人工湿地磷吸附饱和基质的化学再生研究

长期处理了生活污水后的人工湿地基质对磷素的吸附会达到饱和,通过化学浸提方法,研究了2种无机酸（盐酸和硫酸）,酸和碱（盐酸和氢氧化钠溶液）对饱和吸附磷基质的释磷效果以及再生后基质吸附磷效果。结果表明：盐酸和硫酸对基质释磷的差异性不大,硫酸的释磷效果略好于盐酸,对3种基质的释磷效果几乎都大于80%;碱对砂和煤渣释磷效果好,对高炉渣释磷效果差,但经碱再生后的高炉渣、砂基质对磷素的吸收率极高,磷素初始浓度在1～50mg·L-1范围内时,吸收率在95.18%～99.04%范围内,对基质的再生能力好,而经碱再生后的煤渣基质对磷素的吸收率却很低,吸收率不超过21.14%。     

人工湿地生态系统提高氮磷去除率的研究进展

介绍了人工湿地及其去除污水中氮磷的机理，并从湿地植物、基质和微生物三个方面系统地阐述了目前人工湿地系统提高氮磷去除率的研究进展情况；提出了可以通过改良湿地系统设计提高氮磷净化效果、利用培养优化菌种与调节环境条件促进湿地系统氮磷的转化及通过在基质中添加合适的附料、提高人工湿地系统植物多样性从而增加氮磷的吸附吸收的建议，为人工湿地污水净化技术的应用研究提供了有益的参考。     

人工湿地不同基质对氨氮的吸附特性研究

过量氮是引发水体富营养化的重要原因之一,氮的去除是控制水体富营养化的关键,其中人工湿地中基质对氨氮的去除是人工湿地处理污水的重要途径。通过基质氨氮吸附动力学、等温吸附以及基质饱和吸附后氨氮解吸实验,研究沸石、红泥、水洗砂、炉渣4种人工湿地基质净化氨氮的效果,评价其饱和吸附后氨氮解吸可能造成的二次污染风险及基质去除氨氮的主要途径。结果表明：4种基质对氨氮的吸附量顺序依次为沸石〉红泥〉炉渣〉水洗砂;沸石去除氨氮的途径以离子交换为主,物理吸附作用很小;炉渣的离子交换作用和物理吸附作用效果相当。从氨氮的解吸率来看,沸石的解吸率最小,红泥次之,炉渣和水洗砂的解吸率较大。综合评价,沸石更适合作为人工湿地污水去除氨氮的基质。     

芦苇人工湿地对农村生活污水磷素的去除及途径

构建了芦苇(Phragmites australis)水平潜流人工湿地处理农村生活污水中的磷素,考察了湿地除磷效果以及地上植物吸磷量。结果表明,人工湿地对磷素的去除随水力停留时间的延长而增加,停留时间大于5.3 d时,芦苇湿地除磷效率可以高于88%。湿地进水TP负荷与磷去除速率之间有较好的线性关系(R2>0.91)。湿地植物在11月份收割时,地上生物量为1.65 kg.m-2,芦苇地上部分吸收磷量为3.68 g.m-2.a-1。分析了湿地除磷途径,在试验条件下,湿地填料的吸附和沉淀等作用是水平潜流人工湿地除磷的主要途径,植物吸收仅占湿地总磷去除量的9.1%,但是湿地水生植物是人工湿地重要组成部分,可以通过影响湿地的其他条件间接影响湿地除磷效果。试验证明,人工湿地是适用于农村地区的优良的污水处理技术。     

生物炭基质潮汐流人工湿地处理生活污水性能

潮汐流人工湿地是一种新型的污水处理技术,作为人工湿地的重要组成部分,基质的合理选择能够直接影响人工湿地的运行效果。以鸡粪生物炭和玉米秸秆生物炭为基质分别建立潮汐流人工湿地来处理生活污水,并以石灰石基质人工湿地作为对照,考察不同淹没/排水比(8 h/4 h和4 h/8 h)下人工湿地对生活污水中各项污染物的去除性能。研究结果表明:生物炭基质人工湿地对COD、BOD、NH4~+-N、TN和PO4~(3-)-P的去除效率均高于石灰石基质人工湿地,且玉米秸秆生物炭基质人丁湿地对各项污染物的去除效果最好,各项污染物去除率分别为(73.6%±2.9%,COD)、(84.8%±6.1%,BOD5)、(84.2%±3.2%,NH4~+-N)、(45.3%±2.2%,TN)和(84.6%±2.8%,PO4~(3-)-P);当淹没/排水比由8 h/4 h改为4 h/8 h时,除PO4~(3-)-P的去除率基本不变外,各组人工湿地对生活污水COD、BOD、NH4~+-N和TN的去除率均有不同程度的升高,且玉米秸秆生物炭基质人工湿地对各项污染物的去除效果最好,各项污染物去除率分别为(80.5%±5.2%,COD)、(92.1%±5.1%,BOD5)、(90.3%±3.2%,NH4~+-N)、(60.3%±2.2%,TN)和(84.7%±1.5%,PO4~(3-)-P);生物炭基质人工湿地对NH4~+-N的去除途径主要为物理吸附和微生物硝化作用,且微生物硝化作用占主导,对PO4~(3-)-P的去除途径主要为物理吸附和微生物好氧吸磷作用,且微生物好氧吸磷作用占主导;生物炭基质中的微生物量要高于石灰石基质,且上层基质的微生物量高于下层基质;在微生物群落中,Clostridiaceae和Nitrosomonadaceae菌群分别承担有机物和NH4~+-N的主要去除,其在生物炭基质中的相对丰富度均高于石灰石基质。     

盐碱土壤基质人工湿地对低浓度氮磷废水的净化效果

采用实验室模拟研究了以盐碱土壤为基质的不同湿地植物人工湿地系统以及对水中低质量浓度氮和磷的去除效率。实验表明，芦苇系统、香蒲系统、车钱草系统和无植物系统均对水中低质量浓度的N具有净化效果。3种植物系统相比，香蒲系统的净化效果较其他二者较佳，芦苇系统与车钱草的净化效果相当；同时实验也表明4种湿地系统对低质量浓度的P不具有净化效果，随着水力停留时间的增加，系统中的P质量浓度反而会有所增加。     

潮汐流与曝气人工湿地对低污染水中氮去除的研究进展

低污染水具有来源广、水量大、水质波动性强、污染物浓度较低等特点。人工湿地是净化低污染水的有效方法。该文阐述了潮汐流和曝气人工湿地对低污染水脱氮的不同增氧机制,并分析它们对低污染水的脱氮效果和影响因素。结果表明:在潮汐流湿地中,适当的闲置和淹没反应时间可创造良好的好氧-厌氧条件,有利于TN去除;当运行周期不大于24 h,淹没排空时间比为0.25～4和0.5～7时,湿地对低污染水中NH_3-N和TN的去除效果最好。合理曝气可使人工湿地在低温(-5～10℃)保持较高去除率;曝气人工湿地净化低污染水的最佳气水比为6∶1,最佳曝气位置是湿地底部。此外,对比2种人工湿地脱氮效果可知,曝气人工湿地的NH_3-N和TN净化效果优于潮汐流人工湿地,对COD的净化效果弱于潮汐流人工湿地。2种人工湿地虽以不同增氧机制提高了脱氮效率,但潮汐流湿地仍存在低温期脱氮效果差和易堵塞的问题,而曝气湿地则存在耗能高且易产生有害物质的问题。     

几种粘土矿物和粘粒土壤吸附净化磷素的性能和机理

通过磷素等温吸附实验和磷素饱和吸附后磷素的形态变化，研究了高岭土、蒙脱土、凹凸棒土、蛭石和沸石5种粘土矿物，以及黄褐土和下蜀黄土2种粘粒土壤中磷素的吸附净化性能和机理，结果表明：除高岭土和沸石以外，其它类型的粘土矿物和粘粒土壤均有较好的磷素吸附净化能力，蛭石的磷素吸附净化能力最强，其次为黄褐土、凹凸棒土、蒙脱土和下蜀黄土．粘土矿物和粘粒土壤磷素的吸附能力与其化学组成关系密切，表现为全钙及水溶性钙、胶体氧化铁和胶体氧化铝含量愈多，其磷素的吸附量愈大，磷素的净化能力愈强．此外，粘土矿物和粘粒土壤磷素饱和吸附后的形态转化也受其化学组成的影响，表现为全钙及水溶性钙、胶体氧化铁和胶体氧化铝含量较高，其对应形成的磷酸钙盐、磷酸铁盐和磷酸铝盐含量较高，粘土矿物和粘粒土壤吸附磷素的机制主要为化学吸附，包括专性化学吸附和非专性化学吸附．     

人工湿地基质配制对含Pb废水的处理效果研究

基质配制是人工湿地处理重金属废水工艺的重要环节。筛选出对含Pb废水净化效果好、成本低的基质组合,找出最佳的湿地运行模式,为人工湿地处理含Pb无机废水提供理论依据和实践经验。利用粉煤灰、污泥、黄土、细煤渣、砾石和细沙为原料,取其中5种以1:1:1:1:1的体积比配置5种不同类型的湿地基质:S1,S2,S3,S4和S5。对不同质量浓度(10、20、40、80、160 mg·L~(-1))的含Pb~(2+)废水进行处理,控制水力停留时间为24 h,分析人工配制的不同湿地基质对废水中Pb的吸附效果及化学形态变化的影响。实验结果显示,5种不同基质中,S1的去除效果最佳,去除率为70%~93%,平均值为82.86%;Pb主要以残渣态稳定地赋存于基质中,且随着基质类型的不同,相同质量浓度下Pb的各赋存态含量之间存在着显著差异。各基质中重金属迁移能力的强弱随着进水质量浓度不同而有所变化,当Pb~(2+)质量浓度为10、160 mg·L~(-1)时,基质S2中重金属潜在迁移能力最弱;当Pb~(2+)质量浓度为20、40、80 mg·L~(-1)时,重金属潜在迁移能力最弱的基质分别是S1、S5、S3。处理重金属Pb~(2+)的混合基质应首先选择容重、密度、D_(10)、pH、CEC和有机质比较大,总孔隙度、K_(80)、有效Mg和全量Mg比较小的基质;同时选择交换Mn和全量Mn含量低以及交换性Al、有效Fe、全量Al含量低的基质。     

不同基质组合及水力停留时间下垂直流人工湿地的除污效果

对人工湿地基质进行合理组配并选取最佳水力停留时间可以有效地提高人工湿地污水处理效果并减少运行成本。选取火山石、粗炉渣、牡蛎壳3种基质,通过垂直流人工湿地模拟试验考察5种体积比的基质组合(分层装填1∶1∶1、2∶1∶1、1∶2∶1、1∶1∶2,混合装填1∶1∶1;分别编号为A、B、C、D、E)在不同水力停留时间(2、4、6、8、10 h)下的除污效果。结果表明:基质组合的装填方式对系统净污效果的影响极显著,分层装填的基质组合A的净污效果显著优于混合装填的基质组合E;不同体积配比的基质组合A、B、C、D对COD、NH_4~+-N的去除效果差异不显著,对TN、TP的去除效果存在差异显著;不同水力停留时间的净污效果也存在显著性差异,在一定范围内水力停留时间的延长可有效提高污水净化效果。此外,COD、TN、TP的去除率随着水力停留时间的增加有显著提高但到达最大值后有所下降;对NH_4~+-N而言,不同基质组合受水力停留时间的影响较大,无统一的最佳停留时间。基质组合和水力停留时间之间的交互作用对污染物的去除率影响并不显著,因此找出基质组合及水力停留时间的各自最优条件对于实际工程中的湿地除污效果具有重要的意义。     

人工湿地的磷去除机理

人类生产和生活所产生的磷负荷导致了全中国范围湖泊的富营养化,控制此磷负荷的廉价而有效的具有非常广阔的应用前景技术是人工湿地技术。人工湿地中的磷的存在形态主要有有机磷(生物态和非生物态的)、磷酸、可溶性磷酸盐和不溶性磷酸盐。文章总结了人工湿地中的磷去除机理,在防渗人工湿地系统中,主要的磷去除机理包括化学作用(如沉淀作用和吸附作用);生物作用(如植物吸收作用和微生物吸收与积累作用)和物理作用(如沉积作用)。在未防渗的人工湿地系统中,湿地系统和周围水体(如地下水)的交换量对湿地的磷去除有重要的影响。通常情况下,物理作用和化学作用是人工湿地中最主要的磷去除途径。人工湿地中微生物对磷的去除作用的大小和其所处环境中的氧状态密切相关,植物吸收对磷的去除作用的大小和收割频率与时期、进水负荷、植物物种和气候条件等有关。     

复合塘-湿地系统水生植物时空分布对氮磷去除的影响

利用复合生态塘-湿地处理系统水生植物时空格局异质性,研究了水生植物分布对氮、磷去除影响.结果表明,水生植物种类和数量的分布差异导致各单元氮、磷去除呈现不同的周期变化;水生植物主要通过改变硝化/反硝化进程、自身代谢和化学沉降速率影响NH3、NOx-、有机氮和总磷的去除.系统不同单元中氮、磷去除机制差异决定了NH3和总磷主要在曝气养鱼塘(去除率分别为29.5%、30.1%)、鱼塘(16.9%、17.8%)和水生植物塘(24.5%、19.4%)去除;NOx-主要在芦苇湿地(出水<0.4 mg/L)去除;而有机氮则主要在复合兼性塘(32.3%)和鱼塘(28.1%)去除.此外,生态塘出水中水生植物绝大部分被芦苇湿地所截滤,它们的腐败/释放导致湿地中NH3和总磷的表观去除率偏低(分别小于8.5%和11.5%).     

两级人工湿地用于村镇污水脱氮的长期运行特性研究

对沙田人工湿地稳定运行后的情况进行了长达6 a的监测,探讨了不同流态的两级潜流人工湿地长期运行的脱氮效能、不同形态氮的空间转化规律和几种主要影响因素。研究表明,在整个运行期间人工湿地的脱氮能力呈现低-高-低的变化趋势,这个过程的发生和湿地内部堵塞物的累积关联密切。在华南地区,季节变化对湿地脱氮的影响依然十分强烈：一方面,体现为季节温差对脱氮效果的明显影响,低温月份采用低负荷方式运行,TN去除率也仅有36.0%～47.6%,而高温期采用高负荷的运行方式,大多数月份TN去除率也能达到45.4%以上;另一方面,季节性雨量的不同会引起进水质量浓度的变化,导致湿地系统TN负荷率的改变,进而显著影响脱氮效果。有机氮、NH3-N、NO2--N、NO3--N在湿地内部存在明显的转化迹象,沿流程随着有机物的大量消耗,NO3--N去除能力逐渐下降并在湿地的末端出现了累积现象。通常情况下,由于采用了跌水曝气等措施,DO在湿地内的大部分区域都维持了较高水平,未对脱氮效果产生明显不利影响。     

湖滨带复合型人工湿地氮磷的去除效果

湖滨带是连接湖泊水域生态系统与陆地生态系统的一个功能过渡区,是湖泊的最后一道保护屏障。在河流的入湖口建造湖滨湿地,可有效净化入湖径流中携带的部分有机污染物、营养盐等。以云南抚仙湖北岸的湖滨湿地—马料河复合人工湿地为研究对象,探讨了湿地不同功能区去除氮磷的效果。研究表明,沉淀池除氮效果最不明显,在该区内有机氮可能发生矿化作用而转变为氨氮。有植物系统的潜流和表流区除氮效果较为明显,潜流区对氨氮、硝氮和总氮的平均去除率分别达18.0%、19.7%和22.6%;表流区对三者的平均去除率分别达50.4%、35.9%和43.5%。沉淀池对磷有一定的截留作用,且在进水污染物质量浓度较高时表现明显,平均截留率为14.9%。潜流和表流区除磷效果不明显,可能是因为湿地运行了两年多,土壤吸附交换达到平衡,影响了表流区的除磷效果。潜流区除磷效果受降雨影响较大,雨季时,总磷的平均截留率为12.1%,主要是不溶性磷的吸附和沉积;雨季末期,湿地流量较小,水体流动性差,系统内处于厌氧状态,出现磷释放现象。     

人工湿地处理富营养化水体的效果研究

通过在北京市野生动物救护中心构建表流湿地与潜流湿地相结合的复合人工湿地处理富营养化水体,研究该复合人工湿地对总氮（TN）、总磷（TP）及水体浊度的去除效果。结果表明：人工湿地对TP的去除效果好于对TN的去除效果,经过人工湿地处理的富营养化水体,表流湿地、潜流湿地和复合人工湿地对TP的平均去除率可分别达42%、55%、60%,对TN的平均去除率分别为27%、30%、34%,对水体浊度的平均去除率分别达43%、55%、75%。复合人工湿地对TP、TN以及浊度的去除效果受水体温度和溶解氧（DO）的影响,通过相关性分析发现,TP、TN和浊度的去除量与水体中的DO水平之间存在显著的负相关性,而与水体温度有正相关性,在显著性水平为0.05的条件下,相关系数分别为-0.829、-0.767、-0.765和0.674、0.757、0.774。复合人工湿地对TP、TN及浊度的去除率高于表流湿地和潜流湿地,表明复合人工湿地具有优于表流湿地和潜流湿地的整体性功能,能有效提高人工湿地对TN、TP以及浊度的去除率。     

人工湿地植物量及其对净化效果影响的研究

人工湿地污水处理系统中,植物对污水净化效果起着非常重要的作用,而植物量是植物生长的关键参数之一。为了明确植物量对污水处理效果的影响,在2002—2008年期间,详细测定了芦苇(Ph.australis Trin)、再力花(Thalia dealbata)、荻(M.sacchariflorus)和美人蕉(Canna indica)4种典型湿地植物不同年度的生物量、不同生长阶段的生物量、生物量年产率,以及同期湿地COD、BOD5、TN和TP等的去除率。结果表明:湿地植物在栽植成活、稳定生长以后,至少要再经过1个以上的生长周期才能完全适应湿地环境,达到生物量的最大值,其中芦苇根系和茎叶生物量显著高于其他植物;同种植物的植物量与COD、BOD5、TN去除率呈显著正相关,与TP相关性不强;植物量随生长周期的变化对湿地净化能力的影响显著,确定合理收割期有利于湿地的稳定运行;不同种类植物生物量年产率与各种污染物的去除率均显著相关,芦苇、再力花和美人蕉均具有较高的生物量年产率,污染物去除能力较好。在试验范围内,芦苇湿地的运行稳定性最好,再力花湿地具有最强的脱氮能力,美人蕉湿地能快速形成规模、实现稳定运行,这些为构建不同特点和不同需要的湿地提供了重要参考。     

几种植物对潜流型湖滨湿地中氮磷的处理效果比较

湖滨带是连接湖泊水域生态系统与陆地生态系统的一个功能过渡区,是湖泊的最后一道保护屏障。在河流的入湖口建造湖滨湿地,可有效净化入湖水中携带的部分有机污染物、营养盐等。湿地净化污染物的机理极为复杂,其中植被起着重要的作用。选择适当的植物是构建湿地系统的关键。以云南省抚仙湖北岸的湖滨湿地——马料河潜流型湿地为研究对象,探讨了美人蕉(Cannaindica),菖蒲(AcoruscalamusLinn),伞竹(Cyperusalternifolius),香蒲(Typhaelatifolia)四种不同植被系统的潜流型湖滨湿地去除污水中营养盐的效果,为抚仙湖湖滨带人工湿地的合理优化选择植物提供一定的依据。结果表明,四种植被系统的潜流湿地对总氮和总磷均有一定的去除效果。但是由于湿地长期运行而疏于管理,植物没有定期收割翻新,四种植物的氮磷去除率差别不太大,去除效果均不太佳。其中,美人蕉对总氮和总磷的去除效果较好,其去除率分别是30.4%,19.13%,其次为香蒲和伞竹,效果较差的是菖蒲。并且实验表明,暴雨对四种植物湿地氮的去除效果有很大的影响。连续几天的暴雨情况下,四种植物系统氮的去除率都很低。