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。     

污水生物生态处理工艺中的脱氮机理研究

通过水解池-美人蕉湿地、水解/接触氧化池-菖蒲湿地现场实验装置考察了生物-生态工艺深度净化分散生活污水的效果。结果表明,水解池-美人蕉湿地尽管湿地停留时间达到7 d,出水NH⁺₄-N仍难以达到一级A（GB18918-2002）标准;而增加接触氧化池后,湿地停留时间仅2 d,组合工艺出水水质远优于一级A出水要求。美人蕉湿地脱氮的主要途径是湿地微生物的硝化/反硝化,植物吸收约占28%。对经接触氧化处理,NH⁺₄-N、NO^-₃-N浓度均较高的进水,菖蒲湿地可在C/N小于2时高效脱氮。菖蒲湿地对TN的去除占组合工艺TN去除量的79%,其中植物吸收仅占湿地除氮总量的8%。湿地介质的厌氧氨氧化活性试验表明,菖蒲湿地介质表面的微生物在无有机碳源存在的条件下,可使培养液中的NH⁺₄-N与NO^-₃-N、NO^-₂-N短期内发生同步脱氮,厌氧氨氧化可能是菖蒲湿地在进水低碳源条件下脱氮的主要原因。     

铁/锰矿基人工湿地脱氮除磷性能及机理

铁氧化物和锰氧化物均可在缺氧条件下介导氨氮(NH₄⁺-N)的氧化去除,这2项技术被称为铁氨氧化(Feammox)和锰氨氧化(Mnammox)。此外,金属氧化物对总磷(TP)也有去除能力,因此,在人工湿地中具有良好的应用前景。为比较铁矿基和锰矿基人工湿地的脱氮除磷效果,本研究建立了铁矿基人工湿地(CW-Fe)、锰矿基人工湿地(CW-Mn)和砾石对照组人工湿地(CW-C)3组人工湿地。结果表明,CW-Fe和CW-Mn的脱氮除磷性能均优于CW-C。尽管锰矿对NH₄⁺-N的吸附作用最强,但CW-Fe却表现出了更优越的NH₄⁺-N长期去除性能。在基质对NH₄⁺-N的吸附饱和后,CW-Fe对NH₄⁺-N的去除率仍有39.93%~62.4%,而CW-Mn只有29.15%~35.4%。由于铁矿和锰矿溶出的金属离子能与磷酸盐结合形成稳定的沉淀,从而有效去除TP,CW-Fe和CW-Mn均有优异的TP去除性能。CW-Mn的TP去除率最高,为95.26%,其次是CW-Fe,为79.97%。在微生物方面,具有还原铁氧化物和氧化NH₄⁺-N潜力的Bacillus和Exiguobacterium在CW-Fe中均得到了显著富集。结合水质数据及脱氮相关功能菌的分析,推测出Feammox中可能更倾向于将NH₄⁺-N直接氧化为N₂,而Mnammox则是更倾向于先将NH₄⁺-N氧化为NO_x⁻-N。本研究可为探索同步脱氮除磷的低能耗污水处理工艺及人工湿地中基质的选择提供案例参考。     

不同基质在人工湿地脱氮中的应用及其研究进展

在比较了不同基质脱氮效率的基础上,认为基质作为人工湿地的重要组成部分,在为植物和微生物提供生长介质的同时,也能通过沉淀、过滤和吸附等作用直接去除污染物质,其中基质的类型、级配等因素会影响基质作用的发挥;不同基质对脱氮性能存在较大差异,沸石和蛭石是目前研究中脱氮效率较高的两种基质。在归纳了脱氮机制和影响因素的基础上,认为不同基质由于脱氮机制不同,脱氮性能和脱氮效率也存在较大差异;人工湿地基质所有理化性状都可能影响到它对污水的脱氮效率。最后,对今后的相关研究方向进行了展望。     

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%.     

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.     

8种植物床人工湿地脱氮除磷的研究

分别以水葫芦、西洋芹、空心菜、水芹、混合种(黄菖蒲、千屈菜、再力花)、千屈菜、再力花、黄菖蒲等植物床构建潜流人工湿地,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。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。千屈菜植物床对TN的去除效果最好,HRT为3d时,TN去除率为56%;HRT为6d时,TN去除率达77%。再力花植物床对TP的去除效果最好,HRT为3d时,TP去除率达78%;HRT为6d时,TP去除率达96%。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3d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A标准规定的限值(15mg/L),出水TP均低于GB 18918—2002二级标准规定的限值(3mg/L);7种植物床构建的潜流人工湿地(水葫芦的数据丢失)对TN、TP的去除均满足一级反应动力学方程,且相关性显著。     

电极强化人工湿地处理污水脱氮的效果

将电极与人工湿地耦合,创新性地构建了复合电极人工湿地高效反硝化脱氮装置,提高对污水中总氮和COD的去除效果。为了确定复合电极人工湿地比普通人工湿地脱氮效果更优,研究了碳氮比、进水总氮浓度、水力停留时间、电流强度等因素对复合电极人工湿地和人工湿地脱氮效果的影响。研究结果表明：在室温20~25℃,pH=7.5条件下,引入电极的人工湿地有更好的去除效果,较普通人工湿地总氮脱除效率可高出5.41%。并且确定了复合电极人工湿地的最佳运行条件为碳氮比=0.75,水力停留时间=48 h,进水总氮浓度=75 mg·L-1,电流强度=10 mA。在此条件下,总氮去除率可达53.34%。     

自由表面人工湿地脱氮效果中试研究

对自由表面人工湿地去除农业面源污水中氮的效果及途径进行了研究 ,结果表明 ,脱氮效率随水力停留时间(HRT)延长而增加 ,HRT为 0 5、1、2和 3d时 ,系统总氮去除率分别为 18 3 %、3 8 9%、84 9%和 85 6%。HRT <2d ,出水水质波动较大 ,2d以上 ,系统即可高效稳定运行。硝化 /反硝化是湿地脱氮的主要途径 ,挥发和填料吸附脱氮量可以忽略 ,依靠植物吸收可以去除一部分氮 ,茭草 (Zizaniacaduciflora)和芦苇 (Phragmitascommunis)的氮吸收量每年分别为 44 0和70 0kgN/hm2 。     

花叶芦竹水平潜流人工湿地脱氮性能研究

采用花叶芦竹水平潜流人工湿地处理生活污水,对其脱氮性能进行研究。结果表明：在HRT＝5 d,对TOC,NH⁺₄-N,NO^-₂-N,NO^-₃-N和TN的去除效果分别达到92％、93％、84％、51％和88％,相应空白湿地的去除率分别为91％、85％、-232％、-203％和66％。大部分TOC在湿地的前端被去除。花叶芦竹可以直接吸收氮素,向湿地输送氧气,通过根系分泌物提供碳源。因此,花叶芦竹人工湿地具有很好的硝化反硝化能力,实现了良好的脱氮性能。     

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。     

冬季组合工艺处理灌溉尾水的运行效果

采用水耕蔬菜人工湿地与垂直流人工湿地组合工艺处理农村生活污水灌溉尾水,针对冬季灌溉尾水量大,而系统处理效果下降问题,对组合工艺进行了运行效果及水力负荷等工艺参数的优化研究。大棚对系统能起到一定的保温效果,系统进出水水温均高出未采取保温强化措施系统2℃左右。在冬季水耕蔬菜人工湿地与垂直流人工湿地受温度影响,污染物去除效能显著下降,随着水力负荷的增大,水耕蔬菜人工湿地对COD、TN及TP的平均去除率和去除负荷呈先增加后减小趋势,其对COD、TP的平均去除率均在0.3 m3/(m2·d)附近达到最大,分别为33.4%和11.5%,TN的平均去除率在0.4 m3/(m2·d)附近达到最大,为8.5%;垂直流人工湿地随着水力负荷的增大,对COD、TN、NH4+-N和TP的平均去除率的变化趋势与水耕蔬菜人工湿地相似,在0.2 m3/(m2·d)处达到最大,分别为56.3%、29.3%、23.8%和31.3%。上述结果与人工湿地在其他温度较高季节去除率一般随水力负荷降低而呈上升趋势的结果显著不同,表明在冬季依靠一味降低水力负荷无法达到提高系统去除效能的目的。     

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.     

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。     

处理生活污水的植物品种的筛选

以小型碎石床人工湿地生态系统和无土栽培2种方法，模拟研究了广东园林绿化中常用的27种植物对生活污水中氮、磷、COD的降解能力，表明野芋头、花叶万年青、象草、姜花、绿公主、富贵竹、再力花、大花叶万年青、芦苇、花芦苇、美人蕉、文殊兰、水芋头、风车草、红草、蜘蛛兰、千手观音、水葱和花蝴蝶等18种植物，可以作为人工湿地生态系统选种植物，从而扩大了可选植物品种范围，配合适当，可达到美化环境和净化污水2种功能，可适用于面源性水污染的治理。象草的研究表明，它是一种既有强污水降解能力又能作饲料的品种，适用于畜牧场的水污染治理。     

芦苇人工湿地在环境保护中的应用

叙述了芦苇人工湿地污水处理技术的分类、特点及其在国内外的研究与应用进展。介绍了复合式芦苇湿地、新型芦苇床填料等相关的新技术，指出系统的堵塞和芦苇的衰退等问题是进一步发展芦苇湿地亟待解决的问题。     

人工湿地在污水处理中的研究进展

人工湿地作为一种新型的生态处理工艺，在生活污水处理方面得到了广泛的应用，因此，总结了人工湿地的发展及应用情况，重点回顾了一些改进方法，包括进水方式、湿地植物选择、人工基质及其在寒冷地区的应用。     

人工湿地基质中腐殖质的积累与分布特点

腐殖质来源于生物残体的降解,可参与多种污染物迁移转化,具有重要环境生态效应。本研究以常见的水平潜流和垂直流2种系统为研究对象,探讨了以无机基质为主构建的常规人工湿地中腐殖质的积累与分布特点。研究结果表明,随着污水处理运行,水平潜流和垂直流人工湿地中,大部分基质中腐殖质全碳量均有增加,水平潜流系统含量在1.7~18 g/kg, 垂直流系统在1.9~7.5 g/kg;胡敏素是各系统腐殖质的主体组成,含量最高,水平潜流系统含量在1.55~17.22 g/kg,垂直流系统在1.43~7.21 g/kg。腐殖质另外2种组分,富里酸和胡敏酸碳含量都比较低,水平潜流系统富里酸碳含量在0~0.68 g/kg,胡敏酸碳含量0.008~0.26 g/kg;垂直流系统富里酸碳含量在0.015~0.38 g/kg,胡敏酸碳含量在0.05~0.15 g/kg,各系统中富里酸碳含量均高于胡敏酸碳含量;各系统中,根系基质腐殖质全碳及3种组分含量都显著高于非根际基质;不管是水平潜流还是垂直流,低水力负荷系统的比高水力负荷系统更高。     

芦苇人工湿地在环境保护中的应用

叙述了芦苇人工湿地污水处理技术的分类、特点及其在国内外的研究与应用进展。介绍了复合式芦苇湿地、新型芦苇床填料等相关的新技术,指出系统的堵塞和芦苇的衰退等问题是进一步发展芦苇湿地亟待解决的问题。