植物密度过大,从而引起水质变化反复.近2 a来的试验结果显示新建的淡水池塘循环水养殖模式正处于功能完善阶段,尚未成熟.     

太湖浮游植物群落结构及其与水质指标间的关系

为了探讨太湖浮游植物群落结构时空分布特征、以及太湖浮游植物群落指标与水质指标间的关系,于2013年1月─2013年12月对太湖7个点位浮游植物群落结构和水质指标（水温、透明度、pH、溶解氧、电导率、总氮、总磷、氨氮、高锰酸盐指数、化学需氧量、氟化物、生化需氧量、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、溶解性磷酸盐和叶绿素a）进行月度调查,研究其浮游植物群落结构和湖泊水质的时空分布;并利用Pearson相关性分析浮游植物密度、浮游植物多样性与水质指标间的关系;找出影响太湖浮游植物群落结构的主要水质指标。结果表明：太湖7个点位共获得124种浮游植物物种,其中蓝藻门（Cyanophyta）30种、绿藻门（Bacillariophyta）47种、硅藻门（Chlorophyta）34种、隐藻门（Cryptophyta）3种、裸藻门（Euglenophyta）6种和甲藻门（Dinoflagellate）4种;其中蓝藻门的微囊藻属（Microcystis spp.）为绝对优势种群,优势度为80.8%;太湖浮游植物总密度与蓝藻门密度呈极显著正相关（r=1.000,P＜0.0001）;绿藻门和硅藻门占浮游植物总密度百分比分别和蓝藻门占浮游植物总密度百分比呈极显著负相关（r=-0.497,P＜0.0001;r=-0.814,P＜0.0001）。太湖7个点位水质首要污染物为总氮,其次是总磷和化学需氧量;西太湖污染物浓度最高。从空间上看,太湖浮游植物总密度最高值出现在贡湖湾（远离其入湖口处）,且贡湖湾浮游植物群落多样性相对低于太湖其他点位,同时贡湖湾微囊藻属密度百分比达90.1%,远高于太湖其他点位;从时间上看,太湖浮游植物总密度最高值出现在12月份、其次是6月份;通过浮游植物群落指标与水质指标相关性分析,水温、透明度、总氮、化学需氧量、叶绿素a是影响太湖浮游植物群落结构的主要水质指标。控制太湖入湖口水质污染物浓度排放和修?     

基于肥水资源化的河网区镇域农业面源污染控制系统的构建:以太湖地区新建镇为例

河网地区农业面源污染控制不仅要考虑去污效果和成本,还应兼顾资源化利用。以太湖西岸宜兴市新建镇种植业、畜禽养殖业和水产养殖业产生的3种污染源为对象,调查获得该镇3种污染源污水负荷、各污染物(总氮、总磷、氨氮、COD)输出负荷及农田灌溉需水量,并估算污水农用灌溉潜力和养殖粪污氮磷农用潜力。结合当地适宜的单项面源污染控制技术,在达到GB 5084—2005《农田灌溉水质标准》要求的前提下,提出了全部畜禽粪污处理后还田(模式Ⅰ)、全部畜禽粪污处理后还田及部分水产养殖污水处理后农灌(模式Ⅱ)2种农业面源污染控制系统,并估算系统各污染物削减量和成本。结果表明,每年全部畜禽养殖污水(71.96×10~3m~3)和部分水产养殖污水(2 277.11×10~3m~3)经处理达标后用于灌溉,可以满足新建镇农田灌溉需水量(模式Ⅱ);该系统总氮、总磷、氨氮和COD入河削减率分别为84.3%、94.2%、89.6%和94.0%,每年N、P肥施用量可分别减少81.8和39.9 kg·hm~(-2)。为了节约成本,仅考虑畜禽养殖污水处理达标用于农灌(71.96×10~3m~3)(模式Ⅰ)可满足3%农田灌溉需水量,该系统总氮、总磷、氨氮和COD入河削减率分别为83.0%、93.7%、88.7%和93.7%,每年N、P肥施用量可分别减少52.0和34.2 kg·hm~(-2)。所提出的2种肥水资源化农业面源污染控制系统可为新建镇污染控制工程建设提供技术参考。     

黄浦江浮游动物群落结构及其与环境因子的关系

为探究上海黄浦江枯水期和丰水期浮游动物群落结构及其对环境的指示作用,于2013年11月和2014年7月分别对黄浦江11个断面(82个采样点)进行了调查分析。共鉴定出浮游动物109种,其中原生动物35种(占总种类数的32%),轮虫33种(30%),枝角类18种(17%),桡足类23种(21%)。浮游动物丰度变化范围为1 671.8~70 428.4 ind.·L~(-1),生物量变化范围为0.26~14.97 mg·L~(-1)。丰水期浮游动物的丰度及生物量约为枯水期的2倍。聚类分析显示,枯水期与丰水期各个站点的浮游动物群落结构相似性不一致,枯水期可分为5个类群,丰水期为3个类群。相关性分析表明,原生动物密度与氨氮呈显著负相关;轮虫密度与总磷呈显著正相关,与叶绿素呈极显著正相关;枝角类密度与叶绿素呈极显著正相关,与氨氮呈显著正相关;桡足类密度与叶绿素和水温均呈极显著正相关。由此表明,黄浦江浮游动物的群落结构与水温、叶绿素以及水体的营养状况关系密切。淡水麻铃虫(Leprotintinnus fluviatile)、淡水筒壳虫(Tintinnidium fluviatile)、广布多肢轮虫(Polyarthra vulgaris)、脆弱象鼻溞(Bosmina fatalis)、微型裸腹溞(Moina micrura)、桡足幼体(Copepodid)、无节幼体(Nauplii)、台湾温剑水蚤(Thermocyclops taihokuensis)和球状许水蚤(Schmackeria forbesi)等9个种的存在与否以及是否成为水体的优势种可以作为评定黄浦江等河流水体富营养化水平高低及污染程度轻重的指示物种。该研究可为后期对黄浦江的生态监测及水域生态修复提供理论基础,同时可为未来黄浦江水环境质量、水生态现状及其演变趋势的评价提供参考依据。     

表流人工湿地氮素形态组成及去除效率研究

人工湿地是一种高效、低耗的污水处理方法,能有效降低水体生物耗氧量、化学耗氧量、总悬浮物及污染细菌等,而对氮(N)的去除率较低且不稳定。水体中的总氮(TN)可分为颗粒物有机氮(PON)和总可溶性氮(TDN)。目前对TDN的各组分,如可溶性有机氮(DON)、氨氮(NH_4~+-N)和硝氮(NO_3~--N)的去除机理及方法较为关注,而对总体上的PON和TDN的组成比例及去除率了解仍不充分。该研究在北京野生动物救护中心水禽栖息的人工湖及配套人工湿地展开,从2014年4—11月监测了净化前后水体中各种N形态组成和去除率,并分析了藻类爆发与PON和TDN去除率的关系。结果表明,4─7月人工湖中PON质量浓度占TN质量浓度47.83%±9.90%(平均值±标准差,下同),8─10月升至86.93%±7.71%。水体中PON与叶绿素a(Chl a)质量浓度呈显著正相关(n=8,r=0.76,P0.001),由此推测8─9月藻类急剧增多可能使人工湖中的TDN转变为PON。生长季人工湖水进入表流人工湿地后PON降低60.02%±22.97%,PON去除量占TN去除量90%以上。PON与Chl a的去除率均表现为8─10月低于4─7月,暗示在浮游生物爆发期人工湿地PON的去除能力可能达到了满负荷。另外,生长季表流人工湿地对水体TDN去除效果不明显(-16.40%±27.88%)。该研究获得结论,水禽栖息的污水进入表流人工湿地后TN去除主要以PON为主,且PON去除率与藻类动态相关。针对此类污水,增强人工湿地PON去除能力将能有效提高污水TN去除率,尤其在藻类爆发期除N效果更为显著。     

生态沟渠净化稻田排水动力学分析和生物相特征

本研究以太湖流域常见的菱角、水葫芦、梭鱼草、圆币草等水生植物和人工水草、塑料立体弹性填料为生态强化载体,构建"水生植物-载体生物膜-菌藻"复合型生态系统,研究了稻田排水中的氮、磷等营养元素的去除特性,构建氮、磷污染物的降解动力学模型,并调查了沟渠内"微生物-藻类"生物相特征.结果表明,生态沟渠运行期间,随着水稻进入不同的生长阶段,系统内氮、磷等营养元素的去除率都呈普遍下降趋势,总磷、氨氮、总氮、硝态氮平均去除率分别达到87.1%、92.3%、77.5%、88.6%,其中氨氮的去除率最高,化学需氧量(CODMn)的去除效果并不显著,各实验周期的污染物降解趋势均符合一级动力学降解模型.经生物相分析揭示:随着复合生态系统运行延续,系统内微生物、藻类的种类及Shannon-Weiner index等多样性指数呈不断增长趋势,表明复合生态系统水质改善后更适于多种类细菌与藻类生存与繁殖;复合生态系统中的菌、藻、水生植物及其表面附着的生物膜对污染物的去除具有协同作用,强化了生态沟渠的自净能力.     

粉煤灰渗滤系统处理城市非点源污染物效果评估

对粉煤灰介质渗滤系统处理城市非点源污染物的效果进行了研究.吸附实验表明粉煤灰对氨氮和磷酸盐具有良好的吸附能力.渗滤系统对雨水径流污染处理采用室内小试的方式进行,在70 d内共模拟33次雨水负荷,期间渗滤装置对溶解有机碳(DOC)的平均去除率为88.1%,总氮(TN)的平均去除率为41.0%,氨氮(NH0-N)平均去除率为95.5%,总磷(TP)去除率为81.0%,符合城市非点源污染控制的实践要求.污染物去除主要以吸附过程为主,有机物、氨氮、磷的去除主要发生在渗滤柱表层的0—10 cm,硝化-反硝化主要发生在0—40 cm之间.滤层高度可以从130 cm适当减小为100 cm.吸附动力学表明粉煤灰对氨氮的吸附在3 h达到平衡,对磷酸盐的吸附平衡时间为6 h.微生物对渗滤系统的影响需要进一步研究,随着运行时间的延长,微生物效应将得以体现,污染物的去除效果可能会进一步提高.     

太湖蓝藻的时空变化规律及治理方法

利用2009─2012年丰水期和平水期的生物调查获取的环境和生物数据,研究太湖蓝藻的时空分布规律,分析蓝藻分布与其他物理、化学和生物因子（如温度、酸碱性、有机物和营养盐含量、浮游植物与浮游动物密度等）的相关关系。结果表明：太湖水质基本上超出V类地表水指标,主要的超标因子是总氮。总氮在丰水期和平水期的质量浓度分别为3.05 mg·L-1和1.65 mg·L-1,总氮在丰水期质量浓度降低的主要原因可能是丰水期蓝藻迅速生长,吸收了大量的营养盐。蓝藻仍是太湖浮游植物的优势种。2009─2012年太湖蓝藻的密度随年份无明显变化,但随季节和区域存在显著差异：丰水期蓝藻密度均值为4.87×10^7cell·L-1,明显高于平水期蓝藻密度（1.51×10^6 cell·L-1）;太湖东部采样点蓝藻密度明显低于其他湖区。影响蓝藻的非生物因素包括温度、酸碱度和营养盐,高温、偏碱性和高营养盐含量都会增加蓝藻的密度。蓝藻与其他浮游植物和大型水生植物之间存在竞争关系,蓝藻密度增加促进了枝角类的生长。推荐利用机械打捞和大型水生植物修复方法,因为这2种方法可在降低蓝藻密度的同时去除水体中的有机物和营养盐,可以从根本上降低太湖蓝藻水华的风险。增加其他藻类和枝角类控制蓝藻水华方法可行性较差：1）蓝藻暴发时期其它藻类对能量和营养的竞争能力弱于蓝藻,难以抑制蓝藻的生长;2）在太湖中增加枝角类可能降低现有蓝藻的密度,但建立完整的食物链体系降低富营养化程度,防范生物调控中可能存在的生态风险（如其他藻类水华等）较困难。     

Modeling the impact of natural and anthropogenic nutrient sources on phytoplankton dynamics in a shallow coastal domain, Western Australia

The influence of different nutrient sources on the seasonal variation of nutrients and phytoplankton was assessed in the northern area of the Perth coastal margin, south–western Australia. This nearshore area is shallow, semi-enclosed by submerged reefs, oligotrophic, nitrogen-limited and receives sewage effluent via submerged outfalls. Analysis of 14 year of field observations showed seasonal variability in the concentration of dissolved inorganic nitrogen and phytoplankton biomass, measured as chlorophyll-a. For 2007–2008, we quantified dissolved inorganic nitrogen inputs from the main nutrient sources: superficial runoff, groundwater, wastewater treatment plant effluent, atmospheric deposition and exchange with surrounding coastal waters. We validated a three-dimensional hydrodynamic-ecological model and then used it to assess nutrient-phytoplankton dynamics. The model reproduced the temporal and spatial variations of nitrate and chlorophyll-a satisfactorily. Such variations were highly influenced by exchange through the open boundaries driven by the wind field. An alongshore (south–north) flow dominated the flux through the domain, with dissolved inorganic nitrogen annual mean net-exportation. Further, when compared with the input of runoff, the contributions from atmospheric-deposition, groundwater and wastewater effluent to the domain’s inorganic nitrogen annual balance were one, two and three orders of magnitude higher, respectively. Inputs through exchange with offshore waters were considerably larger than previous estimates. When the offshore boundary was forced with remote-sensed derived data, the simulated chlorophyll-a results were closer to the field measurements. Our comprehensive analysis demonstrates the strong influence that the atmosphere–water surface interactions and the offshore dynamics have on the nearshore ecosystem. The results suggest that any additional nutrient removal at the local wastewater treatment plant is not likely to extensively affect the seasonal variations of nutrients and chlorophyll-a. The approach used proved useful for improving the understanding of the coastal ecosystem.     

蚌、鱼混养在池塘养殖循环经济模式中的净化效能

以TP、TN、PO3-4-P、NO-3-N、NO-2-N、NH 4-N、CODMn、Chla等为主要水质指标研究了在池塘养殖循环经济模式中蚌、鱼混养对主养区养殖废水的净化效能.结果表明:在7月30日到12月2日的5次测定中,除Chla外,其他指标的去除率表现为先升高后降低的趋势.其中NH 4-N在各测定时间的去除率在25.58%～50.82%之间变化,平均去除率为38.05%,8月28日去除率最大,12月2日去除率最小;NO-2-N、NO-3-N、PO3-4-P、TN、TP和CODMn去除率分别在16.95%～45.45%、25.23%～48.48%、18.37%～52.43%、19.47%～49.39%、12.24%～50.00%和31.88%～49.63%之间,平均去除率分别为26.93%、34.75%、36.50%、29.66%、32.49%和41.21%,且均在9月29日去除率达到最大,12月2日降低为最小.蚌、鱼混养对Chla的去除效果明显,平均去除率达83.49%.各测定时间的出水水质综合营养状态指数均明显低于进水.认为蚌、鱼混养对主养区养殖废水具有很好的净化效能.     

污泥干化芦苇床中积存污泥的氮磷变化规律

污泥干化芦苇床是近年发展起来的新型污泥处理技术,为探明污泥干化芦苇床中积存污泥的氮磷变化特征,进行为期3 a的试验研究.试验设3个单元:Ⅰ单元为对照(传统干化床),未种植植物;Ⅱ和Ⅲ单元种植芦苇(污泥干化芦苇床).Ⅰ和Ⅱ单元底部设通气装置.前2 a为负荷期,植物生长期进泥,冰封期闲置;第3年为污泥自然稳定期.试验结果表明,Ⅱ和Ⅲ单元对污泥中TN和TP的去除效果优于Ⅰ单元,其TN去除率分别为56.3％、53.2％和47.9％,TP去除率分别为18.8％、19.2％和10.3％.填料层设置通气结构有利于污泥中氮素的转化和去除,但对除磷无明显影响.至第3年末(11月),Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ单元积存污泥TN、TP平均含量分别为37.0、31.0、33.2和7.00、6.33、6.30g·kg-1.     

粤北2座饮用水源地水库的富营养化与浮游植物群落动态

粤北地区的水库以山地型水库为主,其中有不少担负着饮用水源的功能。为了解粤北地区水源地水库的富营养化状态与浮游植物种群的动态变化,于2011年的枯水期（2―3月）和丰水期（6―7月）对花山和白水礤2座中型水库进行了采样调查,对水库的营养盐和浮游植物种群进行了分析。结果表明：2座水库均为贫营养型;浮游植物在枯水期和丰水期的种类变化不大,共鉴定出的浮游植物6门37种（属）,以硅藻为主要优势种群,优势种为小环藻（Cyclotella sp.）和颗粒直链藻（Melosira granulata）。同时,枯水期和丰水期2座水库浮游植物的丰度和生物量都比较低,其值分别为0.65×106～1.95×106cells.L-1、0.11 mg.L-1和0.73×106～8.9×106cells.L-1、0.05～0.50 mg.L-1。在浮游植物种群动态中,2座水库浮游植物丰度和生物量的季节变化主要表现为硅藻丰度和生物量的变化,低浓度的氮、磷营养盐限制是影响这2座贫营养水库浮游植物动态变化主要因素。     

复合生态处理系统颗粒构成差异及其效应分析

研究了复合生态处理系统中不同单元颗粒物的构成差异，探讨了颗粒构成对其去除机制、粒径分布和去除规律的影响．结果表明，水环境对系统后端颗粒构成产生的影响明显高于对系统前端的影响．颗粒构的成差异决定无机颗粒沉降，有机颗粒分解、藻类被捕食、颗粒截滤依次在颗粒物的去除中占主导地位．不同水环境中，颗粒构成和去除机制的差异导致不同单元颗粒物去除规律的相应变化．     

生物膜法处理养殖废水的研究

室内模拟研究生物膜法处理养殖废水的效果及其影响因素。实验结果表明，连续曝气或者不曝气，生物膜法对养殖废水中的硝酸盐氮去除效果都很差。曝气条件下生物膜法对CODCrNH4^ -N、NO2^--N均有较好的净化效果，CODCrNH4^ -N、NO2^--N的去除率可分别达到79％、99％、99％；不曝气条件下生物膜法对CODCrH4^ -N、NO2^--N净化效果稍差，CODCrNH4^ -N、NO2^--N的去除率可分别达到78％、35％、76％。曝气会增加养殖废水中PO4^3 -P的质量浓度，增幅可达82％；不曝气时PO4^3 -P的去除率可达63％。投加复合菌株有利于生物膜的形成和处理效果的提高。     

滤层厚度对慢滤池深度处理污水的性能影响

将慢滤池用于污水二级出水的深度处理,并利用小试装置研究了滤层厚度对慢滤池性能的影响。选取浊度、COD和色度三个指标,在滤层不同深度处多次取样,分析各指标沿滤层厚度的变化。结果表明,采用粒径为0．4～0．6mm,滤层厚度为800mm的石英砂做滤床时,慢滤池对二级出水具有较好的净化效果：当进水浊度、COD和色度分别为1.3～6．9NTU、30．4～70．0mg·L^-1和20．6°～57．6°时,平均去除率分别达到86．5％、45．0％和46．3％。从试验结果可以看出,慢滤池类似一个微缩的污水二级处理系统,滤层表面的粘性滤膜起到类似初沉池的作用,可以对各指标实现较好的去除,58．6％的浊度、52．7％的COD和45．7％的色度是在滤层上部去除的;慢滤池中部起到类似曝气池的作用,下部起到类似二沉池的作用,对水质指标也能实现一定的去除。     

焦化废水处理试验系统出水的生物毒性变化

焦化废水是一种典型的难降解工业废水,组分复杂,生物毒性高,大多采用生物处理联合物化深度处理的工艺,以满足炼焦化学工业的污染排放标准,但其排水安全性仍然令人担忧。为研究工艺排水安全性,选择发光细菌青海弧菌Q67、稀有鮈鲫(Gobiocypris rasus)血红细胞、活性污泥微生物群落为测试生物,研究了焦化废水及各处理阶段出水的急性毒性和遗传毒性变化,进而识别影响生物毒性的水质因子。焦化废水经过序批式生物膜反应器处理后,出水急性毒性比进水下降71%,遗传毒性下降为90%以上的轻度以下损伤,显示生物强化处理对焦化废水生物毒性有良好的去除作用。生物处理出水再经过深度处理后,则表现出不同的毒性变化:活性炭吸附法对生物急性毒性的消除最佳,但遗传毒性较生物处理出水有所升高;臭氧氧化法不仅水质改善效率差,且最终出水的生物急性毒性与遗传毒性均升高;臭氧催化氧化法对水中残留有机物去除效率较高,但也造成出水急性毒性与遗传毒性的升高。各水样对青海弧菌Q67的急性毒性与有机物、氮等水质指标表现出较强相关性,而遗传毒性与水质指标之间的相关性不显著。研究结果可为评价和改进处理工艺、保障水体生态安全提供参考。     

“奶牛-沼气-牧草”循环型农业系统的能值分析

为探讨“奶牛-沼气-牧草”循环型农业模式（模式I）的结构功能和生态经济效益,应用能值分析方法对其进行研究,并与单一奶牛养殖模式（模式Ⅱ）进行比较。结果表明：模式Ⅰ的净能值产出率（4．06）比模式Ⅱ（4．13）低;模式Ⅰ能值可持续发展指标值为10．27,模式Ⅱ为9．57,模式Ⅰ具有更高的可持续发展能力;模式Ⅰ的环境负载率（0．11）低于模式Ⅱ（0．12）,并且模式Ⅱ能值废弃率为21．72％,模式I为0,因此模式Ⅰ对环境的压力小;模式Ⅰ产出能值反馈率达到30．63％,系统自组织能力强。模式Ⅰ的净效益是模式Ⅱ的1．13倍,但产投比是模式Ⅱ的97．64％。以能值-货币价值计算的生态经济效益分析结果与实际经济效益分析结果基本一致。因此,模式Ⅰ具有环境压力小、自组织能力强、可持续发展能力较强的特征,但仍需进一步优化系统内部结构,提高生产效率。