生态工程综合治理系统对农业小流域氮磷污染的治理效应

以典型农业小流域——开慧河流域源区为研究对象,基于研究区农业面源污染的主要排放特征,建立以生态湿地为主的小流域面源污染生态工程综合治理系统,重点探讨其对水体氮磷污染物的去除效果.结果表明,畜禽养殖业是开慧河流域源区水体氮磷污染物的主要来源,需要重点防控.组合生态湿地处理工程对农村分散式生活与养殖混合废水总氮(TN)、总磷(TP)的平均去除率为87. 1%和90. 9%;多级人工湿地拦截工程对农田排水与分散式养殖混合废水TN、TP的平均去除率为85. 7%和84. 9%;景观型生态湿地净化工程对末端汇水区水体中TN、TP的去除率在27. 1%～67. 4%和13. 3%～81. 5%之间.整个生态工程综合治理系统对流域TN和TP污染物的总拦截量分别为5 292 kg·a~(-1)和1 054 kg·a~(-1),占研究区农业面源TN、TP总污染负荷的35. 3%和43. 6%.因此,构建的生态工程综合治理系统对流域农业面源氮磷污染具有较好的治理效应,适合在我国南方小流域水环境治理中推广应用.     

不同水力负荷下人工湿地-稳定塘组合系统的净化效果

采用人工湿地与沉水植物稳定塘组合系统在低、中、高三种不同水力负荷条件下对污水处理效果进行研究,分析水力负荷对组合系统性能的影响状况,以及各构筑物贡献率的对比。结果显示组合系统耐负荷能力强、处理效果良好、出水稳定;整个组合系统除溶解性磷酸盐外,污染物均随着水力负荷的增加去除率降低,低水力负荷去除效果最优,各构筑物中人工湿地与水力负荷呈负相关性,而稳定塘则受水力负荷影响不显著;各构筑物贡献率中人工湿地对有机物的去除效果较好,但稳定塘对氮磷污染物的去除效果优于人工湿地。     

处理低污染水的复合人工湿地脱氮过程

为了解人工湿地处理低污染水的脱氮过程,以洱海流域邓北桥湿地为例,采用水质分析、细菌数量分析与硝化/反硝化强度分析相结合的方法,研究了复合型人工湿地处理低污染河水过程中的氮转化过程及污染物去除效果. 结果表明:在氧化塘-表流湿地-潜流湿地-表流湿地的复合型人工湿地中,ρ(NH₃-N)和ρ(TN)呈逐级降低的趋势,NH₃-N和TN的平均去除率分别可达53.24%和48.21%. 氧化塘和表流湿地的硝化强度显著高于潜流湿地,二级表流湿地中硝酸菌数量和表层硝化强度均为各工艺单元中最高的,分别为93.00×105g-1和8.42×102mg/(m3·h);潜流湿地中ρ(DO)较低,其反硝化作用强度为各单元最高的,其中表层反硝化强度为32.70×102mg/(m3·h),深层反硝化强度为32.09×102mg/(m3·h). 该复合型人工湿地中反硝化的主要单元为潜流湿地.      

不同工艺组合人工湿地系统应用于生活污水除氮效果研究

以厌氧沉淀塘、垂直潜流湿地、水平潜流湿地、表流湿地和生态景观塘为单元构建了4种不同工艺组合的人工湿地系统并应用于生活污水除氮实验研究,连续一年的实验监测结果表明:不同工艺组合人工湿地系统对生活污水除氮效果差别明显,以潜流湿地为单元构建的CW4系统对污水中氨氮和总氮的去除效果最好,分别为52. 23%～82. 46%和38. 72%～88. 46%;而CW3和CW1系统对污水中氨氮和总氮的去除率最差。此外,不同人工湿地系统在不同季节对生活污水除氮效果差异较大。     

长江大保护中尾水型人工湿地的应用研究：以江东水生态公园为例

为评价长江大保护中尾水型人工湿地的运行效果,针对性地提出运维管理建议,以芜湖江东水生态公园为例,于2021年7月—2022年1月对其不同功能单元出水进行监测,分析各单元对污染物的去除路径及影响因子。结果表明：净化效果方面,在尾水水质较好的前提下(COD、NH₃-N、TN、TP等污染物浓度指标均远低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准),江东水生态公园对各污染物的去除效果仍较好,其中强化表流湿地对NH₃-N、TN和TP的平均去除率分别为85.53%、17.60%和33.71%,串联于强化表流湿地后端的生态涵养塘具有进一步削减强化表流湿地出水中污染物的能力,其中在夏秋季(8—10月)对NH₃-N和TP的平均去除率分别为27.04%和22.51%。影响因子方面,温度和溶解氧浓度对人工湿地脱氮效果影响较大,可在冬季采取保温增氧措施,并根据运行实际综合采取小剂量分批次投加植物碳源,优化潜流湿地填料,设计多级人工湿地串联系统等手段,进一步保障长江大保护尾水型人工湿地运行效果的可持续性。     

复合人工湿地系统对低污染水总氮的净化效果及其微生物群落结构特征

为了解复合人工湿地系统对低污染水中总氮的处理效果及微生物群落结构特征,以表流-潜流-沉水植物塘构建的复合人工湿地系统为研究对象,研究该系统对低污染水中TN、NH4+-N、NO3--N、NO-2-N的去除效果,并采用高通量测序揭示各级单元微生物群落结构与差异性.结果表明:复合人工湿地系统在0.12～0.24 m3/(m2...     

复合型表流人工湿地对微污染原水中污染物去除的试验研究

复合型表流人工湿地是一种改进型表流人工湿地,其以常规表流湿地为基础构建深沟浅滩,在挺水植物的底部进行微地形的塑造,并人工强化种植耐阴型的沉水植物。研究了9—1月、试验温度在0.1~29.5℃时,复合型表流人工湿地对微污染原水中的悬浮物、叶绿素a、氨氮和总磷的去除效率。研究表明,复合型表流人工湿地进水在文献显示的沉水植物生长阈值范围内时,对悬浮物、叶绿素a、氨氮和总磷的去除效率分别为(51.2±17.4)%、(36.0±21.7)%、(13.9±8.9)%和(45.3±10.0)%,对悬浮物、叶绿素a、氨氮和总磷去除的单位面积负荷分别为0.13,2.4,65,87.5 g/(m2·d)。去除效率受温度影响较小,系统具备较高的稳定性。     

表面流人工湿地长期运行后的底泥营养盐累积特征与释放规律

底泥在表面流人工湿地污染物迁移转化中起到非常重要的载体作用,探究其营养盐的累积特征与释放规律对了解长期运行的表流湿地净化功能具有重要意义.以运行了5 a的盐龙湖表面流人工湿地底泥为研究对象,对不同位置底泥的总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)含量进行分析并开展柱状芯样静态释放实验.结果表明,盐龙湖表流湿地运行5 a后,底泥整体属于中度污染范畴,营养盐累积水平主要受进水条件、水深和植物作用等影响.(1)顺着水流方向,表流湿地底泥营养盐含量表现升高趋势;(2)随着上覆水水深增大,底泥营养盐含量升高,碳受影响程度较深;(3)表流湿地植物的生长情况越好,底泥中累积的营养盐含量也越高.底泥营养盐释放趋势呈现为先升后降,在20 d后基本达到平衡.释放速率主要受湿地底泥营养盐累积水平影响,其规律与轻度营养型水库底泥较为相似.表流湿地底泥中包含的植物残体会使营养盐释放更强烈,研究结果可为长期运行的表面流人工湿地提升净化能力提供科学依据.     

季节变化及植物生长对人工湿地处理效率的影响

季节变化与植物生长状况直接影响人工湿地污染物净化效果。对两个人工湿地的芦苇、风车草、旱伞竹、美人蕉、香蒲、菖蒲及姜花生长状况(株高、冠幅、分蘖、底径)、地上部分生物量等植物生长状况数据进行了为期两年的观测与记录,同期对人工湿地、各工艺段的进水及出水进行了采样及监测。研究表明,湿地植物对污染物的迁移能力直接关系到湿地系统的运行效果,这种迁移能力与植物生长量、污染物蓄积能力和生物量的生产速度有关,同时,影响植物生长量的因素又都会影响植物对污染物的同化和迁移。在春季和夏季,植物生长迅速,TN、NH3-N去除率保持在60%左右,TP、COD去除率保持在50%左右。在秋季和冬季,植物逐渐衰败及死亡,TN、NH3-N、COD去除率仅为40%左右。     

人工湿地在辽河流域面源污染治理中的应用

针对辽河流域特定的气候条件并结合自身研究成果,从人工湿地类型的选择、湿地植物在去除氮磷中的作用、人工湿地对废水水质和水量的要求等方面对人工湿地进行了综述。通过对国外人工湿地治理面源污染的实际工程以及辽河流域已经开展的人工湿地治理工程的分析,说明人工湿地是一种有效缓解辽河流域面源污染的技术手段。     

微污染饮用水源水潜流人工湿地预处理的效能研究

以济南玉清湖水库为例,采用水平潜流人工湿地系统对沉砂后的微污染黄河水进行了预处理试验,考察了湿地系统对污染物的去除效率及其变化趋势.同时,根据实验数据,构建了潜流人工湿地系统COD、TN、TP的一级动力学模拟方程.结果表明,水平潜流人工湿地系统对COD、TP、TN和NH4+-N的平均去除率分别为49.89%、50.44%、53.41%和48.45%;人工湿地对污染物的处理是物理、化学和生物及其协同作用的过程.人工湿地沿程及不同高度污染物浓度变化试验结果表明,人工湿地系统对污染物的降解沿人工湿地水流方向逐渐降低,污染物主要在人工湿地床体前部被去除,潜流人工湿地床体上部对污染物的去除效果更好.     

西伯利亚鸢尾人工湿地对镉污染河水的净化研究

西伯利亚鸢尾是一种四季常绿的湿地植物,近年来常被应用于人工湿地工程中。以复合填料为净化基质,以西伯利亚鸢尾为湿地植物的垂直流人工湿地,用于处理模拟重金属镉(Cd)污染河水。研究植物的生长状况、Cd的去除效率、植物对Cd的富集量,以及Cd的去除分布,评估西伯利亚鸢尾垂直流人工湿地对Cd的净化效果。结果表明,当进水ρ(Cd)分别为1,3,6 mg/L时,人工湿地系统对镉的平均去除效率分别为93.3%、90.2%、92.1%;实验结束时,西伯利亚鸢尾地上部分Cd的富集量分别为0.28,0.61,1.41 mg/株,而地下部分Cd的富集量分别达3.48,10.81,19.4 mg/株。西伯利亚鸢尾具有较强的吸收和富集重金属的能力,且主要在根部。     

高氨氮对湿地植物污水净化效果的影响

为研究湿地植物在高氨氮浓度下对污水中有机物、总氮、总磷、氨氮等污染物的净化效果,选用5种常用湿地植物包括菖蒲(Acorus calamus)、芦竹(Arundo donax)、茭白(Zizania latifolia)、旱伞草(Cyperus alternifolius)和再力花(Thalia dealbata)。通过模拟垂直潜流人工湿地污水系统,处理氨氮浓度分别为25,55,108 mg/L的污水。实验结果表明:当进水氨氮浓度为25 mg/L时,湿地植物对COD、TP、TN、NH+4-N的去除效果随HRT的增加呈现上升趋势;当提高进水氨氮浓度时,湿地植物对有机物、氮、磷的去除效果下降显著,氨氮浓度越高,去除效果越差;再力花和旱伞草的去除效果明显好于菖蒲、茭白、芦竹,所以再力花、旱伞草可以用于氨氮浓度较高的污水处理中。     

南四湖流域种植业面源污染氮磷源解析研究

利用田间径流池采集南四湖流域种植业农田地表径流样品,分析其不同形态的氮磷数据,汇总数据得到南四湖流域种植业的氮磷源成分谱;并在南四湖区11条主要入湖河流入湖口处采集水样,测定氮磷含量,利用主成分分析法对南四湖流域种植业面源污染氮磷来源进行了源解析.结果表明,南四湖流域氮磷种植业面源污染来源有3种,3个主成分累积方差贡献率为95.275%.第一类污染途径为降雨淋溶小麦-玉米轮作农田产生的地表径流对河流产生的污染,这种污染的范围广且贡献率较大为50.220%;第二类污染途径为降雨淋溶大蒜-玉米轮作农田产生的地表径流流入南四湖入湖河流引起的,影响面也较广,贡献率为25.119%;第三类污染途径为自然降雨时,小麦-水稻轮作农田产生的地表径流对河流的污染,贡献率为19.937%.     

不同植物人工湿地净化效果及基质微生物状况差异分析

为研究不同植物对人工湿地污染物净化效果和基质微生物状况的影响,采用序批式运行的沙培模拟人工湿地,探讨了菖蒲、香蒲、千屈菜、芦苇和白鹤芋5种湿地植物在不同HRT(水力停留时间,分别为1,3和5 d)下对模拟废水中TP,NH₄+-N和COD_Cr去除效果的影响,比较了不同植物类型模拟人工湿地中基质微生物的数量差异. 结果表明,不同植物系统对污染物的去除随HRT延长逐渐提高,HRT为5 d时各植物系统对污染物的去除效果最佳.TP,NH₄+-N和COD_Cr的最高去除率分别达90.4%,61.7%和96.4%.相对于其他试验系统,菖蒲系统对各污染指标均具有最优的去除效果. 植物种类对基质微生物数量的影响无显著差异.研究还发现,各系统中亚硝酸细菌数量与NH₄+-N去除率之间呈显著相关.      

人工湿地公园有机污染物迁移转化规律研究

为研究以工业园区污水厂尾水为补给水源的景观水体中有机污染物的迁移转化规律,在2015年植物生长季对天津某工业园区人工湿地公园进行了水质采样分析。检测结果表明:湿地进水中ρ(COD)为44!70 mg/L,ρ(BOD)为2.8!5.6 mg/L;出水中ρ(COD)为43!60 mg/L,ρ(BOD)为3.3!4.8 mg/L。潜流湿地对污水处理厂排水具有较好的处理效果,BOD去除率为90%,COD去除率为10%!30%,出水B/C比值较进水有较大降低;潜流湿地出水进入表流湿地后,COD与BOD有所升高,其升高比例分别为10%、225%,这可能是因为表流湿地有水生植物生长,植物腐叶会导致有机物质释放。在湿地公园总出水前设置深水景观湖,有利于出水COD浓度进一步降低。     

人工湿地污染物去除效率稳定性分析——以沈阳市满堂河污水处理中心为例

利用沈阳市满堂河污水处理中心人工湿地8年来运行数据,对人工湿地整体系统和不同功能区的水质净化效果进行了对比分析,结果表明,潜流人工湿地对CODCr的去除效率,在50%～70%;表面流人工湿地对CODCr的去除效率,稳定在20%左右;人工湿地系统整体对悬浮物和氨氮的去除效率保持在50%以上;人工湿地系统对污染物质的去除效率,随着运行时间增加而日趋稳定。     

高水力负荷对人工湿地处理精养虾塘排水效果的影响

通过水平潜流人工湿地处理精养虾塘排水的中试试验,探讨了在不同高水力负荷条件下[1.10～5.34 m3.(m2.d)-1]人工湿地对有机物、氮磷以及悬浮物的去除效果,以期为其设计运行提供参考.结果表明,水力负荷与COD、TN、TP、SS的去除率呈负相关;COD、TN、SS去除速率随水力负荷的升高,先升后降,最高分别达到69、1.8和117.6 g.(m2.d)-1;TP的去除速率随水力负荷的升高变化并不明显.人工湿地在水力负荷2.52～3.24 m3.(m2.d)-1范围内运行时,污染物去除总量最高处理效果最佳.     

人工湿地运行管理关键技术探讨

结合洋湖人工湿地工程实例,介绍了由三级"植物塘+人工湿地"和"潜流湿地+表流湿地"组成的景观型复合工艺系统。探讨了水质管理、植物管理和防堵塞管理等人工湿地运行管理共性的关键技术。     

湿地在面源污染治理中的应用回顾与展望

面源污染是导致水环境污染的主要因素之一,具有分布面广、排放量大、随机性强等特征,因此治理难度非常大。湿地通常指位于陆地和水域生态系统之间的过渡带,被认为是治理面源污染最有效的方式之一。湿地主要通过微生物反硝化、土壤吸附、沉淀以及植物吸收等途径来实现对面源污染物的截留和降解。国内对湿地在面源污染防治中的作用关注较晚,始于上世纪80年代初期。运用于面源污染防治的湿地类型主要有人工湿地、湖滨带、河岸带湿地、氧化塘、生态沟渠等。面源污染的治理应当同点源污染的治理紧密结合,高效发挥湿地的净化功能和景观效应。在构建人工湿地时应保护好天然湿地并慎用外来物种,此外人工湿地的后续管理也需要进一步加强。