三级绿狐尾藻表面流人工湿地对养殖废水处理效应研究

提高人工湿地对养殖废水的处理效果是当前人工湿地需要解决的重要问题。本文以绿狐尾藻（Myriophyllum aquaticum Gaudich）为湿地植物,在野外构建三级表面流人工湿地,以高污染养猪废水为处理对象,分析废水中铵态氮（NH₄⁺-N）、总氮（TN）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）在人工湿地中的去除效应,并解析它们与水体温度、溶解氧（DO）、pH和氧化还原电位（Eh）等指标的关联性。结果表明,绿狐尾藻人工湿地对NH₄⁺-N、TN、TP和COD平均去除率分别为88.3%、86.4%、76.3%和82.3%,出水平均浓度分别为45、86、14和188 mg/L。人工湿地进水负荷与人工湿地去除负荷呈显著的正相关关系（R² ≥ 0.80,P< 0.01）,去除负荷随进水负荷增加而增加。根据Pearson相关分析,人工湿地对NH₄⁺-N、TN、TP的去除率与水体DO、Eh和温度有显著相关性（P<0.01）,而对COD的去除率仅与温度存在显著的相关关系（P < 0.05）,说明人工湿地对不同污染物的去除机制存在差异。主成分分析发现水体温度是人工湿地对NH₄⁺-N、TN、COD去除的主要影响因素,水体Eh对人工湿地去除TP的关联性最大。这对改善人工湿地对污染物的去除效应至关重要。     

水力停留时间对潜流湿地净化效果影响及脱氮途径解析

利用连续进水的垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地,比较分析了4种水力停留时间对常规污染物去除效果的影响,在最佳水力停留时间下探究了两种湿地内部各基质层硝化、反硝化和氨氧化功能基因丰度以及硝化与反硝化作用强度;通过对两种湿地脱氮影响因素的冗余分析和方差分解分析,得出影响湿地氮去除的主要因素.结果表明,当水力停留时间为24 h时,两种湿地系统对常规污染物（COD、TP、TN和NH₄⁺-N）去除效果最佳,去除率均大于70%,此时湿地内部对NH₄⁺-N和TN的去除率以及硝化和反硝化强度皆表现出沿水流方向逐级递减的趋势;3种功能基因中,反硝化功能基因（nirS）丰度远高于硝化功能基因（nxrA）和氨氧化功能基因（AOB-amoA）.在本研究中,两种潜流人工湿地氮去除能力均受环境因素和微生物因素共同影响,其中,微生物因素对脱氮贡献率最高（55%和48%）.除此之外,TN和NH₄⁺-N的去除率均与DO、基质比表面积、COD浓度和硝化功能基因及反硝化功能基因丰度呈正比,与pH值成反比.因此,为提高两种系统氮去除效果,均可通过提高基质层溶解氧和碳源含量以及适当地降低pH值来实现,水平潜流人工湿地还可通过更换比表面积较大的基质层来显著提高系统脱氮效果.本研究为人工湿地的设计以及最佳水力停留时间的选择提供了理论基础,脱氮途径的定量化解析对深入理解人工湿地氮去除机制以及提高氮素去除率具有重要的指导意义.     

人工湿地对城市生活污水的深度净化效果研究：冬季和夏季对比

采用改进的三级串联垂直流人工湿地对大连2个典型城市污水处理厂的二级出水进行深度净化处理,在大连户外自然条件下常年连续运行,对该人工湿地在夏季、冬季和初春气候条件的运行效果进行对比,重点考察了其对COD、 TN、 NH⁺₄-Ｎ和TP的去除效果.其中夏季（6～8月）COD、 TN、 NH⁺₄-Ｎ和TP平均去除率分别达到了88.5%、 76%、 100%和98%,冬季（11月～次年1月）去除率分别达到了88%、 85.3%、 86.4%和97%;初春(2～4月)去除率分别达到了87.7%、 76.7%、 70.3%和95.5%.夏季、 冬季和初春出水水质为：COD为2.8、 3.8和3.9 mg·L^-1;TP为0.02、 0.05和0.07 mg·L^-1;TN为6.8、 2.9和9.2 mg/L;NH⁺₄-Ｎ为0.01、 0.3和8.1 mg/L.结果表明,该人工湿地对大连城市生活污水深度净化效果显著,其中COD和TP去除效果稳定,出水水质好于《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅲ类质量标准;而出水中TN和NH⁺₄-Ｎ分别达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A和一级B标准.各污染物在夏季、 冬季和初春的脱除负荷分别达到了COD为4.9、 5.1和5.0　g·(m²·d)^-1;TN为3.4、 3.0和5.5　g·(m²·d)^-1;NH⁺₄-Ｎ为0.2、 0.6和3.7　g·(m²·d)^-1;TP为0.15、 0.30和0.28　g·(m²·d)^-1.对比不同季节人工湿地对各种污染物的去除率及脱除负荷,各污染物的去除受季节影响并不显著,但是NH⁺₄-Ｎ和TN的去除受进水污染负荷影响较大.     

潜流人工湿地系统停留时间分布与N、P浓度空间变化

通过人工湿地小试装置,研究了风车草和香蒲水平潜流人工湿地处理富营养化养殖水体过程中水力停留时间分布（RTD）特征和系统内N、P浓度空间变化规律.结果表明,供试的香蒲潜流湿地和风车草潜流湿地系统RTD曲线特征值σ²分别为0.324 6和0.410 8,表明水流流态介于推流与混合流之间,风车草潜流湿地系统RTD曲线较香蒲潜流湿地平滑,水流混合流动程度较弱. 2种植物类型湿地床体总氮（TN）和氨氮（NH⁺₄-N）浓度在垂直方向上的分层现象明显,尤其在湿地床体前端;TN浓度随着取样点深度增加而上升,而NH⁺₄-N浓度则以中层取样点为最低;对于总磷（TP）和正磷酸盐（PO^3-₄-P）浓度, 2种植物类型湿地系统内均表现为随取样点深度增加而上升,但这种差异随沿程而降低. 与香蒲湿地相比较,风车草潜流湿地系统N、P浓度分层现象更为明显.风车草湿地系统后端各层取样点TN和TP平均浓度较香蒲湿地系统分别下降了19.8%和12.3%,说明风车草潜流湿地系统对富营养化养殖水体中氮、磷的去除效果优于香蒲湿地.     

投加聚合铝铁对A2O系统脱氮除磷效能的影响及机制

为研究A²O污水处理系统聚合铝铁投加对污水中TP的强化去除及对其他污染物的协同去除,通过小试试验对比研究了聚合铝铁分别在A²O系统曝气池前端和末端投加时各污染物的去除特征. 结果表明,与前端投加相比,聚合铝铁在曝气池末端的投加能够显著提升系统对污水中TP和NH₄⁺-N的去除率,但聚合铝铁末端投加时系统出水中ρ(NO₃--N)高于前端投加. 结果表明,聚合铝铁投加量〔以ρ(Al)计〕为4 mg/L时去除效果最好,此时系统对CODCr、TN、NH₄⁺-N、TP的去除率分别为93.3%、64.6%、83.6%和97.6%,出水中ρ(CODCr)、ρ(TN)、ρ(NH₄⁺-N) 和ρ(TP)分别为19.8、15.3、6.1和0.2 mg/L. 另外,在10 ℃下运行时,聚合铝铁对生活污水中TP及NH₄⁺-N的去除更为有效.     

上海市城区非渗透性地面径流的污染特性研究

通过2003～2005年连续3 a对上海市城区非渗透性地表径流的采样与检测,获得了19个采样点56组径流水样污染物（COD、BOD₅、SS、NH⁺₄-N、TP、TN）浓度随降雨历时的变化过程线.据此分析了径流污染物浓度的变化规律及其与降雨特性之间的关系,计算了地表径流水质的事件平均浓度,分析了事件平均浓度的分布规律及其与降雨特性参数之间的相关关系.研究表明,上海市区非渗透性地面径流事件平均浓度中值（mg/L）为：COD 205,BOD₅ 68,SS 185,NH⁺₄-N 3.14,TP 0.40,TN 7.23,大大高于法国巴黎同类研究的结果;BOD₅与COD的比值约为0.37,明显高于发达国家相关监测的结果.结果表明,上海市城区地表径流污染严重,即使实现了理想的分流制也难以控制面源污染对城市水环境的危害.     

添加原水改善SBR工艺处理猪场废水厌氧消化液性能

采用序批式反应器(SBR)工艺直接处理猪场废水厌氧消化液,处理系统的效率较低,COD去除率仅有10%左右,NH₄⁺-N去除率70%左右;处理出水水质较差,出水COD高于1 000mg/L,出水NH₄⁺-N在200mg/L左右;处理系统的工作不稳定,效能逐渐恶化.在猪场废水厌氧消化液中添加部分未经厌氧消化的猪场废水(原水),处理系统的处理效率明显提高,COD去除率高于80%,出水COD降到250～350mg/L;NH₄⁺-N去除率高于99%,出水NH₄⁺-N小于10mg/L;处理系统的稳定性也得到增强.添加原水后,猪场废水厌氧消化液的BOD₅/COD比值从0.19上升到0.54,BOD₅/TN比值从0.28上升到2.04,增加了微生物生长和反硝化所需的碳源,强化了反硝化作用,不仅提高了总氮去除效率,而且通过回补碱度,维持了处理系统的pH值稳定.     

三峡水库入库支流水体中营养盐季节变化及输出

三峡水库成库后,对三峡水库13条主要支流入库断面有机物、营养盐、生物量含量季节变化进行了初步研究.结果表明,支流高锰酸盐指数、化学需氧量（COD）、总氮（TN）、氨氮（NH⁺₄-N）、总磷（TP）、叶绿素a（Chl-a）含量季节间差异较大.高锰酸盐指数范围为0.20～5.91 mg·L^-1,COD含量范围4.06～30.2 mg·L^-1,TN含量范围为0.542～7.44 mg·L^-1,NH⁺₄-N含量范围0.034～2.83 mg·L^-1,TP含量范围为0.010～0.449 mg·L^-1,Chl-a值范围为1.02～128 mg·m^-3.支流受到不同程度污染,水体中N含量丰富,部分支流富营养化的限制因子为P.除苎溪河外,其余支流Chl-a含量较低,仅为贫-中营养水平.双因子方差分析表明,营养因子在时间、空间分布上均有不同程度差异.利用相关分析方法,分析了叶绿素a与营养盐之间的关系,叶绿素a与有机物、营养盐都呈显著正相关关系.支流营养盐、有机物输出负荷主要受流量控制,表现为丰水期>平水期>枯水期. 13条支流不同季节排放COD、高锰酸盐指数、NH⁺₄-N、TN和TP范围分别为1 772～6 701、 380～1 875、 40.1～172、 249～922和9.97～50.5　g·s^-1.三峡水库支流有机物、营养盐的排放应引起关注.     

混合营养方式下Cr（Ⅵ）胁迫对微藻生长和养分去除的影响

由于传统畜禽养殖废水处理方式存在不足,基于微藻的水污染控制技术受到越来越多的关注.以斜生栅藻为研究对象,探究了在混合 营养方式下,六价铬（Cr₂O₇^2-,0~4.0 mg·L^-1）胁迫对微藻生长及有机物（COD）、氨氮（NH₄⁺-N）和总磷（TP）去除的影响.结果表明：Cr（Ⅵ）对斜生栅藻的半数抑制浓度（EC50）为1.7 mg·L^-1 ,当Cr（Ⅵ）浓度较低（0.5 mg·L^-1）、暴露时间较短（≤36 h）时,斜生栅藻的生长和养分去除几乎不受 影响;此外,Cr（Ⅵ）胁迫对斜生栅藻生物量和氮、磷的去除影响较大,对COD的去除影响较小.当Cr（Ⅵ）浓度为4.0 mg·L^-1时,微藻生物质产率降低了82.5%,叶绿素含量降低了62.5%,COD、NH₄⁺-N和TP的去除率分别降低了27.3%、48.0%和38.6%;斜生栅藻细胞表面的羟基、氨基和 羧基有利于缓解Cr（VI）对藻细胞的毒害作用,0~4.0 mg·L^-1 Cr（Ⅵ）作用下,96 h藻细胞内的铬积累量为0.9~3.8 mg·g^-1.     

上海中心城区苏州河沿岸排水系统降雨径流水文水质特性研究

为了解城市合流制管道系统降雨径流的水文水质变化过程与特征,于2007年7～9月对上海中心城区合流制排水系统(CSS)4类强度降雨(小雨、中雨、大雨和暴雨)的降雨量、径流量和污染浓度进行了同步连续监测与分析.结果表明,径流过程线滞后于降雨过程线约15～25 min,形态与降雨过程线相似,波动幅度低于降雨过程线.4类强度降雨的径流系数分别为：0.33、 0.62、 0.67和0.73.CSS基本存在30/30标准的降雨径流初始冲刷现象,污染物浓度过程线滞后于降雨过程线约30～40 min. 4类强度降雨径流的pH值和重金属Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni的事件平均浓度(EMC)均符合地表水环境质量标准Ⅴ类水要求,COD、BOD₅、NH⁺₄-N和TP的EMC的变化范围分别为225.0～544.1、 31.5～98.9、 8.9～44.2和1.98～3.52 mg·L^-1,平均分别超过Ⅴ类水标准9.3、 5.6、 11.7和6.1倍,接近国外城市CSS的平均污染水平.SS与COD、BOD₅、NH⁺₄-N和TP在P<0.01水平上均具有一定的正相关性(R为0.359～0.736),颗粒态有机类和营养类污染物的比例平均为70.21%.     

人工湿地净化工业区含菲污染降雨径流的效果研究

根据东莞市同沙水库集水区工业区降雨径流的水质特征,采用水平潜流式人工湿地对工业区降雨径流进行模拟净化研究,分析径流主要污染物于湿地床体内的空间变化规律.本研究主要考察了湿地系统中COD、NH4+-N、TN、TP及菲的空间分布特征,以及湿地系统上层多酚氧化酶(PPO)、硝酸盐还原酶(NR)酶活性的变化规律;同时监测湿地系统DO、pH、ORP及水温这4项理化指标,并分析它们对系统中污染物去除效能及酶活性的影响.结果表明,DO、pH、ORP及水温均表现为横向降低趋势,COD、TP及菲的吸附去除在床体前端1/4处已基本完成;纵向,上层DO、ORP均显著高于底层,水平潜流系统总体处于缺氧、厌氧状态,上层COD、TP、TN、NH4+-N及菲去除率分别为底层的1.17～1.36、2.04～2.11、1.40～1.92、1.37～2.30、1.07～1.36倍,净化效能的差异纵向强于横向.NR活性与NO3--N浓度显著正相关,横向上NR、PPO活性差异不明显.     

石灰石和黄铁矿-石灰石人工湿地净化河水的研究

利用石灰石和黄铁矿-石灰石水平潜流人工湿地处理受到污染的河水,了解它们对河水中污染物,尤其是对氮和磷的去除效果,并分析这些矿物的作用,考察了水力停留时间变化对2种人工湿地污染物净化效果的影响.结果表明,污染物去除效果的最佳停留时间出现在3 d左右,COD、TN和TP的平均去除率分别达到51%、70%和95%.在相同进水水质和水力负荷运行条件下,石灰石和黄铁矿-石灰石这2种人工湿地对COD的平均去除率分别为53.93%和51.66%,对NH4+-N的平均去除率分别为82.13%和77.43%,对TN的平均去除率分别为66%和72.06%,对TP的平均去除率分别为50.9%和97.35%.2种人工湿地对COD的去除效果差距不大,黄铁矿-石灰石人工湿地的脱氮除磷效果优于石灰石湿地,对磷有较好的去除效果,不受温度影响且净化效果稳定,适宜长期稳定运行.     

坡岸截留强化处理设施在不同运行条件下对农业面源污染物去除效果

对坡岸截留强化处理设施在不同温度、不同雨强、不同降雨间隔条件下处理农业面源污染进行中试试验研究.结果表明,水温从20℃下降至4.3℃,COD、TN、NH+4-N、TP去除率下降了15.58%、48.93%、42.26%、57.75%;降雨强度由0.65mm·min-1增加1倍至1.30 mm·min-1,COD的平均去除率低了15.19%,TN、NH+4-N的去除效率相当,TP的去除效率提高了11.21%,但COD、TN、NH+4-N、TP单位面积去除的总量却提高了26.27%、68.3%、32.6%、104.2%;降雨间隔从2 d增加到4 d时对COD去除的影响不大,但使NH+4-N、TN的处理效率提高19.31%、13.95%,对TP的单位面积去除量提高71.43%,但去除总量有限.     

潜流湿地处理生活污水时的强化策略

研究在潜流湿地处理生活污水时通过预处理强化、介质优化和工艺改进克服现有技术缺陷的可行性.改进方法包括化学强化预处理、预曝气、添加氮吸附介质、添加磷吸附介质、湿地高浸润线、中浸润线、低浸润线和动态浸润线运行.结果表明,化学强化预处理不仅可以除磷,而且削减湿地污染负荷可使后续湿地面积减小63%,但是不能有效脱氮.预曝气仅使氨氮去除率提高了1%.添加氮吸附介质的有效时间短,运行前3个月对NH₄⁺-N去除率为84%,5个月后下降到64%.添加磷吸附介质的有效时间较长,可维持数年.因此,脱氮过程只有通过基质微生物实现.稳态浸润线下对COD、NH₄⁺-N、TN、TP的去除率,高浸润线湿地为50%、21%、32%、-26%;中浸润线湿地为53%、48%、48%、-14%;低浸润线湿地为74%、96%、35%、22%.提出动态浸润线及序批式潜流人工湿地工艺(CBSW),其对COD、NH₄⁺-N、TN、TP去除率为67%、62%、53%、33%.CBSW实现了单级湿地内好氧/缺氧环境的交替出现,提高了脱氮能力,除污综合表现最佳.     

倒置A2/O-MBR处理城市污水的中试研究

针对城市生活污水,研究了两点进水倒置A2/O-MBR系统对COD、NH4+-N、TN、TP、出水SS、跨膜压差(TMP)的影响.结果表明,该系统对COD、NH4+-N具有较高的去除率,出水符合GB 18918-2002中一级A标准;当混合液回流比为200%时,系统出水TN浓度小于15 mg.L-1;正常排泥后,系统对TP的去除率达90%左右;在膜丝未大量断裂前,系统出水SS小于10mg.L-1;随着系统的运行,TMP逐渐增大,不正确的曝气方式会导致TMP迅速增加.膜截留对COD、TP、SS有直接去除作用,由于膜滤出水中没有固体损失,可以精确控制污泥龄,有利于世代周期较长的硝化菌和反硝化菌在反应器中生长;当污泥浓度增加到6 500 mg.L-1左右,进水量增加0.5倍对出水水质影响很小.     

多介质土壤滤层系统(MSL)与潜流式人工湿地技术处理海水养殖废水的效能比较

为探索经济可行的海水养殖废水处理技术,选取南美白对虾海水养殖废水,对比研究了多介质土壤滤层(multi-soillayer,MSL)系统和4种不同植物配置潜流式人工湿地(大米草型、芦苇型、香蒲型和无植物型)在400 L·(m2·d)-1水力负荷下的废水处理效果.结果表明,MSL对化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)的平均去除率分别为80.38%±2.14%、68.14%±3.51%、40.79%±3.10%、42.68%±2.90%和54.19%±5.15%,均高于其他4种不同植物配置的潜流式人工湿地的处理效果.4种人工湿地系统对各污染物的去除率从高到低依次为:大米草型>芦苇型>香蒲型>无植物型.     

升流式曝气生物滤池深度处理城市污水的工艺特性

用升流式曝气生物滤池(UBAF)处理城市污水.经二级生化处理后,城市污水可生化性很差,但UBAF对其中的COD、BOD₅、SS、氨氮以及浊度分别有22.2%, 55%, 84.4%, 49%,75.6% 的去除效率.进水的有机负荷,水力负荷对BAF的运行效果均有一定的影响.     

人工湿地对化粪池出水净化效果的对比研究

对比了四种复合人工湿地系统对化粪池出水COD、TP、NH3-N和SS的净化效果,试验系统均采用间歇式进水,时间间隔为1d。为期7个月的运行结果表明,系统出水水质均达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中的二级标准,其中潜流(水平流)+垂直流(上行流)湿地系统对COD的去除效果最好;垂直流(下行流)+垂直流(上行流)湿地系统对TP、NH3-N、SS去除效果最好;选用含钙石灰石和含铁矿粉做填料、采用间歇式的运行方式可以提高湿地系统对污染物的去除率。