水平潜流人工湿地在农村生活污水处理中的应用

水平潜流人工湿地作为一种生态污水处理技术,在实际应用中取得了快速发展。本工程采用预处理+水平潜流人工湿地工艺对贵州省某农村生活污水进行处理,运行结果表明:当进水CODcr≤200mg/L、BOD5≤120mg/L、SS≤220mg/L、氨氮≤30mg/L、TP≤3mg/L时,出水可以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准,运行成本为约0.08元/t。其投资少,运行费用低,适合在农村使用。     

人工湿地公园有机污染物迁移转化规律研究

为研究以工业园区污水厂尾水为补给水源的景观水体中有机污染物的迁移转化规律,在2015年植物生长季对天津某工业园区人工湿地公园进行了水质采样分析。检测结果表明:湿地进水中ρ(COD)为44!70 mg/L,ρ(BOD)为2.8!5.6 mg/L;出水中ρ(COD)为43!60 mg/L,ρ(BOD)为3.3!4.8 mg/L。潜流湿地对污水处理厂排水具有较好的处理效果,BOD去除率为90%,COD去除率为10%!30%,出水B/C比值较进水有较大降低;潜流湿地出水进入表流湿地后,COD与BOD有所升高,其升高比例分别为10%、225%,这可能是因为表流湿地有水生植物生长,植物腐叶会导致有机物质释放。在湿地公园总出水前设置深水景观湖,有利于出水COD浓度进一步降低。     

高氨氮对湿地植物污水净化效果的影响

为研究湿地植物在高氨氮浓度下对污水中有机物、总氮、总磷、氨氮等污染物的净化效果,选用5种常用湿地植物包括菖蒲(Acorus calamus)、芦竹(Arundo donax)、茭白(Zizania latifolia)、旱伞草(Cyperus alternifolius)和再力花(Thalia dealbata)。通过模拟垂直潜流人工湿地污水系统,处理氨氮浓度分别为25,55,108 mg/L的污水。实验结果表明:当进水氨氮浓度为25 mg/L时,湿地植物对COD、TP、TN、NH+4-N的去除效果随HRT的增加呈现上升趋势;当提高进水氨氮浓度时,湿地植物对有机物、氮、磷的去除效果下降显著,氨氮浓度越高,去除效果越差;再力花和旱伞草的去除效果明显好于菖蒲、茭白、芦竹,所以再力花、旱伞草可以用于氨氮浓度较高的污水处理中。     

人工湿地各工艺段对含氮物质的去除效果分析

文章就马料河复合人工湿地的除氮效果进行分析结果表明,整个湿地系统的TN去除率约为55.9%,TN削减量为28.87 kg/d,其中表面流湿地最高,氧化塘湿地次之,潜流湿地最差。湿地系统的最佳水力负荷为0.1~0.4 m3/(m2·d),最佳污染负荷为:TN 1.0~10 mg/L,NH3-N 0.1~1.0 mg/L。4-10月份,人工湿地中植物处于生长旺盛期,氮净化效果处于最佳状态。     

石灰石沟-堆肥湿地系统处理酸性矿山废水的研究

为探讨石灰石沟-潜流堆肥湿地系统处理酸性矿山废水(AMD)的效果及影响因素,进行了6个月模拟试验,测定出水水质和植物生长等相关的影响因素.结果表明,石灰石沟可有效提高AMD的pH值,降低其酸度与重金属含量,但随着石灰石沟中氢氧化物的积累,后期处理性能下降;堆肥湿地可显著降低AMD的酸度与重金属,出水酸度随时间持续降低,出水的Cd、Pb在检测限以下,Zn、Cu平均浓度分别为1.8mg/L, 2.6μg/L,均达到农业灌溉水标准,而无前置堆肥的普通湿地后期Cd、Zn、Cu偏高;东南景天在湿地系统也能正常富积Cd/Zn;狭叶香蒲使堆肥湿地的产碱过程受到抑制,出水酸度升高,但其对堆肥湿地的重金属去除没有产生显著影响.     

泉州湾滨海退化湿地红树林恢复区土壤氮磷分布特征

对泉州湾滨海退化湿地红树林恢复区土壤总氮（TN）、总磷（TP）的分布特征进行了研究,结果表明:湿地修复后土壤TN、TP含量均高于湿地修复前,但与未种植植被样地相比,湿地修复可能在整体上降低土壤中TN、TP含量,且对TN含量的降低程度更加明显。不同修复模式下TN、TP含量不同,说明修复模式会对土壤TN、TP分布特征产生不同的影响。相关性分析表明,在泉州湾滨海退化湿地红树林恢复区,pH对土壤TN、TP含量有影响,土壤中TN与TP相互影响。     

以城市污水为水源和肥源对荒漠化土壤的修复效果

为了同步实现城市污水净化和荒漠化土壤修复,以荒漠化土壤(沙土)作为人工湿地基质(基质深度分别为0.1和0.6 m),分析不同运行条件(植物种类、水力负荷、基质深度、季节变化等)下湿地对净化城市污水、修复荒漠化土壤的效果. 结果表明:经过2 a的修复,城市污水中污染物作为荒漠化修复的肥源可以快速富集到荒漠化土壤中. 与原沙相比,沙土中w(有机质)、w(TN)、w(碱解氮)、w(TP)、w(速效磷)及电导率均极显著增加(P<0.01),而pH并无显著变化(P>0.05). 沙土容重极显著降低(P<0.01),孔隙率极显著增大(P<0.01). 当城市污水作为荒漠化土壤修复水源时,即使水力负荷低至0.0075 m3/(m2·d),植物仍能正常生长. 基质深度为0.1 m的潜流湿地在不同水力负荷时对污水中COD_Cr、TN、TP的最低平均去除率分别为59.46%、77.45%、62.36%;基质深度为0.6 m的潜流湿地对污水中三者的平均去除率分别为59.24%、32.02%、57.89%;基质深度为0.6 m的表面流湿地对污水中三者的平均去除率则分别为80.40%、14.00%、29.31%. 研究显示,以城市污水为水源和肥源对荒漠化土壤修复2 a后,沙土中养分含量均显著增加,沙土结构也得到明显改善,各湿地在夏秋季对污水中COD_Cr、TN、TP均有较好的去除效果.      

退化过程中翅碱蓬湿地营养元素变化特征研究

在双台子河口选取4块样地,分别代表恢复中、长势良好、退化严重的翅碱蓬湿地和裸露的光滩,于2009年6月、2009年9月、2010年4月(代表夏季,秋季,春季)分别采集表层土壤与植物样品。通过对翅碱蓬生物量、N、P、有机质含量及土壤N、P、有机质含量的测定,分析了翅碱蓬湿地退化过程中土壤及植物营养元素的变化规律。结果表明:春季各种类型翅碱蓬湿地土壤的有机质(分别为1.88%、1.89%、1.19%、1.13%)和总磷(分别为496.30、498.75、435.97、404.57 mg/kg)含量顺序为:长势良好≈光滩>退化中>恢复中,同该类型湿地的演替顺序一致,说明湿地的退化导致土壤C、P素大量损失。翅碱蓬湿地的退化引起翅碱蓬植株生长状态的变化,导致同一种湿地植物植株中N、P、有机质含量在不同退化类型湿地中的分布存在明显差异,说明湿地的退化,已经明显的影响到N、P、有机质的生物地球化学循环。     

炉渣填料组合潜流湿地对不同污染程度河水处理效果研究

利用炉渣作填料的水平潜流(HFCW)+垂直潜流(VFCW)组合而成的人工湿地系统处理污染河水,研究了不同进水浓度时湿地系统对河水中有机物和氮磷营养物质的去除效果。结果表明:在满水位运行(水深75 cm),水力负荷为0.4 m3/(m2·d)的条件下,组合潜流人工湿地对河水中有机物有较高的处理效率,进水ρ(COD)为100 mg/L左右,去除率稳定在90%以上;同时具有较强的营养物质去除效果,进水氨氮、硝态氮、总磷质量浓度分别为6~12,8~16,3~9 mg/L,氨氮、硝态氮、总磷去除率分别维持在45%、80%、55%以上;垂直潜流湿地复氧效果优于水平潜流湿地,以水平潜流人工湿地作为一级处理单元的组合方式对硝态氮有较好的去除效果。     

皂河湿地植物对多种重金属污染湿地的修复研究

通过测定皂河湿地香蒲、芦苇、黑麦草和基质中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的浓度,分析植物对受6种重金属污染湿地的修复能力。结果表明:芦苇具有较高的重金属综合富集能力,香蒲具有较高的重金属综合转移能力;聚类分析表明:芦苇湿地受重金属污染程度最小。皮尔森相关性表明:Cd,Pb在香蒲与基质中呈极显著正相关(P<0.01);Cd、Cu、Pb分别在芦苇与基质中呈显著正相关(P<0.05);Cr、Cu、Zn分别在黑麦草与基质中呈显著正相关(P<0.05)。这表明可用植物指示湿地基质受重金属的污染程度。     

不同组合类型人工湿地污水处理效果比较

构建室内潮汐流-水平潜流和水平潜流-潮汐流2种不同组合人工湿地系统,探讨不同组合人工湿地系统对污染物的去除效果。研究结果表明:1)当进水总有机碳平均质量浓度为75.9 mg/L,氨氮平均质量浓度为99.4 mg/L时,潮汐流-水平潜流和水平潜流-潮汐流人工湿地系统对总有机碳的去除率分别为90.2%和91.3%,氨氮平均去除率分别为19.5%和39.2%,总氮平均去除率分别为10.3%和30.5%。水平潜流-潮汐流人工湿地系统对氮素表现出较好的去除能力。2)在进水氨氮浓度不变,降低潮汐流-水平潜流组合人工湿地进水的总有机碳浓度至23.1 mg/L,同时,升高水平潜流-潮汐流进水的总有机碳浓度至105.0 mg/L时,2组湿地系统对氮素的平均去除率均得到大幅度提高,氨氮去除率分别为78.9%和80.6%,总氮平均去除率也分别升高到45.4%和51.8%。     

亚热带河网湿地沉积物重金属分布及风险评价

采用原子吸收光谱法测定了中国南亚热带典型河网湿地(海珠湿地)水域环境表层沉积物中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr、Fe、Mn的含量,通过聚类分析和相关分析方法探讨其重金属的空间分布及来源特征,利用Hakanson生态风险评价法和基于一致性的沉积物质量基准法比较评价该区域重金属污染生态风险。结果显示,海珠湿地水域表层沉积物各重金属含量范围分别为:Cd(0.11~4.37 mg/kg)、Pb(54.9~156.0 mg/kg)、Cr(40.7~225.5 mg/kg)、Cu(34.2~244.9 mg/kg)、Ni(30.9~133.2 mg/kg)、Zn(134.8~669.7 mg/kg)、Fe(2.5%~4.2%)及Mn(0.04%~0.06%),均不同程度地超过区域背景值,且呈狭窄水面向宽阔水面区域递减的空间变化趋势。除Cd在丰水期显著高于枯水期外,其他金属的含量季节差异不显著。各重金属来源及变化趋势表现为两大类群:Cu、Zn、Pb、Cd、Ni和Cr之间具有显著的相关性,可能以人类活动污染为主;而Fe和Mn之间具有显著的相关性,以地壳自然来源为主。海珠湿地总体重金属生态风险较高,应对该区域重金属含量及水生生物状况进行跟踪监测,以维护水域生态系统的健康与平衡。     

滨海湿地生态修复研究进展

滨海湿地是地球上一类重要的生态系统,它为人类社会提供了众多的生态服务功能。受人类活动和气候变化的影响,大量滨海湿地退化甚至消失。针对滨海湿地生态系统面临的严峻问题,国内外学者开展了大量湿地生态修复方面的研究与实践工作。本文综述了基于微生物和植物的滨海湿地有机、无机污染生态修复研究进展,探讨了这些技术措施存在的问题与不足,并对滨海湿地生态修复技术的发展趋势做出了展望。     

铬铜镍在芦竹中的富集与分布

研究芦竹(Arundo donax Linn)在Cr、Cu、Ni污染湿地中的富集能力以及三种重金属在植株中的分布情况。结果表明:生长期8个月后,芦竹在20.4和55.0mg/kgCr污染湿地中,对Cr的富集量:根13.86mg/kg(DW)和15.29mg/kg(DW);茎1.37mg/kg(DW)和3.59 mg/kg(DW);叶6.37mg/kg(DW)和8.22mg/kg(DW)。在51.3和105mg/kgCu污染湿地中,对Cu的富集量:根35.6mg/kg(DW)和44.1mg/kg(DW);茎3.30mg/kg(DW)和4.14mg/kg(DW);叶6.75mg/kg(DW)和8.86mg/kg(DW)。在61.0和103.0mg/kgNi污染湿地中,对Ni的富集量:根20.37mg/kg(DW)和26.74mg/kg(DW);茎11.86mg/kg(DW)和13.03mg/kg(DW);叶12.2mg/kg(DW)和15.77mg/kg(DW)。三种金属在植株中的分布情况很相似,都是根>叶>茎,生物富集系数(Bioconcentration factor)均<1。可以认为芦竹对这三种重金属能富集,但不具备超富集植物的特征。     

陶瓷碎片基质人工湿地处理污染河水的应用

选取陶瓷碎片废弃物作为基质,芦苇和菖蒲作为湿地植物,构建潜流人工湿地系统,对城市纳污河道内的污染河水进行处理。水力负荷为15cm/d,考察了在较高浓度进水(CODCr和氨氮浓度分别为40~70mg/L和10~35mg/L)和较低浓度进水(CODCr和氨氮浓度分别为15~30mg/L和0.3~3mg/L)2种工况下系统的运行效果。结果表明,在较高浓度进水情况下,系统对CODCr、氨氮的平均去除率分别为10.0%和42.4%;在较低浓度进水情况下,系统对CODCr、氨氮的平均去除率分别为38.5%和63.0%。陶瓷碎片是一种经济有效的湿地基质。     

潜流人工湿地演变对废水中有机物、氮及磷去除的影响

众多研究表明,潜流人工湿地对污水的处理效果明显高于自由表面流型湿地,但实验研究表明潜流人工湿地因堵塞而逐渐演变为自由表面流人工湿地后,其对有机物(COD、TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)的去除效果优于具有相同填料及植物的潜流人工湿地.通过实验室培养实验,以考察人工湿地演变对有机物的矿化、硝化/反硝化作用、氮及磷去除的影响.结果表明,与潜流人工湿地相比,演变后的自由表面流人工湿地对有机物的矿化率(以TOC表示)为1.82 mg·h-1,高于潜流湿地的1.49 mg·h-1;对NO3-去除率为96.8%,高于潜流湿地的58.1%;非生物脱硝去除率为40%,高于潜流湿地的28.2%;演变后对磷的吸附量(以P计)为160 mg·kg-1,高于潜流湿地的140 mg·kg-1,对磷的去除主要为填料吸附,有机物的覆盖有利于磷去除;但演变后的自由表面流人工湿地的硝化作用能力低于潜流湿地.因此,人工湿地演变对其效能有重要影响.     

绿化带下的生态复合塘污水处理工艺设计

工程旨在探讨生态复合塘作为污水处理工艺,以实现城乡污水处理的多元化与可持续性目标。文章以蓟县毛家峪长寿度假村为例,结合混凝沉淀池、污泥浓缩池、快速渗滤湿地、潜流湿地和表面流湿地等技术,从工艺设计及其关键设计参数出发,在防治系统堵塞、冰冻、油渍及渗漏的基础上,创造性地将人工湿地同绿化带相结合,解决了生态塘占地面积大的问题。工程的预期结果:该技术工艺设计可使出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB8978-2002)一类A级水平、农田灌溉和城乡杂用水的用水标准,各类污染物去除率分别为SS(mg/L)87.5%～96.7%,BOD5(mg/L)93.3%,COD(mg/L)61.5%～84.8%,TP(mg/L)50%～91.7%,NH3-N(mg/L)最高达87.5%。该设计实现了污水处理与绿化、节地的有机统一,可根据实际情况在机关、企事业单位和住宅小区推广应用。     

构筑根孔湿地中金属元素的来源、分布及其累积效应

石臼漾湿地是我国最大的饮用水源处理湿地,成为微污染水源水质改善的典范案例,已运行超过4年,主要运用人工湿地生态根孔技术、多级塘/植物床-沟壕系统协同净化技术来净化微污染水源.为了探明多级塘/植物床-沟壕系统对源水中常规金属K、Na、Ca、Mg、Al、Fe与重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、Pb的累积效应,研究了嘉兴石臼漾湿地岸边带与植物床-沟壕系统中沉积物/土壤的金属分布与累积量.结果表明,沉积物中的金属(Mg除外)均发生了富集和累积(富集系数EF∈(1.5,10.5)1.5).湿地内重金属潜在生态风险指数(RI∈(24.7,128.9)150)基本处于轻微风险水平,其最高值出现在湿地前端约1/8处的预处理塘(RI=174.94150).总体而言,重金属风险指数随水力流程而逐步降低.在湿地前端的预处理河道、预处理塘内,重金属沉积通量(23.97~157.72 mg·m-2·d-1)较高,而植物床-沟壕系统的沉积通量((38.80±16.17)mg·m-2·d-1)相对较低.占湿地面积11.35%的预处理河道、预处理塘中沉积的重金属高达9941.65 kg,占全湿地沉积量的37.90%,是重金属沉积的关键区域.而占湿地面积57.23%的植物床-沟壕系统中截留的重金属高达10601.89 kg,占全湿地沉积量的40.41%,是重金属去除的重点区域.湿地对重金属的主要持留机制是沉积作用,在湿地中单位平均沉积通量高达32.19 mg·m-2·d-1.据估算石臼漾湿地可沉积重金属6558.40 kg·a-1,植物吸收重金属约13.16 kg·a-1.本研究证明,多级塘/植物床-沟壕系统协同净化机制能够有效持留微污染水源中的金属特别是重金属,从而有效降低石臼漾湿地净化后源水的潜在生态风险.     

河滨修复湿地不同植物配置对甲烷排放的影响

为了探讨河滨修复湿地在不同条件下CH₄的排放规律及降低CH₄排放的调控途径,以自行设计和建造的河滨湿地为研究对象,对植物种类配置及植株密度进行人为调控,运用静态箱-气相色谱法测定CH₄排放通量. 结果表明:①CH₄排放通量具有明显的季节性变化规律,其中夏季最大,占全年CH₄总排放量的50%以上;冬季最小,低于全年CH₄总排放量的5%. ②植物种植会明显增加CH₄的排放,不同植物类型通过改变w(SOC)(SOC为土壤有机碳)、气体传输机制以及产CH₄菌群落来改变湿地的CH₄排放,4种供试植物中,通气组织较发达的芦苇和水葱湿地CH₄排放通量分别为(1.98±0.78)和(1.41±0.58)mg/(m2·h),显著低于黄菖蒲的(6.77±1.92)mg/(m2·h). ③提高植株密度可以通过增加输气通道和提高w(SOC)来促进湿地CH₄排放,黄菖蒲植株密度为150株/m2时,CH₄平均排放通量为(10.31±2.56)mg/(m2·h),比植株密度为56株/m2时高出近30%. 因此,建议在新建和修复河滨湿地的设计和建造过程中,种植芦苇和水葱等通气组织较发达的植物,并在满足湿地修复、生态环境保护和景观营造等要求的前提下,适当控制植株密度,以有效减少CH₄排放.      

北固山湿地土壤氮磷及重金属空间分布

通过研究北固山湿地四个典型区域土壤中全氮、全磷及重金属元素空间分布规律,探讨湿地土壤中全氮、全磷及重金属元素的空间分布与周围环境之间的关系。结果显示,湿地虉草区各层的全氮、全磷含量均高于芦苇区;大东沟排放口表层土壤全氮、全磷含量明显高于其他区域,是水体富营养化的重点控制区;湿地土壤中的重金属污染物主要分布在0～15cm,且虉草区的有效Mn、Zn、Fe含量普遍高于芦苇区。研究结果表明,植被对调整湿地氮、磷及重金属的空间分布有一定作用,可以选择适宜的植物对湿地进行生态修复。研究为湿地生态修复和生态清淤提供理论依据。