不同水力负荷率对潜流人工湿地内部污染物迁移转化的影响

为深入研究污染物在潜流人工湿地各填料层内的迁移转化规律,提高潜流人工湿地污染物降解效率,考察了4种进水水力负荷率(HLR,0.15、0.35、0.55、0.80 m~3/(m~2·d))下潜流湿地填料层内部不同区域DO、COD和氨氮浓度分布。结果表明:HLR为0.35m~3/(m~2·d)时,湿地内部DO浓度水平最高,湿地系统污染物处理效果最好,COD、氨氮去除率分别为93.32%、90.16%,COD及氨氮的主要降解区域分别为湿地0~60、0~40cm深度处,60cm深度以下DO水平较低,为污染物降解低效区,可研发新技术提高湿地底层DO水平以提高COD及氨氮去除效果。     

起端曝气对垂直潜流人工湿地运行效果的研究

垂直潜流人工湿地由于自身构造的限制,传氧能力较差,内部溶解氧(DO)浓度较低,若在湿地内部曝气则会限制反硝化的进行,不利于TN的去除。为解决这一问题,对垂直潜流人工湿地进行起端曝气,考察不同曝气强度下人工湿地内DO沿程变化以及污染物沿程去除规律,通过对曝气强度进行优化,以实现对湿地内部DO环境的有效调控。结果表明,随曝气强度的增加,湿地的好氧环境从表层区域逐渐扩大到40cm深度,且起端曝气人工湿地对COD、氨氮和TP的降解为垂直方向分层降解;当曝气强度达到0.86m~3/d时,COD、氨氮、TP去除率均高达80%以上,分别为85.8%、80.9%、82.7%。     

地下水PRB原位生物修复中一种释氧材料的改进技术及效果分析

释氧材料经济有效的释氧是地下水原位生物修复的关键因素。实验通过在释氧材料中加入膨润土、磷酸二氢钾和硫酸铵等,改进释氧材料的性能。柱实验结果显示,该释氧材料释氧速率缓慢,释氧时间长,可以使溶液中DO长期保持在5 mg/L以上;另外,释氧材料中添加的缓冲剂及天然含水层介质对pH值有较好的缓冲作用,可以使pH值达到后续生物修复的要求。     

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。     

地下水修复系统中释氧材料的改进及pH调控

在采用释氧材料的地下水污染修复系统中,释氧材料提供溶解氧的同时,往往造成体系pH的升高。针对这一问题,将过氧化钙(CaO2)、水泥、河沙、膨润土和KH2PO4按一定比例混合在一起制作了3种释氧材料,并在柱实验中观测了不同释氧材料对水体溶解氧(DO)及pH值的影响。实验数据表明,水泥对释氧材料的缓释作用明显,有助于保证释氧速率平稳,避免由于释氧材料反应过快所带来的高pH问题;在释氧材料中添加一定量KH2PO4(质量分数小于10%),可以起到缓冲体系pH值的作用,并且不会造成修复系统磷污染;电气石具有降低溶液高pH值的作用,以粒径为1～2 mm的电气石作缓冲介质可以将体系pH值由11.3降至10.2。     

低温条件下不同曝气方式对硫自养湿地脱氮效能的影响

为提高人工湿地的脱氮效率,将硫磺与石灰石按体积1∶1的比例填充于波形潜流湿地内,辅助间歇人工曝气,探讨了在冬季低温条件下,间歇曝气时间对波形潜流人工湿地脱氮效率和反硝化作用的影响,并分析了硫自养湿地的作用机理和节能减排特性。结果表明,间歇曝气运行方式有效提高了湿地内部溶解氧水平,在湿地内部营造了一种交替的好氧和缺氧环境,可以促进硝化和反硝化作用,有效地解决了人工湿地在冬季(10℃以下)脱氮效率低的问题。湿地冬季运行时,曝气间歇时间为4 h的条件下,TN去除率高达59.4%,相比连续曝气方式提高20%～30%。与传统处理工艺相比,硫自养湿地的能耗节省率达到50%以上,且在一定程度上减少了CO_2的排放,实现了高效脱氮和节能环保。     

固定化反硝化菌联合固体碳源小球处理低碳氮比污水的性能研究

以谷壳为固体碳源,制备固定化反硝化菌联合固体碳源小球(简称固定化小球)投加至人工湿地基质层中,并对人工湿地在不同条件下处理低碳比污水的性能进行了研究。结果表明,在相同条件下,投加了固定化小球的人工湿地对COD、氨氮和TN的去除性能更好,其平均去除率分别达到了78.98%、85.46%和78.33%,并能有效解决人工湿地处理低碳氮比污水时反硝化阶段碳源不足的问题。     

人工湿地中的SND机理以及DO、pH对其的影响

人工湿地中的水生植物向系统中输送大量的DO,并为系统中的微生物提供栖息地,使得系统中连续同时发生硝化和反硝化（SND）反应。DO的高低直接影响到人工湿地系统SND的效果,根据SND的发生机理,可采用复合植物床（系统前端栽种泌氧能力强、后端泌氧能力稍弱的水生植物）和间歇运行的的方式来改善整个系统的脱氮能力。pH过高或过低都会抑制人工湿地系统的SND作用,最适宜值为7．0,据此可以选择适当pH的湿地填料来提高系统的SND作用。     

间歇曝气潜流人工湿地的污水脱氮效果

采用间歇曝气运行方式,提升潜流人工湿地生活污水处理系统中的溶解氧浓度,强化脱氮效果。结果表明,间歇曝气运行方式有效提高了湿地内部溶解氧水平,曝气时溶解氧浓度可达6~9 mg/L,停止曝气后,溶解氧浓度迅速下降至0.5 mg/L以下,在湿地内部营造了一种交替的好氧和缺氧环境,分别促进好氧硝化和缺氧反硝化作用。在水力停留时间为3 d的情况下,间歇曝气潜流人工湿地系统对氨氮、总氮和COD的去除率分别可达到98.0%、87.6%和96.3%,较常规潜流人工湿地系统分别提高了74.1%、56.4%和18.1%,实现了氨氮、总氮和COD的同步高效去除。     

纳米氧化锌粒径效应对人工湿地运行性能的影响

为考察ZnO NPs粒径效应对人工湿地运行性能的影响,在进水COD约为216.00 mg·L-1、总氮约为11.10 mg·L-1和总磷约为3.84 mg·L-1的条件下连续运行126 d,对暴露于不同粒径ZnO NPs(10.00mg·L-1)的人工湿地脱氮除磷性能、填料渗透系数、胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)产量和特性以及微生物群落结构和多样性的变化进行了研究.结果表明:与对照组(未投加ZnONPs)相比,进水中投加15、50和90nm ZnO NPs后,人工湿地对COD的去除率分别下降了8.73％、7.55％和6.97％;氨氮和总氮的去除率分别下降了21.96％和10.95％、17.75％和10.00％以及15.34％和3.78％.高通量测序结果表明,ZnO NPs粒径越小,对硝化菌属Thauera的抑制作用越明显.投加Zn ONPs后,其释放的Zn2+会与水中磷酸盐结合生成磷酸锌等不溶物,同时会增加异养硝化菌Acinetobacter的相对丰度,从而导致总磷的去除率比对照组提高了42.49％～56.38％.此外,与对照组(97.18 mg·g-1)相比,投加15、50和90 nm的ZnO NPs后EPS的产量分别增加到212.97、156.30和128.53 mg·g-1.EPS分泌量的增大,导致填料渗透系数快速降低,在运行83 d后分别下降了71.17％、67.83％和37.50％.     

人工湿地处理城市污水效能的影响因素分析

为解决人工湿地占地面积大、处理效率低、容易堵塞,往往需要间歇运行等问题,通过对传统的人工湿地进行改造,设计一套新型人工湿地床系统——折流式湿地床 侧流式湿地床,并通过试验对其处理城市污水的运行效能的影响因素进行了研究.研究结果表明,降雨、蒸腾和蒸发、温度、植物收割及堵塞作用对人工湿地运行有不同程度的影响,人工湿地受降雨因素的影响,其出水COD值比降雨前低,同时较人工湿地由于降雨作用所导致的COD稀释浓度高2.4～5.7 mg/L,而降雨使出水SS比降雨前高5.0～7.2 mg/L;堵塞缩短了折流湿地床的运行周期及降低了COD的去除,水力负荷为102.87 cm/d时,运行周期为20 d,水头损失由5.2 cm增至14.8 cm,COD去除率由84.35%降至21.19%;水力负荷为137.16 cm/d时,运行周期为16 d,水头损失由5.0 cm增至15.0 cm,COD去除率由81.26%降至7.35%.     

复合人工湿地去除生活污水中的有机物和氮

为提高人工湿地对生活污水的处理能力,对传统的单一垂直流湿地进行改进和优化。采用2个垂直流人工湿地串联,并在好氧湿地内增加曝气供氧,使好氧湿地内溶解氧保持在2～2.5 mg/L范围内,而后增加出水回流。结果表明,增加曝气显著提高了出水的COD、NH3-N去除率,但TN去除效果仍不达标;当随着回流比的增加,NH3-N的去除率略有提高,而后趋于稳定,TN去除率提高显著,但回流比过大时,TN去除率则有所下降。     

复合植物床式人工湿地研究

本实验研究针对应用于面源污染控制的人工湿地中水生植物的选择和布置问题进行研究,通过对人工湿地动态运行实验的研究考察,发现床体中COD、TN降解规律,通过人工湿地栽种不同水生植物的各床体的COD去除效果比较实验和不同水生植物复氧性能比较实验,得出复氧性能最好的水生植物为芦苇,然后综合这三个实验,在传统的植物床系统基础上,提出更加有利于提高系统污水处理效率的改进形式:复合植物床式人工湿地。     

石油类污染地下水中挥发性有机物低温生物降解性能的研究

针对地下水石油类污染的问题,从某污染场地土壤中筛选驯化出了适用于处理挥发性有机物的3株低温高效降解菌,并以苯和萘作为特征组分考察了pH、DO、温度、氮磷等因素对降解效果的影响;实验结果表明,在8℃左右的地下环境中,DO和氮磷的含量对污染物的降解影响较大;在pH 7.5、DO＞4 mg/L和投加氮磷的条件下,18 d内降...     

生物法/人工湿地工艺处理采油废水及其生态毒性削减研究

采用2种生物法/人工湿地工艺(水解酸化/好氧/人工湿地工艺和水解酸化/人工湿地(进水区强化曝气)工艺)处理胜利油田某联合处理站经隔油、混凝处理的采油废水,并运用发光细菌技术研究采油废水在处理过程中的生态毒性削减规律.研究结果表明,在水解酸化段水力停留时间(HRT)为20 h,好氧段HRT为10 h,人工湿地HRT为2 d的工况下,水解酸化/好氧/人工湿地工艺与水解酸化/人工湿地(进水区强化曝气)工艺的出水水质均能满足COD≤80 mg/L、NH_4~+-N≤15 mg/L的处理要求.发光细菌法试验结果表明,经隔油、混凝处理后的采油废水属高毒性废水,再经水解酸化/人工湿地(进水区强化曝气)工艺处理后生态毒性大幅削减,出水生态毒性降至低毒.     

基于K_(La)、OUR厨余发酵液对SBR硝化作用的影响

通过与乙酸钠的对比,首先监测了厨余发酵液作为SBR外增碳源,对反应器氨氮去除的影响,然后利用批式实验方法,研究了2种碳源的投加量与活性污泥KLa、OUR的关系。结果显示,厨余发酵液的投加会引起SBR出水氨氮的浓度,小幅度升高到0.9 mg/L,乙酸钠的投加对SBR出水氨氮浓度影响不大;随着厨余发酵液和乙酸钠投加量的不断升高,饱和DO、KLa都会下降,并且,厨余发酵液对混合液氧气传递能力的影响要小于乙酸钠,当投加量为300 mg/L COD当量时,反应器DO仍可维持在6 mg/L,满足硝化作用对DO的要求;厨余组OUR比乙酸钠组小25.1%,其中,AOB耗氧阶段OUR比乙酸钠小52.3%,说明厨余发酵液的投加对硝化菌活性,尤其是AOB的活性有影响。     

芦苇和香蒲在人工湿地城市污泥处理系统中的应用

用有机玻璃材料做成模拟人工湿地,分别种植芦苇和香蒲考察2种模拟植物湿地对城市污泥干化和稳定化、污泥中营养元素和重金属去除效果,并和空白湿地对比。实验污泥取自当地污水厂二沉池,污水处理采用厌氧池加氧化沟工艺。模拟人工湿地进泥负荷为0.72 kg TS/(m2.d),进泥中TS平均含量为5.58 g/L,pH为6.80。实验期为1年,采用间歇式进泥,渗滤液月采集测样一次,湿地剩余污泥2月1次。实验结果受天气和气候影响较大,处理效果夏季好于冬季,出水水质和剩余污泥的干化及稳定效果芦苇湿地好于香蒲湿地。剩余污泥中各种重金属含量低于污泥农用标准中各重金属离子浓度要求。结果表明,人工湿地植物净化系统对城市污泥有较好的脱水和稳定化效果。     

复合植物床式人工湿地研究

本实验研究针对应用于面源污染控制的人工湿地中水生植物的选择和布置问题进行研究，通过对人工湿地动态运行实验和研究考察，发现床体中COD、TN降解规律，通过人工湿地栽种不同水生植物的各床体的COD去除效果比较实验和不同水生植物复氧性能比较实验，得出复氧性能最好的水生植物为芦苇，然后综合这三个实验，在传统的植物床系统基础上，提出更加有利于提高系统污水处理效率的改进形式；复合植物床式人工湿地。     

间歇式运行对人工湿地处理富营养化湖水的影响

针对五里湖富营养化水体,进行了中试规模人工湿地间歇式运行与连续式运行处理效果的比较研究,现场试验采用0.8 m3/m2·d的水力负荷.研究表明,采用间歇进水方式增强了人工湿地的复氧能力,出水溶解氧(DO)含量为2.6～4.5 mg/L,较连续进水方式平均提高了51.06%.间歇式进水对TN和NH4 -N的去除影响较大,与连续进水方式相比去除率分别提高了51.5%和30.5%;而对NO3-N、TP和CODMn的去除影响较小.采用间歇式运行TN的出水浓度较连续式运行稳定,受季节变化和进水浓度的影响较小,出水浓度＜2 mg/L;而间歇式运行对TP和CODMn出水浓度的稳定性影响不大.     

聚合酶链反应—变性梯度凝胶电泳技术研究梯田式人工湿地微生物群落动态变化

采用聚合酶链反应(PCR)—变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对梯田式人工湿地(TTCW)和复合垂直流式人工湿地(IVCW)生活污水处理系统内的微生物群落结构的动态变化及其对生活污水处理效果的影响进行了对比研究。结果表明:(1)TTCW和IVCW对生活污水均具有较好处理效果,其COD去除率平均分别为76.2%和72.6%、TP去除率平均分别为90.7%和85.6%、NH4+-N去除率平均分别为65.2%和58.8%;TTCW增氧作用明显。(2)2种人工湿地内均存在丰富的微生物群落,并均存在共有的微生物种群;在湿地沿程不同位置均存在一定数量的优势种群。(3)TTCW强化了大气复氧能力,使得湿地内DO较相同深度的IVCW的高。TTCW具有较强的污染物去除能力,特别是具有高效的脱氮除磷能力。这种能力可能主要是TTCW中微生物群落结构的变化所致。