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.     

水力停留时间对潜流湿地净化效果影响及脱氮途径解析

利用连续进水的垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地,比较分析了4种水力停留时间对常规污染物去除效果的影响,在最佳水力停留时间下探究了两种湿地内部各基质层硝化、反硝化和氨氧化功能基因丰度以及硝化与反硝化作用强度;通过对两种湿地脱氮影响因素的冗余分析和方差分解分析,得出影响湿地氮去除的主要因素.结果表明,当水力停留时间为24 h时,两种湿地系统对常规污染物（COD、TP、TN和NH₄⁺-N）去除效果最佳,去除率均大于70%,此时湿地内部对NH₄⁺-N和TN的去除率以及硝化和反硝化强度皆表现出沿水流方向逐级递减的趋势;3种功能基因中,反硝化功能基因（nirS）丰度远高于硝化功能基因（nxrA）和氨氧化功能基因（AOB-amoA）.在本研究中,两种潜流人工湿地氮去除能力均受环境因素和微生物因素共同影响,其中,微生物因素对脱氮贡献率最高（55%和48%）.除此之外,TN和NH₄⁺-N的去除率均与DO、基质比表面积、COD浓度和硝化功能基因及反硝化功能基因丰度呈正比,与pH值成反比.因此,为提高两种系统氮去除效果,均可通过提高基质层溶解氧和碳源含量以及适当地降低pH值来实现,水平潜流人工湿地还可通过更换比表面积较大的基质层来显著提高系统脱氮效果.本研究为人工湿地的设计以及最佳水力停留时间的选择提供了理论基础,脱氮途径的定量化解析对深入理解人工湿地氮去除机制以及提高氮素去除率具有重要的指导意义.     

水体污染及其防治

X52 200501439 人工湿地系统用于地表水水质改善的效能及特征/刘红(北京师范大学环境科学研究所环境模拟与污染控制国家重点联合实验室)…//环境科学/中科院生态环境研究中心.-2004,25(4).-65-69 环图X-5 在北京官厅水库附近建立潜流人工湿地(总面积:3×20m×2m)、芦苇、蒲草混合种植,研究其在不同季节条件下对地表水的处理效能及特征, 分析了进水浓度、水力负荷、温度对污染物去除率的影响。结果表明,系统对地表水有较好的处理效果,CODMn和NH4+-N的出水浓度与进水浓度的回归关系遵从线性关系;系统对TN、TP的去除率分别为20%-60%和30%-45%;污染物的去除率随温度的降低而降低,随水力负荷率的增加而降低;CODMn、NH4+-N和TN的去除率与其进水浓度呈正相关,而TP去除率与其进水浓度呈负相关。并研究建立了潜流湿地冬季运行管理措施。图5表2参21     

三级绿狐尾藻表面流人工湿地对养殖废水处理效应研究

提高人工湿地对养殖废水的处理效果是当前人工湿地需要解决的重要问题。本文以绿狐尾藻（Myriophyllum aquaticum Gaudich）为湿地植物,在野外构建三级表面流人工湿地,以高污染养猪废水为处理对象,分析废水中铵态氮（NH₄⁺-N）、总氮（TN）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）在人工湿地中的去除效应,并解析它们与水体温度、溶解氧（DO）、pH和氧化还原电位（Eh）等指标的关联性。结果表明,绿狐尾藻人工湿地对NH₄⁺-N、TN、TP和COD平均去除率分别为88.3%、86.4%、76.3%和82.3%,出水平均浓度分别为45、86、14和188 mg/L。人工湿地进水负荷与人工湿地去除负荷呈显著的正相关关系（R² ≥ 0.80,P< 0.01）,去除负荷随进水负荷增加而增加。根据Pearson相关分析,人工湿地对NH₄⁺-N、TN、TP的去除率与水体DO、Eh和温度有显著相关性（P<0.01）,而对COD的去除率仅与温度存在显著的相关关系（P < 0.05）,说明人工湿地对不同污染物的去除机制存在差异。主成分分析发现水体温度是人工湿地对NH₄⁺-N、TN、COD去除的主要影响因素,水体Eh对人工湿地去除TP的关联性最大。这对改善人工湿地对污染物的去除效应至关重要。     

潜流人工湿地系统停留时间分布与N、P浓度空间变化

通过人工湿地小试装置,研究了风车草和香蒲水平潜流人工湿地处理富营养化养殖水体过程中水力停留时间分布（RTD）特征和系统内N、P浓度空间变化规律.结果表明,供试的香蒲潜流湿地和风车草潜流湿地系统RTD曲线特征值σ²分别为0.324 6和0.410 8,表明水流流态介于推流与混合流之间,风车草潜流湿地系统RTD曲线较香蒲潜流湿地平滑,水流混合流动程度较弱. 2种植物类型湿地床体总氮（TN）和氨氮（NH⁺₄-N）浓度在垂直方向上的分层现象明显,尤其在湿地床体前端;TN浓度随着取样点深度增加而上升,而NH⁺₄-N浓度则以中层取样点为最低;对于总磷（TP）和正磷酸盐（PO^3-₄-P）浓度, 2种植物类型湿地系统内均表现为随取样点深度增加而上升,但这种差异随沿程而降低. 与香蒲湿地相比较,风车草潜流湿地系统N、P浓度分层现象更为明显.风车草湿地系统后端各层取样点TN和TP平均浓度较香蒲湿地系统分别下降了19.8%和12.3%,说明风车草潜流湿地系统对富营养化养殖水体中氮、磷的去除效果优于香蒲湿地.     

投加聚合铝铁对A2O系统脱氮除磷效能的影响及机制

为研究A²O污水处理系统聚合铝铁投加对污水中TP的强化去除及对其他污染物的协同去除,通过小试试验对比研究了聚合铝铁分别在A²O系统曝气池前端和末端投加时各污染物的去除特征. 结果表明,与前端投加相比,聚合铝铁在曝气池末端的投加能够显著提升系统对污水中TP和NH₄⁺-N的去除率,但聚合铝铁末端投加时系统出水中ρ(NO₃--N)高于前端投加. 结果表明,聚合铝铁投加量〔以ρ(Al)计〕为4 mg/L时去除效果最好,此时系统对CODCr、TN、NH₄⁺-N、TP的去除率分别为93.3%、64.6%、83.6%和97.6%,出水中ρ(CODCr)、ρ(TN)、ρ(NH₄⁺-N) 和ρ(TP)分别为19.8、15.3、6.1和0.2 mg/L. 另外,在10 ℃下运行时,聚合铝铁对生活污水中TP及NH₄⁺-N的去除更为有效.     

两级潜流人工湿地在中国东北高寒地区的应用研究

以吉林省四平市郊区的两级潜流人工湿地生活污水处理系统为例,考察了隔离保温、特殊活性人工介质等加强化措施后的两级湿地系统在东北高寒地区运行的适应性及其效能与特征,分析了潜流人工湿地的两级组合工艺在污染物去除方面的优势.结果表明,通过特殊活性人工介质的选用和一定的隔离保温措施,两级潜流人工湿地系统能在高寒地区高效运行,其对COD、BOD₅、SS、NH⁺₄-N、TP具有稳定的去除效果,整个运行期间,出水COD、BOD₅和SS平均浓度分别为16 .01、4 .27和4 .01 mg·L^-1,并且可以使出水NH⁺₄-N和TP浓度分别在9 .72和0 .45 mg·L^-1以下,均达到中水水质标准;潜流人工湿地的两级组合系统,可以弥补单级人工湿地NH⁺₄-N去除效率不高的缺点,提高污染物的去除效率.     

潜流湿地处理生活污水时的强化策略

研究在潜流湿地处理生活污水时通过预处理强化、介质优化和工艺改进克服现有技术缺陷的可行性.改进方法包括化学强化预处理、预曝气、添加氮吸附介质、添加磷吸附介质、湿地高浸润线、中浸润线、低浸润线和动态浸润线运行.结果表明,化学强化预处理不仅可以除磷,而且削减湿地污染负荷可使后续湿地面积减小63%,但是不能有效脱氮.预曝气仅使氨氮去除率提高了1%.添加氮吸附介质的有效时间短,运行前3个月对NH₄⁺-N去除率为84%,5个月后下降到64%.添加磷吸附介质的有效时间较长,可维持数年.因此,脱氮过程只有通过基质微生物实现.稳态浸润线下对COD、NH₄⁺-N、TN、TP的去除率,高浸润线湿地为50%、21%、32%、-26%;中浸润线湿地为53%、48%、48%、-14%;低浸润线湿地为74%、96%、35%、22%.提出动态浸润线及序批式潜流人工湿地工艺(CBSW),其对COD、NH₄⁺-N、TN、TP去除率为67%、62%、53%、33%.CBSW实现了单级湿地内好氧/缺氧环境的交替出现,提高了脱氮能力,除污综合表现最佳.     

人工湿地对城市生活污水的深度净化效果研究：冬季和夏季对比

采用改进的三级串联垂直流人工湿地对大连2个典型城市污水处理厂的二级出水进行深度净化处理,在大连户外自然条件下常年连续运行,对该人工湿地在夏季、冬季和初春气候条件的运行效果进行对比,重点考察了其对COD、 TN、 NH⁺₄-Ｎ和TP的去除效果.其中夏季（6～8月）COD、 TN、 NH⁺₄-Ｎ和TP平均去除率分别达到了88.5%、 76%、 100%和98%,冬季（11月～次年1月）去除率分别达到了88%、 85.3%、 86.4%和97%;初春(2～4月)去除率分别达到了87.7%、 76.7%、 70.3%和95.5%.夏季、 冬季和初春出水水质为：COD为2.8、 3.8和3.9 mg·L^-1;TP为0.02、 0.05和0.07 mg·L^-1;TN为6.8、 2.9和9.2 mg/L;NH⁺₄-Ｎ为0.01、 0.3和8.1 mg/L.结果表明,该人工湿地对大连城市生活污水深度净化效果显著,其中COD和TP去除效果稳定,出水水质好于《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅲ类质量标准;而出水中TN和NH⁺₄-Ｎ分别达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A和一级B标准.各污染物在夏季、 冬季和初春的脱除负荷分别达到了COD为4.9、 5.1和5.0　g·(m²·d)^-1;TN为3.4、 3.0和5.5　g·(m²·d)^-1;NH⁺₄-Ｎ为0.2、 0.6和3.7　g·(m²·d)^-1;TP为0.15、 0.30和0.28　g·(m²·d)^-1.对比不同季节人工湿地对各种污染物的去除率及脱除负荷,各污染物的去除受季节影响并不显著,但是NH⁺₄-Ｎ和TN的去除受进水污染负荷影响较大.     

水力停留时间对活性污泥系统的硝化性能及其生物结构的影响

利用微生物呼吸醌指纹谱图结合传统分析方法研究了水力停留时间(HRT从30 h逐步缩短至5 h)对活性污泥硝化性能及种群结构的影响.结果表明,对于NH₄⁺-N浓度为500 mg·L^-1的废水,在HRT≥20 h时,氨氮去除率可达98%以上.若继续缩短HRT,污泥流失严重,尽管进水NH₄⁺-N浓度降低,出水NH₄⁺-N和NO₂     

空心菜浮床+仿生植物系统对污染物去除效果

通过空心菜浮床,空心菜+仿生植物复合系统以及仿生植物3组不同的水处理系统对城市重污染河道水体主要污染物的去除效果研究,试图阐明浮床+仿生植物复合系统在水质净化中的强化作用。结果表明,空心菜浮床+仿生植物复合系统对污染水体中的TN,NH4+-N,TP,高锰酸盐指数均具有较好的去除效果,相对于单独的空心菜浮床系统,复合系统对TN,NH4+-N,TP以及高锰酸盐指数的去除率提高了28.50%、20.03%、33.43%、18.02%;相对于单独的仿生植物系统,复合系统对TN,NH4+-N,TP以及高锰酸盐指数的去除率提高了14.98%、20.29%、53.38%、26.96%,且其对污染物的去除率远高于对照(p<0.05),表明空心菜生态浮床+仿生植物复合系统可实现对污染水体的强化净化,同时可有效抵抗空心菜植物腐烂对系统带来的冲击,确保复合系统的长期稳定运行。     

Application of constructed wetlands for wastewater treatment in tropical and subtropical regions (2000-2013)

Constructed wetlands(CWs) have been successfully used for treating various wastewaters for decades and have been identified as a sustainable wastewater management option for developing countries. With the goal of promoting sustainable engineered systems that support human well-being but are also compatible with sustaining natural(environmental)systems, the application of CWs has become more relevant. Such application is especially significant for developing countries with tropical climates, which are very conducive to higher biological activity and productivity, resulting in higher treatment efficiencies compared to those in temperate climates. This paper therefore highlights the practice,applications, and research of treatment wetlands under tropical and subtropical conditions since 2000. In the present review, removal of biochemical oxygen demand(BOD) and total suspended solid(TSS) was shown to be very efficient and consistent across all types of treatment wetlands. Hybrid systems appeared more efficient in the removal of total suspended solid(TSS)(91.3%), chemical oxygen demand(COD)(84.3%), and nitrogen(i.e.,80.7% for ammonium(NH)4-N, 80.8% for nitrate(NO)3-N, and 75.4% for total nitrogen(TN))as compared to other wetland systems. Vertical subsurface flow(VSSF) CWs removed TSS(84.9%), BOD(87.6%), and nitrogen(i.e., 66.2% for NH4-N, 73.3% for NO3-N, and 53.3% for TN)more efficiently than horizontal subsurface flow(HSSF) CWs, while HSSF CWs(69.8%)showed better total phosphorus(TP) removal compared to VSSF CWs(60.1%). Floating treatment wetlands(FTWs) showed comparable removal efficiencies for BOD(70.7%),NH4-N(63.6%), and TP(44.8%) to free water surface(FWS) CW systems.     

Application of constructed wetlands for wastewater treatment in tropical and subtropical regions (2000–2013)

Constructed wetlands (CWs) have been successfully used for treating various wastewaters for decades and have been identified as a sustainable wastewater management option for developing countries. With the goal of promoting sustainable engineered systems that support human well-being but are also compatible with sustaining natural (environmental) systems, the application of CWs has become more relevant. Such application is especially significant for developing countries with tropical climates, which are very conducive to higher biological activity and productivity, resulting in higher treatment efficiencies compared to those in temperate climates. This paper therefore highlights the practice, applications, and research of treatment wetlands under tropical and subtropical conditions since 2000. In the present review, removal of biochemical oxygen demand (BOD) and total suspended solid (TSS) was shown to be very efficient and consistent across all types of treatment wetlands. Hybrid systems appeared more efficient in the removal of total suspended solid (TSS) (91.3%), chemical oxygen demand (COD) (84.3%), and nitrogen (i.e., 80.7% for ammonium (NH)₄-N, 80.8% for nitrate (NO)₃-N, and 75.4% for total nitrogen (TN)) as compared to other wetland systems. Vertical subsurface flow (VSSF) CWs removed TSS (84.9%), BOD (87.6%), and nitrogen (i.e., 66.2% for NH₄-N, 73.3% for NO₃-N, and 53.3% for TN) more efficiently than horizontal subsurface flow (HSSF) CWs, while HSSF CWs (69.8%) showed better total phosphorus (TP) removal compared to VSSF CWs (60.1%). Floating treatment wetlands (FTWs) showed comparable removal efficiencies for BOD (70.7%), NH₄-N (63.6%), and TP (44.8%) to free water surface (FWS) CW systems.     

一种多介质层波形潜流人工湿地处理重污染河水试验

我国河流污染严重,城市黑臭水体的比率日益增加。人工湿地作为一种高效低耗能的绿色处理技术,已被广泛应用于污染河水的治理。通过对比分析分层装填复合填料的多介质层波形潜流人工湿地和单一砾石填料的普通人工湿地处理重污染河水的效果,研究了特种基质填料强化脱氮除磷作用以及不同水力负荷条件的影响。试验结果表明:在水力负荷为0.2 m~3/(m~2·d)时,普通湿地对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到55.95%、77.85%、39.80%和54.94%;多介质层湿地对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到58.52%、75.99%、67.08%和57.31%。在水力负荷为0.5 m~3/(m~2·d)时,普通湿地对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到68.46%、90.73%、42.13%和53.70%;多介质层湿地对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到69.61%、89.94%、77.58%和68.63%,其脱氮效果明显好于普通湿地。以复合填料包分层装填的波形潜流人工湿地系统具有良好的脱氮除磷效果,有很好的推广应用价值。     

金泽水库中试系统对饮用水源原水的净化

在上海市金泽镇太浦河北岸设计构建了饮用水水源生态净化工程中试系统,以期改善饮用原水水质。通过水质监测,分析了研究期间太浦河原水水质特征,并对中试系统的净化效果进行评价。研究表明:太浦河饮用水源原水水质较好,TP和DO绝大部分时段均能满足GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类标准,CODMn、NH3-N指标全年均能达到Ⅲ类标准。太浦河原水经中试系统净化后,主要指标不同季节均可稳定达到Ⅲ类水质标准以上,对CODMn、NH3-N、TN、TP和SS的平均去除率分别为7.2%、38.4%、20.4%、36.2%和46.5%,对DO的平均提升率为19.1%,总体表现为夏、秋季节的去除效果优于冬、春季节。中试系统1年内可削减CODMn、NH3-N、TN、TP和SS的量分别为4.6,1.4,4.5,0.5,195.9 t,为原水充氧20.1 t。     

人工湿地与臭氧联合处理技术用于以再生水为补水水源的景观湖净化

采用人工湿地与臭氧联合处理技术,深度净化以污水厂尾水为再生水的补水水源,及对景观湖水进行循环净化,保证景观湖水质和水量。介绍了系统的工艺设计,并对运行后的水质进行检测分析。人工湿地系统以净化后污水厂尾水作为景观湖补水,水力负荷为0.268 m~3/(m~2·d)时,COD和BOD_5去除率可达60%以上,氨氮和TN去除率达80%以上,TP去除率达70%。人工湿地用于湖水循环净化,水力负荷为1.07 m~3/(m~2·d)时,人工湿地对污染物的总去除率为40%~50%。为防止湖水富营养化,阶段性启动臭氧系统进行湖水脱色、除臭处理,当臭氧投加量为3 mg/L时,对色度去除率可达80%,对氨氮去除率可达40%以上。     

5种植物沉床系统对富营养化水体修复效果研究

以狐尾藻、马来眼子菜、金鱼藻、伊乐藻和苦草5种沉水植物为试验材料,构建以沉水植物为核心的人工沉床,探讨富营养化水体中沉水植物的生长状况和沉水植物沉床系统对氮、磷和COD_(Mn)的净化效果。结果表明:5种沉水植物在富营养水体中生长良好,生物量明显增加,以金鱼藻生物量最大。5种沉水植物沉床系统对富营养化水体中的TP、TN和NH_4~+-N去除率较高,均值分别为70.16%、79.60%、79.82%,而对COD_(Mn)的去除率较低,平均为39.74%;其中金鱼藻沉床系统对富营养化水体中的TP、TN、氨氮、COD_(Mn)去除率均最高,分别为79.76%、85.23%、85.81%和46.16%。因此,金鱼藻沉床系统对富营养化水体修复效果最好,同时金鱼藻也是该沉床系统的优选植物。     

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.     

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.