潜流人工湿地中基质在污水净化中的作用机制与选择原理

潜流人工湿地依靠基质、微生物以及植物的共同作用实现对污水中各类污染物的去除。其中,基质是潜流人工湿地的重要组成部分,在水质净化中发挥着至关重要的作用。基质可对污染物进行直接吸附去除。不同基质类型对氨氮与总磷具有不同的吸附能力,同时,吸附效率受到水质、水力条件等参数影响。此外,基质为微生物提供附着表面,基质材质、内部孔道结构、比表面积等均影响生物膜的形成与发展,进而间接影响人工湿地的污水净化功能。通过改变基质所处淹没/暴露状态、增加缓释碳源基质、增加铁碳电解对基质等方式来增加补氧、强化反硝化和电化学强化,从而改善人工湿地对NH₃-N、TN与TP类污染物的去除效果。     

几种人工湿地基质净化磷素的机理

研究了砂子、沸石、蛭石、黄褐土、下蜀黄土、粉煤灰和矿渣7种人工湿地基质材料净化污水磷素的机理,并初步评价了其作为人工湿地基质可能导致的磷素二次污染的风险.结果表明,矿渣、粉煤灰有很好的磷素去除效果,蛭石、黄褐土和下蜀黄土次之,沸石和砂子的去除效果较差.上述人工湿地基质净化磷素的机理主要为化学机理,表现为基质全钙、氧化钙、水溶性钙的含量越高,其固定形成的磷酸钙盐越多,在pH值较高的情况下,主要形成难溶性的磷酸八钙和磷酸十钙,有利于磷素的净化;基质中游离氧化铁、铝和胶体氧化铁、铝含量越高,其固定形成的磷酸铁盐和磷酸铝盐数量越多,基质净化磷素的能力越强.除砂子外,上述基质磷素饱和吸附后,磷素释放比例很低.加强人工湿地基质管理,其基质吸附的磷素一般不会对水体环境造成二次污染.     

垂直流人工湿地净化污水的研究进展

垂直流人工湿地作为发展极为迅速的污水处理技术,在水体修复与生态建设方面发挥着重要作用.本文结合近几年来国内外学者的相关试验与工程研究,综合概述了垂直流人工湿地中植物、基质和微生物对污染物的去除作用,总结探讨了影响垂直流人工湿地净化功能的主要因素,如间歇进水、基质选择和堵塞问题,并提出垂直流人工湿地在我国污水处理领域的应...     

垂直潜流人工湿地低温净化效果及其与微生物作用关系

人工湿地净化过程受基质、微生物及植物的多重作用,但有关湿地系统水质净化效果与微生物之间的关联及响应机制的认识较为匮乏.本文针对垂直潜流人工湿地,分析了其低温条件下水质净化效果,通过16S rDNA扩增子测序技术,在OTU水平上利用微生物丰度聚类热图和基于Bray-Curtis距离的NMDS分析,揭示了湿地基质微生物群落结构的时空变化及其与主要水质指标之间的相互作用关系.结果表明,湿地对TN、COD的去除效果较好,但对TP的去除效果不佳.基质微生物群落时空变化显著,与湿地净化效果密切相关,革兰氏阴性菌门类众多和假单胞菌属相对丰度较低,分别是TN去除效果较好和TP去除效果不佳的重要原因.COD、DO是影响微生物群落的主要因子,而氮含量在一定程度上影响脱氮微生物的活跃度.基质微生物在湿地运行2周后,对污染物去除的介导作用稳定,建议设立这一关键时间点,并辅以菌群、碳源投入等措施,提升湿地的净化效果.     

采油废水人工湿地处理效果及植物作用分析

采用水平潜流人工湿地中试系统处理采油废水,考察湿地植物生长状况对污染物去除效果的影响,运用气相色谱-质谱(GC-MS)技术分析湿地植物对有机污染的吸附情况,并分析了湿地植物对氮、磷的吸收效果。研究结果表明:人工湿地出水达GB 8987—1996《污水综合排放标准》中的一级标准。湿地植物的生长状况与人工湿地的COD及NH 4+-N去除率呈现一定的耦合关系。芦苇及藨草均能吸附多种难降解有机污染物。植物吸收是人工湿地去除氮、磷的途径之一,但并非主要途径。     

人工湿地基质微生物状况与净化效果相关分析

了解微生物在湿地基质中的状况对理解人工湿地去除污染物机理具有重要意义。利用混菌法和稀释法，测定了不同植物以及无植物的潜流水平湿地基质中微生物的数量，研究了潜流水平湿地不同空间基质微生物的类群数量以及它们与污水净化效果的关系。结果表明，不同植物的湿地基质微生物数量差异不显著，有植物和无植物湿地的差别不明显；湿地基质中不同空间处微生物数量不相同，一般上层多于下层。在湿地运行条件相对稳定的情况下，湿地基质中会逐渐形成数量和活性比较稳定的生物群落。人工湿地基质中微生物数量与BOD5、TN的去除有显著相关性，说明微生物的作用是去除它们的重要途径；基质中微生物数量与TP的去除率相关性不明显，说明磷的去除尚有其他途径。测定了湿地基质硝化速率，硝化能力与亚硝化细菌的数量呈显著相关。     

构造湿地在污水处理厂二级出水后的深度处理应用研究

中国大部分污水处理厂目前均采用二级处理工艺,主要去除碳源污染物,而消解氮、磷类污染物的效果较差.在传统二级处理工艺基础上,对中水进行三级深度处理,BOD5、SS以及COD类污染物去除效果明显,但运行成本较高,处理量受限.人工构造湿地利用基质-植物-微生物复合生态系统的物理、化学和生物的三重协同作用,通过过滤、吸附与沉淀等作用,以及微生物同化分解和植物吸收转化等途径,可有效去除污水中的氮、磷、SS、有机物及重金属等污染物,且具有低投资、低运转费、低维持成本等特点.     

人工湿地去除污水中抗生素及其抗性基因研究进展

针对污水中抗生素及抗生素抗性基因的存在及潜在危害,总结了人工湿地去除污水中抗生素及其抗性基因研究的最新进展。已有研究表明:人工湿地对污水中抗生素的去除率为60%~100%,对抗生素抗性基因的去除率为10%~100%,季节、进水水质、水力停留时间、温度、pH、微生物、植物、基质等是影响人工湿地去除抗生素及其抗性基因的主要因素,微生物降解、光降解、吸附、植物吸收和植物降解是主要去除机制。人工湿地虽然可以去除抗生素及其抗性基因,但抗生素在基质的富集以及出水抗生素抗性基因丰度的增加会带来潜在风险,值得关注。新型人工湿地处理技术对抗生素及其抗性基因和传统污染物的协同去除机制,以及人工湿地各要素的去除机理和贡献、耦合生物电化学作用的人工湿地技术是未来的重要发展方向。     

人工湿地植物水体净化效能研究进展

通过检索近20年来人工湿地植物在净化水质方面代表性文献,筛选出50种常见人工湿地植物,包括水生植物(挺水植物、浮水植物及浮叶植物、沉水植物)、湿生植物、旱生植物,对该50种常见植物的净化效能进行分析比较;指出湿地植物在净化水体时可能受物种、环境因子、种类配置模式三方面的影响;提出未来人工湿地植物选择应用方面发展方向为:应进一步扩大其种类的选择范围,加强探究维持其生长代谢的机理,加强与微生物的耦合作用完成水体污染物净化的效能研究,根据不同人工湿地和水体污染物类型进行配置等4个方面。     

人工湿地应用于富营养化景观水体修复

以某会议中心1号和2号人工湿地为研究对象,研究了人工湿地对富营养化景观水体的净化效果。结果表明:1号和2号人工湿地对COD、TN和TP均具有较好的处理效果,植物的差异对湿地污染物去除效果的影响不明显。TP的去除主要依靠基质的作用。湿地的前段和中段是整个湿地COD和TN去除的主体,且前段的去除率高于中段。     

几种人工湿地基质净化磷素污染性能的分析

通过基质磷素等温吸附、净化磷素污染效果和基质磷素饱和吸附后磷素释放实验,研究了砂子、沸石、蛭石、黄褐土、下蜀黄土、粉煤灰和矿渣7种人工湿地基质净化磷素污染效果和影响因素,并评价了基质磷素饱和吸附后磷素释放可能造成的二次污染风险结果表明:Freundlich和Langmuir等温吸附曲线方程均能很好地描述上述基质磷素吸附过程,其磷素理论饱和吸附量依次为矿渣＞粉煤灰＞蛭石＞表土＞下蜀黄土＞沸石＞砂子.磷素的净化能力依次为矿渣＞粉煤灰＞蛭石＞表土＞下蜀黄土＞沸石＞砂子,模拟污水磷素净化实验也证实矿渣、粉煤灰、蛭石净化磷素污染效果较好,表土和下蜀黄土次之,沸石和砂子净化磷素污染效果较差.矿渣和粉煤灰等钙素含量较高的碱性基质,影响磷素吸附净化效果的主要因素是基质的全钙含量,碱性条件下,基质全钙含量越高,其吸附的磷素越多,净化磷素污染的效果越好.砂子、沸石、下蜀黄土、黄褐土和蛭石等活性胶体氧化铁铝含量较多的中性基质,影响其磷素吸附净化效果的主导因素是其胶体氧化铁的含量,胶体氧化铁能促进基质吸附磷素效应,提高磷素净化能力.基质磷素饱和吸附后磷素释放实验也表明:除砂子基质磷素释放比例较高以外,其它基质磷素释放的比例很低,加强人工湿地基质的管理,上述人工湿地基质一般不会对水体环境造成二次污染.     

根际微生物在污染水体植物修复中的作用

综述了近年来国内外有关水生植物根际微生物在污染水体和湿地修复中的作用研究成果,深入探讨了植物修复的机理。指出水生植物对污染环境的修复主要依赖环境、水生植物和微生物以及三者之间的联合作用,植物和微生物的耦合作用是水生植物应用于水体修复的重要机制。人工湿地对氮的去除主要通过微生物的硝化-反硝化作用途径;根际微生物和植物的联合作用可以改变磷的存在形态,从而加速磷的去除;在有机物和重金属污染环境中,根际微生物通过增强植物对环境的适应性促进污染物的去除。     

人工湿地在重金属废水处理中的应用

文章论述了人工湿地处理技术处理重金属废水的机理和优点.人工湿地利用基质、植物、微生物这个复合生态系统的物理化学及微生物的作用,通过过滤、吸附、共沉淀、植物吸收、离子交换和微生物分解来实现对重金属废水的高效净化;人工湿地污水处理系统具有较高的净化效率和相对较低的基建投资与处理成本,该技术已被许多国家广泛应用.根据人工湿地在重金属污水处理中的研究和应用现状,指出了人工湿地处理重金属废水的前景及今后的研究方向.     

湿地植物芦苇和香蒲根际微生物特性研究

在人工湿地系统中 ,微生物是系统中有机污染物和氮分解去除的主要执行者 ,植物根系及其分泌物使人工湿地系统中的微生物数量显著增加。本文研究了湿地植物芦苇和香蒲根际微生物的数量、活性等特性 ,结果表明芦苇和香蒲具有明显的根际效应 ,根际微生物活性高于非根际的微生物活性 ,芦苇根际比香蒲更适合亚硝酸细菌的生长     

潜流人工湿地系统对污染物的去除与转化机理

潜流人工湿地通过硝化、反硝化、累积、降解、络合、吸附、沉淀、拦截等作用实现对去污水中TSS、有机物、N、P、金属以及病原菌的去除。这些作用发生在水体中、植物表面、湿地表面和底部的垃圾积累物中,或发生在根区系统而使污染物得以去除。     

废砖块作为人工湿地填料的除磷能力研究

对废砖块的物理化学特性进行了分析,并对其进行了磷素吸附能力试验,结果表明,废砖块适于湿地微生物的富集和植物的生长且具有较高的磷素吸附能力.通过构建以废砖块为填料的垂直流人工湿地系统考察并初步探索了其对生活污水中磷素的去除效果和去除机制.结果表明,当水力负荷为5 cm·d-1、运行时间为1 a时,湿地系统除磷效率在90%以上,且效果稳定;废砖块的吸附沉淀作用是湿地系统除磷的主要途径,而植物和微生物直接吸收所起的作用不大;被截留磷素在湿地填料层中具有明显的空间特征,对废砖块中的无机磷形态分析结果表明,废砖块中能与磷素发生沉淀反应的元素含量和其在废砖块中的化学形态是影响其吸附沉淀磷素作用途径的重要因素.因此,废砖块是人工湿地污水处理系统构建过程中较为理想的填料.     

人工湿地处理低水平放射性废水的技术可行性

针对低水平放射性废水的特点,结合人工湿地的去除机理,对湿地植物、基质和微生物在放射性废水处理中的原理和作用进行了分析,分析认为湿地植物通过植物提取、根际过滤和植物固定对低放重金属进行去除,基质的吸附和微生物的吸收、吸附及转化作用也是低放重金属去除的重要途径。并且阐述了当前的技术难点和未来的研究方向,指出在植物培育与选择、微生物的筛选及驯化、基质的选择和湿地系统的安全措施等方面还存在很多的难点。分析表明,应用人工湿地处理低水平放射性废水在技术上是可行的。     

给水厂污泥在水体净化领域中的应用研究进展

给水厂污泥对多种水体污染物有良好稳定的吸附性能,在水体净化方面具有很大潜力。将给水厂污泥用于水体污染物去除,为给水厂污泥的资源化和水污染控制提供了双赢的思路。该文总结了水厂污泥的性质和作为吸附剂对水体中磷等污染物的吸附性能,对水厂污泥作为人工湿地、雨水生物滞留系统、土壤渗滤系统、绿色屋顶的基质及湖泊底泥覆盖剂的研究进展进行了综述,探讨了给水厂污泥资源化利用的环境风险问题,为水厂污泥净化水体污染物的应用研究提供参考。     

唐山市南湖湿地水体富营养化治理研究

以芦苇作为人工湿地植物,土壤为基质建立人工湿地,采用人工湿地控制试验的方法深入研究了芦苇和湿地基质对唐山人工湿地南湖污水中氮磷的净化能力以及氮、磷在芦苇根、茎、叶的时空分布和动态变化,实验结果表明：芦苇湿地对污水中的氮、磷的净化效果十分明显,在一个月内对污水中TN的平均去除率可达到61.99%,TP平均的去除率可达51.97%,其中基质吸附和植物吸收作用是湿地脱氮除磷的重要形式。     

修复富营养化水体的潜流湿地中微生物生物量特征

构建了水平潜流芦苇人工湿地,在固定水力负荷条件下,对富营养化污水进行了近2年的修复处理.分别在第2年的1、5、8和10月份在湿地前、中、后部不同深度处取基质样品,采用氯仿熏蒸法测定了微生物生物量.结果表明,湿地基质微生物碳(MB-C)、微生物氮(MB-N)和微生物磷(MB-P)基本遵循前部大于中部大于后部和上层大于下层的规律.微生物量1、5月份大于8、10月份.考察了基质微生物量与同期湿地氮磷去除效率的关系,结果显示,湿地基质微生物量与TN去除率相关性不显著;MB-C与TP以及MB-N、MB-P与TP去除率呈显著负相关,r分别为-0.98(P<0.05)和-0.99(P<0.01).在人工湿地中,微生物量本身参与到系统中氮素、磷素的循环转化,成为一个动态活性营养库,可以被植物利用,在每个生长年内随植物生长和温度变化而波动,在本试验条件下,第2年MB-C、MB-N和MB-P平均分别为85.0-160.6、16.3～34.9和3.12～5.77μg·g-1.湿地微生物量和氮磷净化能力的变化特征是温度、微生物、植物、基质以及酶等因素综合作用的结果.