四种植物潜流人工湿地脱氮除磷的研究

分别以薏苡、风车草、茭白和美人蕉为植被构建潜流人工湿地(植物床),研究其对生活污水氮磷的净化功能及其去除率与水力停留时间(HRT)的变化规律.研究结果表明,各种植物床对TN、TP的去除率随HRT的延长而增加,不同植物床的脱氮除磷效果是不同的.美人蕉植物床对TN的去除效果最好,HRT为3 d时,TN去除率为56%;HRT为6 d时,TN去除率达76%.茭白植物床对TP的去除效果最好,HRT为3 d时,TP去除率达76%;HRT为6 d时,TP去除率达93%.其他植物床也有较好的脱氮除磷效果.各种植物床处理后出水TN、TP均较低, HRT为2 d时,出水TN均低于<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918-2002)一级标准A标准;HRT为5 d时,出水TP均低于二级标准,其中茭白、美人蕉植物床处理后出水TP低于一级标准B标准.4种植物构建的潜流人工湿地对TN、TP的去除均满足一级反应动力学方程,且相关性显著.     

人工湿地对水产养殖废水典型污染物的去除

考察了5种常见湿地植物黄菖蒲、芦苇、千屈菜、再力花和香蒲对水产养殖废水的净化能力以及生理生长指标,结果表明,黄菖蒲的氮磷吸收能力最强而芦苇较差。构建黄菖蒲、芦苇水平潜流人工湿地研究植物对水产养殖废水典型污染物的净化效果的影响,发现两者对COD、TP、TN和抗生素均有较好去除效果。其中,黄菖蒲湿地对TN的去除效果(HRT=4 d,去除率71%)显著优于芦苇湿地(HRT=4 d,去除率29%),分析其原因在于黄菖蒲湿地因其较强的吸收能力和反硝化作用使其对高NO_3~--N废水有较好的去除效果。研究中还发现,水力停留时间对TN、NO_3~--N、NH_4~+-N和NO_2~--N的去除效果有较大的影响。两种湿地对恩诺沙星的去除效果优于磺胺甲恶唑和氟甲砜霉素,不同人工湿地植物对3种抗生素的去除效果差异不大,水力停留时间对磺胺甲恶唑的去除有显著的影响。     

北方景观水体中生态浮床的植物筛选与水质净化效果

以千屈菜(Lythrum salicaria L.)、黄菖蒲(Iris pseudacorus L.)、鸢尾(Iris tectorum Maxim.)3种植物为对象,研究了北京市朝阳区景观水体中生态浮床的植物筛选与水质净化效果。结果显示,千屈菜、黄菖蒲、鸢尾均生长迅速,且千屈菜表现最佳;移栽4个月后,3种植物的生物量分别较初始增加了15.9、8.5和13.1倍,达到945.5、489.2和585.0 g/m~2。千屈菜对水体氮、磷的吸收去除能力显著(P0.001)高于黄菖蒲和鸢尾,其总氮、总磷吸收量分别为黄菖蒲的2.2倍和2.3倍,为鸢尾的2.1倍和1.9倍。生态浮床的水质净化效果总体良好,运行60 d后,水体总氮、总磷浓度分别从16.28和0.27mg/L降低至5.70和0.18 mg/L,二者去除率分别为65.0%和35.0%。研究表明,千屈菜、黄菖蒲、鸢尾在营造景观和净化水质方面协同作用良好,其中千屈菜表现尤为突出,可作为北方地区生态浮床的首选植物。     

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%。     

5种浮床植物对宁夏引黄灌区稻田退水中氮磷的去除效果

为了探索植物浮床技术应用和农业面源污染防治的有效措施,采用稻田退水沟渠原位实验,研究了美人蕉(Canna indica)、千屈菜(Lythrum salicaria)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)、空心菜(Ipomoea aquatica)、水稻(Oryza sativa)5种不同浮床植物对退水中氮、磷的去除效果。结果表明,在稻田退水中生长4个月后,5种浮床植物生物量均大幅度增加。其中,美人蕉生物增长量最大,为97.2 g·株~(-1),其次为千屈菜达到81.3 g·株~(-1);空心菜成活率最高,达到91.67%,美人蕉其次,为87.50%,而水稻成活率最低,仅为60.71%;千屈菜茎叶和根系的氮含量最高,分别达到0.85%和0.65%;美人蕉茎叶、根系的磷含量最高,分别达到0.15%、0.17%;空心菜氮吸收量最高,达到14 239.46 mg·m~(-2),美人蕉其次,为10 798.00 mg·m~(-2);水稻磷吸收量最高,达到407.11 mg·m~(-2),空心菜其次,为374.41 mg·m~(-2);空心菜对稻田退水中总氮(TN)去除率最高,达到85.88%,其次为美人蕉,为81.67%;空心菜总磷(TP)去除率最高,达到80.32%,其次为水稻,达到72.86%。根据上述实验结果,推荐浮床空心菜和美人蕉作为宁夏引黄灌区农田排水沟水质改善的主要植物。     

组合型生态浮床对水体修复及植物氮磷吸收能力研究

在天鹅湖水体中构建以水生植物和陆生喜水植物为实验植物,浮法控制器、水循环增氧系统和造浪-输送系统相集合的组合型生态浮床。在中试研究中,研究了其对天鹅湖上覆水和沉积物中营养物质的修复动态。结果表明,经过4个多月的组合型生态浮床生态修复,天鹅湖上覆水中TN、NH4+-N和TP的去除率分别达到61.92%、63.09%和80.0%,沉积物中TN和NH4+-N含量的去除率分别达到23.79%和37.04%,TP含量升高了43.71%;组合型生态浮床的5种浮床植物的氮磷累积量差异显著,再力花和美人蕉对氮磷的吸收速率显著高于菖蒲、薄荷和水稻,再力花和美人蕉对氮的吸收速率达到12.19 g/(m2.d)和7.90 g/(m2.d),对磷吸收分别达到0.81 g/(m2.d)和0.99 g/(m2.d)。美人蕉和再力花对氮磷的吸收量均是茎叶>根系,其中美人蕉茎叶氮、磷吸收量分别为根系的2.73倍和1.93倍,再力花分别为1.83倍和1.19倍,通过浮床系统植物水上部分的收割可以去除水体中的氮磷。     

3种水生植物对富营养化水质的净化性能比较

选择芦苇、狐尾藻、菖蒲3种水生植物净化富营养化水体,考察了不同水生植物及组合对富营养化水体中硝酸盐氮、氨氮、TN、TP、COD、BOD5的去除效果。结果表明,菖蒲对氮、磷的去除效果明显优于芦苇和狐尾藻,狐尾藻在COD的去除上表现出一定的优势,而芦苇对BOD5的去除效果最加。在植物组合处理中,菖蒲+狐尾藻组合对氮、BOD5去除效果最佳,处理28d后,TN、BOD5去除率分别达80%、57%,芦苇+菖蒲组合对TP、COD去除效果优于其他组合,处理28d后,TP、COD去除率分别达87%、72%;处理过程中,狐尾藻生物量增长最多,且对芦苇、菖蒲具有明显的抑制作用,是3种植物中的优势物种。综合考虑水质净化效果及植物生长状况,菖蒲和芦苇可作为富营养化水体的净化植物,而狐尾藻则应该谨慎使用。     

人工湿地中基质与植物对污染物去除效率的影响

针对太湖五里湖富营养化水体，采用中试规模的人工湿地现场实验开展了不同基质、不同植物的污染物去除效果研究。基质采用炉渣和沸石2种，在一个湿地池种植单一植物茭白，另一个湿地池种植鸢尾＋菖蒲混合植物，同时构建了无植物的对照组湿地。研究表明：（1）在运行初期，沸石和炉渣2种基质对TN、TP的去除率差异为12.5%和12.6%，吸附饱和后，2种基质对TN和TP的去除率差异缩小为3.2%和6.1%，从长期运行来看，炉渣和沸石2种基质在人工湿地中的去除效率差异将减小；（2）茭白单一植物湿地对污染物的去除率与鸢尾＋菖蒲混合植物湿地对污染物的去除率两者之间差异不大；（3）人工湿地种植植物后对TN、TP的去除率比无植物状态时分别高出13.6%和19.5%，植物在人工湿地中对污染物的去除发挥了重要作用；（4）在本试验条件下，茭白吸收所去除的氮数量为湿地氮总去除量的8.95%，茭白吸收去除磷的数量为湿地磷总去除量的20.16%，在人工湿地中，茭白吸收对磷的去除效率比对氮的去除效率高。     

强化序批式生物膜反应器脱氮与人工湿地除磷联合工艺初探

为解决脱氮除磷对碳源的竞争及不同泥龄需要等问题,提出强化序批式生物膜反应器(SBBR)脱氮与人工湿地除磷联合工艺.通过将SBBR系统分为2格,并采用交替运行的方式(进水和曝气),强化了碳源保存,进一步提高脱氮效率;SBBR系统出水进入栽种菖蒲(Acorus calamus L.)的人工湿地,利用基质和植物吸附等作用进一步除磷.结果表明:(1)2格交替运行SBBR脱氮效果良好,稳定时出水COD均值为34 mg/L,去除率约为93%;出水NH+4-N均值为2.0 mg/L,去除率约为94%;出水TN维持在4.5 mg/L左右,去除率约为86%;出水TP在2 mg/L附近波动,除磷效果并不理想,有时还会出现出水TP高于进水TP的释磷现象.(2)人工湿地除磷效果良好且稳定.当进水TP为0.6～6.7 mg/L时,出水TP维持在0.3～0.7 mg/L.(3)该联合工艺有良好的脱氮除磷效果.系统出水NH+4-N、TN、TP均值分别为2.0、2.4、0.5 mg/L,去除率均值分别为94%、92%、90%.     

3种组合工艺处理农村生活污水

进行了厌氧折流板反应器-垂直潜流人工湿地(ABR-VSFCW)、复合厌氧反应器-水平潜流人工湿地(HAR-HSFCW)、膨胀颗粒污泥床-人工快速渗滤系统(EGSB-CRI)3种组合工艺处理农村生活污水的研究。结果表明,在温度为10~29℃,进水COD为325.3~386.5 mg/L的条件下,3种组合工艺对COD均有较高的处理效果,当厌氧段HRT大于16 h时,3种组合工艺出水COD浓度均达到了我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级B标准;EGSB-CRI、HAR-HSFCW对TP的去除效果较好,出水TP浓度均达到了我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级B标准,且显著优于ABR-VSFCW,ABR-VSFCW出水TP浓度达到了二级标准;ABR-VSFCW、HAR-HSFCW、EGSB-CRI出水NH+4-N浓度分别为25.24~42.20、29.59~41.60和9.80~15.35 mg/L,其出水NH+4-N浓度达到了我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)二级标准;3种组合工艺对TN的去除效果无明显差异,去除率仅为23.9%~46.4%。因此,EGSB-CRI对农村生活污水的处理效果最好,HAR-HSFCW次之,ABR-VSFCW较差。     

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。     

生态净化工艺在上海崇明农村污水的应用研究

介绍生态净化的工艺方法。通过在上海崇明前卫村建立示范工程,研究以高效生态纤维塘＋潜流式人工湿地组合工艺对有机污染物、氮、磷、浊度等去除效果与机理。结果表明,COD、TN、TP和浊度的平均去除率分别为53.4%、45.3%、49.8%和94.89%。去除有机污染物主要靠微生物代谢,氮的去除主要靠微生物硝化与反硝化,总磷主...     

水力停留时间对膜生物反应器复合工艺污水处理特性的影响

开发了厌氧-多级好氧/缺氧-膜生物反应器复合工艺,在不同水力停留时间(HRT)下,考察了系统对污染物去除效果及其膜污染的特性.结果表明,在试验选定的HRT范围内,系统对TN和TP的去除率随着HRT的降低而升高,当HRT为8.70、6.96、4.97 h时,系统对TN和TP的平均去除率分别为73.15%、79.76%、81.98%和67.79%、80.99%、92.16%.但是,较低HRT条件下膜通量较高,会加剧膜污染进程.解决这一问题的措施是增加膜组件个数,从而在不提高膜通量的情况下使系统保持较低的HRT,保证系统高效稳定的污染物去除效果.     

潜流人工湿地对微污染河水的净化效果

为了探讨潜流人工湿地对微污染河水的净化效果,在野外条件下构建潜流人工湿地,分析了湿地中pH、氧化还原电位(ORP)和DO的进出水变化,考察了湿地中污染物的净化效果,探讨了温度对湿地净化效果的影响。各湿地进、出水DO浓度相差不大;除美人蕉湿地外,其余湿地出水pH较进水变化较小;植物湿地出水ORP较进水均有所增大。植物湿地对污染物的去除效果均优于空白湿地,且随着气温的升高,NH4+-N、TN和CODMn的去除率逐渐增加,去除率分别可达90%、50%和20%。TP去除率却未随温度发生明显变化,始终波动在30%～60%之间。相关性分析结果表明湿地中NH4+-N和TN的去除率与温度相关,较低的有机物浓度造成CODMn的去除率与温度相关性差,由于湿地对磷的去除主要以颗粒态磷(PP)为主,TP的去除与温度不相关。     

利用悬浮填料附着生物膜同步去除碳氮磷

采用移动床生物膜反应器（MBBR）处理配制模拟废水，实验结果表明，水力停留时间为6h、悬浮填料填充率为40％时，在不同C／N／P比率条件下，MBBR对COD、NH4＋-N和TN去除性能好且稳定，平均去除率分别达到90％、94．8％和62．39％以上，而TP的去除率受C／N／P值影响较大，当C／N／P的比值为100／10／1．8时，平均去除率达到58．03％。一定的溶解氧（DO）质量浓度能保证反应器中COD、NH4-N高效稳定的去除，同时是TN和TP同时去除的重要影响因素，在MBBR中最佳DO值约为3mg／L。由于附着在悬浮填料生物膜内部存在厌氧、缺氧微环境条件，在反应器中存在少量的反硝化聚磷菌。     

不同工况条件对Carrousel氧化沟脱氮除磷影响研究

采用Carrousel氧化沟处理实际生活污水，考察了DO、TCOD/TN和污泥回流比对氧化沟单沟内同步脱氮除磷效果的影响。结果表明，在相同HRT、污泥回流比、TCOD/TN比的工况下，氧化沟系统对TN、TP的去除率随着DO浓度的增加而降低；在相同HRT、污泥回流比、DO的工况下，氧化沟系统对TN、TP的去除率随着TCOD/TN比的增加而提高；在相同HRT、DO和TCOD/TN比的工况下，氧化沟系统对TN的去除率随着回流比的增加而提高，而对TP的去除率随着回流比的增加而降低。     

改进型波形潜流人工湿地处理猪场废水

提出了一种改进型波形潜流人工湿地(improved wavy subsurface flow constructed wetland,IW-SFCW)并研究了该湿地系统在5个水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)(2、3、4、6和8 d)下对猪场废水的处理效果。结果表明,该湿地系统对猪场废水中各污染物有较好的去除效果。在水力停留时间为4 d,进水COD、TN、NH4+-N和TP浓度分别为511、120、110和10 mg/L左右时,该湿地系统对COD、TN、NH4+-N和TP的去除率分别为86.0%、54.4%、70.1%和91.6%。此外,该湿地系统对废水中COD、TP的去除效率随水力停留时间的延长逐渐提高,在HRT=8 d时去除效果最好,去除率分别达到92.7%和96.8%;但对TN、NH4+-N的去除率却随水力停留时间的延长出现先上升后下降的趋势,在HRT=4 d时去除率最高,分别为54.4%和70.1%。     

浮床植物对雨水中氮磷等污染物的去除效果

在实验室条件下,研究以美人蕉、空心菜及两者混合这3种情况下浮床植物对雨水中N、P和COD等营养盐类的去除效果及植物生长状况。结果表明两者混合种植时对TN、TP和COD的去除效果更好,其中美人蕉对TP的去除效果相对较好,空心菜对TN、COD的去除效果较好。选用混合浮床在镇江市雨水利用示范区进行雨水处理,由实验结果得知,混合植物浮床对雨水中TP、TN、COD、SS和浊度的去除效果良好,最高去除率分别达到86%、67.4%、66.4%、93.5%和95.4%。出水水质完全符合城市绿化用水标准,从而在达到雨水回用的目的,对成熟的美人蕉和空心菜进行6种重金属含量检测,也均达到相关的食用及药用标准。     

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。