两种复合人工湿地系统对东莞运河污水的净化效果

复合人工湿地系统是将不同类型的人工湿地相组合,充分发挥各类型湿地特长,实现优势瓦补的一种更有效的污水净化系统.研究采用复合垂直流-水平潜流人工湿地和复合垂直下行流人工湿地两种复合人工湿地系统对东莞运河的河道污水进行处理,分别监测了两套不同复合人工湿地系统第一、二级湿地单元的出水情况,研究了不同时间段和一定的水力负荷下复合人工湿地系统对河道污水的净化效果.结果表明,两种复合人工湿地系统的二级湿地单元出水各指标明显优于一级湿地单元,复合垂直流-水平潜流湿地对东莞运河污水COD、BOD_5和TP的平均去除率分别达到70.52%、69.21%和55.56%;复合垂直下行流湿地系统对TP的净化尤其突出,平均去除率达到72.62%,二级出水的质量浓度在0.10～0.60 mg·L~(-1)之间,对COD和BOD_5的平均去除率分别为64.74%和60.63%.两种复合系统的出水浓度均达到<城市污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918-2002)中的一级标准.由此可见,两种复合人工湿地系统对各污染物去除效果明显优于单一的湿地系统,且更具稳定性和耐冲击能力.     

垂直流-水平潜流复合人工湿地深度处理电镀废水的效果

采用垂直流-水平潜流复合人工湿地对金华清湖电镀厂排放的电镀废水尾水进行深度处理,研究复合人工湿地对电镀废水的深度净化效果,并对复合人工湿地在低(30 cm·d-1)、高(55 cm·d-1)水力负荷条件下的去除效果进行对比试验,探讨水力负荷对复合人工湿地处理能力的影响.复合人工湿地主要由调节池、垂直流人工湿地、水平潜流人工湿地和集水池四部分组成,电镀厂化学沉淀处理后的尾水先经一级垂直流人工湿地的基质和植物根系的过滤、吸附作用,刺激微生物活性,再流入水平潜流人工湿地完成二级处理,依靠植物、微生物、基质三者的联合作用从而使电镀废水得到深度净化.其中,垂直流人工湿地种植凤眼莲(Eichhornia crassipes)、稗草(Echinochloa crusgalli)和空心莲子草(Herba Alternantherae)3种水生植物,潜流人工湿地种植藨草(Scirpus triqueter)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)、芦苇(Phragmites communis)、千屈菜(Lythrum salicaria)和美人蕉(Canna indica)5种水生植物.结果表明,复合人工湿地对电镀废水的净化效果非常显著,对Zn、Cu、Cr、Mn四种重金属和COD具有很高的去除率,处理后Zn、Cu、Cr、Mn和COD的质量分数分别为15.9%、12.4%、15.2%、28.5%和32.9%.其中,Cu、Mn和COD出水符合<污水综合排放标准>(GB8978-1996)一级标准,而Zn、Cr虽有很高的去除率,但并未达到标准.研究同样表明,复合人工湿地对电镀废水的去除效率存在一个最适宜的处理时间,过短和过长的处理时间都不利于污染物的去除.低、高水力负荷对比试验研究表明,水力负荷对COD的去除效果影响较大,对Zn、Cu、Cr、Mn的影响较小;在高水力负荷条件下,复合人工湿地对Zn、Cu、Cr、Mn四种重金属仍然具有很高的去除率,其质量分数分别降到32.3%、27.7%、30.8%、43.2%.     

人工湿地组合生态工艺对规模化猪场养殖废水的净化效果研究

研究了表面流、水平潜流和垂直潜流人工湿地以及地下渗滤系统组合生态工艺对模拟和实际猪场养殖废水的净化效果。结果表明,在进水ρ（COD）=709.2 mg.L-1,ρ（TN）=597.1 mg.L-1,ρ（NH4＋-N）=560.4 mg.L-1和ρ（TP）=42.5 mg.L-1的质量浓度条件下组合生态系统对于COD、TN、NH4＋-N和TP的去除率分别可以达到87%、95%、97%和95%,其中COD的去除主要在第一级表面流人工湿地,NH4＋-N和TN去除主要是在水平潜流和垂直潜流人工湿地,水平潜流和垂直潜流人工湿地对溶解性磷酸盐去除效果明显,地下渗滤起到进一步稳定出水水质的作用。水平潜流和垂直潜流人工湿地的运行结果对比表明,后者对污染物的去除率均高于前者。     

人工湿地对规模化养猪废水处理效果评价

为了提高人工湿地对养猪废水中污染物去除效果,针对复合人工湿地存在的地下水污染问题,建立与防渗膜连为一体的复合型人工湿地畜禽养殖废水系统,湿地底层铺设PE防渗膜,选用煤渣、砾石、粗砂作为湿地填料,种植美人蕉(Canna indica)、水芹菜(Oenanthe javanica)、菖蒲(Acorus calamus)、水葱(Scirpus tabernaemontani)、水葫芦(Eichhornia crassipes)湿地植物,考察复合人工湿地运行期间对养猪废水污染物的去除效率,并对温度和系统处理污染物效率的变化进行分析。结果表明:湿地植物在启动初期,对污染物的去除效率较低(NH4+-N、TP和CODCr的去除效率分别为53.6%、61.4%和41.7%),需经过一段时间形成良好的根系结构后,NH4+-N、TP和CODCr的去除能力才会稳定提高;地表流人工湿地植物在气温较高时容易枯死,在高温情况下应设置防晒措施;本研究复合人工湿地处理养猪废水污染物效率在10月达到最高,NH4+-N、TP和CODCr的去除效率分别为98.8%、62.1%和87.1%,湿地后续单元增加曝气能有效处理养猪废水中的NH4+-N;气温变化会影响人工湿地处理NH4+-N、TP和CODCr的效率,气温对NH4+-N和TP去除效果影响明显大于对CODCr去除的影响。该处理系统对养猪废水中的污染物去除效果较好,能够将废水水质提高到理想的水平,可为中小型养猪场构建人工湿地提供理论依据和技术参考。     

潜流人工湿地低温下黄河原水预处理效果研究

在低温条件下(水温0.3～15.9℃),采用水平潜流人工湿地在玉清湖水库进水口处对入库黄河水进行预处理试验研究,考察了低温下黄河原水预处理效果,比较了不同水力负荷条件下,湿地系统对污染物的去除效率及其变化趋势,同时考察了进水污染物含量的影响.结果表明:在运行期间,潜流人工湿地有较好的处理效果,COD、TP、TN、NH4 -N的平均去除率均分别达到43.13%、40.86%、42.56%、43.26%.根据GB3838-2002<地表水环境质量标准>,出水中COD达到Ⅰ类,TP平均值达到Ⅱ类,TN平均值达到Ⅴ类;NH4 -N平均值达到Ⅱ类.处理效果与温度正相关,在现有的水力负荷变化范围内(0.6 ～1.2 m·d-1),系统处理效果无明显差别.同时发现,由于本实验的进水负荷低,系统去除功能未能得到充分利用,今后的研究可以适当提高负荷,充分利用系统的净化能力.     

潜流人工湿地中有机污染物降解机理研究综述

人工湿地是一种完整的生态系统,它是利用系统中发生的物理、化学和生物等多重协同作用实现对污水的净化功能.开展潜流人工湿地中废水处理的机理、湿地内部有机污染物的迁移转化、湿地工艺设计及其水力学、动力学参数的研究,对环境废水中有机污染物的去除及生态安全具有重要意义.文章主要从化学、生物、设计参数等方面论述了人工湿地废水处理中有机污染物的降解及其机理研究进展.化学因素主要包括溶解性有机质(DOM)对有机污染物的迁移转化、氧化还原环境(Redox)及废水中电子受体的存在对有机质的分解状况、不同溶解氧(DO)水平为厌氧、好氧细菌对有机物的生物降解及湿地内反应动力学模型建立等因素对废水中有机污染物降解的作用及影响;生物因素主要涉及植物和微生物的作用,湿地中的生物降解是有机污染物的主要去除方式;在工艺参数方面,主要就水流特性、孔隙度、停留时间(HRT)、水力负荷(HLR)和水位等因素对湿地中有机污染物去除的影响进行了探讨.     

活性污泥-人工湿地组合处理系统中污染物的去除

通过12个月的现场监测试验,研究了活性污泥法与四个串联潜流人工湿地构成的组合处理系统对农村生活污水的处理效果及其影响因素.结果表明,当平均处理量为82 T·d-1(36-132 T·d-1),湿地系统水力负荷为0.52-1.88 m·d-1时,组合处理系统对TSS,AN,TP,COD和BOD5的去除率分别为75%,71%,38%,81%和88%;湿地系统对COD,BOD5,SS,AN和TP的去除率分别为39%,55%,48%,5%和18%.方差分析表明,影响组合系统处理效果的主要因素是水力负荷及处理单元;湿地系统中有机污染物(COD,BOD5,SS)的去除主要是由第一块湿地完成的,而AN及TP的去除却呈现"累积"的特点;结合电子受体SO42-,NO3-及NO2-在湿地系统中的浓度变化趋势,推测湿地系统中有机污染物的生物去除主要是通过反硝化脱氮进行的,而通过硫酸盐还原(在硫酸盐还原菌的作用下)却是次要过程.     

人工湿地处理富营养化水体的效果研究

通过在北京市野生动物救护中心构建表流湿地与潜流湿地相结合的复合人工湿地处理富营养化水体,研究该复合人工湿地对总氮（TN）、总磷（TP）及水体浊度的去除效果。结果表明：人工湿地对TP的去除效果好于对TN的去除效果,经过人工湿地处理的富营养化水体,表流湿地、潜流湿地和复合人工湿地对TP的平均去除率可分别达42%、55%、60%,对TN的平均去除率分别为27%、30%、34%,对水体浊度的平均去除率分别达43%、55%、75%。复合人工湿地对TP、TN以及浊度的去除效果受水体温度和溶解氧（DO）的影响,通过相关性分析发现,TP、TN和浊度的去除量与水体中的DO水平之间存在显著的负相关性,而与水体温度有正相关性,在显著性水平为0.05的条件下,相关系数分别为-0.829、-0.767、-0.765和0.674、0.757、0.774。复合人工湿地对TP、TN及浊度的去除率高于表流湿地和潜流湿地,表明复合人工湿地具有优于表流湿地和潜流湿地的整体性功能,能有效提高人工湿地对TN、TP以及浊度的去除率。     

芦苇人工湿地对农村生活污水磷素的去除及途径

构建了芦苇(Phragmites australis)水平潜流人工湿地处理农村生活污水中的磷素,考察了湿地除磷效果以及地上植物吸磷量。结果表明,人工湿地对磷素的去除随水力停留时间的延长而增加,停留时间大于5.3 d时,芦苇湿地除磷效率可以高于88%。湿地进水TP负荷与磷去除速率之间有较好的线性关系(R2>0.91)。湿地植物在11月份收割时,地上生物量为1.65 kg.m-2,芦苇地上部分吸收磷量为3.68 g.m-2.a-1。分析了湿地除磷途径,在试验条件下,湿地填料的吸附和沉淀等作用是水平潜流人工湿地除磷的主要途径,植物吸收仅占湿地总磷去除量的9.1%,但是湿地水生植物是人工湿地重要组成部分,可以通过影响湿地的其他条件间接影响湿地除磷效果。试验证明,人工湿地是适用于农村地区的优良的污水处理技术。     

垂直潜流人工湿地净化北方微污染水体试验研究

为研究垂直潜流人工湿地对北方微污染水体中COD、氮和磷的去除效果及去除机理,在室内选用混合土(由炉渣与种植土按比例混合而成)、石英砂和陶粒作为填料,以天津当地常见植物黄花鸢尾为植被构建了垂直潜流人工湿地处理微污染景观湖水和雨季的初期雨水;除冬季冰封期暂停运行外,通过对系统不同季节运行数据的分析,考察了不同季节环境条件下垂直潜流人工湿地对我国北方城市微污染水体的净化效果及影响因素。结果表明:不同季节条件下,该系统对污染物均有着良好的去除效果和抗冲击负荷能力。微污染景观水和雨季初期雨水经垂直潜流人工湿地系统处理后,出水COD、NH4+-N及TP的质量浓度可分别优于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的IV类、III类和II类水质标准(研究阶段进水TP≤0.80 mg·L-1),COD、NH4+-N和TP的阶段平均去除率最高可分别达80%、91%和82%;TN的去除效果受季节变化波动较大,阶段平均去除率在32%~78%,温度较低季节或原水水质较差时有待处理水回流或辅加其他技术手段以提高脱氮效果。垂直潜流人工湿地对北方微污染水体有着较好的净化效果,能够有效地预防地表水体富营养化的发生,有利于城市水环境质量的改善和水资源的循环利用,具有良好的发展应用前景。     

Pollutant removal by an integrated vertical-flow constructed wetland treating simulated river water by reoxygenation

The effects and mechanism of chemical oxygen demand (COD), nitrogen, and phosphorus concentration removal by an integrated vertical-flow constructed wetland were studied in the wetland system during one inlet–outlet operating period, in two typical stages (each stage is connective 24 h, sampled once every 4 h). The concentration of ammonia decreased along the flow direction in the system, while levels of nitrate (NO₃^?-N) increased. In one operating period, total nitrogen (TN) concentration fell with rising operation time due to evacuative reoxygenation. The TN and NH₃-N removal rates in the system were 26.6% and 97.5%, respectively. COD decreased rapidly in the early stages and more gradually in the direction of water flow of the wetland system. Average total phosphorus (TP) removal rate was 20.71%. TN and NO₃^?-N levels in water of the wetland had a tendency to decline gradually with increasing operation time. Ammonia concentrations displayed only a small variation with operation time. The results also indicated that the wetland was able to maintain its temperature. The oxygen content differed during the various operating stages and exerted a marked influence on COD, TP, and TN removal.     

表面流人工湿地处理生活污水的研究

通过小试装置研究了表面流人工湿地对人工模拟生活污水的处理效果及相关运行参数。实验结果表明，表面流人工湿地系统对污水中的CODcr、TN、TP均有较好的综合净化能力，对各种污染物指标的去除率可分别达到CODcr 75％、TN75％、TP73％，其中CODcr和TN达到一级排放标准分别需3d和4d的表观停留时间，TP要达到二级排放标准则需6d的表观停留时间。而且，湿地植物对TN和TP的去除有比较明显的促进作用。     

人工湿地植物量及其对净化效果影响的研究

人工湿地污水处理系统中,植物对污水净化效果起着非常重要的作用,而植物量是植物生长的关键参数之一。为了明确植物量对污水处理效果的影响,在2002—2008年期间,详细测定了芦苇(Ph.australis Trin)、再力花(Thalia dealbata)、荻(M.sacchariflorus)和美人蕉(Canna indica)4种典型湿地植物不同年度的生物量、不同生长阶段的生物量、生物量年产率,以及同期湿地COD、BOD5、TN和TP等的去除率。结果表明:湿地植物在栽植成活、稳定生长以后,至少要再经过1个以上的生长周期才能完全适应湿地环境,达到生物量的最大值,其中芦苇根系和茎叶生物量显著高于其他植物;同种植物的植物量与COD、BOD5、TN去除率呈显著正相关,与TP相关性不强;植物量随生长周期的变化对湿地净化能力的影响显著,确定合理收割期有利于湿地的稳定运行;不同种类植物生物量年产率与各种污染物的去除率均显著相关,芦苇、再力花和美人蕉均具有较高的生物量年产率,污染物去除能力较好。在试验范围内,芦苇湿地的运行稳定性最好,再力花湿地具有最强的脱氮能力,美人蕉湿地能快速形成规模、实现稳定运行,这些为构建不同特点和不同需要的湿地提供了重要参考。     

湖滨带复合型人工湿地氮磷的去除效果

湖滨带是连接湖泊水域生态系统与陆地生态系统的一个功能过渡区,是湖泊的最后一道保护屏障。在河流的入湖口建造湖滨湿地,可有效净化入湖径流中携带的部分有机污染物、营养盐等。以云南抚仙湖北岸的湖滨湿地—马料河复合人工湿地为研究对象,探讨了湿地不同功能区去除氮磷的效果。研究表明,沉淀池除氮效果最不明显,在该区内有机氮可能发生矿化作用而转变为氨氮。有植物系统的潜流和表流区除氮效果较为明显,潜流区对氨氮、硝氮和总氮的平均去除率分别达18.0%、19.7%和22.6%;表流区对三者的平均去除率分别达50.4%、35.9%和43.5%。沉淀池对磷有一定的截留作用,且在进水污染物质量浓度较高时表现明显,平均截留率为14.9%。潜流和表流区除磷效果不明显,可能是因为湿地运行了两年多,土壤吸附交换达到平衡,影响了表流区的除磷效果。潜流区除磷效果受降雨影响较大,雨季时,总磷的平均截留率为12.1%,主要是不溶性磷的吸附和沉积;雨季末期,湿地流量较小,水体流动性差,系统内处于厌氧状态,出现磷释放现象。     

Adsorption distribution impact on preferential transport within horizontal flow constructed wetland (HFCW)

Predicting preferential water flow and solute transport in soils is in the interest of scientists and engineers in the fields of agricultural soil, forest hydrology, soil physics and wastewater treatment by constructed wetland. In artificial wetlands, any preferential pathway induces an insufficient residence time of pollutants in the soil, making an incomplete and unfinished biodegradation process, a wrong evaluation of the hydraulic residence time of the system which would hinder its management in a complete system with several entities of treatment and a non-homogeneous growth of the biofilm in the solid filter mass. This paper is a contribution in tracer experiment data analysis within a horizontal flow constructed wetland built in a storm water basin. A two-dimensional numerical model was used to simulate flow and reactive solute transport. The flow model was successfully calibrated in very dry soil conditions. The adsorption profiles used in the reactive transport modeling are those of five molecules: metolachlor, atrazine, deethylatrazine (DEA), deisopropylatrazine (DIA), and hydroxyatrazine (HA). We show that the adsorption distribution is an internal factor of soil which is responsible to the “preferential” pathway transport in a homogeneous gravel texture. The mean residence time of pollutants within the filter is strongly correlated with the average value of the adsorption coefficient. Moreover, we note a lack of significant impact of the heterogeneity of the medium on the statistical moments of breakthrough curve. It appears that a uni-modal breakthrough curve is not significant to the absence of preferential flow in the medium and at least a two-dimensional display can provide sufficient evidence on the presence or absence of preferential pathways. Finally, using a PLS regression, it is possible to perfectly discriminate the number of peaks of concentration and the asymmetry of the breakthrough curve.     

村级养殖种植园区碳素物质流分析——以北京市平谷区西柏店村为例

将西柏店村畜禽养殖规模折合为1.5万头猪场当量污染负荷,并将整个园区生产工艺分为养殖、废弃物处理和种植3个阶段,不考虑隐藏流的情况下,以1年为系统边界,通过数据调查、已有资料研究和小区种植试验,采用物质流分析方法分析了西柏店村养殖种植园区在整个生产工艺的碳素流动,以期为村级养殖种植园区大力发展低碳经济提供新的方法和视角,为村级区域循环经济及可持续发展提供减少环境压力解决方案的科学依据。通过园区养殖种植过程的C素分析表明,养殖阶段年输入C素总量为112.52×10^4 kg,其中猪身总固碳量为40.04×10^4 kg,粪碳和尿碳总量为49.29×10^4 kg,以CO2形式代谢排出的C为23.19×10^4 kg。废弃物处理阶段输入的碳主要为粪碳和尿碳,其总量为49.29×10^4 kg,其中9.79×10^4 kg尿碳直接进入种植阶段,39.50×10^4 kg粪碳进入沼气站处理,沼气转化出的碳为11.02×10^4 kg,其中CH4为8.43×10^4 kg,CO2为2.59×10^4 kg,养殖污水中通过CH4排放再加上其他途径释放的碳约有23.66×10^4 kg,占粪碳量的59.89%。进入种植阶段的碳素主要为尿碳、沼渣和沼液的碳素,合计为14.61×10^4 kg,假设该村43 hm^2耕地能全部施用沼肥,不计其他作物种植,1季玉米种植土壤可库存有机碳为60.50×10^4 kg,为进入种植阶段碳素14.61×10^4 kg的4倍,还可增加植物有机碳27.31×10^4 kg。由C素流动分析可知,西柏店村具有可容纳该村养殖废弃物的环境容量,有较好实现养殖废弃物循环利用的条件,但需大力加强畜禽废弃物的管理和处理,提高园区养殖废弃物循环利用效率。     

铁对马蹄莲除磷效果的影响

采用营养液培养方法研究Fe对马蹄莲系统除磷效果的影响.实验结果显示,硫铁矿渣和FeCl3均能提高废水中磷的净化效果,FeCl3对马蹄莲净化废水中的总磷、水溶性磷效果尤为明显.与对照相比,FeCl3＋马蹄莲系统对TP平均去除率提高14.75%,水溶性磷比对照高9.25%.随着时间的延长,SOD和POD都是先上升后下降,C...     

几种植物对潜流型湖滨湿地中氮磷的处理效果比较

湖滨带是连接湖泊水域生态系统与陆地生态系统的一个功能过渡区,是湖泊的最后一道保护屏障。在河流的入湖口建造湖滨湿地,可有效净化入湖水中携带的部分有机污染物、营养盐等。湿地净化污染物的机理极为复杂,其中植被起着重要的作用。选择适当的植物是构建湿地系统的关键。以云南省抚仙湖北岸的湖滨湿地——马料河潜流型湿地为研究对象,探讨了美人蕉(Cannaindica),菖蒲(AcoruscalamusLinn),伞竹(Cyperusalternifolius),香蒲(Typhaelatifolia)四种不同植被系统的潜流型湖滨湿地去除污水中营养盐的效果,为抚仙湖湖滨带人工湿地的合理优化选择植物提供一定的依据。结果表明,四种植被系统的潜流湿地对总氮和总磷均有一定的去除效果。但是由于湿地长期运行而疏于管理,植物没有定期收割翻新,四种植物的氮磷去除率差别不太大,去除效果均不太佳。其中,美人蕉对总氮和总磷的去除效果较好,其去除率分别是30.4%,19.13%,其次为香蒲和伞竹,效果较差的是菖蒲。并且实验表明,暴雨对四种植物湿地氮的去除效果有很大的影响。连续几天的暴雨情况下,四种植物系统氮的去除率都很低。