曝气人工湿地脱除低污染水中氮的影响因素

低污染水由于排放量大、来源范围广,成为地表水体中氮的重要贡献者.为探究人工湿地对低污染水脱氮时的影响因素,构建曝气人工湿地,分析其在不同运行工况下对低污染水中不同形态氮的去除效果.结果表明,低污染水中TN和N03--N去除率与水力停留时间(HRT)、碳氮比(C/N)和温度显著正相关(r＞0.65,P＜0.01),与溶解氧(DO)极显著负相关(r＜-0.85,P＜0.01);NH4+-N去除率与各因素之间相关性不显著(P＞0.05).曝气量和HRT的改变,可以调节湿地内DO环境,为湿地内营造交替好-缺氧环境,利于硝化与反硝化过程.在曝气量为0.2 L-min-1、HRT为1 d时,曝气人工湿地对低污染水中TN、NH4+-N和NO3--N去除率分别可达90.15％、98.25％和86.22％,实现了 TN、NH4+-N和NO3--N同步高效去除.C/N和温度是影响TN和NO3--N去除效果的重要因子.随C/N增加,TN和NO3--N去除率明显提升;在进水C/N为5时,TN和NO3--N去除率达到最高,分别为68.49％和50.48％,其中TN去除率较无碳源时提高了 37.43％.此外,温度从8～12℃升高至28～321℃时,曝气CW脱氮速率逐步增大.相较于低温(8～12℃),在高温(28～32℃)时CW对TN和N03--N去除率分别提高了 29.37％和50.24％;而NH4+-N去除率受C/N和温度影响不大.     

好氧脉冲曝气对FND—CASS工艺脱氮除磷效果的影响

通过改变CASS工艺的运行方式。采用好氧脉冲曝气,研究FND—CASS工艺对城市生活污水脱氮除磷效果的影响。试验结果表明：好氧脉冲曝气对系统的脱氮除磷有显著影响。通过改变好氧脉冲曝气方式,发现好氧脉冲曝气对COD和NH3－N的去除有一定影响,对TN和TP的去除有显著影响。试验表明,本工艺的最佳好氧脉冲曝气方式为5—5（min）,COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别为89．32％、82．43％、80．52％和80．44％。     

复合垂直流人工湿地循环净化观鱼池水的季节性效果分析

人工湿地已被广泛应用于城市生活污水和工农业生产废水处理。运用人工湿地循环处理杭州植物园玉泉观鱼池水,并对1年中4个季节的运行效果进行化学分析和统计处理,结果表明:春季,TN、NH3-N、NO3--N、COD和BOD5浓度明显降低,其中TP和BOD5去除率分别为70.07%和77.36%;夏季,TN、NH3-N、COD和BOD5的浓度降低,而TP浓度变化很小,去除率仅为2.43%;秋季,TN、NH3-N、NO3--N、COD和BOD5浓度降低,其中BOD5、NH3-N、NO3--N去除率分别达到67.78%,50.58%,54.93%;冬季,除NO3--N外,其他指标浓度都有所降低,TP的去除率最高,为56.37%。初步表明,运行人工湿地能减轻水体的富营养化程度,提高观鱼池水的清澈度,是净化植物园内养殖废水的好途径。     

氮形态对人工湿地氮去除效果的影响

采用水平潜流人工湿地处理TN质量浓度为20～25 mgL,氮形态分别以NH4+-N,NO3--N和有机氮为主的生活污水,分析了氮形态时人工湿地N去除效果的影响.试验结果显示:相应的TN去除率分别为47.2%,71.6%和33.1%.表明人工湿地主要适用于水的深度处理,实现污水中N的无机化特别是将N转化为NO3--N,可显著提高人工湿地的N去除效果.     

曝气气水比对人工湿地处理效果的影响

从溶解氧角度出发,考察了曝气气水比对人工湿地处理效果的影响。选取气水比为0、2、4、6、8、10、12七种工艺参数进行试验。结果表明,曝气可明显改善整个湿地的溶解氧水平及湿地的处理效果,尤其是脱氮效果。在气水比为6时,人工湿地各污染物的去除率达到最大,COD去除率为85.6%,TP去除率为70.9%,TN去除率为83.1%,NH3-N去除率为84.2%,出水NO3--N浓度最低,为6.32 mg/L。     

好氧/厌氧潜流湿地结构工艺优化

前期研究表明在人工潜流湿地(SFCWs)中设置好氧段和厌氧段可显著提高SFCWs对COD、NH4+-N的去除率.然而曝气产生的富氧环境不利于NO3--N和NO2--N的去除,一定程度上抑制了反硝化反应的进行.反硝化程度较低是实验中仍需进一步解决的问题.本研究在前期研究的基础上,对好氧/厌氧多级串联潜流人工湿地结构及工艺进行了改进优化,采用多点进水的措施来强化反硝化过程,并设计相应的区段去除该部分污染物.结果表明,水力负荷约为0.06m3.(m2.d)-1时,进一步优化结构和比例的好氧-缓冲-厌氧-缺氧-好氧曝气多点进水湿地对COD、NH4+-N和TN的去除率可达到91.6%、100%和87.7%.在补充进水之后的区段,COD/N迅速升高到10以上,做到了补充碳源的同时最大限度地利用湿地去除污染物.改良后的湿地达到了净化工艺优化的目的,为提高人工湿地总氮去除效率提供了理论依据及应用基础.     

自然复氧人工湿地处理农村污水动力学研究

潜流人工湿地不易自然复氧是造成其出水水质恶化的主要原因。为了在处理过程中补充氧气且减少动力消耗,文章采用自然跌水方式进行无动力增氧来处理农村生活污水,并通过设置的简便湿地原位观测点实现对湿地内部沿程水样的采集和监测。通过湿地原位观测显示湿地床内化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH3-N)呈现较显著的沿程下降趋势,自然复氧增加了湿地床内的溶解氧(DO)含量,COD、TP、TN、NH3-N的去除率分别提高了8.4%、4.1%、11.7%、13.9%。同时对湿地床内污染物质降解进行一级动力学分析,结果显示:跌水复氧增加了整个湿地系统特别是湿地床前端对COD、TP、TN、NH3-N降解速率,但因为高氮磷废水碳源的不足,二级湿地对氮类的去除受到了一定程度的限制,同时随着气温的逐渐降低,体积去除速率常数kv也呈现下降的趋势,对一级动力学进行Arrhenius方程修正,COD、TP、TN和NH3-N在一级湿地池呈现出比二级湿地池较大的kv20值,θ值为1.03~1.05,符合相关研究的结论。     

北京市新建城区不透水地表径流N、P输出形态特征研究

2010年通过对北京市新建城区典型不透水地表径流水样的采集与分析,研究新建城区地表径流水质特征及其N、P输出形态组成,以期为城市地表径流污染的源区控制提供科学依据.结果表明,北京市新建区典型不透水地表屋面和道路地表径流污染初期冲刷效应显著,屋面径流污染负荷的输出主要集中在初期10 mm径流,而道路径流污染负荷的输出主要集中在初期15 mm径流.屋面地表径流TSS、COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP事件浓度均值分别为50.2、81.7、6.07、2.94、1.05和0.11 mg·L-1;道路地表径流TSS、COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP事件浓度均值分别为539.0、276.4、7.00、1.71、1.51和0.61 mg·L-1.屋面径流颗粒态COD、TN和TP分别占20.8%、12.3%和49.7%,道路径流颗粒态COD、TN和TP分别占68.6%、20.0%和73.6%.屋面径流溶解性氮素占总氮87.7%,其中NH4+-N和NO3--N分别占57.6%和22.5%,道路径流溶解性氮素占总氮的80.0%,其中NH4+-N和NO3--N分别占42.1%和35.0%.城市地表径流污染控制应加强NH4+-N和NO3--N的去除.     

人工湿地组合工艺削减山地城市地表径流污染

采用前置生态塘-表流人工湿地-卵石过滤带组合工艺处理山地城市地表径流,研究了各单元在COD、TN、TP和NH4+-N方面的去除效果,以及径流中COD浓度和氮素形态对污染物去除的影响。结果表明,针对COD、TN、TP和NH4+-N,生态塘可以达到82%、53%、45%和32%的去除,表流人工湿地可以达到82%、83%、80%和61%的去除。COD由60 mg/L升至500 mg/L时,整个组合工艺的TP去除率由61%升至82%后下降至64%,TN去除率由50%提高至82%,NH4+-N去除率由67%降至41%。氮素组成对TN和COD的去除影响较大,NH4+-N∶NO3--N由3∶1变为1∶3时,COD去除率从73%提高到85%,TN去除率从53%提高到86%,NH4+-N去除率变化不大,为45%~51%。该组合工艺能够有效去除和削减城市地表径流中的COD、TN和TP的污染。     

生化尾水垂直流-水平潜流组合湿地净化研究

采用垂直上升流-水平潜流组合人工湿地装置,对处理污水处理厂生化尾水进行深度处理,选用陶粒、沸石和砾石3种填料,美人蕉、再力花和菖蒲3种植物配置成6种不同的组合.8个月的试验结果表明,水力负荷为0.5 m3/(m2·d),试验装置对NH3-N和TP的去除效果较好,NH3-N平均去除率在69.3％以上,6组试验装置中4组的TP平均去除率在50％以上;COD,N03--N和TN去除效果较差,平均去除率分别在12.5％～ 15.1％,-1.8％ ～ 9.6％和6.3％～ 17.9％之间.以陶粒为填料种植美人蕉的组合湿地装置脱氮除磷效果最好,NH3-N,TN,N03--N,TP的平均去除率分别达到80.9％,17.9％,9.6％,77.5％.     

添加碳源对潜流+表面流组合湿地脱氮除磷的影响

采用向ANOXIC-OXIC（A/O）工艺出水中添加城市污水的方法,在中试规模上研究了外加碳源对潜流+表面流组合湿地脱氮除磷的影响.结果表明,直接处理A/O工艺出水时（工况Ⅰ）,湿地进水COD/TN仅为1.00,(NO^-₂+NO^-₃)/TN为0.48,COD、TN和TP的面积负荷去除率分别为1.82、1.59、0.14 g·(m²·d)^-1.A/O工艺出水中添加少量城市污水后（工况Ⅱ）,湿地进水COD/TN为3.55,(NO^-₂+NO^-₃)/TN为0.44,COD、TN和TP的面积负荷去除率分别为19.03、5.42、0.29 g·(m²·d)^-1.工况Ⅱ的TN和TP面积负荷去除率分别比工况Ⅰ提高了3.4倍和2.1倍.HRT、水温、(NO^-₂+NO^-₃)/TN和COD/TN对湿地脱氮除磷效能有显著影响,在HRT为0.5～1.0d, COD、TN和TP的面积负荷率分别为3.8～38.7、5.07～13.08、0.57～1.92 g·(m²·d)^-1时, TN面积负荷去除率随HRT增加而指数下降,随水温和(NO^-₂+NO^-₃)/TN的升高而线性增加,随COD/TN的增加呈幂函数增加.TP面积负荷去除率随COD/TN的增加呈幂函数增加.     

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.     

植物及存水区对南方生物滞留池去污效果的影响

以柳叶马鞭草、菖蒲、鸢尾和美人蕉及南方红壤构建5个生物滞留池模拟装置,研究植物和IWS(内部存水区)及其交互作用对径流中TSS、COD、NH_3-N、NO_3~--N、TN和TP去除的影响,定期测定植物的叶绿素含量、株高和游离脯氨酸含量等生理指标,以探讨植物的生长适宜性。结果表明:植物对COD、NO_3~--N和TN的去除影响较大,其去除率分别为68.84%~77.28%、13.09%~59.61%和42.41%~71.75%,柳叶马鞭草和美人蕉的NO_3~--N及TN去除能力显著高于菖蒲和鸢尾(P柳叶马鞭草>鸢尾>菖蒲,美人蕉和柳叶马鞭草的去污效果和长势较好,适宜在南方生物滞留池中种植。     

页岩-钢渣组合填料湿地强化脱氮除磷研究

以城市污水A/O工艺出水为处理对象,运用页岩和钢渣物化除磷、调控进水碳氮比和氮素氧化性等技术手段,在中试规模上研究了页岩和钢渣组合填料湿地的脱氮除磷效能及影响因素.结果表明,当COD面积负荷率、TN面积负荷率、TP面积负荷率、HRT(水力停留时间)分别为6.5～20.7 g·(m²·d)^-1、2.57～8.22 g·(m²·d)^-1、0.41～1.32 g·(m²·d)^-1、0.5～1.6d时,①氨氮、亚硝态氮和硝态氮的去除率分别为85.8%、56.3%和18.6%,TN去除率为58.0%,TN面积负荷去除率为3.58g·(m²·d)^-1,TN反应动力学常数为0.31 m·d^-1,TN面积负荷去除率随进水TN负荷的增加而线性增加.②TP去除率为90.4%,TP面积负荷去除率为0.89 g·(m²·d)^-1,TP反应动力学常数为0.86 m.d^-1,TP面积负荷去除率随进水TP负荷的增加而线性增加.③水温、HRT、氮素组分、C/N等因素对湿地系统的脱氮除磷效率有显著影响.TN面积负荷去除率随HRT、COD/TN值的增加而幂函数增加.TN面积负荷去除率随水温(、NO₂^--N+NO₃^--N)/TN值的增加而呈指数函数增加.     

不同人工湿地系统处理生活污水的比较研究

以华南1号杂交狼尾草、海芋、春砂仁、文殊兰、美人蕉、沿阶草、鸢尾和红草为湿地植物,以煤渣、麻石、陶粒为填料构成几种人工湿地系统,对生活污水进行处理研究。结果表明:当进水COD浓度小于345mg/L时,各系统出水COD浓度均小于60 mg/L(停留时间为6 h),达到GB 18918-2002的一级B标准;当进水TP浓度在4.44~8.17 mg/L之间,NH4+-N浓度在41.3 mg/L以下,TN浓度在66.1 mg/L以下时,各系统出水TP、氨氮、总氮浓度分别小于1,25,20 mg/L(停留时间为12h),均达到GB18918-2002的二级B标准。     

间歇曝气对人工垂直潜流湿地氮磷去除性能的影响

采用页岩和香蒲(Typha latifolia)构建人工垂直潜流湿地处理津河富营养化水体,研究间歇曝气对潜流湿地氮磷去除效果的影响.设计水力负荷800 mm/d,气水比5∶1.试验期间(2006-06～2006-11),氮磷月平均去除率在8月份达到最大值.与无曝气系统相比,中部曝气使氨氮(NH 4-N)、总氮(TN)、可溶性活性磷(SRP)和总磷(TP)月平均去除率分别提高10.1%、4.7%、10.2%和8.8%,底部曝气则为25.1%、10.0%、7.7%和7.4%,间歇曝气能够有效提高人工潜流湿地氮磷去除效率.曝气产生的有氧环境不利于硝酸盐氮(NO-3-N)去除,试验期间底部曝气和中部曝气NO-3-N月平均去除率一直低于无曝气系统.试验结束后收割香蒲地上组织(茎和叶),测定地上组织生物量及茎、叶中的氮磷含量,结果表明,间歇曝气虽然抑制香蒲地上组织生物量的增加,但却能够有效提高茎、叶中氮磷含量.与无曝气系统相比,通过收割香蒲地上组织可使TN去除分别增加11.6g·m-2(中部曝气)和12.6 g·m-2(底部曝气).     

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。     

间歇投加碳源模式下SND的脱氮效能

采用模拟碳源偏低的城市污水,于连续曝气的SBR内,在不同间歇投加碳源的模式下,考察氮转化和DO、ORP及pH的变化规律。结果表明,随间歇投加碳源次数的增加,同步硝化反硝化(SND)的脱氮效率得到提高,DO浓度和ORP值的波动降低。由此可知,间歇多次投加碳源的运行模式是碳源偏低城市污水实现稳定而高效脱氮SND的有效控制策略。     

潜流水平湿地对农业灌溉径流氮磷的去除

构建了潜流水平芦苇湿地,对农业灌溉径流(TN约为7mg/L,TP约为0.5mg/L)中氮磷进行了为期1年的去除研究.在水力停留时间(HRT)为2,4,6d时,TP和TN的去除率均大于87%和68%.湿地对TN、NH₄⁺-N和TP的去除受HRT的影响较大(P<0.05),对PO₄^3--P的去除受HRT的影响较小.在不同HRT情况下,NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO3--N和PO₄^3--P的去除率均高于93%,出水浓度一般均小于0.04mg/L.且出水中的TP和TN主要为有机态,存在一个TP和TN背景浓度.TN去除率与负荷之间具有很好的相关性(R2=0.9968),但是TP去除率与负荷之间相关性较差(R²=0.5987).以HRT为2d计算,1m²的芦苇床处理该农业灌溉径流的能力为0.1m³/d,出水TN和TP浓度可控制在0.50mg/L和0.154mg/L以下.     

基于降雨事件监测的非点源污染对灞河水质的影响

在对灞河马渡王水文站断面5次降雨事件过程和2次非洪水过程监测的基础上,分析了灞河流域非点源污染对灞河水质的影响.结果表明:降雨过程期间,COD、总氮、氨氮、硝氮、亚硝氮、总磷指标监测平均值均小于非洪水期监测平均值.各指标负荷输移速率随时间的变化趋势和径流量变化趋势大体相同,即先逐渐增大达到峰值,再逐渐变小;各指标浓度随时间的变化规律大致为:COD、硝氮、总氮浓度先增大后减小;亚硝氮为先减小后增大,总磷的变化规律不明显.总氮、硝氮的浓度峰和负荷输移速率峰均接近或滞后于流量峰;COD的浓度峰接近或滞后于流量峰,而负荷输移速率峰接近或超前于流量峰;总磷、氨氮的浓度峰和负荷输移速率峰均接近或超前于流量峰;而亚硝氮的浓度峰变化规律不明显,负荷输移速率峰接近或超前于流量峰.采用平均浓度法计算了各指标的非点源污染平均浓度及负荷:2009年灞河流域马渡王断面COD、总氮、氨氮、总磷的非点源污染负荷分别为8707.28,723.63,245.52,43.07t.2009年灞河流域马渡王断面NSP负荷COD、总氮、氨氮、总磷所占总负荷相应的比例分别为31.86%、32.69%、42.21%、34.42%.由此可见,非点源污染在灞河水污染中占有较大比重,其对于灞河水质的影响不容忽视.