北方人工湿地污水处理技术应用研究与示范工程

针对北方地区气候特点,开展了人工湿地污水处理技术在北方的单元应用研究与工程示范。在设计上对潜流湿地越冬深度、填料结构、布集水系统和水位调整导淤方式进行优化创新,并采取了预处理与人工湿地组合工艺调节各季节运行效果;通过单元实验研究了湿地应用的工艺条件(深度、水力负荷、污染负荷),以及湿地的保温效果与全年运行效率;介绍了利用该技术建设的示范工程概况,分析了其产生的经济、社会与环境效益。     

垂直流人工湿地系统中植物对除磷效果的影响研究

人工湿地系统除磷包括基质除磷和植物除磷。本文通过研究三个试验块在不同植物、不同水力负荷、干湿交替运行等条件下人工湿地除磷的效率,得出人工湿地植物在整体除磷效率中占10~15%的贡献,植物系统完备的人工湿地总除磷效率高,并且抗冲击负荷能力更强,具有更高的除磷恢复能力。在不同的植物选种中,黑麦草比吉祥草系统更加稳定。     

潜流园林人工湿地脱氮除磷效果正交试验

以柳树、湿地填料构建潜流型园林人工湿地,考察其脱氮除磷效果,为优化滤池结构,及其应用推广确定最佳运行条件。通过设计L9(34)正交试验,研究了填料、填料铺装方式、植物和水力停留时间(HRT)4个因素对考察指标的影响显著性及优选条件。运用SPSS19.0软件对试验数据的极差、回归分析表明,填料、填料铺装方式、植物、水力停留时间与潜流式园林人工湿地氮、磷去除率间呈显著的线性相关关系,相关系数R2分别为0.996、0.967;各因素对总氮去除率的影响程度排序为:填料、水力停留时间、填料铺装方式、植物;对总磷去除率的影响程度排序为:填料、填料铺装方式、水力停留时间、植物;潜流型园林人工湿地总氮去除率最高的操作条件为:陶粒和页岩的组合均匀混合铺装,种植馒头柳,HRT为9 d,TN去除率预测值为81%;有利于总磷去除率的最佳操作条件为:陶粒和页岩异垂直分层方式填装,植物为旱柳,HRT为6 d,TP去除率预测值为78.2%。     

潜流型人工湿地除磷效果研究

潜流型人工湿地对污水中磷有较好的去除效果,但除磷效率受到季节、植物种类、pH值、溶氧(DO)及水力条件等诸多因素影响。通过构建的湿地系统研究上述因素和除磷效率的关系,发现湿地除磷效率随季节变化较大．而且其与植物的生长旺盛程度密切相关,高的pH值可以促进磷的去除,填料中DO对磷形态分布和去除影响较大;当水力负荷为0．5～15cm／d时,湿地出水的TP去除率可达到73％,试验结果一定程度上显示了潜流型湿地的除磷规律。     

浅析潜流湿地在北方尾水净化中的应用

国内污水处理厂尾水深度净化需求不断加大,而人工湿地因具备运行费用低、维护管理简单方便、生态景观效果好等优点,成为此领域的主流工艺之一。北方地区因冬季天气寒冷,主要采用保温性较好、净化效率高的潜流湿地工艺。文章系统介绍了潜流湿地的定义、结构形式和净化原理,并对北方地区尾水净化潜流人工湿地的设计、施工、运维要点进行了说明,分析了潜流湿地用于北方地区污水处理厂尾水净化存在哪些优势和不足,并对其未来发展方向进行了展望。     

一种多介质层波形潜流人工湿地处理重污染河水试验

我国河流污染严重,城市黑臭水体的比率日益增加。人工湿地作为一种高效低耗能的绿色处理技术,已被广泛应用于污染河水的治理。通过对比分析分层装填复合填料的多介质层波形潜流人工湿地和单一砾石填料的普通人工湿地处理重污染河水的效果,研究了特种基质填料强化脱氮除磷作用以及不同水力负荷条件的影响。试验结果表明:在水力负荷为0.2 m~3/(m~2·d)时,普通湿地对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到55.95%、77.85%、39.80%和54.94%;多介质层湿地对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到58.52%、75.99%、67.08%和57.31%。在水力负荷为0.5 m~3/(m~2·d)时,普通湿地对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到68.46%、90.73%、42.13%和53.70%;多介质层湿地对COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到69.61%、89.94%、77.58%和68.63%,其脱氮效果明显好于普通湿地。以复合填料包分层装填的波形潜流人工湿地系统具有良好的脱氮除磷效果,有很好的推广应用价值。     

潜流人工湿地演变对废水中有机物、氮及磷去除的影响

众多研究表明,潜流人工湿地对污水的处理效果明显高于自由表面流型湿地,但实验研究表明潜流人工湿地因堵塞而逐渐演变为自由表面流人工湿地后,其对有机物(COD、TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)的去除效果优于具有相同填料及植物的潜流人工湿地.通过实验室培养实验,以考察人工湿地演变对有机物的矿化、硝化/反硝化作用、氮及磷去除的影响.结果表明,与潜流人工湿地相比,演变后的自由表面流人工湿地对有机物的矿化率(以TOC表示)为1.82 mg·h-1,高于潜流湿地的1.49 mg·h-1;对NO3-去除率为96.8%,高于潜流湿地的58.1%;非生物脱硝去除率为40%,高于潜流湿地的28.2%;演变后对磷的吸附量(以P计)为160 mg·kg-1,高于潜流湿地的140 mg·kg-1,对磷的去除主要为填料吸附,有机物的覆盖有利于磷去除;但演变后的自由表面流人工湿地的硝化作用能力低于潜流湿地.因此,人工湿地演变对其效能有重要影响.     

潜流人工湿地改善官厅水库水质试验研究

为确定利用人工湿地改善官厅水库水质工程所需的设计参数,在官厅水库岸边建立了人工湿地,开展了潜流人工湿地系统处理官厅水库水的试验研究.试验表明,在水力负荷率为0.15～0.45m/d时,夏季COD_Mn和NH₄⁺-N的去除率分别为50%和70%;冬季,分别可达到15%和50%,去除率随水力负荷率的提高和水温的下降而降低.由于渗漏和蒸发及植物蒸腾作用,系统的出水量为进水量的60%.研究结果表明,潜流人工湿地系统对微污染地表水有较好的净化效果,该系统在冬季低温条件下仍可以正常运行.     

红土基多孔滤料除磷性能及其城市面源治理应用

以红土为主要原料的多孔除磷滤料为研究对象,通过物理化学特性分析、实验室静态和动态吸附实验考察其除磷性能;再将其作为潜流湿地填料,通过实际工程运用,考察其在城市面源中的实际除磷效果。结果表明:该红土基多孔除磷滤料具有较好的吸附除磷物理化学特性;对磷的最佳吸附时间为4 h,饱和吸附量为5.61 mg/g;在人工模拟废水总磷浓度为1.95 mg/L,水力负荷分别为0.30,0.59,0.88,1.18 m~3/(m~2·d)的条件下,总磷平均去除率为89.20%、81.00%、69.68%、45.37%;在雨水花园实际工程运用中,填充该滤料的潜流湿地对城市面源污染物总磷的平均去除率为73.9%,湿地出水水质相对稳定,基本满足GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准。因此,该红土基多孔滤料是理想的除磷滤料。     

潜流构造湿地去除农田排水中磷的效果

对潜流构造湿地处理农业面源污水的除磷效果进行了中试研究.结果表明,潜流湿地除磷效果在名义水力停留时间(即空床水力停留时间)小于5d时,除磷效果随水力停留时间的增加而增加,通过间歇式和连续流试验均证明过长的水力停留时间会引起pH值的明显下降,导致磷的析出或溶解,降低除磷效率.芦苇(Phragmitascommunis)和茭草(zizania caduciflora)吸收磷量约占去除磷量的15.8%和9.5%.温度对除磷效果影响较为明显,冬季除磷效率较夏季下降30%.     

人工湿地处理污染河水的持续性运行研究

中国北方地区城市纳污河道内的污染河水具有水量、水质、水温季节性变化大的特点,这给人工湿地污染河水处理系统的持续性运行造成很大困难.通过1a多的连续性运行,对潜流人工湿地污染河水处理系统的可持续运行问题进行了系统研究,年平均水力负荷为15 cm/d.结果表明,季节变化对氨氮的去除效果影响很大,夏季氨氮去除效果良好,去除率达70%以上,而冬季水温降低到15℃以下时,氨氮去除率降低到30%以下,但季节变化对COD去除效果的影响较小.人工湿地在夏季雨季时期可以承受较大的短期洪水水力冲击负荷,在100 cm/d的负     

龙河人工湿地在北方冬季低温条件下的运行效率

人工湿地有着建设及运营成本低、水质净化效果好等显著优点,在河道水质净化等领域受到广泛应用.但是由于冬季低温条件下运行效果不佳,制约了人工湿地在北方的推广应用.通过构建"物化预处理(高效沉淀池)+人工湿地(潜流湿地+表流湿地)"工艺模式的多级复合人工湿地(3万t/d),探究冬季低温条件下人工湿地结合冰封保温措施对龙河水质...     

人工湿地系统用于地表水水质改善的效能及特征

在北京官厅水库附近建立潜流人工湿地(总面积:3×20m×2m),芦苇、蒲草混合种植,研究其在不同季节条件下对地表水的处理效能及特征,分析了进水浓度、水力负荷、温度对污染物去除率的影响.结果表明,系统对地表水有较好的处理效果,COD_Mn和NH₄⁺-N的出水浓度与进水浓度的回归关系遵从线性关系;系统对TN、TP的去除率分别为20%～60%和30%～45%;污染物的去除率随温度的降低而降低,随水力负荷率的增加而降低;COD_Mn、NH₄⁺-N和TN的去除率与其进水浓度呈正相关,而TP去除率与其进水浓度呈负相关.并研究建立了潜流湿地冬季运行管理措施.     

不同植物与水力负荷对人工湿地脱氮除磷的影响

通过6种湿地植物的表流 (SF) 和潜流(SSF)人工湿地对比实验,分析了不同植物的SF和SSF人工湿地去除率随水力负荷(HL)变化的规律,得到了6种不同植物的SF和SSF人工湿地的最优HL、最优去除率.实验结果表明:6种植物的SF和SSF人工湿地对TP、TN去除率随HL的增加而降低,且植物不同,去除率降低趋势不同,且SSF人工湿地去除率降低值比SF小.SF人工湿地TP、TN去除率比SSF低,且TP去除率比TN大.SF人工湿地中水葱对TP、TN去除率降低最大,水芹菜对TP去除率降低最小,美人蕉对TN去除率降低最小;SSF人工湿地中美人蕉对TP去除率降低最大,水芹菜最小对TP去除率降低最小.芦苇对TN 去除率降低最大,水葫芦对TN去除率降低最小.6种植物SF人工湿地去除TP和TN的平均最优HL分别为0.53,0.47t/(m2×d);SSF人工湿地去除TP、TN平均最优HL分别为0.68,0.44t/(m2×d).     

废砖块作为人工湿地填料的除磷能力研究

对废砖块的物理化学特性进行了分析,并对其进行了磷素吸附能力试验,结果表明,废砖块适于湿地微生物的富集和植物的生长且具有较高的磷素吸附能力.通过构建以废砖块为填料的垂直流人工湿地系统考察并初步探索了其对生活污水中磷素的去除效果和去除机制.结果表明,当水力负荷为5 cm·d-1、运行时间为1 a时,湿地系统除磷效率在90%以上,且效果稳定;废砖块的吸附沉淀作用是湿地系统除磷的主要途径,而植物和微生物直接吸收所起的作用不大;被截留磷素在湿地填料层中具有明显的空间特征,对废砖块中的无机磷形态分析结果表明,废砖块中能与磷素发生沉淀反应的元素含量和其在废砖块中的化学形态是影响其吸附沉淀磷素作用途径的重要因素.因此,废砖块是人工湿地污水处理系统构建过程中较为理想的填料.     

长江大保护中尾水型人工湿地的应用研究：以江东水生态公园为例

为评价长江大保护中尾水型人工湿地的运行效果,针对性地提出运维管理建议,以芜湖江东水生态公园为例,于2021年7月—2022年1月对其不同功能单元出水进行监测,分析各单元对污染物的去除路径及影响因子。结果表明：净化效果方面,在尾水水质较好的前提下(COD、NH₃-N、TN、TP等污染物浓度指标均远低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准),江东水生态公园对各污染物的去除效果仍较好,其中强化表流湿地对NH₃-N、TN和TP的平均去除率分别为85.53%、17.60%和33.71%,串联于强化表流湿地后端的生态涵养塘具有进一步削减强化表流湿地出水中污染物的能力,其中在夏秋季(8—10月)对NH₃-N和TP的平均去除率分别为27.04%和22.51%。影响因子方面,温度和溶解氧浓度对人工湿地脱氮效果影响较大,可在冬季采取保温增氧措施,并根据运行实际综合采取小剂量分批次投加植物碳源,优化潜流湿地填料,设计多级人工湿地串联系统等手段,进一步保障长江大保护尾水型人工湿地运行效果的可持续性。     

石灰石和黄铁矿-石灰石人工湿地净化河水的研究

利用石灰石和黄铁矿-石灰石水平潜流人工湿地处理受到污染的河水,了解它们对河水中污染物,尤其是对氮和磷的去除效果,并分析这些矿物的作用,考察了水力停留时间变化对2种人工湿地污染物净化效果的影响.结果表明,污染物去除效果的最佳停留时间出现在3 d左右,COD、TN和TP的平均去除率分别达到51%、70%和95%.在相同进水水质和水力负荷运行条件下,石灰石和黄铁矿-石灰石这2种人工湿地对COD的平均去除率分别为53.93%和51.66%,对NH4+-N的平均去除率分别为82.13%和77.43%,对TN的平均去除率分别为66%和72.06%,对TP的平均去除率分别为50.9%和97.35%.2种人工湿地对COD的去除效果差距不大,黄铁矿-石灰石人工湿地的脱氮除磷效果优于石灰石湿地,对磷有较好的去除效果,不受温度影响且净化效果稳定,适宜长期稳定运行.     

聚丙烯小球对人工垂直潜流湿地氮磷去除性能的优化研究

采用页岩和香蒲(Typha latifolia L.)构建人工垂直潜流湿地处理津河富营养化水体,并用聚丙烯小球替代部分页岩研究其对垂直潜流湿地氮磷去除性能的影响.设计水力负荷800 mm/d,理论水力停留时间12h.试验期间(2006-06～2006-11),氮磷月平均去除率在8月份达到最大值.与全页岩湿地相比,聚丙烯小球使氨氮(NH 4-N)、总氮(TN)、溶解性活性磷(SRP)和总磷(TP)月平均去除率分别提高13.38%、8.9%、9.29%和8.25%,使用聚丙烯小球能够有效提高人工垂直潜流湿地氮磷去除效率.试验结束后收割香蒲地上组织(茎和叶),测定地上组织生物量及茎、叶中的氮磷含量.结果表明,聚丙烯小球虽然抑制香蒲地上组织生物量的增加,但却能够有效提高茎、叶中氮磷含量.通过收割香蒲地上组织可使TN和TP去除分别增加29.382 g·m-2和13.469 g·m-2.     

潜流人工湿地处理污染河水冬季运行及升温强化处理研究

考察了冬季潜流人工湿地污染河水处理系统在不同水力负荷下对污染物去除的效果.结果表明,水温15℃左右时,水力负荷由30cm/d降低到15cm/d后,氨氮转化率由14%上升到39%,COD的平均去除率由20%上升到31%,水温的降低对氨氮去除效果有很大的影响.在湿地表面覆盖塑料地膜能有效地提高系统对污染物的去除效果,覆盖地膜后,氨氮平均去除率由29.4%上升到67.6%,COD的平均去除率由29.0%提高到46.6%,脲酶活性由0.025 mg/(g·d)上升到0.037 mg/(g·d),脱氢酶的活性由0.17μL/(d·g)上升到4.54μL/(d·g).微生物活性研究表明,覆盖地膜后系统温度的升高能提高系统中微生物的活性.植物污染物质释放试验表明,冬季地表植物腐烂会向水中释放大量的污染物质,影响系统的净化效果,因此秋季应对湿地植物及时进行收割.