人工湿地处理生活污水研究--以深圳石岩河人工湿地为例

对深圳石岩河人工湿地运行以来的污水净化效果、植物生长状况和处理系统存在的问题等进行了分析和研究.结果表明,湿地运行7个月,污水处理量达1.8×106 m3,对污水中CODCr、BOD5、SS、TP、TN和NH3-N的去除率分别为87.1%、94.1%、57.5%、91.4%、47.8%和74.8%.对植物氮磷的分析表明,植物氮质量分数在1.31%～2.25%之间,磷质量分数在0.40% ～ 1.15%之间,植物氮积累量为116.2 ～ 417.1 kg·hm-2,磷积累量为70.7～178.3 kg·hm-2.与工程总处理量相比,植物吸收的氮磷量仍占很小部分,平均分别为4.90%和3.78%.此外,对工程运行状况的观测发现,人工湿地存在工程表面板结、内部堵塞及植物管理等问题,板结程度与植物覆盖度成反比.     

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。     

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。     

地沟式污水土地处理+人工湿地中植物对磷的去除效果

采用盆栽实验和中试实验系统，研究了地沟式土地处理系统和人工湿地中不同植物对磷的去除效率。选取贵州省典型的7种植物——美人蕉、芋头、八仙花、小玉竹、杜鹃、菖蒲、岩豆藤作为供试物。结果表明，7种试验植物对生活污水中的磷均有很高的净化率，其中以芋头、菖蒲和岩豆藤等3种植物对磷的净化效率最高。文章同时还对中试各处理槽的不同位置和深度的土壤中的微生物种类和数量进行了分析，进一步阐述了地沟式土地处理系统和人工湿地中植物的除磷机理。     

基质对于人工湿地净化磷素潜能的探讨

综述了不同基质对于人工湿地净化磷素的潜能的研究结果。总结了不同基质对磷素的理论最大吸附量以及基质在人工湿地运行中对磷素净化能力,探讨了影响基质对磷素吸附性能的几个主要因素,并对今后在人工湿地基质类型的选择方面提出了展望。     

人工湿地土壤微生物生物量碳与污水净化效果的关系

微生物在人工湿地污水净化过程中发挥着重要作用,微生物生物量碳是微生物的重要表征之一.为探讨人工湿地土壤微生物量碳与污水净化效果的关系,以表面流人工湿地为研究对象,分别研究了不同植物人工湿地土壤微生物生物量碳和净化效果的时空变化及其相关性.结果显示,4种植物湿地表层(0-5 cm)微生物生物量碳极显著高于深层(15-20 cm)的测量值(P<0.01).人工湿地污染物去除效果与微生物生物量碳具有相同的季节变化规律,都呈单峰型的季节格局,夏秋季较高,冬春季较低.微生物生物量碳与人工湿地COD、BOD5和TN的去除呈显著正相关(P<0.05).水鬼蕉湿地具有较高的微生物生物量碳,而污染物去除率一般较低,这表明不同湿地微生物生物量碳与污染物去除率的相关性呈现不确定性.     

人工湿地去除三唑磷的生物学机制初步研究

构建了以陶粒为基质、种植美人蕉（Canna indica）的水平潜流人工湿地小试系统,研究了该人工湿地系统对水体中三唑磷（triazophos,TAP）的去除效果,通过测定基质酶脲酶和碱性磷酸活性、微生物种群特征及植物根系超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性,初步探讨了该人工湿地系统去除水体TAP的生物学机制。实验结果表明,在进水TAP浓度分别为0 mg·L-1（对照CW1）、0.1 mg·L-1（低浓度CW2）、1 mg·L-1（中浓度CW3）和5 mg·L-1（高浓度CW4）的条件下,人工湿地对水体中三唑磷具有良好的去除效果,去除率分别是96.4%、96.8%和53.7%。在进水TAP浓度越高的人工湿地系统中,进水端基质脲酶和碱性磷酸酶活性越高。中、高TAP浓度进水的系统中脲酶活性分别高于对照系统21.8%和29.2%。高TAP浓度进水的系统中碱性磷酸酶活性分别高于对照和低浓度进水系统51.7%和36.3%（p〈0.05）。比较进水端而言,各系统出水端的酶活性显著降低（p〈0.05）。相关性分析结果显示系统TAP的去除与基质中碱性磷酸酶活性呈显著正相关（p〈0.05）,表明基质中脲酶、碱性磷酸酶在人工湿地去除TAP过程中发挥重要作用。对各人工湿地系统基质中微生物进行分离纯化,并通过16S rDNA基因测序,结果表明,进水含TAP系统的进水端基质中均存在能够促进植物对氮磷营养元素的吸收以及与有机物降解密切相关的菌种,尤其在高TAP浓度进水的系统中发现一株含脱氨酶基因（acds）的菌株,能够促进有机磷降解中间产物—有机胺类的降解转化。此外,美人蕉根系超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性在进水TAP浓度升高的情况下,呈现显著增强态势（p〈0.05）,并正常生长,说明美人蕉对TAP具有较好的抵抗能力。     

表面流人工湿地处理生活污水的研究

通过小试装置研究了表面流人工湿地对人工模拟生活污水的处理效果及相关运行参数。实验结果表明，表面流人工湿地系统对污水中的CODcr、TN、TP均有较好的综合净化能力，对各种污染物指标的去除率可分别达到CODcr 75％、TN75％、TP73％，其中CODcr和TN达到一级排放标准分别需3d和4d的表观停留时间，TP要达到二级排放标准则需6d的表观停留时间。而且，湿地植物对TN和TP的去除有比较明显的促进作用。     

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。     

风车草对生活污水的净化效果及其在人工湿地的应用

研究了风车划（Cyerus alternifolius）的生长特性和对生活污水的净化效果。风车草全年保持生长，即使在冬天仍能维持一定的生长速率。风车草在生活污水中培养10d后，污水中TN、TP、COD和BOD的去除率分别达到91％、92％、70％和73％，其中风车草对N、P的吸收量分别占净化量的55％和53％。种植风车草的潜流型人工湿地对TN、TP、COD和BOD的去除率分别为64％、47％、74％和74％，与不种植物的人工湿地相比，TN、TP、COD和BOD的去除率分别提高了28％、19％、14％和13％。图2表3参12     

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。     

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%).     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

牧草轮作对奶牛场污水氮、磷的净化效果研究

以土壤为基质,选择象草（Pennisetum purpureum）和黑麦草（Lolium perenne）两种牧草作为植被模拟人工湿地净化系统,研究牧草全年轮作在间歇流人工湿地中对奶牛场高质量浓度污水的适应性及对污水氮、磷的净化效果。结果表明：象草、黑麦草在间歇性高质量浓度污水中生长良好,可作为畜牧场高质量浓度污水修复植物进行全年轮作,并适时的收割,去除污水中的氮、磷。在不同污水质量浓度处理的牧草净化系统中,水力停留时间为8 d的条件下,铵氮的去除率为75.9%~94.9%;硝态氮的去除率为65.4%~90.9%;总氮的去除率64.2%~90.1%;总磷的去除率在90%以上;象草和黑麦草对污水中氮、磷的吸收转化在系统对氮磷净化中的贡献率平均分别为氮25.12%和20.03%、磷31.20%和20.42%;各处理氮、磷的去除效果与污水的质量浓度呈负相关。