人工湿地组合生态工艺对规模化猪场养殖废水的净化效果研究

研究了表面流、水平潜流和垂直潜流人工湿地以及地下渗滤系统组合生态工艺对模拟和实际猪场养殖废水的净化效果。结果表明,在进水ρ（COD）=709.2 mg.L-1,ρ（TN）=597.1 mg.L-1,ρ（NH4＋-N）=560.4 mg.L-1和ρ（TP）=42.5 mg.L-1的质量浓度条件下组合生态系统对于COD、TN、NH4＋-N和TP的去除率分别可以达到87%、95%、97%和95%,其中COD的去除主要在第一级表面流人工湿地,NH4＋-N和TN去除主要是在水平潜流和垂直潜流人工湿地,水平潜流和垂直潜流人工湿地对溶解性磷酸盐去除效果明显,地下渗滤起到进一步稳定出水水质的作用。水平潜流和垂直潜流人工湿地的运行结果对比表明,后者对污染物的去除率均高于前者。     

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%.     

中国北方地区人工湿地冬季运行效果分析

人工湿地冬季运行效果不佳,是制约着中国北方地区广泛应用的主要因素之一。通过对天津某人工湿地几年的冬季运行实践汇总,系统的分析和总结了北方地区冬季运行和管理的经验,通过采取适当的冬季保温措施（如表面覆盖、对裸露地面的输水设施进行保温等）和优化运行管理方式（如强化预处理、连续进水、定水位出水、保持适当进水量等）,保证了人工湿地冬季的稳定运行及各类污染物的高效去除。通过2011年和2012年两年的冬运分析,2011年四项污染物平均去除率28%,2012年四项污染物平均去除率40%,说明人工湿地在中国北方冬季低温运行是可行的。因此,在采取适当措施后,北方潜流湿地的冬季运行仍可维持较好的处理效果。     

复合人工湿地对有机污染物的去除效果初步研究

研究了由不同植物配置(驯化和未驯化)的两组下行和上行植物床组成的复合人工湿地对生活污水的净化效果。结果表明,CODCr和BOD5的去除率达67.3%,68.1%,总氮(TN)的去除率为26.9%,总磷(TP)的去除主要发生在上行床,去除率为81.6%。环芳烃(PAHs)中苊(Ace)、荧蒽(Flu)、芘(Py)、苯并[a]蒽(BaA)、屈(Chr)、苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[a]芘(BaP)、茚并[1,2,3-cd]芘(InP)和苯并[g,h,i](BPR)经下行床后,去除率超过80%,上行床去除较少。驯化床和未驯化床对PAHs的去除效果差异不显著。邻苯二甲酸酯(PAEs)中邻苯二甲酸二乙酯(DEP)和邻苯二甲酸二异丁酯(DiBP)经驯化床后,质量浓度显著升高,经未驯化床后邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)含量显著降低。蚕豆根尖微核实验表明,不同植物配置对微核率影响差异并不显著,毒害物质经下行床后大部分被去除。     

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．australisTrin）、再力花（Thaliadealbata）、荻（M．sacchariflorus）和美人蕉（Cannaindica）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。     

人工湿地对有机污染物的去除效果与动态特征

通过对荣成人工湿地污水处理系统1999年1月至2004年12月间监测数据进行分析,确定系统的处理效果及有机污染物去除效果的动态特征。结果表明,人工湿地对SS、COD、BOD5均有很好的去除效果,出水质量浓度分别为27.6±6.6、90.0±12.5和22.7±4.3 mg.L-1,去除率分别为73.9%、63.8%和72.5%。大肠菌群、粪大肠菌群去除率分别为99.7%和99.6%。对NH4 -N和TP去除效果较差,出水质量浓度分别为11.2±2.7和2.03±0.29 mg.L-1,去除率分别为45.1%和30.2%。BOD5、COD的去除效果和季节变化有一定关系,每年的4—7月BOD5去除效果最佳,1月和12月去除效果最差。COD的去除效果每年6月和7月最高,1月和12月最低。分析BOD5、COD和SS去除效果的年际变化发现,BOD5和COD年平均去除率从1999年到2004年有增加的趋势。     

复合型人工湿地模型对污水厂尾水的深度净化效果

采用由一级垂直流湿地、连续的4级沉水植物氧化塘和二级垂直流湿地组成的复合型人工湿地处理小城镇污水处理厂尾水。结果表明,在0.13 m3.m-2.d-1水力负荷条件下,模型出水仅ρ(CODCr)和ρ(氨氮)(以NH4+-N计)达到地表Ⅲ类水标准(GB 3838—2002);但当进水ρ(TP)达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B标准时,出水ρ(TP)亦达到地表Ⅲ类水标准。当二级垂直流湿地水力负荷调整为0.06 m3.m-2.d-1时,出水ρ(TP)和ρ(TN)最终都达到地表Ⅲ类水标准。认为水体中TN主要通过一级垂直流湿地的过滤吸附和二级垂直流湿地的反硝化作用去除,而TP则主要以一级垂直流湿地中石灰石的吸附沉降方式来去除。     

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。     

两种人工湿地长期运行效果研究

通过对栽种有芦苇和美人蕉的水平潜流人工湿地进行两年多的试验研究,分析人工湿地去除效果随运行时间变化的规律,探讨不同季节和温度对COD、TN和TP去除率的影响。试验结果表明,在最佳运行条件下,COD、TN和TP去除率可分别达到90%、65%和55%以上;从两年多的运行情况来看,COD和TN的去除效果变化不大,TP去除率下降显著。     

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。     

国内外规模化猪场废水处理工艺技术新进展

系统地介绍了国内外规模化猪场粪污处理发展动态，并得出结论：控制猪场废水污染较经济合理的方法是以厌氧工艺为主，辅以好氧、物理、化学处理的组合工艺系统。     

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。     

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.     

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。     

人工增氧型复合湿地污染物净化效果

针对传统人工湿地负荷低、硝化能力弱和易堵塞的缺点,结合曝气生物滤池与人工湿地强化理论的研究成果,自主开发了人工增氧型复合湿地工艺,即生物接触氧化预处理+微曝气垂直流湿地+水平潜流湿地。通过对滇池北岸城郊混合制污水处理的模型试验,分析该工艺流程各净化单元的污染物去除效果。结果显示,人工增氧型复合湿地对不同水力负荷和污染负荷都体现了较强的缓冲调节能力和较高的净化效果。对污染物的总去除率分别为SS 94.5%、CODCr71.3%、氨氮72.3%,在进水总氮10.0 mg.L-1条件下实现了41.9%的总氮去除率,出水总氮均值为5.8 mg.L-1。     

组合式人工湿地对分散型生活污水净化效果及其微生物群落结构特征

为了解组合式人工湿地对分散型生活污水的净化效果及微生物群落结构多样性的变化规律,以某生活污水处理厂细格栅出水为研究对象,研究人工湿地对生活污水中COD、NH_3-N、TN和TP的去除效果,采用高通量测序的方法分析填料和植物根系微生物的多样性变化规律.结果表明,组合式人工湿地在0.15—0.35 m~3·(m~2·d)~(-1)的水力负荷下对污染物的去除效果最好,对COD、NH_3-N、TN和TP的平均去除率为82.94%、65.69%、56.57%和79.98%,湿地出水稳定达标.此次分析包括门、纲、属水平,其中在门分类水平上以变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、放线菌门为共有的优势菌门,在纲为分类水平上以γ-变形菌纲、酸杆菌纲、α-变形杆菌纲和芽孢杆菌纲为优势菌群,在属为分类水平上以硝化螺旋菌属、节杆菌属、红游动菌属和假单胞菌属为优势菌属.其中,湿地填料和植物根系微生物群落多样性与污水性质相关性分析表明,其微生物多样性与污水温度、pH和溶解氧呈现显著负相关,这是影响组合式人工湿地填料和植物根系微生物群落发生变化的重要因子.     

北方人工湿地系统对内分泌干扰物质的去除效果

通过现场取样,固相萃取柱富集以及气相色谱/质谱联用(GC/MSD)测定,研究了北京市官厅水库上游的一个人工湿地系统在秋季(植物茂盛)和冬季(植物枯萎)对典型环境内分泌干扰物和人工合成激素的处理效果.结果表明,人工湿地系统的原水和各工艺段出水中酚类和雌激素类物质的浓度高于美国地表水监测数据和我国地表水监测数据.湿地系统对部分壬基酚有较好的处理效果,而在冬季效果不明显;无论秋季或冬季对雌激素类则无明显去除效果.     

几种植物在生长过程中对人工湿地污水处理效果的影响

不同的植物及植物的不同生长阶段对人工湿地系统污水处理效果都有影响。对几种华南地区常见的湿地植物在其不同生长阶段处理污水的效果进行了研究,采用了不种植物的沙滤系统作对照。结果表明:(1)植物生长过程中,植物高度能反映污水处理效果总体上的变化;(2)在植物的生长过程中,各人工湿地系统污水处理能力总体上持续增强,各水质指标pH、DO、TN、NH3-N、NO3-N、TP和CODCr等均呈下降趋势,其中TP和CODCr呈逐步下降,pH、DO、TN、NH3-N、NO3-N则呈现锯齿形波动,但总体上仍是下降过程;(3)植物系统氮处理能力好于无植物沙滤系统,而对磷TP和CODCr的去除则恰好相反;(4)不同植物对人工湿地污水的处理效果影响不明显。研究结果对探讨人工湿地污水处理规律和植物在人工湿地中的作用提供了新的科学依据,并为指导人工湿地工程的运行提供了参考。