菖蒲和空心菜在处理微污染河水潜流人工湿地中的应用

为了探讨修复微污染河水的潜流湿地中植物对污染物去除效果的影响及其生长变化,在野外条件下构建2座分别栽种菖蒲和空心菜的水平潜流人工湿地,并以未栽种植物的湿地作空白。分析了湿地中污染物的去除效果,考察了湿地中植物的生物量、根系活力和氮磷含量的变化。植物湿地中污染物净化效果优于空白湿地,菖蒲和空心菜湿地对氨氮(NH+4-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和高锰酸盐指数(CODMn)的平均去除率分别为61.1%和57.5%,31.5%和39.7%,24.7%和25.5%,20.4%和20.7%。实验结果表明,湿地中菖蒲的根系鲜重是空心菜的4.2倍,但其根系活力低于空心菜。2种植物均可在湿地中正常生长,但受湿地中营养盐浓度的限制性影响,移栽后的植物组织氮磷含量与移栽前相比下降了11.8%~20.3%。植物在净化微污染河水的潜流人工湿地中对N、P的去除起重要作用。     

种植不同植物的表面流人工湿地净化效果和微生物群落差异分析

为了解植物种类对表面流人工湿地的净化效果的影响及其与微生物群落的关系,研究了4种植物条件下表面流人工湿地的氮磷平衡以及微生物群落结构。结果表明,各组人工湿地对氨氮(45.53%～80.95%)、总氮(53.67%～80.30%)和总磷(32.97%～55.77%)都有较好的处理效果,种植植物的人工湿地比未种植的人工湿地具有更高的氨氮、总氮和总磷去除效果,其中黄菖蒲组对氮的去除效果最好,美人蕉组对磷的去除效果最好。在表面流人工湿地中,微生物作用(34.84%～45.44%)是人工湿地氮去除的主要途径,基质吸附(20.90%～23.91%)是人工湿地磷去除的主要途径,但是种植植物的人工湿地的氮磷通过微生物去除的量更高。高通量测序分析表明,相较于未种植植物的人工湿地,种植植物的人工湿地显示出更高的微生物丰富度、多样性和更高的脱氮除磷功能微生物的丰度。假单胞菌属、不动杆菌属、芽孢杆菌属和硝化螺菌属是人工湿地中主要的脱氮菌属,也是种植植物的人工湿地高生物脱氮的原因。假单胞菌属和不动杆菌属丰度增加是种植植物的人工湿地高生物除磷的原因。     

山地城市污水特细砂除砂系统目标粒径确定

三峡库区重庆段污水处理厂长期受污水特细砂影响;污水中特细砂平均粒径仅182.6μm,而传统沉砂池通常以粒径大于200μm砂粒去除率来衡量沉砂池除砂效果;参考国外传统除砂设备性能参数估算特细砂总去除率仅为51.2%,若考虑砂水分离器效率等因素,则实际去除率更低。基于重庆"特细砂"的粒径分布特征、除砂效率理论计算分析认为,特细砂除砂装置的设计研发时,除砂粒径分界点或目标粒径为100μm,并以粒径≥100μm细砂去除率来衡量沉砂池的除砂效果,能保证粒径分布曲线中70%~95%的特细砂得到有效去除,能满足污水处理厂对特细砂的去除要求。     

人工湿地中基质与植物对污染物去除效率的影响

针对太湖五里湖富营养化水体，采用中试规模的人工湿地现场实验开展了不同基质、不同植物的污染物去除效果研究。基质采用炉渣和沸石2种，在一个湿地池种植单一植物茭白，另一个湿地池种植鸢尾＋菖蒲混合植物，同时构建了无植物的对照组湿地。研究表明：（1）在运行初期，沸石和炉渣2种基质对TN、TP的去除率差异为12.5%和12.6%，吸附饱和后，2种基质对TN和TP的去除率差异缩小为3.2%和6.1%，从长期运行来看，炉渣和沸石2种基质在人工湿地中的去除效率差异将减小；（2）茭白单一植物湿地对污染物的去除率与鸢尾＋菖蒲混合植物湿地对污染物的去除率两者之间差异不大；（3）人工湿地种植植物后对TN、TP的去除率比无植物状态时分别高出13.6%和19.5%，植物在人工湿地中对污染物的去除发挥了重要作用；（4）在本试验条件下，茭白吸收所去除的氮数量为湿地氮总去除量的8.95%，茭白吸收去除磷的数量为湿地磷总去除量的20.16%，在人工湿地中，茭白吸收对磷的去除效率比对氮的去除效率高。     

潜流人工湿地对微污染河水的净化效果

为了探讨潜流人工湿地对微污染河水的净化效果,在野外条件下构建潜流人工湿地,分析了湿地中pH、氧化还原电位(ORP)和DO的进出水变化,考察了湿地中污染物的净化效果,探讨了温度对湿地净化效果的影响。各湿地进、出水DO浓度相差不大;除美人蕉湿地外,其余湿地出水pH较进水变化较小;植物湿地出水ORP较进水均有所增大。植物湿地对污染物的去除效果均优于空白湿地,且随着气温的升高,NH4+-N、TN和CODMn的去除率逐渐增加,去除率分别可达90%、50%和20%。TP去除率却未随温度发生明显变化,始终波动在30%～60%之间。相关性分析结果表明湿地中NH4+-N和TN的去除率与温度相关,较低的有机物浓度造成CODMn的去除率与温度相关性差,由于湿地对磷的去除主要以颗粒态磷(PP)为主,TP的去除与温度不相关。     

垂直潜流人工湿地有机物积累及去向初步分析

为防治湿地堵塞、改善湿地处理效果,初步探讨了湿地中有机物的积累规律,并估算湿地中有机物不同去除途径的贡献率。结果表明,垂直潜流人工湿地中基质间积累的有机物主要是不可溶有机物,且粒径主要集中在5.00μm以上,分析是不同粒径有机物凝聚积累的缘故;垂向沿程基质间有机物的积累量受进水水力负荷影响明显;进入垂直潜流人工湿地中的有机物绝大部分都被生物(植物和微生物)吸收和利用而得以去除,该途径贡献率可达99.9%以上。     

高盐工业废水人工湿地处理中植物的筛选

通过人工湿地中试实验,考察了芦苇、睡莲、水葱、狭叶香蒲和宽叶香蒲水生植物单元对经生化处理的石油和精细化工工业区的工业废水中盐含量较高、氮磷营养盐含量较低和化学需氧量(COD)含量较高的废水中污染物的去除情况,研究了在植物不同生长阶段系统中COD的去除同盐度之间的关系,探讨了盐度差异对植物生长状况的影响,为确定人工湿地适合的进水盐度,达到有效去除高含盐量工业废水中有机污染物提供依据。结果表明,芦苇、睡莲和狭叶香蒲3种植物单元内高含盐量工业废水中污染物的净化效果较水葱和宽叶香蒲单元的净化效果好:前3种植物单元内COD、生化需氧量(BOD)和总磷(TP)的去除率大约在38%、55%和62%左右,而水葱和宽叶香蒲2种植物单元内COD、BOD和TP的去除率大约在30%、36%和52%左右;系统中各个单元内总氮(TN)去除率都在85%以上。在植物的不同生长阶段,人工湿地系统中氯离子浓度与COD浓度之间的相关性存在差异:植物生长初期,系统中氯离子浓度与系统中COD浓度之间无显著相关性,而在植物生长旺期和末期,两者则成正相关关系。因此,需根据植物的生长阶段调整人工湿地的进水盐度。     

人工湿地净化造纸废水尾水及优势植物筛选

通过象草、灯芯草、水葱、风车草4种植物人工湿地系统对造纸废水的处理,探讨了湿地系统对COD、NH+4-N和TP的去除能力,考察了湿地植物的净化作用与效果。结果表明,植物的引入能显著提高湿地系统对造纸废水的处理效果;植物人工湿地系统中COD、NH+4-N和TP去除率均随水力停留时间的延长而增加;4种植物人工湿地系统对COD去除效果均较好,其中水葱湿地系统最佳,COD去除率可达98%以上;水葱和灯芯草湿地系统对NH+4-N和TP的去除效果较好,其去除率分别可达85%和80%以上。综合比较4种植物的综合净化能力,水葱和风车草最好,灯芯草次之,象草最差,水葱和风车草是人工湿地处理造纸废水的适宜选择。     

3种不同基质潜流湿地对磷的去除效果

基质是潜流式人工湿地污水处理系统的重要组成部分,直接影响到系统的处理效果.本文研究了由沸石、页岩陶粒和碎石3种不同基质构建的潜流式人工湿地对磷的去除效果.结果表明,在设计水力停留时间3 d,连续进出水情况下,碎石单元对磷的去除效果最好,页岩陶粒单元次之,沸石单元效果最差,平均去除率分别为95%、60%和35%.在潜流式人工湿地污水处理系统运行初期观察到磷释放现象,沸石单元最为明显.进水磷浓度较低时,磷的去除率随浓度升高而升高,当正磷、总磷浓度分别升高到2.4～2.5和3.1～3.3 mg/L时,正磷、总磷的去除率开始迅速下降.     

植物种类与水力负荷对人工湿地去除污染物的交互作用

人工湿地去污效能不仅受水力负荷(HL)影响,还与植物种类有关。为研究这2种因素对污染物去除的交互作用,根据植物根系长度,分别构建短根型、中根型及长根型植物潜流人工湿地中试系统,在运行稳定后,考察不同植物种类在不同水力负荷(152、230、305和460 mm/d)下的去污效果。结果表明:植物种类对COD去除率的影响差别不显著,对氮磷去除率有显著影响,且去除率符合长根型中根型短根型;水力负荷对COD、TN、NH_4~+-N和TP的去除均有显著影响,随着水力负荷减小去除率均逐渐升高;植物种类与水力负荷的交互作用对各污染物去除率均有显著影响,且受水力负荷影响较大,TN、NH_4~+-N的去除在水力负荷较小时交互作用较明显,COD去除的最优HL为230 mm/d。因此,在人工湿地设计时应考虑植物种类与水力负荷的交互作用。     

4种湿地植物对人工湿地净化生活污水的影响比较

不同类型人工湿地对生活污水的处理效果,受到许多因素的影响,其中不同植物类型的选择,可能会造成人工湿地对主要污染物COD、TN和TP的净化效果发生很大差异。研究了4种湿地植物(菖蒲、香蒲、千屈菜和水葱)在水平潜流、垂直上行流和下行流人工湿地中对人工合成的生活污水的处理效果和主要污染物(COD、TN和TP)去除率的季节变化,通过比较不同植物类型在不同湿地类型中对主要污染物的去除效果分析了可以达到最佳污水净化效果的启动条件。结果表明:香蒲在垂直下行流湿地去除有机污染物效果最好,去除率可达85.55%;水葱在垂直上行流湿地去除TN效果最好,去除率可达57.52%,香蒲在垂直上行流湿地去除TP效果最好,去除率可达84.28%。     

不同曝气参数下间歇增氧垂直流人工湿地脱氮的分层效应

以新型间歇增氧垂直流人工湿地(IA-VFCW)为研究对象,揭示了不同工况对人工湿地污染物去除的分层效应及去除效果的影响.结果 表明:不同曝气参数对细砾石层、煤渣层污染物去除的影响较小;对曝气区、湿地植物区污染物去除的影响较大.当进水NH4-N质量浓度为25 mg·L-1、COD为200 mg·L-1时,细砾石层、煤渣层对NH4+-N和TN平均去除率分别为10.8％、9.3％和13.3％、11.6％,两区域中均无NO2-N、NO3-N的积累;细砾石层对COD去除的贡献较大,COD平均去除率为67.2％.曝气区对NH4-N、TN去除贡献较大,NH4-N、TN的最大去除率分别达到69.3％、40.9％,COD平均去除率为25.4％.在低曝停比下,曝气量的增加将提高IA-VFCW对TN的去除性能;在高曝停比下,曝气量的增加会降低IA-VFCW对TN的去除效果,且会造成NO--N积累.在曝气量2 m3·h-1、曝停比1/3、曝停周期6h工况下IA-VFCW具有较好的污染物去除效果,NH4+-N去除率为94.9％、TN去除率为77.0％、COD去除率为90.0％.IA-VFCW脱氮性能明显优于传统垂直流人工湿地.     

耐寒人工湿地植物石龙芮和酸模联用研究

为了提高人工湿地在寒冷季节的运行效率，对2种非夏季植物作为湿地植物处理生活污水的可行性进行了研究。结果表明,在本实验条件下2种植物对N、P元素都具有很好的去除效果，对COD的去除也达到45%～50%。通过单一植物系统和复合植物系统的处理效果比较，发现石龙芮酸模复合植物系统对污水中的P元素和COD的去除率更高。研究表明，石龙芮和酸模作为人工湿地植物具有可行性，与常规植物互补使用能在一定程度上延长人工湿地的运行时间。     

人工湿地处理系统中多环芳烃的行为

采用Oasis HLB柱固相萃取的前处理技术,以气相色谱质谱联用仪(GC/MS)的分析方法,对我国北方永定河上游黑土洼人工湿地中多环芳烃污染的特征以及分布规律进行了研究.结果表明,该湿地系统以低环数多环芳烃污染为主,其中浓度最高的是菲和蒽,未检出高环数(5环、6环)多环芳烃.通过比较进水和出水的浓度,湿地系统总体上不能有效去除进水中的多环芳烃.但是比较不同工艺单元进出水浓度,复氧、植物根系及微生物等均影响到多环芳烃的去除效果,去除率在28%～65%之间.     

四川望佳人工湿地系统生活污水净化效果

取样监测分析了望佳人工湿地系统各组成单元对COD、TN、NH3-N、TP和SS的去除效果。在水力负荷为0.18 m3/m·d、温度为8~19℃、p H为6~8的条件下,分析结果表明,各单元COD、TN、NH3-N、TP和SS的系统去除率满足:人工快渗池>厌氧调节池>1号表流湿地>潜流湿地>氧化塘>2号表流湿地>1号水平潜流湿地>2号水平潜流湿地,其中人工快渗池单元的系统去除率平均值分别为21.21%、22.74%、22.49%、25.58%和30.85%。监测期间COD、TN、NH3-N、TP和SS的总去除率平均值分别为89.41%、90.27%、89.89%、89.89%和92.28%,系统出水达《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级标准的B标准。监测表明,该湿地设计偏于保守,还可以优化设计单元以减少建设和运行成本。     

植物碳源调控对人工湿地脱氮效果的影响

针对人工湿地中有机碳源不足造成的脱氮效率不高的问题,向人工湿地中投加植物碳源用以改善人工湿地内部碳氮比低的状况。通过比较芦苇秸秆、梧桐树皮、梧桐树叶、玉米芯4种植物碳源分解时有机物、氮元素的释放规律,从而确定玉米芯为最佳植物碳源,并采用水平潜流人工湿地系统模型研究了投加玉米芯对人工湿地系统脱氮效果的影响。试验发现,空白湿地系统COD的平均去除率为38.71%,总氮的平均去除率为34.24%,玉米芯湿地系统则在保证COD平均去除率38.52%的同时,提高总氮平均去除率到70.55%,证明了植物碳源调控提高人工湿地脱氮效果的可行性与高效性。     

人工湿地处理系统中多环芳烃的行为

采用Oasis HLB柱固相萃取的前处理技术,以气相色谱质谱联用仪（GC/MS）的分析方法,对我国北方永定河上游黑土洼人工湿地中多环芳烃污染的特征以及分布规律进行了研究.结果表明,该湿地系统以低环数多环芳烃污染为主,其中浓度最高的是菲和蒽,未检出高环数（5环、6环）多环芳烃.通过比较进水和出水的浓度,湿地系统总体上不能有效去除进水中的多环芳烃.但是比较不同工艺单元进出水浓度,复氧、植物根系及微生物等均影响到多环芳烃的去除效果,去除率在28%～65%之间.     

“生态沟渠+人工湿地”系统处理农田退水中噻虫嗪

研究了不同水力停留时间(HRT)和农药污染负荷(PPL)下,"生态沟渠+水平流人工湿地"和"生态沟渠+垂直流人工湿地"系统对农田退水中常规污染物和噻虫嗪的去除效果。结果表明,"生态沟渠+垂直流人工湿地"系统对COD、NH+4-N、NO-3-N、TN、TP及噻虫嗪的去除率均优于"生态沟渠+水平流人工湿地"系统,分别为76%、97%、92%、95%、88%和40%(HRT=2 d),其中噻虫嗪在沟渠段的去除率为17%,在垂直流人工湿地段的去除率为23%。延长HRT、降低PPL均有利于噻虫嗪在组合系统中的去除。对垂直流人工湿地各基质层出水噻虫嗪浓度检测结果表明,运行前期,噻虫嗪在空心砖层去除率最高(8%),主要是由于空心砖对于噻虫嗪的吸附优于沸石和钢渣,随着系统运行,土壤+细沸石层和粗沸石层的去除效率增加,植物吸收与微生物降解作用逐渐占据主导地位。微生物群落结构分析结果显示,生态沟渠段β-变形菌纲和厌氧绳菌纲丰度分别为11%和10%。垂直流人工湿地自上而下芽孢杆菌逐渐增多成为优势菌,β-变形菌和厌氧绳菌逐渐减少。厌氧、好氧交替环境有利于常规污染物和噻虫嗪的去除。     

潜流、垂直流人工湿地污染物净化效果及耐污染负荷冲击能力研究

依托建立在新沂河河漫滩上的人工湿地中试工程进行现场试验,研究分析潜流和垂直流2种人工湿地对污染河水的净化效果及其耐污染负荷冲击能力。结果表明:在相同的进水高锰酸盐指数浓度条件下,垂直流对高锰酸盐指数的净化效果明显优于潜流;2种人工湿地对NH4+-N的去除率均比较高(平均去除率均高于80%),且没有明显差异;2种人工湿地构造不同引起的水流运行方式及截留、过滤作用的差异对高锰酸盐指数的去除影响较大,而对NH4+-N去除的影响较小;进水污染负荷变化对人工湿地污染物去除的影响显著,垂直流耐高锰酸盐指数污染负荷冲击能力明显强于潜流,而对NH4+-N污染负荷变化,两者都表现出了较强的耐受能力,差异不明显。     

分层式潜流人工湿地水力学特性数值模拟与分析

人工湿地水力学特征对其污染物去除过程有重要影响.采用计算流体力学软件FLUENT中的多孔介质模型对分层式潜流人工湿地内部的流场进行模拟,并分析了不同进出口位置对湿地水力学行为的影响.模拟结果表明,分层式潜流人工湿地基质层内部速度分布的差异较大,水流多从进口端的左半部汇人下部砾石层以大于3.69×10-4m/s的速度出流...