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环境科学学报 2021年第1期41卷 263-272页

作者：于文泽余昊翔张俊慧邱斌刘永泽曲丹刘志红钱晓辉李鹏飞郭鹏北京市水体污染源控制技术重点实验室北京100083 北京林业大学环境科学与工程学院北京100083 北京市昌平区水务局北京102200 北京市北运河管理委员会昌平区管理段北京102209 北京市昌平区沙河闸管理处北京102206

构建了针对再生水补给低c/n河湖水体的“释碳塘⁃水平潜流人工湿地⁃沉水植物塘”耦合生态净化系统,以北运河上游沙河水库为研究对象,研究了该耦合系统对主要污染物Tn、TP和cODcr的净化效能,并采用高通量测序技术解析了各单元微生物群落... 详细信息

构建了针对再生水补给低c/n河湖水体的“释碳塘⁃水平潜流人工湿地⁃沉水植物塘”耦合生态净化系统,以北运河上游沙河水库为研究对象,研究了该耦合系统对主要污染物Tn、TP和cODcr的净化效能,并采用高通量测序技术解析了各单元微生物群落分布特征.结果表明,耦合生态系统稳定运行后出水中TP、Tn和cODcr的浓度分别为(0.07±0.03),(1.41±1.06)和(18.51±6.97)mg·L^-1,其中,TP和cODcr可稳定达到《我国地表水环境质量标准》(GB3838—2002)地表IV类水(湖库)标准,Tn达标率为73%.10月下旬后出水中Tn不达标主要是由于温度降低导致反硝化细菌活性降低以及进水中c/n降低导致.本耦合系统可强化沙河水库中氮素的去除,不仅体现在释碳床的加入可补充湿地反硝化所需碳源,且自身的“夹心结构”可在内部实现缺氧环境,有利于反硝化的发生.加入释碳床前后,释碳塘和水平潜流人工湿地对Tn的去除率分别由23.1%±27.3%和38.3%±21.6%提高至25.3%±19.4%和47.4%±15.6%.微生物群落分析结果表明,运行过程中释碳床内部微生物优势菌属由嗜氢菌属和淀粉发酵菌属转变为纤维素降解菌属.耦合系统各单元优势菌属差异较大,其中节杆菌属(Arthrobacter)在3个单元均为优势菌属.

关键词：塘+湿地系统再生水补给水体低c/n水体氮磷去除微生物群落分析

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低c/n河湖水体生态净化系统的构建及净水效能研究

低C/N河湖水体生态净化系统的构建及净水效能研究

引用

作者：余昊翔北京林业大学

学位级别：硕士

沙河水库是北运河上游的关键节点,根据北京市地表水功能区划分,北运河上游为景观水体,水质应达到《我国地表水环境质量标准》（GB3838-2002）IV类水标准。然而现阶段沙河水库水环境质量不容乐观,亟需开展沙河水库水环境质量改善与水生... 详细信息

沙河水库是北运河上游的关键节点,根据北京市地表水功能区划分,北运河上游为景观水体,水质应达到《我国地表水环境质量标准》（GB3838-2002）IV类水标准。然而现阶段沙河水库水环境质量不容乐观,亟需开展沙河水库水环境质量改善与水生态功能的提升,这对北运河生态廊道的构建具有重要意义。本文通过对沙河水库的水质进行调查,建立了基于该水质特点的生态处理系统,研究了其净水效能和净水机理,并经行了现场试验。本研究首先于2018年3月至2019年11月开展了沙河水库水质的连续监测。监测结果表明,沙河水库主要水质指标cOD、BOD5、Tn和TP分别为32.53 mg/L、8.71 mg/L、6.97 mg/L和0.25 mg/L,不能达到地表IV类水的标准。由于受底泥污染物释放及溢流污染等因素的影响,各污染指标呈现出典型的季节性变化规律。有机污染物呈现出春夏季高,秋季低的特征,TP浓度整体呈现出明显的“倒V型”变化趋势,Tn呈现出显著的“V”型变化趋势。夏季（汛期）库区氮素污染主要以nH3-n为主,其它季节（春季、秋季）氮素污染主要以nO3--n为主,沙河水库为典型的低c/n闸坝型水库水体,Tn、TP为主要的污染因子。在识别沙河水库水质污染特征的基础上,构建了以人工湿地为核心的低c/n水体生态净化系统,具体工艺流程为“释碳塘-水平潜流人工湿地-沉水植物塘”。释碳塘内放置具有夹心结构的“释碳床”,由木条、砾石和玉米芯构成,床体中具有释碳能力的物质为玉米芯,其cOD释放速率为0.75 mg/g·d。利用所构建的生态净化系统对库区水体进行水质提升,研究了该系统在不同运行阶段的净水效能。结果表明,系统在添加释碳床运行阶段,生态净化出水cOD、Tn和TP的出水浓度分别为18.46 mg/L、1.41 mg/L和0.04 mg/L,平均去除率分别为23%、81%和92%,达标率分别为99%、73%和100%。进入深秋后系统出水Tn不达标,主要是由于反硝化细菌活性及植物长势受气温降低影响所致。各净化单元中,水平潜流人工湿地对于Tn和TP的去除贡献高于释碳塘及沉水植物塘,分别为43%和40%,是营养物质去除的核心单元。通过高通量测序技术,对生态净化系统各单元及释碳床内部微生物群落结构进行分析。结果表明,生态净化系统各单元细菌群落结构比较丰富。门级水平主要包括变形菌门、放线菌门及绿弯菌门等优势菌门,属级水平主要包括节杆菌属、芽孢杆菌属和假单胞菌属等优势菌属,这些菌门（属）多与脱氮除磷相关。其中,处于试验中期的人工湿地单元,其内部与脱氮除磷相关菌属相对丰度最高（27.75%）。释碳床内部的细菌群落在门级水平主要包括变形菌门、拟杆菌门及厚壁菌门等,属级水平主要包括嗜氢菌属、固氮螺菌属和梭菌属等,其群落结构随实验的不断进行,从以脱氮除磷相关的菌门（菌属）不断向以纤维素降解相关的菌门（菌属）过渡。基于小试研究结果,在沙河水库北岸设计并建设了处理量为1.5 m3/d的现场试验,阶段性运行结果（2019年10月9日-11月12日）表明,现场试验出水cOD、Tn和TP的出水浓度分别为42.27 mg/L,6.76 mg/L和0.21 mg/L,对于污染指标的平均去除率分别为36%,23%和57%,并不能达到地表IV的标准,主要是由于冬季湿地植物凋落及微生物活性降低导致系统净化效果受到影响,后续还将继续开展现场试验的相关研究。

关键词：低c/n水体人工湿地生态净化系统脱氮微生物群落

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异养-自养耦合深度脱氮系统的生物脱氮性能研究

引用

环境科学研究 2020年第2期33卷 385-391页

作者：郑绍智刘会娟彭剑峰赵凯孙欣桂林理工大学环境科学与工程学院广西桂林541006 清华大学环境学院水质与水生态研究中心北京100084 中国科学院生态环境研究中心北京100085

为探究低c/n〔ρ(cODcr)/ρ(nO^-3-n),下同〕水体的脱氮技术,分别以火山岩、火山岩/铁碳颗粒、火山岩/硫磺颗粒、火山岩/铁碳颗粒/硫磺颗粒作为填料构建R1、R2、R3和R4反应器,考察反硝化系统在不同c/n下的脱氮效果.结果表明:①随着进水... 详细信息

为探究低c/n〔ρ(cODcr)/ρ(nO^-3-n),下同〕水体的脱氮技术,分别以火山岩、火山岩/铁碳颗粒、火山岩/硫磺颗粒、火山岩/铁碳颗粒/硫磺颗粒作为填料构建R1、R2、R3和R4反应器,考察反硝化系统在不同c/n下的脱氮效果.结果表明:①随着进水c/n的降低,R1、R2和R3反应器的nO^-3-n去除率逐渐降低,R4反应器则是先升后降;在c/n为1.5~2.0、系统温度为30℃、进水pH为7.0±0.2、HRT(水力停留时间)为4.0 h、进水ρ(nO^-3-n)为30 mg/L时,R4反应器中nO^-3-n去除率最高,平均值为90.1%.②在R2反应器中,随着反应器的运行,铁碳颗粒自身氧化表面形成氧化膜,使得铁自养反硝化作用不断减弱,脱氮效率与R1反应器相近.③运行前期,R2和R4反应器保持着较高的ρ(nH^+4-n),随着反应器的运行,4个反应器的ρ(nH^+4-n)相当.④与R3反应器相比,R4反应器中不存在nO^-2-n的累积情况,同时铁自养过程产生的碱能被硫自养过程所消耗,系统pH更适合反硝化菌生存.研究显示,c/n为1.5~2.0时,异养-铁-硫自养反硝化系统可提供充足的电子供体,减少对有机碳源的依赖,保证了稳定高效的脱氮效果.

关键词：低c/n水体火山岩铁碳颗粒硫磺颗粒异养反硝化自养反硝化

来源：评论

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