生物组合技术净化试验及其在北运河城区段示范工程的应用研究

胡韵爽，李绍飞*，孙 珂，刘 然，董立新，常素云

（1.天津农学院，天津 300384；2.河南省新乡水文水资源勘测局，河南 新乡 453000；3.天津市水利科学研究院，天津 300061）

生物组合技术净化试验及其在北运河城区段示范工程的应用研究

胡韵爽1，李绍飞1*，孙 珂2，刘 然1，董立新3，常素云3

（1.天津农学院，天津 300384；2.河南省新乡水文水资源勘测局，河南 新乡 453000；3.天津市水利科学研究院，天津 300061）

【目的】针对北运河城区段水质特点，研发生物生态净化技术，建设示范工程。【方法】开展试验对比4 种不同水生植物、人工水草、曝气-水生植物-人工水草对北运河水质的净化效果并将组合技术应用于示范工程中。【结果】生物生态组合技术去除效果优于人工水草、水生植物等单一技术，在武清城区段七污排污口下游1.1 km 建成的示范工程连续稳定运行10 个月，除2020 年8 月NH4+-N 外，其他月份出水中NH4+-N 和TP 达到地表水Ⅴ类标准，单位面积浮床对NH4+-N、TP 的削减量分别为0.36、0.073 kg/m2。【结论】生物生态组合技术能在冬、夏季强化对氮磷的去除效果，形成优势互补。尤其是在冬季，能克服植物枯萎、去除效果不好的劣势，实现低温环境下对NH4+-N和TP 的有效净化，适合在北方缓滞型河道的水质改善及景观修复中推广应用。

生物生态；组合技术；水生植物；人工水草

0 引 言

【研究意义】北运河贯穿京津冀，在天津大红桥汇入海河，根据海河流域水生态文明建设要求，北运河流域水质提升是重点。武清城区段沿线有多个污水处理厂的排放尾水以及支渠水系汇入，水流滞缓，河道自净能力差，两岸没有处理场地，适宜采用河道内原位生态修复技术进行水质净化。因此，研究适用于北方缓滞型河道的生物生态修复技术并建设示范工程对于北运河流域水环境改善具有重要的现实意义。

【研究进展】河道内原位生态修复技术包括水生植物、生态浮岛和微生物等。水生植物对水体中氮磷具有富集与转移作用，并具有克藻效应，部分植物可去除重金属，能够兼具经济效益和环境效益[1-4]。冯优等[5]筛选优势植物种类时得出挺水植物较沉水植物具有更强的除磷能力。多种水生植物合理搭配的净化效果优于单一植物[1-2]。人工水草是生物膜附着的载体，污水处理就是附着在生物填料上的微生物依靠污染物进行新陈代谢的过程[6]，具有二次污染少、成本低、改善水质效果好等优点,且不受制于光照和透明度，该技术在实际应用中具有很大优势[6-7]。【切入点】但是，生物生态组合技术在北方的实际应用研究较少。课题组前期[8-9]在水温较高（≥22 ℃）的有利条件下开展了下列试验研究：筛选出超细碳纤维为优势人工水草、水葱为优势植物；分析了活性污泥接种法挂膜的人工水草、水葱对NH4+-N 和TP 的去除效果；在冬季将人工水草与水葱组合进行现场中试，由于水温较低，人工水草在河道内挂膜不充分、植物生长缓慢，净化效果不理想。

在上述研究中水生植物种类相对单一，所采用的活性污泥接种法与实际工程中的河道自然挂膜法在人工水草表面形成的生物膜菌群种类相对丰度不同，净化效果相差较大，此外，没有对比分析二者组合的优势。生物生态组合技术是在富氧条件下，植物根系与高比表面积人工水草集成在一起，在河道里构成了微观A/O 复合系统，形成稳定的生物净化群落，实现水体净化。【拟解决的关键问题】为科学将生物生态组合技术应用于示范工程中，本文在前期研究基础上进行如下改进：针对北运河自八孔闸至老米店武清城区段的水质污染特征，丰富了植物比选种类，将优势人工水草在城区段河道内自然挂膜，挂膜成功后在冬夏两季对比分析水生植物、人工水草及二者组合的净化效果，揭示单项技术的互补性以及组合技术的优势。将组合技术应用到北运河自武清第七污水厂排污口向下游1.1 km 河道示范工程中，连续稳定运行10 个月，以期提升城区段水质、修复河道生态景观。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

北运河武清城区段自上游八孔闸至下游老米店总长约13 km，水流缓滞，武清城区一支渠至七支渠构成的支流水系，以及第二、第七污水处理厂排放出水均在城区段汇入北运河干流。布设八孔闸、陈官屯村前、北郑村、雍阳桥、前进桥、老米店闸6 个采样点，连续监测水质，结果表明NH4+-N、TP（全磷）质量浓度变化范围分别在0.06～2.88、0.06～2.07 mg/L之间，下游水质劣于上游，污染时段及污染源解析如下：①秋冬季水位较低时，内源底泥污染物释放；②水藻腐烂在河道里导致富营养化；③在汛期降雨过后，由于沿线污水处理厂超越排放以及支渠水系的面源污染汇入导致氮磷质量浓度较高。因此，城区段河道水流滞缓，自净能力差，污染来源主要为城市面源污染、污水厂尾水排放和内源底泥污染释放。

1.2 水生植物净化试验设计

选取适宜在北方生长的水葱、鸢尾、美人蕉和千屈菜4 种水生植物，在夏、冬季对比分析净化效果、筛选优势种类。设计148 cm×33 cm×50 cm 的有机玻璃水槽，模拟北运河城区段河道水流，取长势良好的4 种植物各6 株，株高30～40 cm，叶冠直径修剪至17 cm，洗净根部，固定在水槽中，加入100 L 北运河原水，每个处理重复2次。拟建示范河段长1.1 km，根据水文监测可知河道断面平均流速0.02～0.1m/s，算得水力停留时间小于24 h，另外，城区段河道水位和流速受控于上游八孔闸和下游老米店闸的调度规则，在非汛期降雨较少时，上、下游闸较长时间不放水，水力停留时间较长，故本文选取试验周期为7 d。开启水泵，保持流速0.02～0.10 m/s，模拟城区段河道水流状态。每日定时取样，监测水体中NH4+-N 和TP质量浓度变化，计算去除率和水力负荷。植物覆盖比例是指叶冠覆盖面积与水体面积的比例，可算得覆盖比例约为35%。试验期间，夏季水温22～25 ℃，溶解氧DO 6～8 mg/L；冬季水温3～10 ℃，DO 6～8 mg/L，由于千屈菜茎叶枯萎较早，采用其他3 种植物。

1.3 曝气-人工水草净化试验设计

根据课题组前期研究可知，超细碳纤维为优势人工水草，每根长1 m，沿直径展开约长15 cm，比表面积约82 000 m2/m3[8-9]。于2019 年10 月将其放入北运河城区段河道中开始自然挂膜，2020 年6 月，摘取人工水草样本送至北京诺禾致源科技股份有限公司进行16S rDNA 扩增子测序，对高变区进行测序分析和菌种鉴定，分析微生物群落组成结构。

由于水生植物试验水槽深度（50 cm）小于人工水草长度（1 m），人工水草无法垂直悬挂于其中，为了更真实地模拟人工水草在河道内的运行状态，设计了直径20 cm、高1 m 的圆柱形反应器。设置2 个处理，自然挂膜处理即取1 根挂膜人工水草，用蒸馏水清洗后，放入反应器中，加入20 L 北运河原水。以不添加人工水草为空白对照，每个处理重复2 次，人工水草运行比例（即人工水草体积与实验水体体积之比）为90%。在反应器内安装微孔曝气盘，连接气泵，每日曝气10 h 溶解氧质量浓度保持7～9 mg/L，在增氧的同时能够模拟河道水流的扰动状态。试验期间，由于微生物菌群由河道移至室内试验水柱中，需要一定时间适应环境，所以试验周期延长至15 d。每天取样1 次。冬夏季水温同1.2 节。

1.4 生物生态组合净化技术试验设计

将2 根挂膜人工水草与12 株水生植物组合，固定在试验水槽中，添加100 L 河道原水。在冬、夏季开展试验，每个处理重复2 次，具体方法同1.2。由于水葱、鸢尾净化效果较好，美人蕉、千屈菜观赏性较好，故在夏季，采用水葱＋鸢尾、千屈菜＋美人蕉的植物组合；在秋冬季，由于千屈菜枯萎较早且无法越冬，故选取其余3 种植物组合。具体组合方式见表1。

表1 生物生态组合方式Table 1 Combination mode of biological ecology

注 人工水草的运行比例是36%、水生植物的覆盖面积是67%。

1.5 生物生态组合净化技术示范工程设计方案

选取北运河武清城区段为示范河道，其主槽宽40 m，边坡比1∶3～1∶4，中泓线水深变化范围2.0～3.8 m，汛期暴雨后可达4.7 m 左右。流速在0.02～0.1 m/s 之间，属于缓滞型河道，行洪下游开闸时流速在0.5～1.0 m/s 之间，见图1。受七污排水汇入影响，示范河段在冬季河水温度高于0 ℃不结冰，夏季最高28 ℃。

示范工程建设在武清城区段自七污排污口至下游1.1 km 河道内，净化工艺包括：2 段20 m 长的分布式微孔曝气区，分别布设在上、下游；由于城区段支渠水系的面源污染、污水厂尾水排放等外源污染均从河道左侧汇入干流，且流速从中泓线向两岸递减，因此将浮床布设在河道左侧，布设2 400 m2植物浮床，浮床规格为4 m×9 m，共约66 组；在每株植物的正下方固定1根1m长的超细碳纤维人工水草，共21 600根。示范工程中，植物与人工水草组合方式为：1 株植物+1 根人工水草，与组合试验（组合方式：12 株植物+2 根人工水草）相比，增加了人工水草的数量。由前期试验可知，人工水草在冬季植物枯萎时，对NH4+-N、TP 也有一定的净化效果，故为了使示范工程在冬季水温较低时，也能够保证出水氮磷达标，在组合试验基础上额外加密人工水草。

根据前期试验结果，水葱是优势植物，鸢尾次之，在实际工程中，考虑到物种丰富性、景观生态性以及便于后期维护管理，适当增加了鸢尾的面积，补充了美人蕉和千屈菜。工程中水葱面积1 000 m2、鸢尾面积800 m2，美人蕉、千屈菜组合布设面积为600 m2。植物浮床选用抗冻耐冲击的高密度HDPE 型材料[9]，采用无土栽培方式。示范工程于2020 年4 月建成，8月运行稳定后监测进出水NH4+-N 和TP 质量浓度。

图1 示范河段位置图Fig.1 Location map of demonstration river section

2 结果与分析

2.1 水生植物净化效果分析

水力负荷是指一定面积/体积的滤料在单位时间内去除的污染物质量浓度的能力，单位为mg/(L·h)或mg/(L·d)，计算式为：X=（C1-C2）/Z，其中C1、C2分别为污染物初始质量浓度和去除稳定时的质量浓度，Z为去除稳定时的水力停留时间。在水生植物的作用下，水体中NH4+-N 和TP 的质量浓度变化过程见图2、图3。冬、夏季水生植物的去除率及水力负荷见表2。由表2 可知，夏季植物对NH4+-N、TP的去除率分别为25.22%～66.77%和50.00%～66.67%，可见对TP 的去除效果均较优。冬季，对NH4+-N、TP 的去除率为25.22%～37.79%、13.33%～31.58%，综合冬、夏季的结果：水葱净化效果最好，为优势植物，鸢尾次之。在实际工程中，兼顾景观性和种植适宜性，以水葱、鸢尾为主，适当搭配美人蕉、千屈菜。

图2 植物对NH4+-N 的净化效果Fig.2 Purification effect of plants on NH+4-N

图3 植物对TP 的净化效果Fig.3 Purification effect of plants on TP

表2 不同季节单一水生植物去除率及水力负荷Table 2 Removal rate and hydraulic load of single aquatic plants in different seasons

注 在植物浮床施工中，1 株植物固定在0.33×0.33 m2的浮床板上，故1 株植物叶冠覆盖面积取0.33×0.33 m2。

此外，进水中的污染物质量浓度是影响净化效率的重要因素，在一定范围内，污染物质量浓度越高净化效率越高，往往水力负荷也越大。本试验中对于NH4+-N，冬季进水质量浓度3.37～3.89 mg/L，远高于夏季进水质量浓度0.84 mg/L。由于水力负荷的计算中采用了削减质量浓度的绝对值，去除率计算采用的是削减质量浓度的相对值，所以算得的冬季水力负荷高于夏季，而去除率低于夏季。

2.2 曝气-人工水草净化效果分析

通过对北运河河道自然挂膜人工水草的微生物测序，进行OUT 分析，然后对OUTs（Operational Taxonomic Units）的序列进行物种注释，得到物种分布情况，并进行样本复杂度分析。属水平（Genus）以上的top10 物种相对丰度见图4，提取出具有水质净化功能的微生物见表3。由表3 可知，超细碳纤维在北运河河道内自然挂膜成功，微生物菌属对水体中TP、NH4+-N 和COD 等具有较强的净化能力，同时能降解有机物，吸附重金属，促进植物生长，形成稳定的生物净化群落，改善水质。冬、夏2 季人工水草对水体中的NH4+-N 和TP 的净化效果见图5、图6，冬、夏季人工水草的去除率及水力负荷见表4。在冬、夏季，人工水草均能持续稳定地去除NH4+-N。夏季，人工水草对NH4+-N 的去除率与优势植物水葱的去除率（66.77%）接近。值得一提的是，在冬季，水生植物已枯萎，而人工水草对NH4+-N 依然有较理想的去除效果，7 d 时去除率超过50.00%。

图4 属水平上的top10 物种相对丰度Fig. 4 Relative abundance of top10 species at genus level

冬、夏2 季对TP 的去除效果均不稳定，与戚科美[7]的研究结果相一致。试验过程中，TP 质量浓度出现明显的反弹，这是由于部分生物膜会脱落老化以及水草自身浮动，使得吸附在生物膜表面的磷释放进水体中[16]。但是，在冬季的去除效果优于水生植物。

表3 微生物菌属及其净化作用Table 3 The effect of main microorganisms on water purification

表4 不同季节人工水草对监测指标去除率及水力负荷Table 4 Removal rate and hydraulic load of artificial aquatic grass monitoring index in different seasons

图5 人工水草对NH4+-N 的净化效果Fig.5 Purification effect of artificial aquatic plant on NH4+-N

图6 人工水草对TP 的净化效果Fig.6 Purification effect of artificial aquatic plant onTP

2.3 单一技术效果对比分析

根据上述试验结果可知，在夏季，水生植物对NH4+-N、TP 均有明显的净化效果，尤其对TP 的净化效果更加明显；但是在冬季，由于茎叶枯萎，对NH4+-N 和TP 的去除率明显下降。人工水草在冬、夏2 季对NH4+-N 的净化效果均明显优于水生植物，在冬季对TP 的去除率优于大部分水生植物（仅略低于水葱）。因此，将人工水草与水生植物技术组合，可在冬、夏季实现对NH4+-N 和TP 的有效削减。

2.4 生物生态组合技术效果分析

生物生态组合技术和单一技术在冬夏季的净化效果对比见图7、图8。连续监测组合试验的NH4+-N、TP 质量浓度变化，计算得到去除率和水力负荷，见表5。根据图7、图8 及表5 可知，夏季，水生植物与人工水草组合对NH4+-N 的净化能力大大加强，去除率显著高于单一的人工水草和水生植物；对TP 的去除率介于人工水草和植物之间。冬季，组合技术对NH4+-N、TP 的净化能力显著提高。因此，组合技术在夏季能够增强对NH4+-N 的净化效果；在冬季能克服植物枯萎、净化效果不好的劣势，将人工水草与水生植物优势互补，在低温环境下实现对NH4+-N 和TP的有效净化。另外，冬季组合三的去除率略高于夏季组合一，这是由于组合三进水中的污染物起始质量浓度高于组合一，说明即使是在冬季水温较低的情况下，组合技术对高质量浓度的污水也有很好的去除效果。

在曝气-水生植物-人工水草组合技术，植物根系与下方悬挂的超细碳纤维集成在一起，是微生物栖息的良好载体，在富氧条件下，能够形成高密度、种类更加丰富的微生物群落结构，除了含有好氧菌、厌氧菌、兼性好氧（厌氧）菌，还包括能辅助植物生长的菌属。在缓流条件下，在河道里能构成微观A/O 复合系统，进行硝化和反硝化作用，高效地脱氮除磷，并能维持水体中微生物净化群落的稳定性。

图7 夏季各项单一技术和组合技术对比Fig.7 Comparison of single technology and combination technology in summer

图8 冬季各项单一技术和组合技术对比Fig.8 Comparison of single technology and combination technology in summer

城区段河道水流缓滞，受尾水排放、地表径流汇入影响，NH4+-N 和TP 质量浓度超标，组合技术适用于河道污染水体的净化。

表5 不同季节组合试验组起始质量浓度、稳定时质量浓度、去除率和实际水力负荷Table 5 Initial and stable concentration, removal rate and actual hydraulic load of experimental groups in different seasons

2.5 生物生态组合技术示范工程运行效果分析

2020 年8 月示范工程运行稳定后，进水和出水的NH4+-N、TP 的质量浓度变化见图9、图10。由图9、图10 可知，示范工程稳定运行10 个月以来，出水中NH4+-N、TP 得到有效削减，除2020 年8 月的NH4+-N 外，其余月份的TP、NH4+-N 均达到地表水Ⅴ类标准。2020 年8 月在汛期降雨之后取样监测，受面源污染汇入以及污水厂超越排放，河道NH4+-N 质量浓度激增，进水NH4+-N 质量浓度达4.3 mg/L，示范工程净化作用显著，出水NH4+-N 质量浓度2.86 mg/L，去除率33.49%。2020 年8—10 月，组合技术对NH4+-N 与TP 去除率的变化规律接近，对NH4+-N的去除率为 14.90%～33.49%，对TP 的去除率在11.76%～31.25%之间。之后随着水温降低，对NH4+-N的去除率呈下降趋势，12 月，NH4+-N 去除率降至最低（1.89%），这是由于微生物的硝化与反硝化作用和植物生长繁殖都受到低温环境的影响，所以对NH4+-N 的净化效果减弱。2020 年底，对水生植物进行收割的同时，对组合工艺进行修整维护，包括修剪枯叶，清除枯死的植物及浮床下方拦截的垃圾，加固人工水草，维持工艺的净化效果。2021 年1—2 月，组合技术对河道水体中的NH4+-N 和TP 的去除率有所提升，NH4+-N、TP 去除率在27.89%～30.94%和7.14%～21.43%之间。在3—5 月，气温逐渐回暖，当水温较高时，水体中的微生物活性增强；NH4+-N 可以直接为水生植物的生长提供氮素，水生植物返青快速生长，所以此阶段NH4+-N、TP 的去除率上升，分别为44.03%～48.38%和13.33%～40.98%。

图9 示范工程建成后NH4+-N 质量浓度变化Fig. 9 Variation of NH4+-N concentration after the demonstration project was completed

图10 示范工程建成后TP 质量浓度变化Fig. 10 Variation of TP concentration after the demonstration project was completed

根据城区段水位观测资料，枯水期12 月—次年3 月水深约2 m，7—8 月丰水期水深约4.7 m，其余时间为平水期水深约3.8 m，可推算出示范工程河段的径流量。已知植物浮床面积为2 400 m2，据此估算示范工程运行10 个月来，组合工艺对NH4+-N、TP的单位面积削减量分别为0.36、0.073 kg/m2。

3 讨 论

生物生态组合技术，是水生植物根系与人工水草生物膜在水体中耦合并相互强化，将2 种方法优势互补，在冬、夏季得到较好的净化效果，本研究通过在北运河城区段建设示范工程得到了验证。在示范工程中，组合技术在暖季（2020 年8 月—10 月、2021 年3—5 月），对NH4+-N、TP 的去除率在14.9%～48.38%、11.76%～40.98%之间；在冬季（2020 年11 月—2021年2 月），对NH4+-N、TP 的去除率在1.89%～30.94%、7.14%～25.00%之间。组合技术大多优于人工水草或水生植物的单一技术[1-2]，苏蕾等[17]将植物-人工水草组合技术应用于广州某河涌修复工程中，在5、6 月对NH4+-N 和TP 的去除率分别为83%，73%，优于单一技术。组合技术大多是在南方开展，普遍净化效果较好，但是生物生态组合净化技术在北方河道实际应用较少。本文在冬夏2 季均开展了单一技术和组合技术净化效果研究，建设示范工程，稳定运行10 个月，涵盖冬夏2 季，在冬季水温较低时也有较理想的净化效果。此外，在本研究中，北运河自然挂膜的人工水草生物膜中检测到了红细菌属（Rhodobacter）、生丝微菌属（Hyphomicrobium）、气单胞菌属（Aeromonas）、新鞘氨醇杆菌（Novosphingobium），除了具有降解COD、去除NH4+-N，磷、降解有机物，反硝化脱氮、降解芳烃化合物等水质净化作用之外，寡养单胞菌属（Stenotrophobacter）还能分泌植物生长激素，促进和保护植物生长，强化植物的修复作用，与水生植物形成了更加稳定的微观A/O 高密度复合系统。因此2种技术组合后能互相促进、强化，较单一技术能更好地起到净化水质的作用。

关于水生植物和人工水草的单一技术研究国内外较多。水生植物净化水质研究中，在南方植物种类多，对NH4+-N 和TP 净化效果较好[18-20]。在北方，大部分开展的是水温较高时的静水试验，对NH4+-N和TP 的去除率在77.00%～92.00%和50.00%～91.30%之间[19-22]，与本文结论一致。温奋翔等[23]利用植物浮床对北京朝阳区景观水体进行现场净化实验，浮床运行稳定后，在夏季，对TN、TP 的去除率最高、可达65.00%和35.00%；在秋冬季，由于植株枯萎，植物体吸收的污染物以及底泥内源污染物释放，对TN、TP 的吸收速率为负值，引起了二次污染。本研究中的示范工程，在冬季对NH+4-N、TP 的去除率在1.89%～30.94%、7.14%～25.00%之间，在冬季也有净化效果。这是由于在示范工程中大面积使用了净化效果好的植物水葱和鸢尾（水葱面积占41.67%，鸢尾面积占33.33%），并与优势人工水草超细碳纤维进行组合，最大限度实现优势互补、强化作用。

已有的人工水草净化水质研究，一般采用碳素纤维、细绳状、AquaMats 生态基、超细碳纤维等材质，对TN 和NH4+-N 去除率通常在40.50%～77.00%和43.40%～91.00%之间[7-9,24]，夏季去除效果更好。对TP 的去除效果不理想，不如水生植物。这与本研究结论相吻合。杨红艳等[6]、戚科美[7]在徒骇河马颊河流域的示范工程中，采用细绳状10 cm 人工水草，连续3 a 监测NH4+-N 质量浓度，结果表明，3 a 的平均去除率分别为16.1%、18.2%和27.5%，本研究中的示范工程稳定运行10个月以来对NH4+-N的平均去除率为27.46%，与上述示范工程运行第3 年的平均去除率相近，后续随着在河道内挂膜时间的延长，人工水草生物膜会进一步丰富优化，运行效果会进一步增强，但遇到行洪冲刷及暴雨，提前将浮床及人工水草移至岸边，防止浮床损坏及生物膜脱落；温度对NH4+-N 的去除效果影响较明显，在冬季，随着水温降低，对NH4+-N 的去除率也明显降低。

4 结 论

1）水生植物对北运河水体中的NH4+-N 和TP 均有净化作用，在夏季的去除效果优于冬季。水葱为优势植物，鸢尾次之。超细碳纤维人工水草在北运河水体中自然挂膜成功，在冬夏季，对NH4+-N 的去除效果优于水生植物，对TP 的去除效果不稳定。

2）生物生态组合技术的净化能力较单一技术有显著提高。在夏季，对NH4+-N、TP 的去除率达88.99%～93.20%和52.00%～55.56%，强化了对NH4+-N的净化作用；在冬季，对NH4+-N、TP 的去除率为91.27%和56.52%，实现了低温环境下对NH4+-N 和TP 的有效净化。

3）示范工程稳定运行10 个月，在暖季，对NH4+-N、TP 的去除率在14.9%～48.38%、11.76%～40.98%之间；在冬季，对NH4+-N、TP 的去除率在1.89%～30.94%、7.14%～25.00%之间。单位面积浮床对NH4+-N、TP 的累计削减量分别为0.36、0.073 kg/m2，除2020 年8月的NH+4-N 外，其余月份的TP、NH4+-N 均达到地表水Ⅴ类标准。

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Research on Purification Experiment of Biological Combination Technology and Its Application in North Canal City Demonstration Project

HU Yunshuang1, LI Shaofei1*, SUN Ke2, LIU Ran1, DONG Lixin3, CHANG Suyun3
(1. Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China; 2. Xinxiang Hydrology and Water Resources Survey Bureau,Xinxiang 453000, China; 3. Tianjin Water Conservancy Research Institute, Tianjin 300061, China)

【Objective】 Water pollution is a great environmental concern for surface water in many regions in northern China, and how to purify the water is essential to maintaining its ecological function. The aim of this paper is to test the feasibility of different biotechnologies for water purification. 【Method】 The experiments were conducted in the northern section of the great Canal in Tianjian, in which we investigated the efficiency of four aquatic plants in comparison with artificial aquatic plants, aeration-aquatic plants-artificial aquatic plants.【Result】The removal effect of the bioecological combined technology was better than that of the artificial aquatic plants,aquatic plants and other technologies. After running for 10 months, the purification site build 1.1km downstream of the outlet of the seventh sewage treatment plant at Wuqing has seen the NH4+-N and TP reaching Standard V for surface water, with the floating beds reducing NH4+-N and TP to 0.36 kg/m2and 0.073 kg/m2, respectively.【Conclusion】 The bioecological combination technology facilitated the removal of nitrogen and phosphorus in the water during both winter and summer, especially in winter. It overcomes the disadvantages of plant wilt and poor removal effect, and realizes the effective purification of NH4+-N and TP in low temperature environments, suitable for the application of water quality improvement and landscape restoration in north slow river.

biological ecology; combination technology; aquatic plants; artificial aquatic plants

胡韵爽, 李绍飞, 孙珂, 等. 生物组合技术净化试验及其在北运河城区段示范工程的应用研究[J]. 灌溉排水学报,2022, 41(8): 106-113.

HU Yunshuang, LI Shaofei, SUN Ke, et al. Research on Purification Experiment of Biological Combination Technology and Its Application in North Canal City Demonstration Project[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(8): 106-113.

TV93；X522

A

10.13522/j.cnki.ggps.2022003

1672 - 3317（2022）08 - 0106 - 08

2022 -01-04

“十三五”国家水体污染控制与治理重大专项（2017ZX07106003）

胡韵爽（1998-），女。硕士研究生，主要从事水环境生态修复。E-mail: 907367647@qq.com

李绍飞（1979-），女。副教授，主要从事水环境生态修复。E-mail: lishaofei79@126.com

责任编辑：白芳芳