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.     

潜流人工湿地改善官厅水库水质试验研究

为确定利用人工湿地改善官厅水库水质工程所需的设计参数,在官厅水库岸边建立了人工湿地,开展了潜流人工湿地系统处理官厅水库水的试验研究.试验表明,在水力负荷率为0.15～0.45m/d时,夏季COD_Mn和NH₄⁺-N的去除率分别为50%和70%;冬季,分别可达到15%和50%,去除率随水力负荷率的提高和水温的下降而降低.由于渗漏和蒸发及植物蒸腾作用,系统的出水量为进水量的60%.研究结果表明,潜流人工湿地系统对微污染地表水有较好的净化效果,该系统在冬季低温条件下仍可以正常运行.     

贾鲁河梯级河滩湿地冬季植被构建及净化效果研究

在地处黄河之滨的河南郑州建设运行梯级河滩湿地净化贾鲁河水,技术示范工程在2009年夏、秋季节取得了良好的水质净化效果,为了验证冬季沉水植物对水质净化的效果,用菹草、伊乐藻、西伯利亚鸢尾等耐低温植物组建冬季湿地植被,研究了冬季植被的发育情况和水质净化效果.结果表明,菹草和伊乐藻这两种沉水植物能够在冬季湿地中成活并发育形成...     

四种不同植物湿地对不同C/N比生活污水的净化效果与季节动态

进水浓度、C/N比、植物种类是影响垂直流型人工湿地对生活污水净化效果的重要因素.本文主要研究了菖蒲(Acorus calamus)、香蒲(Typha orientalis)、千屈菜(Lythrum salicaria)和水葱(Scirpus Validus)等4种植物湿地在不同碳添加及C/N比处理条件下对模拟生活污水的净化效果和季节动态.结果表明,4种湿地植物在不同C/N比(2.5∶1、5∶1和10∶1)进水条件下均能正常生长.在一个生长季内4种湿地植物对主要污染物的平均去除效率为:COD 63.41%~78.02%,TN 33.19%~52.86%,TP 52.64%~73.16%.当C/N为5∶1时,香蒲湿地的COD和TP去除效果最佳,而当C/N为2.5∶1时,菖蒲湿地的TN去除率最高.夏末秋初(7—9月)人工湿地的净化效果较好,而冬季(11月—翌年1月)去除效果明显下降.总体而言,合理地调控进水浓度、C/N比,选择最佳的湿地植物,可显著提高垂直流型人工湿地对生活污水的净化效果.     

人工湿地植物床-沟壕系统水质净化效果

嘉兴市石臼漾湿地以仿拟自然界的植物床-沟壕系统为主要结构单元,以人工湿地生态根孔技术为核心净化技术,将河网源水主要水质指标提高了一个类别.为探索该系统以及根孔净化技术的优化途径,于2010年5～10月在湿地内构建了16个并联的植物床-沟壕单元,以正交设计手段研究根孔构筑方式、植物组合和强化介质3种因素对人工湿地植物床-沟壕系统水质净化效果的影响.综合考虑水质净化效果、工程施工难易程度、建设及运行维护成本等情况,推荐人工湿地植物床-沟壕系统的优化途径为:根孔构筑方式采用上、下两层秸秆填埋方式,植物组合优选芦苇+菰,在植物床局部采用适量方解石作为强化介质.比较了中试强化区和大工程区的水质净化效率,结果显示:强化后的植物床-沟壕系统具有进一步提升湿地水质净化效果的潜能,对总氮、总磷、氨氮等水质指标去除率提高幅度约为20%～40%.因此在保证湿地处理水量的前提下,控制大渠过水量、增加植物床-沟壕系统内根孔区的过流量可以发挥该系统更好的水质净化效果.     

河道微污染水体旁路复合流湿地强化净化技术研究及应用

为实现河道微污染水体水质净化与行洪排涝双重功能,采用下向流/上向流复合流旁路湿地工艺,设计有机负荷q_os=21 kg BOD₅/(hm²·d),水力负荷q_hs=0.34 m³/(m²·d),水力停留时间HRT=2.2 d,同时为提高冬季低温条件下的湿地系统净化效果,对湿地填料床结构形式、植物组合搭配以及冬季低温运行措施进行了优化,研究表明：1)下向流/上向流复合流功能湿地空间布设灵活,可节约建设占地,通过折流布水,可形成良好的厌氧/缺氧/好氧微生环境,有益于发挥湿地系统的脱氮除磷效果;2)通过增加保温填料覆盖层、采取低温冰下低水位运行、辅以耐低温植物/微生物强化,在冬季低温湿地进水ρ(COD)为30～40 mg/L,ρ(NH₃-N)为1.5～2.0 mg/L,ρ(TP)为0.3～0.4 mg/L条件下,实现了3个标段湿地出水平均值ρ(COD)=20.67 mg/L,ρ(NH₃-N)=0.77 mg/L,ρ(TP)...     

冬季人工湿地工程对三氯生的去除效果

为了明确北方大规模人工湿地在冬季对TCS(三氯生)的去除效果,在山东省境内4个典型的大规模人工湿地(即武河人工湿地、大沙河人工湿地、新薛河人工湿地和洸府河人工湿地)内于冬季(2013年12月—2014年1月)进行取样,以超高效液相色谱串联质谱法测定人工湿地进出水中ρ(TCS),并分析不同湿地对TCS的去除效果. 结果表明:TCS在4个人工湿地系统进出水中均有检出,由于各人工湿地系统均承接当地污水处理厂尾水,冬季进水中ρ(TCS)偏高,为(800.81±83.37)~(1 151.00±47.13) ng/L,并以武河人工湿地为最高. 虽然人工湿地对TCS的去除率达22.44%~78.82%,但经由人工湿地处理后出水中仍含有较高浓度的TCS残留,经由人工湿地出水进入下游水体的TCS日释放量仍较高,其中洸府河人工湿地出水中高达92.60 g. 因此,冬季各人工湿地对TCS的去除效果在低温影响下有所降低,并且对下游水体和人类健康的威胁不容忽视.      

潜流人工湿地冬季运行的强化措施及效果分析

针对人工湿地在低温条件下处理效果较差的问题,为提高潜流人工湿地冬季运行效果。采用活性污泥挂膜和表面覆盖地膜的强化方式,开展冬季运行试验,分析试验人工湿地冬季运行经强化措施后的处理效果。结果表明,通过强化措施后,各指标平均去除效果都有较大提高,COD去除率由25%提升至49%、TN去除率由27%提升至45%、TP去除率由29%提升至51%。     

人工湿地技术在污水净化中的应用研究

研究人工湿地技术在污水净化中的去除机理,分别对人工湿地技术对污水中的悬浮物、有机物、脱氮、除磷和重金属去除机理进行了分析和阐述;从提高茶园水库库区全年除污总效果的角度,给出了人工湿地植物的栽种选择和搭配,重点研究人工湿地在低温季节对库区污水的净化效果和不同湿地植物针对不同污染物的净化效果存在显著差异性,在人工湿地技术的实际应用中,要根据当地的条件,有针对性地种植湿地植物或合理配置湿地植物,为人工湿地在茶园水库库区的推广提供了技术指导。     

人工湿地技术在北方天然径流匮乏地区的应用研究

本文在北方人工湿地技术应用实例调研分析的基础上,指出人工湿地是实现北方天然径流匮乏地区废水排放标准与水体环境功能目标有效衔接的污水处理技术,同时系统分析了北方地区冬季人工湿地运行不稳定的原因,并进一步提出低温运行效果优化建议,为在北方天然径流匮乏地区应用人工湿地技术保障河流水质达标提供理论基础和经验借鉴。     

人工湿地对化粪池出水净化效果的对比研究

对比了四种复合人工湿地系统对化粪池出水COD、TP、NH3-N和SS的净化效果,试验系统均采用间歇式进水,时间间隔为1d。为期7个月的运行结果表明,系统出水水质均达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中的二级标准,其中潜流(水平流)+垂直流(上行流)湿地系统对COD的去除效果最好;垂直流(下行流)+垂直流(上行流)湿地系统对TP、NH3-N、SS去除效果最好;选用含钙石灰石和含铁矿粉做填料、采用间歇式的运行方式可以提高湿地系统对污染物的去除率。     

微污染饮用水源水潜流人工湿地预处理的效能研究

以济南玉清湖水库为例,采用水平潜流人工湿地系统对沉砂后的微污染黄河水进行了预处理试验,考察了湿地系统对污染物的去除效率及其变化趋势.同时,根据实验数据,构建了潜流人工湿地系统COD、TN、TP的一级动力学模拟方程.结果表明,水平潜流人工湿地系统对COD、TP、TN和NH4+-N的平均去除率分别为49.89%、50.44%、53.41%和48.45%;人工湿地对污染物的处理是物理、化学和生物及其协同作用的过程.人工湿地沿程及不同高度污染物浓度变化试验结果表明,人工湿地系统对污染物的降解沿人工湿地水流方向逐渐降低,污染物主要在人工湿地床体前部被去除,潜流人工湿地床体上部对污染物的去除效果更好.     

生态滤池中植物对生活污水净化能力的影响及其微生物群落组成

生态滤池处理效果受到许多因素影响,不同植物类型导致生态滤池净化效果有明显差异。为提高生态滤池在贵州省农村适用性,研究了生态滤池中3种本地湿地植物（风车草、美人蕉、菖蒲）在不同配置条件下对生活污水中主要污染物包括COD、NH₃-N、TN、TP的去除效果,通过比较不同植物配置下主要污染物的去除率,筛选出生态滤池技术在贵州省可以达到最佳污水净化效果的植物配置。结果表明:菖蒲冬季耐寒性好,其对COD、NH₃-N及TP的去除效果最佳,去除率分别可达88%、92%以及47%;风车草与菖蒲组合TN去除能力最佳,可达49%。滤池内存在的主要微生物群落组成类似,为Proteobacteria（变形菌门）、Chloroflexi（绿弯菌门）、Acidobacteria（酸杆菌门）为主,硝化细菌群落多样性较低,以氨氧化细菌为主;反硝化细菌种类较多,存在部分好氧反硝化细菌。     

石灰石和黄铁矿-石灰石人工湿地净化河水的研究

利用石灰石和黄铁矿-石灰石水平潜流人工湿地处理受到污染的河水,了解它们对河水中污染物,尤其是对氮和磷的去除效果,并分析这些矿物的作用,考察了水力停留时间变化对2种人工湿地污染物净化效果的影响.结果表明,污染物去除效果的最佳停留时间出现在3 d左右,COD、TN和TP的平均去除率分别达到51%、70%和95%.在相同进水水质和水力负荷运行条件下,石灰石和黄铁矿-石灰石这2种人工湿地对COD的平均去除率分别为53.93%和51.66%,对NH4+-N的平均去除率分别为82.13%和77.43%,对TN的平均去除率分别为66%和72.06%,对TP的平均去除率分别为50.9%和97.35%.2种人工湿地对COD的去除效果差距不大,黄铁矿-石灰石人工湿地的脱氮除磷效果优于石灰石湿地,对磷有较好的去除效果,不受温度影响且净化效果稳定,适宜长期稳定运行.     

长江大保护中尾水型人工湿地的应用研究：以江东水生态公园为例

为评价长江大保护中尾水型人工湿地的运行效果,针对性地提出运维管理建议,以芜湖江东水生态公园为例,于2021年7月—2022年1月对其不同功能单元出水进行监测,分析各单元对污染物的去除路径及影响因子。结果表明：净化效果方面,在尾水水质较好的前提下(COD、NH₃-N、TN、TP等污染物浓度指标均远低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准),江东水生态公园对各污染物的去除效果仍较好,其中强化表流湿地对NH₃-N、TN和TP的平均去除率分别为85.53%、17.60%和33.71%,串联于强化表流湿地后端的生态涵养塘具有进一步削减强化表流湿地出水中污染物的能力,其中在夏秋季(8—10月)对NH₃-N和TP的平均去除率分别为27.04%和22.51%。影响因子方面,温度和溶解氧浓度对人工湿地脱氮效果影响较大,可在冬季采取保温增氧措施,并根据运行实际综合采取小剂量分批次投加植物碳源,优化潜流湿地填料,设计多级人工湿地串联系统等手段,进一步保障长江大保护尾水型人工湿地运行效果的可持续性。     

蔷薇湖净水型人工湿地运行效果分析

通过对蔷薇湖净水型人工湿地运行监测,分析了湿地在2017年3月-2018年10月的运行情况。结果表明:蔷薇湖净水型人工湿地运行总体情况良好,COD_Mn、NH₃-N、TN、TP出水稳定达标,出水达到GB 3838-2002《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类水标准,实现了对饮用水水源的有效净化。四季运行中,TN平均去除率均在60%以上,温度变化尚未影响去除效果。蔷薇湖净水型人工湿地中动/植物和微生物的协同作用,使得TN去除率稳定达标。     

处理低污染水的复合人工湿地脱氮过程

为了解人工湿地处理低污染水的脱氮过程,以洱海流域邓北桥湿地为例,采用水质分析、细菌数量分析与硝化/反硝化强度分析相结合的方法,研究了复合型人工湿地处理低污染河水过程中的氮转化过程及污染物去除效果. 结果表明:在氧化塘-表流湿地-潜流湿地-表流湿地的复合型人工湿地中,ρ(NH₃-N)和ρ(TN)呈逐级降低的趋势,NH₃-N和TN的平均去除率分别可达53.24%和48.21%. 氧化塘和表流湿地的硝化强度显著高于潜流湿地,二级表流湿地中硝酸菌数量和表层硝化强度均为各工艺单元中最高的,分别为93.00×105g-1和8.42×102mg/(m3·h);潜流湿地中ρ(DO)较低,其反硝化作用强度为各单元最高的,其中表层反硝化强度为32.70×102mg/(m3·h),深层反硝化强度为32.09×102mg/(m3·h). 该复合型人工湿地中反硝化的主要单元为潜流湿地.      

人工芦苇湿地氨氮污染物去除及氨氧化菌群落多样性分析

对不同质量浓度的NH₃-N在水平潜流人工湿地内的去除过程进行考察,并且对比分析了去除率和硝化强度,利用PCR-DGGE技术研究了ρ(NH₃-N)及植物种植等因素对人工湿地中AOB(氨氧化细菌)群落结构的影响. 结果表明:在水力停留时间为2.5d的情况下,模拟低污染水ρ(NH₃-N)分别为0.6~0.7和4.5~5.0mg/L时,芦苇湿地对TN的去除率分别为81.9%和62.2%. 较高的ρ(NH₃-N)和种植芦苇有利于提高湿地硝化强度和AOB群落多样性. 系统运行50d时,处理高ρ(NH₃-N)和低ρ(NH₃-N)低污染水的芦苇湿地的硝化强度分别为0.164和0.103mg/(kg·h);AOB群落Shannon-Weaver多样性指数(系统运行90d时)分别为2.32和1.75. 处理高ρ(NH₃-N)的低污染水时,空白湿地和芦苇湿地的硝化强度分别为0.082和0.164mg/(kg·h);AOB群落Shannon-Weaver多样性指数(系统运行90d时)从1.95增至2.32.      

新型人工湿地对工业区降雨径流的净化研究

根据东莞市同沙水库集水区内工业区降雨径流的水质、水量特征,采用新型折流式人工湿地对其进行模拟及实地降雨径流净化研究.对人工湿地不同运行阶段模拟降雨径流的净化效果进行对比,分析COD、SS、TN、TP、NH4+-N以及重金属Pb、Zn、Cu在湿地系统中的沿程变化,探讨它们的主要去除机制.模拟净化研究中,除TN外,湿地系统出水各污染物均达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类质量标准,TN达Ⅳ类标准;且大部分污染物在湿地前端被去除.实地降雨径流净化研究中,COD、SS、TN、TP及NH4+-N的平均去除率分别为90.9%、97.0%、83.4%、92.2%、90.0%;重金属Pb、Zn、Cu的平均去除率分别为98.4%、94.1%、93.6%,出水均能达地表Ⅲ类水标准.研究表明,折流式人工湿地系统对工业区降雨径流的净化效果显著,湿地系统具有较强抗冲击负荷能力.另外,小幅温度变化对湿地系统中污染物的去除影响不大.