冬、夏两季组合湿地系统的净化力对比分析

建立了用以处理污染河流水体的"表面流湿地-垂直流湿地-稳定塘"组合人工湿地系统,日处理水量为7万t,水力停留时间为24 h,对比分析了组合人工湿地系统冬、夏两季的水体净化力。结果表明:冬、夏两季组合湿地系统出水中COD、氨氮、TP、TN月均值可达GB 3838—2002《地表水环境质量标准》IV类标准,不同单元之间净化力差异显著,垂直流湿地贡献率最大;组合湿地系统对COD和氨氮去除率存在显著的季节性差异,冬季对COD和氨氮的平均去除率分别为25.97%和30.26%,显著低于夏季的43.07%和54.20%;组合湿地系统对氮、磷去除效果季节性差异不显著,冬季对TN和TP的平均去除率分别为48.35%和59.26%,而夏季组合湿地系统对TN和TP的平均去除率分别为48.87%和55.26%。要克服冬季对组合湿地系统净化力的影响,需考虑增强垂直流湿地单元的吸附过滤功能和提高湿地系统冬季的生物活性。     

强化塘-人工湿地复合生态塘系统中氮和磷的去除规律

在大量分组试验(中试)数据的基础上,剖析了强化厌氧塘、兼性人工湿地、强化好氧塘和水生植物根系塘的最佳工艺参数以及整体系统的组合性能,探讨了氮和磷元素在各单元塘以及系统中的迁移、降解规律。实验表明,在该组合形式的系统中,各级单元塘之间具有较强的互助和互补性,前面单元为后续单元提供了较好的前处理,使得后续单元能够较充分地发挥处理功效,同时由于结合了在厌氧、兼氧以及好氧状态下微生物、高等绿色植物根系、土壤(砂层)的同化、分解、截流、吸收、吸附和过滤等处理机制,使得该系统较传统稳定塘工艺具有更高的氮和磷的去除效率。      

不同生态工程及其组合系统除藻效率的比较研究

比较了不同水力负荷条件下,由水平流碎石床湿地、下行流湿地、上行流湿地、好氧塘和兼性塘等不同生态工程单元组合而成的5组8套小型处理系统对藻类的去除效率及其变化趋势,并根据适宜水力负荷下各系统除藻效率的季节变化研究了各种组合形式对藻类的去除效果.结果表明:当水力负荷为0.8m³/(m²·d)时,各处理单元对藻类生物量的去除效率均达到最高;好氧塘+下行流湿地系统和水平流碎石床系统均表现出较强的抗水力冲击负荷能力;各生态工程组合系统的除藻效率在夏季最高,对藻类的去除率均超过94%;冬季最低,藻类去除率变动范围为34%～90%.不同类型生态工程的组合方式决定了系统的除藻效率,下行流-上行流湿地的组合对藻类去除效果优于其它组合,季节变化对其运行效果影响不大;水平流碎石床湿地系统对藻类去除效果略逊于其它组合且受季节影响较大.     

氮磷在塘-湿地组合生态系统中的去除机制研究

采用多种形式的塘和湿地组合生态工艺完善传统的生态塘和湿地系统,能实现系统处理环境的多样化,提升对氮、磷的去除效能。对山东某组合生态处理系统的研究表明,组合生态处理系统能够有效提升对氮、磷营养物的去除效果。各生态单元水环境的差异影响着氮和磷的主导去除机制,使氮、磷表现出不同的季节去除规律。其中氮的去除主要依靠生物的硝化反硝化作用。底泥中的磷按照Fe-P>OPalk>Al-P>Ca-P>OPres逐渐变为Ca-P>Fe-P>Al-P>OPalk>OPres,与磷共沉降逐渐成为的主导去除机制。     

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。     

潮汐流-潜流组合人工湿地微生物群落多样性研究

为研究潮汐流-潜流人工湿地组合的微生物群落空间分布,构建了潮汐流-潜流湿地组合实验装置对人工模拟生活污水进行净化处理,采用PCR-DGGE技术对组合工艺实验装置中微生物空间分布特征进行研究.结果表明,种植植物(香蒲)的人工湿地组合NH_4~+-N、NO_3~--N和NO_2~--N去除率分别为70.22%、28.42%和38.30%,未种植植物的人工湿地组合NH_4~+-N、NO_3~--N和NO_2~--N去除率分别为55.15%、65.26%和61.70%.两组湿地内优势微生物种类共有44种,潮汐流单元微生物种类空间分布差异性较小,系统内多为好氧微生物.潜流人工湿地单元微生物空间分布差异较大,上层以好氧微生物为主,中下层以缺氧和厌氧微生物为主.种植植物可以提高湿地系统中微生物量、微生物群落多样性和均匀性.潮汐流-潜流组合工艺在系统内实现了硝化-反硝化的组合,比一般的潜流和表面流人工湿地组合TN去除率提高了20%~30%.     

综合生物塘处理城镇污水研究

报道了一种新的高效低能耗的污水处理塘系统的中试研究结果。本生物塘系统分为三个功能区域，分别为污水净化区，水质修饰区和综合利用区，水生维管束植物呈带状分布于塘系统中，在时间上和空间上进行不同搭配组合。较之传统氧化塘和一般的水生植物塘、综合生物塘的处理效果较好。ＣＯＤ、ＢＯＤ、ＴＳＳ、氮、磷等污染组分法除效率较高，细菌，病毒及诱变活性明显下降，在污水净化的同时，收获大量的水生植物及鱼，蚌等水产品，水质     

综合生物塘处理城镇污水研究

报道了一种新的高效低能耗的污水处理塘系统的中试研究结果．本生物塘系统分为三个功能区域，分别为污水净化区，水质修饰区和综合利用区．水生维管束植物呈带状分布于塘系统中，在时间上和空间上进行不同搭配组合．较之传统氧化塘和一般的水生植物塘、综合生物塘的处理效果较好，ＣＯＤ、ＢＯＤ、ＴＳＳ、氮、磷等污染组分去除效率较高，细菌，病毒及诱变活性明显下降。在污水净化的同时，收获大量的水生植物及鱼，蚌等水产品．水质明显改善，出水可用于水产养殖和农业灌溉．     

不同人工湿地组合净化生活污水效果研究

设计了垂直流＋水平流、水平流＋垂直流、单一水平、单一垂直等4组不同结构的人工湿地组合,研究其对生活污水的净化效果。结果表明：4组人工湿地对CODCr,TP的去除率分别达到80%,70%左右;对TN的去除,垂直＋水平单元去除率最高,为44.30%。     

SMBR-IVCW系统处理高浓度综合污水

为了提高污水处理的质量和效率,将高效的生物处理技术--膜.生物反应器(SMBR)与生态净化技术--复合垂直流人工湿地(IVCW)进行有效复合而成的SMBR-IVCW复合系统应用于高浓度综合污水的高效处理与回用中.通过对不同水力负荷组合条件下SMBR-IVCW系统对污染物净化效果的比较,得到了该复合系统的较好水力组合条件.结果表明,SMBR-IVCW具有良好的净化功效及稳定性,SMBR单元在有机物的去除、硝化作用中起到主要贡献,而IVCW单元在反硝化脱氮、深度除磷等方面进一步补充,两者的有机结合能充分发挥各自的优势,并得到了较优的水力负荷组合条件:SMBR为1000L·d-1,IVCW为375mm·d～;在该条件下.SMBR-IVCW系统总停留时问为19.22h.处理后出水中CODcr、TP、NH 4-N浓度分别为11.0、0.086、0.44mg·L-1,均可达地表水环境质量Ⅲ类标准(GB 3838.2002).SMBR-IVCW系统在此类污水处理方面具有良好的潜力.     

多级生态塘/湿地系统底泥中磷的归趋模式

研究了多级生态塘/湿地处理系统不同单元底泥中磷的形态分布及释放规律,考察了季节和泥龄对磷形态分布及其释放的影响.结果表明,从系统前端到后端,钙磷在底泥中所占的比重逐渐增加,铝磷和碱可提取有机磷的比重逐渐减少;3～6月是底泥磷的集中释放期,主要释放单元为复合兼性塘,释放形态为铝磷和碱可提取有机磷;绝大多数铝磷和碱可提取有机磷在泥龄为 1.3 年时都释放到水体中.钙磷和铁磷是底泥中磷的主要贮存方式.     

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...     

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.      

污染浓度对多级人工湿地-塘系统处理微污染河水中COD的影响

针对微污染水水质不稳定,COD_Mn波动较大的问题,本研究构建了3套中试规模的以"前置生态氧化塘、两级水平潜流湿地和表流湿地为核心、后置沉水植物塘"为工艺的多级人工湿地-塘组合系统（处理水量230 L·d^-1,分别命名为S1、S2和S3）.在3种进水浓度条件下（原水、稀释2倍和稀释1.3倍后的水体,分别作为S1、S2和S3系统的进水）,考察了3套湿地-塘系统各单元对实际微污染河水中COD_Mn的处理效果,并采用高通量测序等方法解析了S1系统湿地单元微生物群落分布特征.研究结果表明,3套系统的平均出水COD较进水有着非显著的升高,从升高的程度来看,S2>S3>S1.污染浓度相对最高、运行时间最长的S1系统对COD有着更好的净化效果.相较于S2系统,S3系统更高的进水浓度有利于COD去除.S1和S2系统的二级水平潜流湿地较其他单元有着较好的COD去除作用,平均去除率分别为18.60%和26.52%.S3系统的表流湿地较其他单元有着较好的COD去除作用,平均去除率为8.92%.微生物群落分析结果表明,S1系统的一级、二级水平潜流湿地中细菌丰度和多样性沿程提高,两个单元所富集的相同优势菌群包括α-变形菌纲、γ-变形菌纲和拟杆菌纲,与COD降解有关的菌属分别包括unclassified_f__Burkholderiaceae、unclassified_c__Alphaproteobacteria、norank_f__Blastocatellaceae和norank_f__Saprospiraceae、红细菌属.表流湿地中细菌丰富度进一步升高,但生物多样性有所减少,其中蓝菌属和norank_c__Actinobacteria可能与表流湿地出水COD升高有关.本研究为大型河口湿地-塘复合生态系统处理微污染地表水时工作重心由浓度削减向污染物释放控制的转移提供了宝贵的工程经验.     

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。     

景观型人工湿地污水处理系统构建及植物脱氮效应研究

将15种景观植物,其中包括4种陆生木本植物引入人工湿地,用于构建景观型人工湿地污水处理系统.该实验系统由12个独立处理单元组成,其中包括由4个平行处理单元构成的一级处理系统及由8个处理单元构成的二级跌流系统.对植物在各处理单元中的氮积累特征及植物氮吸收对系统脱氮贡献率进行研究,结果表明,在进水TN浓度为37.5~55.6 mg/L时,植物吸收脱氮贡献率仅为1%~3%,其不能准确反映植物在系统中的重要作用.因此,本研究采用植物脱氮效应(有植物与无植物系统脱氮的差异)来衡量植物在处理系统中的综合作用,其包括植物吸收贡献及植物与根际微生物、填料基质的协同效应之和,分析表明,植物协同效应占系统脱氮效应的80%以上.     

人工湿地中磷的行为及其去除方法研究

人工湿地中磷是通过基质、微生物和植物的共同作用去除的，其中基质对磷的吸附和沉淀是人工湿地除磷的主要方面。构筑两个以碎石和细砂为填料的人工湿地模拟单元，一个种上芦苇，另一个不种任何植物，研究湿地对磷的处理效果。前期试验表明，种芦苇的湿地总磷去除率可以迭到92％，其中，总磷的67．35％在湿地上部就得以去除，有相当一部分磷是由湿地中植物、微生物和基质的协同作用加速去除的。最后对人工湿地除磷存在的主要问题及对策进行了探讨。     

构筑根孔湿地中金属元素的来源、分布及其累积效应

石臼漾湿地是我国最大的饮用水源处理湿地,成为微污染水源水质改善的典范案例,已运行超过4年,主要运用人工湿地生态根孔技术、多级塘/植物床-沟壕系统协同净化技术来净化微污染水源.为了探明多级塘/植物床-沟壕系统对源水中常规金属K、Na、Ca、Mg、Al、Fe与重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、Pb的累积效应,研究了嘉兴石臼漾湿地岸边带与植物床-沟壕系统中沉积物/土壤的金属分布与累积量.结果表明,沉积物中的金属(Mg除外)均发生了富集和累积(富集系数EF∈(1.5,10.5)1.5).湿地内重金属潜在生态风险指数(RI∈(24.7,128.9)150)基本处于轻微风险水平,其最高值出现在湿地前端约1/8处的预处理塘(RI=174.94150).总体而言,重金属风险指数随水力流程而逐步降低.在湿地前端的预处理河道、预处理塘内,重金属沉积通量(23.97~157.72 mg·m-2·d-1)较高,而植物床-沟壕系统的沉积通量((38.80±16.17)mg·m-2·d-1)相对较低.占湿地面积11.35%的预处理河道、预处理塘中沉积的重金属高达9941.65 kg,占全湿地沉积量的37.90%,是重金属沉积的关键区域.而占湿地面积57.23%的植物床-沟壕系统中截留的重金属高达10601.89 kg,占全湿地沉积量的40.41%,是重金属去除的重点区域.湿地对重金属的主要持留机制是沉积作用,在湿地中单位平均沉积通量高达32.19 mg·m-2·d-1.据估算石臼漾湿地可沉积重金属6558.40 kg·a-1,植物吸收重金属约13.16 kg·a-1.本研究证明,多级塘/植物床-沟壕系统协同净化机制能够有效持留微污染水源中的金属特别是重金属,从而有效降低石臼漾湿地净化后源水的潜在生态风险.