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。     

三级串联湿地对氮磷的净化效果

采用三级串连湿地,对抚仙湖湖滨带的农业面源污染及部分县城生活污水进行了处理,以防止湖泊的富营养化.对湿地各串连单元(即沉淀池、表流湿地单元和潜流湿地单元)的总氮和总磷浓度进行了试验分析,来监测湿地对污染物的净化效果.研究结果表明,除了表流湿地单元的平均脱氮率接近40%之外,其他的净化单元去除营养盐的效率都只有10%～20%左右.相对而言,沉淀池的TP去除率较好,而表流湿地单元的TN去除率最高.湿地在运行两年之后,其脱氮除磷的效果不是太佳.因此,在利用湿地进行污水处理的同时,要对其进行妥善管理,如植物的收割、基质土壤的翻新等,使其保持持续脱氮除磷能力.     

不同植物人工湿地对污水的净化效果

通过对栽种芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha latifolia)和菖蒲(Acorus calamus)3种植物的潜流人工湿地进行试验研究,分析3种植物对污水的净化效果,及在不同水力停留时间下的变化规律.试验结果表明,在最佳运行条件下,COD、TN、TP的去除率分别在50%、75%和65%以上;3种植物对比可以看出,香蒲的净化效果明显好于芦苇和菖蒲,香蒲对COD、TN、TP的去除率分别达到67.2%、89.7%、88.9%.     

湿地植物根系及其分泌物对土壤脲酶、硝化-反硝化的影响

植物根际是人工湿地通过物理、化学、生物三重协同作用达到污染物去除的重要反应区域,然而关于植物根际土壤酶活性分布及根系分泌物及对人工湿地除污效果的影响目前仍缺乏系统研究。为了明确人工湿地中植物对脱氮的贡献,试验选取当地常见的7种经济耐寒性湿地植物——富贵竹(Dracaena sanderiana)、千屈菜(Spiked loosestrlfe)、美人蕉(Canna indica)、水葱(Scirpus tabernaemotani)、菖蒲(Acorus calamus)、香蒲(Typha angustiolia)、芦苇(Phragmites australis)作为研究对象,考察了不同植物的根际与非根际脲酶活性分布,并探究了植物根系分泌物对土壤脲酶活性及硝化-反硝化作用强度的影响。结果表明:湿地植物根系可以影响脲酶活性,表现为稳定生长的植物根际脲酶活性普遍高于非根际,以美人蕉和香蒲最为显著;不同植物根系对土壤脲酶活性的影响存在差异性,其中,富贵竹、美人蕉和菖蒲根际的脲酶活性接近,且明显高于香蒲、芦苇等其他受试植物;土著微生物对植物植入具有适应期和调整期,使植物对土壤酶活性的刺激效应滞后,表现为植物生长稳定期的脲酶活性平均值基本低于空白样,植物生长迅速期的脲酶活性平均值普遍明显高于空白样,说明植物的存在对土壤脲酶活性具有促进作用;25%的菖蒲根系分泌物对土壤脲酶具有一定程度的促进作用,在培养第25天时达到最佳效果;菖蒲根系分泌物对硝化作用强度有一定的促进作用,但对反硝化作用强度的影响不明显。     

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。     

垂直流人工湿地去除布洛芬和罗红霉素的影响因素分析

选择典型消炎药布洛芬和抗生素罗红霉素作为研究对象,研究垂直流人工湿地中植物、水力停留时间、进水方式对布洛芬和罗红霉素的去除效果的影响.结果显示,在湿地种植的美人蕉、花叶芦竹、伞草和无植物对照组中,美人蕉组去除布洛芬的效率最高(69.74%),花叶芦竹对罗红霉素的去除效果最好(94.06%);在0—4 d范围内设置水力停留时间(HRT),发现增加水力停留时间可以使布洛芬更加充分的被人工湿地中生物降解,它的最佳水力停留时间为4 d,而罗红霉素在HRT=4 d时的去除效率与HRT=2 d相比并没有显著提高(P0.05),却增加了运行成本,故2 d才是罗红霉素相对合适的水力停留时间;两种药物的去除效率还受进水方式的影响,快速进水的进水方式有利于布洛芬和罗红霉素的去除.通过方差分析发现,去除布洛芬时,美人蕉去除效果并未显著优于花叶芦竹和伞草组(P0.05);在去除罗红霉素时,花叶芦竹的去除效果显著优于美人蕉组和伞草组(P0.05),伞草与美人蕉组没有显著差异(P0.05);3组有植物组的人工湿地对布洛芬和罗红霉素去除效果均明显好于无植物组(P0.01);罗红霉素实验组植物类型与进水方式交互作用显著.     

植物生理生态特性对人工湿地脱氮效果的影响

人工湿地污水处理系统中,植物对脱氮效果起着非常重要的作用.为了明确人工湿地植物生理生态特性对脱氮效果的影响,藉此优选高效耐寒的湿地植物,进而提出可行的强化脱氮措施,在大量试验的基础上,详细测定了芦苇、美人蕉等典型湿地植物在不同生长条件下对湿地脱氮效果、溶解氧分布状态的影响,以及植物光合、蒸腾特性对湿地脱氮效果的影响.结果表明:在本试验范围内,芦苇、美人蕉湿地脱氮效果最佳;茶花湿地低温条件下运行稳定.植物净光合速率与溶解氧分布、总氮和氨氮去除率显著正相关,而植物蒸腾速率与湿地氨氮去除率显著相关.适当增加植物种植密度有利于提高人工湿地脱氮效果,但种植过密对提高溶解氧水平和总氮去除率反而不利.植物生长周期对湿地脱氮影响显著,植物收割方式对脱氮效果影响较大,清除植物地上茎叶既不破坏植物根区微环境,可有效防止茎叶腐烂向系统重新释氮.此外,由于湿地前端溶解氧水平急剧下降,故建议适当增加前端植物种植密度.     

潮汐流-潜流人工湿地对城市污染水体中氮的去除

为了探索人工湿地对城市污染水体的除氮效果,构建潮汐流(TF)与潜流(SF)人工湿地模拟组合(TF-SF),探讨水生植物和微生物群落对氮的去除效果的影响.结果 表明,TF-SF对氨氮和总氮都有较好的处理效果,去除率分别为55.59％-78.59％和57.52％-81.29％.黄菖蒲地上部分氮积累量分别为195.05、111.18 mg·株-1,地下部分氮积累量分别为36.44、32.01 mg·株-1,黄菖蒲对污染水体中的氮去除发挥着重要作用.高通量测序分析表明,TF中黄菖蒲根部表现出较高的微生物丰富度、多样性,不动杆菌属、硝化螺菌属和亚硝化单胞菌属是人工湿地中主要的脱氮菌属,是氮去除的主要驱动者.     

垂直流-水平潜流复合人工湿地深度处理电镀废水的效果

采用垂直流-水平潜流复合人工湿地对金华清湖电镀厂排放的电镀废水尾水进行深度处理,研究复合人工湿地对电镀废水的深度净化效果,并对复合人工湿地在低(30 cm·d-1)、高(55 cm·d-1)水力负荷条件下的去除效果进行对比试验,探讨水力负荷对复合人工湿地处理能力的影响.复合人工湿地主要由调节池、垂直流人工湿地、水平潜流人工湿地和集水池四部分组成,电镀厂化学沉淀处理后的尾水先经一级垂直流人工湿地的基质和植物根系的过滤、吸附作用,刺激微生物活性,再流入水平潜流人工湿地完成二级处理,依靠植物、微生物、基质三者的联合作用从而使电镀废水得到深度净化.其中,垂直流人工湿地种植凤眼莲(Eichhornia crassipes)、稗草(Echinochloa crusgalli)和空心莲子草(Herba Alternantherae)3种水生植物,潜流人工湿地种植藨草(Scirpus triqueter)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)、芦苇(Phragmites communis)、千屈菜(Lythrum salicaria)和美人蕉(Canna indica)5种水生植物.结果表明,复合人工湿地对电镀废水的净化效果非常显著,对Zn、Cu、Cr、Mn四种重金属和COD具有很高的去除率,处理后Zn、Cu、Cr、Mn和COD的质量分数分别为15.9%、12.4%、15.2%、28.5%和32.9%.其中,Cu、Mn和COD出水符合<污水综合排放标准>(GB8978-1996)一级标准,而Zn、Cr虽有很高的去除率,但并未达到标准.研究同样表明,复合人工湿地对电镀废水的去除效率存在一个最适宜的处理时间,过短和过长的处理时间都不利于污染物的去除.低、高水力负荷对比试验研究表明,水力负荷对COD的去除效果影响较大,对Zn、Cu、Cr、Mn的影响较小;在高水力负荷条件下,复合人工湿地对Zn、Cu、Cr、Mn四种重金属仍然具有很高的去除率,其质量分数分别降到32.3%、27.7%、30.8%、43.2%.     

漂浮栽培美人蕉蕹菜等植物处理化粪池废水

采用漂浮栽培美人蕉、蕹菜、水稻、野生稻等４种植物进行了处理化粪池废水的静态试验。结果表明，废水中ＣＯＤ、ＢＯＤ５、总氮、总磷等污染物得到较好的净化，污染物去除率明显高于对照。４种植物的净化能力和净化效果综合评价结果为美人蕉＞蕹菜＞水稻＞野生稻，美人蕉、蕹菜对化粪池废水的净化能力强     

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。     

河岸缓冲带对氮磷的截留转化及其生态恢复研究进展

河岸缓冲带是河岸生态系统的重要组成部分,对农业非点源污染物起到有效的截留转化作用。对河岸缓冲带的定义、生态结构特性和功能,河岸缓冲带对氮和磷的截留转化作用以及河岸缓冲带的生态修复现状进行了综合评述。结果表明：草地和森林类型河岸缓冲带均能有效地控制氮和磷向水体中迁移;河岸缓冲带的宽度、水文特征、土壤性质、季节变化以及人为活动等是影响其截留效率的因素;加强退化河岸缓冲带的恢复重建工程,可以保证河岸生态系统的健康。针对目前研究中的不足,提出今后的研究方向,认为应进行长期的大尺度的野外实践研究,并从生态学的角度出发,建立合理的河岸缓冲带健康指标,为退化河岸缓冲带恢复重建提供科学依据。     

人工景观生态湖滨净化带植物的遴选

对水生植物处理生活污水的效果等展开了一些初步的研究。利用盆栽试验,比较了香蒲、美人蕉等8种水生植物的净化效果,所选的8种植物对污水均有不同程度的去除效果。挺水植物对污水的净化效果和耐污能力均优于沉水植物。利用水生植物处理生活污水,5 d的停留时间可以使污水达到较好的去除效果。挺水植物中美人蕉和水竹对污水的净化效果比香蒲和灯心草更好;沉水植物中伊乐藻的净化效果最好。植物对污水的净化效率有明显的季节差异,冬季污水净化效率低于夏秋两季,沉水植物在不同季节脱氮除磷效果有显著的差异。     

Pilot-scale studies of domestic wastewater treatment by typical constructed wetlands and their greenhouse gas emissions

Three typical constructed wetlands (CWs) including Vertical Flow (VF), Free Water Surface (FWS), and Subsurface Flow (SF), and combined VF-SF-FWS constructed wetlands were investigated for the treatment of domestic wastewater with low C/N ratio. The performance of nutrient removal and the characteristics of greenhouse gas emissions, such as CH₄ and N₂O, from these CWs were compared. The results indicated that the four types of CWs had high removal efficiencies for organic matter and suspended solid (SS). The combined wetland also showed a comparatively good performance for nitrogen and phosphorus removal, and the removal efficiencies for total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) were 81.3% and 84.5%, respectively. The combined CWs had a comparative lower global warming potential. The FWS CW had the highest tendency to emit CH₄ and led to a higher global warming potential among the four types of CWs, which was about 586 mg CO₂/m²·h.     

梯级河滩湿地模型对受污染河水氮磷和CODCr的净化效果

在贾鲁河畔构建3组并联的梯级河滩湿地模型,引种9种不同类型的湿地植物进行筛选试验,将湿地模型串联运行比较研究3种不同植物配置的梯级湿地对受污染河水的净化效果,在此基础上设定12h和24h等两组不同水力滞留时间,研究延长滞留时间对水质净化效果的影响。试验结果表明：对氮磷和有机物的去除效果挺水植物明显好于沉水植物,其中茭草（Zizania caduciflora）、荆三棱（Scirpus fluviatilis）和狭叶香蒲（Typha angustifolia）去除效果最好;沉水植物和挺水植物对氨氮的去除表现好于浮叶植物;延长水力滞留时间对改善水质净化效果明显,滞留时间由12h延长到24h后,TN、TP、氨氮和CODCr去除率分别提高10.2%、21.7%、30.2%和12.9%,对氨氮的净化效果改善最为明显;挺水植物＋沉水植物＋浮叶植物组合较单纯挺水植物组合在对氨氮和TN去除效果方面表现出较明显的优势,主要是由于不同类型湿地植物所营造的好氧、厌氧环境提高了对氨氮和TN去除效果。研究结果证明在湿地植被组建中,根据进水水质,应灵活选择植物种类,进行合理的植物配置,可提高湿地的净化效果。     

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。     

污泥干化芦苇床中积存污泥的氮磷变化规律

污泥干化芦苇床是近年发展起来的新型污泥处理技术,为探明污泥干化芦苇床中积存污泥的氮磷变化特征,进行为期3 a的试验研究.试验设3个单元:Ⅰ单元为对照(传统干化床),未种植植物;Ⅱ和Ⅲ单元种植芦苇(污泥干化芦苇床).Ⅰ和Ⅱ单元底部设通气装置.前2 a为负荷期,植物生长期进泥,冰封期闲置;第3年为污泥自然稳定期.试验结果表明,Ⅱ和Ⅲ单元对污泥中TN和TP的去除效果优于Ⅰ单元,其TN去除率分别为56.3％、53.2％和47.9％,TP去除率分别为18.8％、19.2％和10.3％.填料层设置通气结构有利于污泥中氮素的转化和去除,但对除磷无明显影响.至第3年末(11月),Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ单元积存污泥TN、TP平均含量分别为37.0、31.0、33.2和7.00、6.33、6.30g·kg-1.     

不同河岸带植物根际丁草胺降解特性差异及其微生物学机制

以根际袋盆栽方法,研究了芦苇(Phragmites australis)、茭白(Zizania aquatia)、菖蒲(Acorus calamus Linn)三种典型河岸带植物根际丁草胺降解特征的差异,并从微生物学角度探讨了可能的机制.结果表明,与非根际相比较,不同河岸带植物根际对土壤中丁草胺降解有显著的增强效应.不同河岸带植物对丁草胺的降解效果存在显著差异,降解效果由大到小的次序为:菖蒲,芦苇,茭白.芦苇、茭白、菖蒲根际丁草胺降解速率常数依次分别为0.0606、0.0500、0.0680.在丁草胺作用下,不同河岸带植物根际与非根际土壤关键酶的活性和微生物特征存在明显差异.丁草胺对几种植物根际与非根际脱氢酶与脲酶都有不同程度的激活,但随后抑制并趋于正常水平,而磷酸酶则基本上影响不明显.同期根际的酶活性要比非根际的高.丁草胺作用后,对土壤细菌及真菌有明显的抑制作用,但对放线菌的数量影响不大.与芦苇和茭白相比,菖蒲根际土壤酶活性和微生物数量明显更高,说明该植物对土壤中丁草胺污染具有较好的缓冲作用,从而大大提高了丁草胺的微生物降解的增强效应.     

Pollutant removal by an integrated vertical-flow constructed wetland treating simulated river water by reoxygenation

The effects and mechanism of chemical oxygen demand (COD), nitrogen, and phosphorus concentration removal by an integrated vertical-flow constructed wetland were studied in the wetland system during one inlet–outlet operating period, in two typical stages (each stage is connective 24 h, sampled once every 4 h). The concentration of ammonia decreased along the flow direction in the system, while levels of nitrate (NO₃^?-N) increased. In one operating period, total nitrogen (TN) concentration fell with rising operation time due to evacuative reoxygenation. The TN and NH₃-N removal rates in the system were 26.6% and 97.5%, respectively. COD decreased rapidly in the early stages and more gradually in the direction of water flow of the wetland system. Average total phosphorus (TP) removal rate was 20.71%. TN and NO₃^?-N levels in water of the wetland had a tendency to decline gradually with increasing operation time. Ammonia concentrations displayed only a small variation with operation time. The results also indicated that the wetland was able to maintain its temperature. The oxygen content differed during the various operating stages and exerted a marked influence on COD, TP, and TN removal.