5种湿地沉水植物对模拟污水厂尾水的深度处理

选取四季常青苦草、普通苦草、黑藻、狐尾藻和马来眼子菜等5种沉水植物构建表面流人工湿地系统,观察不同沉水植物品种对模拟污水厂尾水中主要污染物的去除效果,筛选出具有最佳去污效果的沉水植物,为优化沉水植物表面流人工湿地系统的处理效果提供理论依据。结果表明:沉水植物表面流湿地系统和无植物表面流湿地系统对各污染物的去除效果均呈现出随着实验时间的延长先波动变化后逐渐趋于稳定的规律。四季常青苦草、黑藻和狐尾藻湿地系统出水COD、TP浓度均低于10 mg·L~(-1)、0.1 mg·L~(-1),分别达到了《地表水环境质量标准》(GB 3838~(-2)002)Ⅰ和Ⅱ类水标准。除马来眼子菜外,其余4种沉水植物对主要污染物的净化效果存在较大差异,以四季常青苦草的综合净化效果最好,出水COD、TP、NH+4-N、NO-3-N和TN的平均浓度分别为36.83、0.269、1.17、0.563和3.31 mg·L~(-1),平均去除率分别达到41.32%、72.77%、84.29%、79.28%和76.72%。黑藻次之,接着是狐尾藻,而普通苦草的去污效果较差。综合考虑其对模拟城市污水处理厂尾水的深度处理效率,宜选择四季常青苦草作为表面流人工湿地的优选沉水植物。     

水力负荷与有机负荷协同作用对人工湿地微生物群落结构的影响

以单层基质结构(CW1)、3层基质结构(CW3)、6层基质结构(CW6)的水平潜流人工湿地系统为对象,考察水力负荷及有机负荷对不同人工湿地系统去除COD、总悬浮固体(TSS)效果的影响,同时利用高通量测序技术,分析高负荷条件下系统微生物群落结构。结果表明,不同水力负荷运行条件下,随着有机负荷的提高,CW1、CW3、CW6湿地系统对COD、TSS的去除率均表现出先升高后下降的趋势,总体看来,在相同运行条件下CW6湿地系统COD、TSS的去除率最高。群落结构分析表明,不同人工湿地系统微生物结构存在相似性,但湿地床体的基质结构会对微生物群落结构产生一定影响,总的来说分层填充的人工湿地系统微生物群落结构更为稳定,对污染物的去除效果更好。     

组合型人工湿地对二级好氧单元出水的深度处理

经过好氧处理后,污水中有机碳通常被降解去除进而影响后续反硝化的进行。为了解决反硝化因缺少碳源受到抑制的问题,设计了3组人工湿地作为好氧单元出水的深度处理系统,并添加原污水作为反硝化碳源。3组人工湿地均由潮汐流人工湿地和潜流人工湿地叠置而成,编号分别为CW1、CW2和CW3,其中CW1、CW3为下行-上行复合流,CW2为下行单向流;CW2、CW3表层种植美人蕉(Canna indica),CW1不种植物。在水力负荷为30 cm·d~(-1)的条件下,3组人工湿地对有机物的去除率都在70%左右。CW1对NH_4~+-N、TN和TP的平均去除率分别为71.2%、51.7%和35.9%;CW2对NH_4~+-N的处理效果最好,对TN的去除效果最差,平均去除率分别为91.5%和38.3%;CW3能够明显提高TN和TP的处理效果,平均去除率分别为69.9%和62.2%。复合流和种植美人蕉能够明显提高系统对污染物的综合处理性能,这对于优化人工湿地设计以及低C/N生活污水的深度脱氮均有重要的借鉴意义。     

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。     

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%。     

水力负荷对改良型垂直流人工湿地降解模拟污水厂尾水效果的影响

为确定改良型垂直流人工湿地降解模拟污水厂尾水的最佳水力负荷,采用生物炭和活性炭改良、微生物强化以及同时添加生物炭、活性炭和微生物改良强化的3套垂直流人工湿地系统,研究了其在3种水力负荷条件下(0.25、0.5和1 m~3·(m~2·d)~(-1)),对模拟污水厂尾水中污染物的去除效果。结果表明,3套垂直流人工湿地系统均在低水力负荷(0.25 m~3·(m~2·d)~(-1))时对模拟污水厂尾水中NH_4~+-N、TN、TP和COD的去除率较高,但随着水力负荷的增大其去除率逐渐降低。3套垂直流人工湿地系统对NO_3~--N的去除率均在高水力负荷(1 m~3·(m~2·d)~(-1))时较高,且随着水力负荷的变大,其去除率逐渐升高,但去除率的增长幅度变缓;实验证明,生物炭和活性炭改良基质能够提高湿地系统对NH_4~+-N、TN、TP和COD的去除效果,并且在低水力负荷时对NH_4~+-N、TN和COD的去除拥有更好的改良效果,而对TP去除的改良则在高水力负荷时优于在低水力负荷时。厌氧-异养反硝化菌能够提高湿地系统对NH_4~+-N、NO_3~--N和TN的去除效果,并且在高水力负荷时对NO_3~--N的改良效果优于低水力负荷,而在低水力负荷时对NH_4~+-N和TN具有更好的改良效果。综合考虑多种污染物的去除效果,确定3套改良型垂直流人工湿地系统的最佳水力负荷为0.5 m~3·(m~2·d)~(-1)。     

污水碳源对复合垂直流-水平流人工湿地脱氮效果的影响

碳源是人工湿地反硝化作用重要的限制因子,提供足够的碳源能够有效地提高湿地系统的反硝化作用,从而提高人工湿地的脱氮效果。考察了以污水碳源作为复合垂直流-水平流人工湿地水平流进水碳源,对系统去氮能力的影响。实验结果显示,添加碳源能使复合人工湿地对TN和氨氮的去除率分别由23.19%、39.57%提高到34.17%和50.4%。当碳源污水(化粪池污水)/硝化处理水(垂直流出水)体积比为1∶4(C/N=1.22∶1)时,系统对氨氮和总氮具有最好的去除效果,且在不同季节具有较强的脱氮稳定性。不同季节加碳源复合系统对氨氮和总氮去除效果差异显著,在夏季去除效果最高可到达66.79%和60.95%。在加污水碳源条件下,增加停留时间对TN去除效果无明显影响,但可以显著提高氨氮去除率;有植物系统比无植物系统去除NH+4-N和TN的效果要好,且夏季提升效果最明显。由此可见,以污水碳源作为复合垂直流-水平流人工湿地系统中水平流部分的碳源,是强化人工湿地脱氮效果的有效手段,但是添加碳源比例、保温措施及植物种植是人工湿地重要的设计参数。     

水生植物类型及生物量对污水处理厂尾水净化效果的影响

为阐明水生植物类型和生物量对污水处理厂尾水净化效果的影响,选取空心菜(Ipomoea aquatica Forsk)、苦草(Vallisneria natans L.)、粉绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)3种水生植物对宜兴市周铁镇污水处理厂尾水进行净化。实验对不同植物分别设置4个生物量梯度以及无植物的对照组,考察不同植物和生物量对尾水净化效果的影响。结果表明:不同植物对污水处理厂尾水净化效果存在差异,总氮净化效果(30 d)受植物类型影响显著(P0.05)。粉绿狐尾藻对总氮和硝氮净化效果(30 d)最好,分别为95.28%和98.50%;苦草对氨氮和总磷净化效果(30 d)最好,分别为95.30%和95.80%,且苦草生长有利于降低亚硝氮的产生量。不同生物量对尾水净化效果影响较小,空心菜、苦草和粉绿狐尾藻去除总氮的最佳生物量分别为157.50、460.80和1 120.00 g,去除总磷的最佳生物量分别为157.50,609.40和590.00 g。不同生物量对空心菜生长存在影响,高空心菜生物量到后期会衰败,而低生物量处理组在实验周期内持续生长,造成高生物量净化效果低于低生物量,建议使用空心菜净化污水时,使用低生物量处理,且在其达到最大生物量(610.00~880.00 g)之前进行收割。     

人工湿地植物泌氧与污染物降解耗氧关系研究

实验采用静态水培方法研究了香蒲(Typha orientalis)、芦苇(Phragmites australis)和水葱(Scirpus validus)3种常见湿地水生植物潜在泌氧能力、去污效果,并对水生植物泌氧量与污染物降解耗氧量进行了计算分析,从而阐明湿地植物泌氧与污染物降解耗氧之间的关系。结果表明,3种植物泌氧能力由大到小依次为:芦苇香蒲水葱,其中,芦苇比放氧速率、面积泌氧率均最高,分别为3.36 mg O2/(g.d)和4.35 g O2/(m2.d)。植物对湿地系统中污染物的去除有重要影响,各植物系统COD去除速率在3.46~3.77 g/(m2.d)之间;NH4+-N去除速率在0.07~0.13 g/(m2.d);TN去除速率在0.25~0.27 g/(m2.d);TP去除速率均为0.09 g/(m2.d);均好于无植物空白系统。计算表明,各植物体系泌氧量在0.48~0.55 g O2/d之间;各植物体系COD、NH4+-N耗氧量在0.41~0.46 g O2/d之间;植物净泌氧量在0.02~0.12 g O2/d之间。植物泌氧量与COD、NH4+-N耗氧量呈显著正相关关系。若应用人工湿地处理城镇生活污水,各植物体系COD最大去除负荷在3.81~4.35 g/(m2.d)之间,NH4+-N最大去除负荷在0.83~0.95 g/(m2.d)之间,最大水力负荷在1.65~1.89 cm/d之间。     

农户庭院型人工湿地对农村生活污水的净化效果

为了探讨人工湿地在农村生活污水处理应用中的可行性,通过在广东省珠海市上洲村建立农户型水平潜流和垂直流人工湿地系统各一套,比较2种人工湿地对农村生活污水净化效果的差异。在运行稳定阶段,2套系统处理出水中COD、BOD5、TP、NH4+-N和TN的平均浓度均达到了城镇污水处理厂排放标准(GB18918-2002)一级A标准。2套系统对农村生活污水的各污染物都具有很好的去除效果。其中,垂直流湿地对COD、BOD5、TP、TN和NH4+-N平均去除率分别为96.10%、96.01%、85.32%、91.18%和82.44%;水平潜流湿地则分别为93.29%、94.41%、86.52%、85.95%和77.46%。统计分析结果表明,垂直流湿地对NH4+-N的去除率高于水平潜流湿地,且其差异达到显著水平;水平潜流湿地对TP的去除率高于垂直流湿地,但其差异未达到显著水平。