组合人工湿地工艺微生物群落结构及脱氮效果研究

将复合垂直流、表面流、潜流3种不同类型的人工湿地串联起来,研究每种人工湿地的脱氮微生物及其脱氮效果.结果表明,各种人工湿地池填料表面微生物数量丰富,组合人工湿地系统形成两个串联的A/O单元,脱氮效果良好,其中总氮去除率达82.61%.     

复合垂直流与潜流人工湿地沿程脱氮除磷对比研究

针对复合垂直流和潜流人工湿地对COD、TP、NH_4~+-N、NO~3~--N和TN的沿程去除规律进行了对比研究.结果表明,夏季复合垂直流人工湿地的去除效果均好于潜流人工湿地.对于复合垂直流人工湿地,污染物的去除主要集中在下行流池,且在进水端0～20 cm对COD、TP、NH_4~+-N和TN都有快速降解的过程.对于潜流人工湿地,进水端0～40 cm主要是COD和TP的快速降解沉淀,之后硝化作用逐渐加强,潜流人工湿地沿程均会发生反硝化作用,TN浓度基本呈均匀下降趋势.     

垂直流人工花卉湿地模拟系统净化污水的效果

通过在垂直流模拟人工土柱上种植不同的花卉植物，研究了垂直流花卉人工湿地对污水COD、BOD5、TN和TP的净化效果的影响。结果表明，所选用的5种陆生花卉，甚至鲜切花卉对化粪池污水有比较好的净化效果，它们对BOD5的去除率可达到92．04％以上，对TP的去除率甚至可达到97．77％以上。而且种植花卉植物的人工湿地出水水质要好于不种植物的对照湿地系统。     

2种人工湿地的水力停留时间及净化效果

以复合垂直流人工湿地(IVCW)和水平潜流人工湿地(HSCW)为研究对象,研究了2种湿地运行的季节性最佳水力停留时间(HRT)参数,并监测了2种湿地在最佳HRT参数下运行时对污水的净化效果。结果显示:(1)在IVCW中,最佳HRT在春、秋季为8～10 h;夏季为6 h;冬季为12 h。在HSCW中,最佳HRT在春、秋季为10～12 h;夏季为6～8h;冬季为24～36 h。(2)2种湿地对COD的去除率均无显著的季节性差异;湿地进水中NH4+-N/TN比值与TN去除率显著负相关;不同季节下IVCW对TN的去除效果均高于HSCW。(3)水温对TN、TP去除率的影响在IVCW中比HSCW中的明显;水温高时,2种湿地中的TN去除率较高,IVCW中的TP去除率也较高,但HSCW中的TP去除率则较低,它们间均未达到显著的相关性。     

人工湿地脱氮除磷特性研究

针对流域水体富营养化加剧和二级处理水氮磷指标较高的问题,提出以人工湿地对二级出水继续低耗、理想地脱氮除磷。研究中通过对照不同进水水质条件下,不同结构人工湿地的脱氮除磷效能,探讨了人工湿地内的主要脱氮除磷途径。研究表明,表面流湿地内植物对氨氮吸收／吸附和硝化过程为主要氮转化途径,潜流湿地内直接反硝化过程为主要脱氮途径,脱氮效率30％～40％;磷在人工湿地内主要依赖除磷填料床的物化吸附、共沉淀去除,除磷效率达80％以上。     

垂直流人工花卉湿地模拟系统净化污水的效果

通过在垂直流模拟人工土柱上种植不同的花卉植物,研究了垂直流花卉人工湿地对污水COD、BOD5、TN和TP的净化效果的影响.结果表明,所选用的5种陆生花卉,甚至鲜切花卉对化粪池污水有比较好的净化效果,它们对BOD5的去除率可达到92.04%以上,对TP的去除率甚至可达到97.77%以上.而且种植花卉植物的人工湿地出水水质要好于不种植物的对照湿地系统.     

人工湿地技术在景观水处理中的应用案例研究

介绍了人工湿地技术在景观水体处理中的工程应用具体实例.采用挺水植物、沉水植物和浮水植物组合配置的表面流人工湿地来净化直接排入景观水体的道路雨水;采用潜流人工湿地来处理易导致藻类暴发的支流河道循环水和补充水.连续4年的选择性跟踪监测证明,人工湿地技术在景观水体处理中具有良好的实际效果和应用推广价值.     

垂直流人工湿地水力学特性研究

通过示踪剂实验从停留时间分布（RTD）曲线及其统计特征值等方面对垂直流人工湿地的水力学特性进行了定性和定量的分析。研究表明水流在垂直流人工湿地中的流动是一种非理想的不均匀流动，存在一定的死区和水流的扩散；垂直流人工湿地较大的死区率与其表面布水的不均匀性有关，这也可能是其死区率大于表流人工湿地的最主要的原因。实验还表明，进水流量对垂直流人工湿地停留时间分布影响较大，随着进水流量的增加，平均停留时间减小，但标准平均停留时间增大，死区率减小；当进水流量为15L／h（水力负荷为620mm／d）时，水流在湿地中的散度最大，水流更接近全混流，不利于污染物的降解。     

表面流人工湿地硝化和反硝化强度研究

通过对表面流人工湿地不同土壤层硝化反硝化强度的研究,探讨了表面流人工湿地脱氮过程中沿程硝化和反硝化作用的变化,以及不同C∶N对系统反硝化强度的影响.研究结果表明,系统可同时进行硝化和反硝化作用,硝化强度具有较明显的分层现象,表层土壤高于深层土壤.系统中沿程硝化强度呈递减趋势,硝化强度反映了氨氮去除率的大小,其去除率为68%.反硝化强度研究结果表明:深层土壤的反硝化强度略高于表层土壤;沿程1/3至1/2段最大;5倍碳源时反硝化强度最高,3倍碳源次之,不加碳源最低;但系统的反硝化强度普遍较高,保持了良好的脱氮效果.     

不同碳源添加量对垂直流人工湿地污水处理效果的影响

以垂直流人工湿地小试系统为研究对象,采用碱处理过的千屈菜(Lythrum salicaria)作为反硝化碳源补充材料,探讨了不同碳源添加量对系统COD及氮、磷去除效果的影响。结果表明,一定剂量经过碱处理的千屈菜材料可以为人工湿地系统脱氮提供反硝化所需要的碳源,而且具有缓效持续释放的特点。添加此碳源材料可明显提高系统的脱氮效率,最高可提升30.85%,但随着C/N比的增加,硝态氮去除率逐渐降低,C/N比为3、5、8时分别为91.20%、87.72%和84.19%。添加碳源量达到C/N比为3时系统能够发生最大程度反硝化,此时不仅人工湿地系统脱氮效果得到提高,同时人工湿地除磷能力也有所增强。碱处理过的千屈菜材料在本系统中的最适宜添加量为5 g,即100 g/m2(C/N=3),远低于在进水中为满足反硝化所需调控的C/N比(5～8),可以节约外加碳源成本。     

潮汐流人工湿地对高污染河水的处理功效

为了研究潮汐流人工湿地对高污染河流污染物的去除效果及其影响因素,实验构建了潮汐流人工湿地系统。运行春夏两季以来,系统对TN、NH3-N、TP、COD和BOD5的平均去除率分别为49.14%、48.34%、79.40%、81.52%和83.39%;其中系统对TN和NH3-N的去除受到温度的影响,且温度变化对NH3-N去除效果的影响大于TN;在实验周期内,系统对TN、TP、COD和BOD5的去除均受进水污染负荷的影响,但却有着较好的抗负荷冲击能力;潮汐流人工湿地能够显著提高系统内溶解氧,使其不再成为去除污染物的限制性因素。     

k-C*模型的人工湿地模拟研究

采用自由表面流人工湿地,对广东省中山市某小区对应段的河涌进行生态修复改造。基于k-C*模型的计算结果表明,在对现有河涌的面积的利用下,TP和NH4+-N的去除效果受到限制。采用多因素正交实验对模型的计算结果进行实验验证和分析,研究了4种植物、4种基质,分别在2、4、6和8 d水力停留时间(HRT)下对TP和NH4+-N的去除效果,得到影响TP和NH4+-N去除效果的因素主次顺序分别为基质→植物→HRT和基质→HRT→植物;各因素的最佳水平条件分别为:风车草、颗粒活性炭、4 d(HRT)。在最佳水平条件下进行实验,结果表明,TP和NH4+-N的浓度均可达到出水排放标准浓度指标。k-C*模型的计算值总是比实验值偏高,但两者之间的误差在一个数量级范围内。     

间歇曝气对垂直流人工湿地长期性能的影响

构建4个垂直流人工湿地(CWs)系统,其中系统Ⅰ、Ⅱ为陶粒CWs,系统Ⅲ、Ⅳ为河砂CWs,调节各CWs系统的间歇曝气速率,评价其对CWs系统长期运行下污染物去除效果的影响。结果表明,4个CWs系统对化学需氧量和氨氮的去除率分别能够稳定在96%、98%左右。陶粒CWs与河砂CWs相比具有更高的污染物去除能力和稳定性;硝态氮、总氮、磷酸盐去除效果受CWs系统曝气速率和基质组成的共同影响。微生物分析表明,norank Saccharimonadales是各CWs系统硝态氮去除的关键功能菌属。合适的曝气速率和基质类型对于垂直流CWs的长期稳定运行至关重要。     

基质结构对潜流人工湿地氮磷降解规律的影响

构建单层结构及多层结构水平潜流人工湿地小试实验系统,对城市污水处理厂尾水进行深度处理,研究基质结构对人工湿地床体中氮、磷沿程变化规律的影响。实验结果表明,单层基质结构人工湿地氮、磷的降解主要集中在深度为50~85 cm之间的床体表层,底层区域(0~50 cm)浓度变化不显著;多层结构人工湿地床体中氮、磷的降解由进水口到出水口呈较为规律的推流变化,与单层结构系统相比,污染物降解主要发生区域有所扩大,集中在深度为40~85 cm的床体表层,且床体底层0~40 cm氮磷降解同样存在,只是降解速率略有降低。按照填料渗透系数进行多层填充的设计方式能够显著提升潜流人工湿地对污染物的净化性能,单层结构人工湿地系统对氨氮和总磷的平均去除率分别为40.1%和52.9%,而多层结构的平均去除率则为60.4%和73.1%。     

湿地底质环境对不同浓度污水的净化效果

实验以扎龙湿地底泥做为介质,模拟表面流湿地系统,研究了不同底质和进水浓度对表面流湿地净化效率及其稳定性的影响。通过对各个指标去除率均值,变异系数和方差的综合分析,表明在本实验设计的高、中、低3种浓度梯度下,高、中浓度进水时,湿地底质的净化效果更好。粘土对TN、NO3--N去除效果最好,粉砂土对NH4+-N、COD去除效果较好。3种底质对磷的去除效果没有显著差异。此外,随着进水浓度的不同,底质因素的影响也发生相应的变化。即粘土和粉砂土的去除率受进水浓度影响大,亚砂土的去除效果相对稳定。实验结果客观反映了扎龙湿地不同底质地段的净化污水功能,为表面流人工湿地净化不同浓度的污水水质和选择最佳净化效果的湿地底质提供理论依据。     

k-C＊模型的人工湿地模拟研究

采用自由表面流人工湿地,对广东省中山市某小区对应段的河涌进行生态修复改造。基于k-C＊模型的计算结果表明,在对现有河涌的面积的利用下,TP和NH4＋-N的去除效果受到限制。采用多因素正交实验对模型的计算结果进行实验验证和分析,研究了4种植物、4种基质,分别在2、4、6和8 d水力停留时间（HRT）下对TP和NH4＋-N的去除效果,得到影响TP和NH4＋-N去除效果的因素主次顺序分别为基质→植物→HRT和基质→HRT→植物;各因素的最佳水平条件分别为：风车草、颗粒活性炭、4 d（HRT）。在最佳水平条件下进行实验,结果表明,TP和NH4＋-N的浓度均可达到出水排放标准浓度指标。k-C＊模型的计算值总是比实验值偏高,但两者之间的误差在一个数量级范围内。     

非均质多孔介质对水平潜流人工湿地水力效率的影响

对比以不同粒径(4～9、8～12、11～17mm)非均质多孔介质(玻璃珠)作为基质的水平潜流人工湿地(以有机玻璃板材模拟)的水力效率、水力停留时间等参数,并参照其流态变化进行分析。结果表明:(1)均以上端为进水口、下端为出水口,水流流经不同粒径玻璃珠的水平潜流人工湿地会产生不同的流态。(2)玻璃珠粒径小(4～9mm)的水平潜流人工湿地中,染料在其中运动并最终能够迁移到出水口的有效空间最大,空间利用率最大,则有效体积比最大,染料流经区域面积最大;转角处染料呈圆角流过,死区范围小。(3)当玻璃珠粒径为4～9mm时,水平潜流人工湿地具有最长的平均水力停留时间(0.437 8h)和最小的水流散度(标准方差为0.052 5),使得水平潜流人工湿地的有效体积比最高(0.495 7),水力效率也最高(0.469 6)。随着粒径的增大,平均水力停留时间缩短,水流散度增大,而有效体积比和水力效率均呈减小趋势。(4)合理的水力停留时间分布能够提高有效体积比,而有效体积比越高,即污水在水平潜流人工湿地中运动并最终能够迁移到出水口的有效空间越大,污染物与基质以及附着在基质上的微生物的接触越充分,从而提高污染物的去除率。     

几种春季湿地植物对污水中主要污染物去除效果的比较

研究了菖蒲、香蒲、美人蕉和芦苇四种在南京地区春季常见的人工湿地植物对生活污水中主要污染物的处理能力，试验周期为1个月。试验数据表明，在春季，南京地区的菖蒲、香蒲和芦苇长势良好，而美人蕉生长缓慢。与之相对应，菖蒲和香蒲的处理能力较好，其对TN、TP和COD的去除率分别达到了72．46％、90．36％、65．05％和69．82％、91．32％、77．15％；芦苇的处理效果略次于菖蒲和香蒲，其TN、TP和COD的去除率分别为58．84％、74．60％和57．19％，而美人蕉的处理效果较差。通过分析，认为菖蒲和香蒲是春季湿地植物的理想选择，美人蕉不适合作为春季湿地植物使用。     

潮汐流-潜流组合人工湿地污水净化效率

构建了潮汐流-潜流组合和潜流-潮汐流组合人工湿地对污水进行处理，分别研究2种组合人工湿地对污水的净化效果。结果表明，在平均进水COD浓度为214．28mg／L、NH4＋-N浓度为10．57mg／L、PO34--P浓度为5．44mg／L、TN浓度为10．25mg／L，水力负荷为o．2m3／（m2·d）的条件下，潮汐流-潜流组合人工湿地对COD、PO34--P的去除率分别为58．28％和46．99％，与潜流-潮汐流组合人工湿地处理效果相近；对NH4＋-N、TN，潮汐流-潜流组合人工湿地的去除率分别为69．93％和71．03％，比潜流-潮汐流组合人工湿地分别高15％和33％。潮汐流-潜流人工湿地的组合，在系统内实现了硝化-反硝化的组合，强化了系统对TN的净化效果，其对TN的净化效果比-般的潜流和表面流人工湿地组合提高20％～30％。总体上，潮汐流-潜流组合人工湿地具有更好的净化效果。