模块化填料人工湿地处理农村生活污水

构建美人蕉(Canna indicate L.)潜流人工湿地系统,对比研究基于模块化填料的人工湿地系统(MS-C-S)和基于普通碎石填料的人工湿地系统(GS-C-S)对农村生活污水的处理效果。结果表明,模块化填料对氨氮和总磷的去除率明显高于碎石填料。在MS-C-S和GS-C-S系统运行5 d后,MS-C-S系统对氨氮的去除率高达54.2%～69.4%,而GS-C-S系统仅为13%～28%;MS-C-S系统对总磷去除率77.7%～83.5%,而GS-C-S仅为54.5%。MS-C-S系统对氨氮和COD的去除率比MSU-S分别高出约23%和11%;而MS-C-S和MS-C-L系统对氨氮、总磷和COD的去除趋势和去除效果都几乎相近。模块化填料及以其为基质的人工湿地系统可以很好地去除氨氮、总磷和COD,有一定的应用前景。     

基质结构对潜流人工湿地氮磷降解规律的影响

构建单层结构及多层结构水平潜流人工湿地小试实验系统,对城市污水处理厂尾水进行深度处理,研究基质结构对人工湿地床体中氮、磷沿程变化规律的影响。实验结果表明,单层基质结构人工湿地氮、磷的降解主要集中在深度为50~85 cm之间的床体表层,底层区域(0~50 cm)浓度变化不显著;多层结构人工湿地床体中氮、磷的降解由进水口到出水口呈较为规律的推流变化,与单层结构系统相比,污染物降解主要发生区域有所扩大,集中在深度为40~85 cm的床体表层,且床体底层0~40 cm氮磷降解同样存在,只是降解速率略有降低。按照填料渗透系数进行多层填充的设计方式能够显著提升潜流人工湿地对污染物的净化性能,单层结构人工湿地系统对氨氮和总磷的平均去除率分别为40.1%和52.9%,而多层结构的平均去除率则为60.4%和73.1%。     

不同氮磷负荷下3种填料类型的潜流湿地对复合抗生素的去除效果

潜流湿地对水体营养盐具有较好的去除效果,但其对水体抗生素去除效果如何,有关的研究较少。为此,设计了沸石(CW-Z)、沸石+生物陶粒(CW-B)以及沸石+火山岩(CW-V)为填料基质的3种小型人工潜流湿地实验系统,采用人工污水间歇换水的方式(周期24 h),在3种不同氮磷负荷下,研究了不同类型湿地对营养盐和抗生素(磺胺嘧啶SDZ和诺氟沙星NFX)的去除效果。结果表明,3种填料类型的湿地对SDZ(>60%)和NFX(>90%)的去除率有显著差异(P<0.05),CW-B对于SDZ和NFX均有较好的去处效果,去除率高达90%以上;CW-Z和CW-V对于复合抗生素的平均去除率分别为70%和50%。此外,在3种氮磷污染负荷下,CW-B对于TP(51.99%～93.84%)、COD(84.96%～95.01%)均有较高的去除率,CW-V对于TN有较高的平均去除率(68.26%～91.32%);3种湿地系统对于NH₄⁺-N的去除率随着污染负荷的上升并无显著变化,且CW-B出水的硝氮(NO₃-N)和亚硝氮(NO     

人工湿地对水产养殖废水典型污染物的去除

考察了5种常见湿地植物黄菖蒲、芦苇、千屈菜、再力花和香蒲对水产养殖废水的净化能力以及生理生长指标,结果表明,黄菖蒲的氮磷吸收能力最强而芦苇较差。构建黄菖蒲、芦苇水平潜流人工湿地研究植物对水产养殖废水典型污染物的净化效果的影响,发现两者对COD、TP、TN和抗生素均有较好去除效果。其中,黄菖蒲湿地对TN的去除效果(HRT=4 d,去除率71%)显著优于芦苇湿地(HRT=4 d,去除率29%),分析其原因在于黄菖蒲湿地因其较强的吸收能力和反硝化作用使其对高NO_3~--N废水有较好的去除效果。研究中还发现,水力停留时间对TN、NO_3~--N、NH_4~+-N和NO_2~--N的去除效果有较大的影响。两种湿地对恩诺沙星的去除效果优于磺胺甲恶唑和氟甲砜霉素,不同人工湿地植物对3种抗生素的去除效果差异不大,水力停留时间对磺胺甲恶唑的去除有显著的影响。     

两级混合稳定表流湿地处理生活污水

为了提高一级稳定表流湿地(stable surface flow wetland,SSFW)的出水水质,在单级稳定表流湿地后串联一级潜流人工湿地,构成两级混合稳定表流湿地(two steps hybrid stable surface flow wetland,TSHSSFW),研究气候变化对其净化效果的影响,并同一级潜流人工湿地(one step subsurface flow wetland,OSSFW)进行对比。研究表明,气候变化对TSHSSFW的COD和总磷去除率影响较小,去除率均在80%左右;而对氨氮和总氮的去除率影响比较大,夏季TSHSSFW的氨氮和总氮去除率分别为87.77%和77.74%,而冬季氨氮和总氮的去除率分别为54.07%和48.84%。相比单级潜流人工湿地(OSSFW),有SSFW作为前处理的潜流人工湿地对氨氮和总氮的去除率较高。     

间歇曝气潜流人工湿地的污水脱氮效果

采用间歇曝气运行方式,提升潜流人工湿地生活污水处理系统中的溶解氧浓度,强化脱氮效果。结果表明,间歇曝气运行方式有效提高了湿地内部溶解氧水平,曝气时溶解氧浓度可达6~9 mg/L,停止曝气后,溶解氧浓度迅速下降至0.5 mg/L以下,在湿地内部营造了一种交替的好氧和缺氧环境,分别促进好氧硝化和缺氧反硝化作用。在水力停留时间为3 d的情况下,间歇曝气潜流人工湿地系统对氨氮、总氮和COD的去除率分别可达到98.0%、87.6%和96.3%,较常规潜流人工湿地系统分别提高了74.1%、56.4%和18.1%,实现了氨氮、总氮和COD的同步高效去除。     

低温条件下高效复合人工湿地对尾水的净化效应

为了提高污水处理厂尾水低温季节的净化效果,创新地设计了高效复合人工湿地工程(6万t·d~(-1)),应用在临安污水处理厂的尾水净化系统中。该工程在人工湿地前半段加上大棚保护措施,并集成了强化生物膜系统、有毒物质高效脱除系统、营养膜净化生态系统、高效自净水生态系统和高效生态滤地系统等多种技术。结果表明:在12月、1月、2月份低温冬季期间,该系统对氨氮、硝态氮、总氮、总磷和COD的平均去除率分别为68%、34%、39%、87%和34%,其处理能力在冬季仍然较高,相当于3—5月份春季的处理水平;大棚保护设计的子系统在低温季节中污染物去除贡献率较大。该高效复合人工湿地,特别是大棚保护式人工湿地子系统,能明显提高低温条件下对污染物的去除效率,提高冬季人工湿地运行效率。     

组合型人工湿地对二级好氧单元出水的深度处理

经过好氧处理后,污水中有机碳通常被降解去除进而影响后续反硝化的进行。为了解决反硝化因缺少碳源受到抑制的问题,设计了3组人工湿地作为好氧单元出水的深度处理系统,并添加原污水作为反硝化碳源。3组人工湿地均由潮汐流人工湿地和潜流人工湿地叠置而成,编号分别为CW1、CW2和CW3,其中CW1、CW3为下行-上行复合流,CW2为下行单向流;CW2、CW3表层种植美人蕉(Canna indica),CW1不种植物。在水力负荷为30 cm·d~(-1)的条件下,3组人工湿地对有机物的去除率都在70%左右。CW1对NH_4~+-N、TN和TP的平均去除率分别为71.2%、51.7%和35.9%;CW2对NH_4~+-N的处理效果最好,对TN的去除效果最差,平均去除率分别为91.5%和38.3%;CW3能够明显提高TN和TP的处理效果,平均去除率分别为69.9%和62.2%。复合流和种植美人蕉能够明显提高系统对污染物的综合处理性能,这对于优化人工湿地设计以及低C/N生活污水的深度脱氮均有重要的借鉴意义。     

不同湿地植物及其组配对富营养化水体的净化效果

在西安市浐灞河湿地植物调查的基础上,选取优势种菖蒲(Acorus gramineus)、芦苇(Phragmites australis)、荷花(Nelumbo nucifera)和鸢尾(Iris wilsonii)作为试验植物,研究了4种植物及其不同组配对水体总氮、氨氮、硝态氮和总磷的去除效果。结果表明:芦苇+菖蒲对总氮的净化效果最好,平均去除率为54.72%,但去除率最大值(94.98%)出现在菖蒲处理39d时;鸢尾+芦苇对氨氮的净化效果最好,平均去除率为60.56%,但去除率最大值(93.60%)出现在菖蒲+鸢尾处理39d时;芦苇+菖蒲对硝态氮的净化效果最好,平均去除率为50.54%,去除率最大值(94.63%)出现在芦苇+菖蒲处理39d时;鸢尾+芦苇对总磷的净化效果最好,平均去除率为52.35%,去除率最大值(86.93%)出现在鸢尾+芦苇处理39d时。     

组合人工湿地处理工业园区污水厂尾水的中试研究

在巢湖流域水环境治理中,依托工业园区污水厂,进行了组合人工湿地处理工业园区污水厂尾水的中试研究。介绍了工艺流程和设计参数,运行结果表明,整个处理系统运行稳定,对COD、NH4+-N和TP的平均去除率分别为65.5%、75.5%和49.2%,其中一级潜流湿地对各污染物的去除贡献率最高。系统出水COD、氨氮、总磷基本达到了《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的Ⅴ类水标准。此外还利用GC/MS初步对系统进出水进行了有机物组分分析,结果表明尾水中含有除草剂及农药中间体等难降解有机物,组合人工湿地对这些物质有一定去除效果。     

基于煤矸石?沸石自动改性的潜流人工湿地填料组合方案研究

针对传统砾石填料容易造成堵塞,导致潜流人工湿地处理效果变差的问题,开展填料优化选择研究。结果表明,煤矸石/沸石/砾石这一填料组合方案大大延长了潜流人工湿地的堵塞周期,比传统砾石填料组合至少晚6d,对COD、氨氮、总磷的平均去除率分别提高26.4、9.4、18.7百分点,堵塞位置向下部移动30cm,水头损失日均增加量和孔隙率变化量日均增加值分别低0.01cm和0.02%。     

秋季潮汐流模拟湿地对生活污水的处理效果

采用柱状模拟器依次设计了潮汐上行和潮汐下行流人工湿地,以连续上行和连续下行流人工湿地作为对照,探讨了潮汐流人工湿地在秋季对模拟生活污水的净化能力和处理稳定性。研究表明,潮汐上行流、潮汐下行流、连续上行流、连续下行流对COD平均去除率分别为65.05%±9.07%、63.64%±8.24%、26.90%±8.49%、40.84%±6.18%。对TP平均去除率依次为45.57%±10.86%、40.16%±14.15%、23.23%±11.09%、33.28%±7.99%。潮汐上行流湿地对TN、NH~+_4-N去除率分别为40.63%±7.69%、23.26%±7.58%,潮汐下行流为35.98%±11.95%、22.68%±9.18%,高于连续上行流的8.20%±5.62%、11.72%±7.32%和连续下行流的13.06%±6.12%、23.38%±9.16%。4种湿地并未出现硝态氮累积现象,潮汐上行流和潮汐下行流人工湿地出水亚硝态氮总体变化趋势较为一致。连续上行流和连续下行流人工湿地,出水亚硝态氮和进水较为接近基本在0.02 mg·L~(-1)左右。在湿地出水氮成分中,有机氮、NH~+_4-N、NO~-_3-N、NO~-_2-N占TN的平均比例依次为16.72%±3.50%、72.74%±6.49%、10.27%±3.84%、0.28%±0.20%。整体而言,在秋季潮汐流湿地对污染物也表现了较高的处理效果,且净化能力优于连续流湿地。     

3种不同基质潜流湿地对磷的去除效果

基质是潜流式人工湿地污水处理系统的重要组成部分,直接影响到系统的处理效果.本文研究了由沸石、页岩陶粒和碎石3种不同基质构建的潜流式人工湿地对磷的去除效果.结果表明,在设计水力停留时间3 d,连续进出水情况下,碎石单元对磷的去除效果最好,页岩陶粒单元次之,沸石单元效果最差,平均去除率分别为95%、60%和35%.在潜流式人工湿地污水处理系统运行初期观察到磷释放现象,沸石单元最为明显.进水磷浓度较低时,磷的去除率随浓度升高而升高,当正磷、总磷浓度分别升高到2.4～2.5和3.1～3.3 mg/L时,正磷、总磷的去除率开始迅速下降.     

外加植物碳源对人工湿地处理海水循环水养殖尾水脱氮性能的影响

针对人工湿地处理海水循环水养殖尾水因碳源不足引起硝态氮去除效果不佳的问题,通过静态释放实验,比较了玉米秸秆、玉米芯以及芒草在海水中的静态释放特性,探究了酸处理和碱处理对玉米芯释放规律的影响,并采用垂直潜流人工湿地系统研究添加玉米芯和玉米芯浸出液对湿地处理海水循环水养殖尾水脱氮效果的影响。结果表明,3种植物碳源都有可观的COD释放量,玉米芯氮素磷素释放量都较小,更适合作为外加碳源;酸处理和碱处理都能提高植物碳源的碳溶出速率,但碱处理的释放速率更稳定,更适合作为预处理方式;添加玉米芯和玉米芯浸出液湿地对硝态氮的去除率分别提高至90.63%和88.56%,表明添加植物碳源能显著提高海水人工湿地的脱氮效果,并证明以植物碳源浸出液替代植物碳源的有效性与可行性。     

抗生素对海洋厌氧氨氧化菌处理海产养殖废水的短期冲击及脱氮动力学

为解决海产养殖废水中含有的高浓度盐分及多种抗生素对生物脱氮系统稳定性的冲击,研究了3种抗生素(恩诺沙星、土霉素和磺胺甲恶唑)短期冲击下,海洋厌氧氨氧化菌(MAB)处理海产养殖废水(盐度3.5％)时的脱氮抑制特性.结果表明:当抗生素质量浓度为250 mg·L-1时,首先观察到土霉素对MAB活性的明显抑制,总氮去除负荷从1...     

不同类型潜流湿地处理养猪废水的对比

针对养猪废水的水质特点,在同等条件下开展了2种类型潜流湿地处理效果的对比研究。实验结果表明,水平潜流湿地(HSSF)与垂直潜流湿地(VSSF)由于结构设计的不同造成其布水方式和系统内部水力流态的不同,从而导致了两系统对养猪废水处理效果的差异;当水力负荷为0.02 m3/(m2.d)时,两系统对养猪废水中COD的平均去除率分别为93.18%和93.10%,对TN的平均去除率分别为53.44%和81.43%,对NH4+-N的平均去除率分别为52.64%和84.62%,对TP的去除率分别为88.41%和95.71%;垂直潜流湿地可充分利用填料层,可增强系统的复氧能力,还可实现填料层中好氧区、缺氧区和厌氧区的共存,使硝化作用与反硝化作用在同一系统内完成,提高了系统的脱氮能力,而且改善了养猪废水中其他污染物的去除效果。因此,结合处理效果和出水水质的稳定性,对于浓度较高的畜禽养殖废水,选择垂直潜流湿地较为合适。     

COD/N对潜流人工湿地脱氮效能及N_2O排放的影响

人工湿地因其低能耗、易管理的优点被广泛应用于水处理和生态修复,尤其在发展中国家有其适用性。为探讨COD/N对潜流人工湿地脱氮效能及氧化亚氮(N2O)的排放影响,分别构建5组微型人工湿地CW1~CK,进水化学需氧量/总氮(COD/N)分别为20∶1、10∶1、7∶1、4∶1和0∶1。结果表明,湿地出水DO浓度均低于0.5 mg·L~(-1),不同的COD/N下无显著差异,但pH表现为随COD/N的升高而降低。进水COD/N为10、7和4的湿地中COD去除率在80%以上,而进水COD/N=20的湿地中COD去除率不足70%。5组COD/N湿地中氨氮(NH+4-N)的平均去除率依次为(61±16.6)%、(23±14.1)%、(30±12.5)%、(28±14.5)%和(74±7.0)%,在碳源充足或无碳源的条件下有利于NH+4-N的去除。除COD/N=0外,其余湿地中出水未检测到硝态氮(NO_3~--N)。湿地中总氮(TN)的去除变化与NH+4-N相似。5组湿地系统中,N2O的平均释放通量和累积排放量,分别在0.83~11.84 mg·(m2·h)~(-1)和30.65~490.80 mg·m~(-2)之间。COD/N=4的人工湿地系统中,N2O的平均释放通量和累计排放量显著高于其他处理(p0.05),且在其中以N2O形态去除的氮占系统去除TN的百分比为4.87%。COD/N对潜流人工湿地的脱氮和N2O减量具有调控作用。     

太湖上游流域地表水及污水处理厂尾水氮、磷污染特征分析

抽样分析了太湖上游流域地表水、以生活污水为主的污水处理厂尾水以及工业园区(印染、化工)集中污水处理厂尾水水样,重点表征了地表水和污水处理厂尾水氮、磷污染物的组成及污染特征。结果表明,污水处理厂尾水及地表水中的氮污染类别主要为亚硝态氮、硝态氮,高浓度有机氮主要存在于化工园区集中污水处理厂尾水中,而磷污染的主要类别为有机磷,其浓度平均占总磷浓度的50%以上。建议污水处理厂进一步强化生物脱氮效率,提高混凝沉淀效果,并针对有机氮实施有针对性的预处理手段以提高总氮去除率。     

阶段曝气和植物对人工湿地处理城镇污水厂尾水的影响

采用人工配水模拟城镇污水处理厂尾水水质,利用3套阶段曝气垂直潜流人工湿地(VSFCW)对其进行处理。结果表明:当水力负荷分别为30、90和180 cm·d-1时,3套人工湿地对COD具有较好的去除效果,其去除率都大于66.7%;在处理总磷(TP)和总氮(TN)方面,VSFCW-1(无植物-曝气垂直潜流人工湿地)去除效果远远低于VSFCW-2(芦苇-曝气垂直潜流人工湿地)和VSFCW-3(芦苇-不曝气垂直潜流人工湿地),VSFCW-2(芦苇-曝气垂直潜流人工湿地)和VSFCW-3(芦苇-不曝气垂直潜流人工湿地)对TP和TN的去除率分别在80.0%和75.0%以上且具有较强的抗水力负荷冲击能力。VSFCW-2(芦苇-曝气垂直潜流人工湿地)和VSFCW-3(芦苇-不曝气垂直潜流人工湿地)对COD、TP的去除主要是集中在沿程的前1/4段(0~24 cm),后3/4段(24~115 cm)保证了出水水质的稳定。     

A/O系统处理低C/N奶牛场废水中的抗生素

为处理奶牛场废水中常检出抗生素,考察了小试规模缺氧/好氧(A/O)系统对低C/N奶牛场废水中常规污染物和抗生素的处理效果。当进水COD、总氮、氨氮和总磷分别在1 242～4 350、830～1 367、818～1 291和6～12 mg·L~(-1), A池和O池水力停留时间(HRT)分别为3～4 d和2.05～5.4 d时,系统出水COD400 mg·L~(-1)、氨氮10 mg·L~(-1)、总氮去除率为40%～60%(无外加碳源)、总磷基本没有去除;通过调节硝化液回流比(1.0∶1～1.3∶1)可在进水COD/总氮≥3.1时实现碱度的自给自足;对11种磺胺类和8种β-内酰胺类抗生素研究发现,共检出9种磺胺类和1种β-内酰胺类抗生素(总浓度为5.89～17.31μg·L~(-1)),系统对抗生素的总去除率大于93%;先后2次向进水中人为添加8种磺胺类抗生素(每种浓度先后为50μg·L~(-1)和200μg·L~(-1))不会影响系统运行的稳定性,且抗生素的总去除率大于90%,A池和O池的抗生素去除率分别为15.0%～34.2%和69.1%～91.4%;在O池中的HRT降低50%时,系统对抗生素的总去除率基本不变。除甲氧苄啶外,其余7种磺胺类抗生素主要在O池中均得到去除,这与其分子结构中的S—N键有关。以上结果对奶牛场废水处理后还田具有重要的参考价值。