3种类型人工湿地处理富营养化水体中试比较研究

针对五里湖富营养化水体,在同等条件下开展了3种类型人工湿地处理效果的比较研究,试验采用现场中试规模,水力负荷为0.8 m³/(m²·d).结果表明,垂直流、潜流和表面流3种人工湿地对氨氮的平均去除率分别为33.2%、27.4%和14.1%;对总氮的平均去除率分别为52.3%、50.1%和19.2%;对总磷的平均去除率分别为58.8%、57.9%和26.3%;对锰酸盐指数的平均去除率分别为37.2%、38.3%和14.8%;对叶绿素a的平均去除率分别为86.9%、96.1%和55.3%.可见,垂直流人工湿地对氨氮、总氮和总磷的去除效果最好,潜流人工湿地对高锰酸盐指数和叶绿素a的去除效果最好,但垂直流和潜流人工湿地之间的差异较小,表面流人工湿地对各污染物的去除效果均远低于前两者.从出水水质稳定性来看,垂直流人工湿地出水水质最稳定,潜流次之,表面流最差.     

水培-复合人工湿地去除直链烷基苯磺酸盐中试研究

以城市污水处理厂初沉池出水为原水,研究了以黑麦草为栽培植物的水培-复合人工湿地对污水中直链烷基苯磺酸盐(LAS)的去除效果。结果显示深度分别为0.1、0.3和0.6 m的3个水培-复合人工湿地系列均可高效去除城市生活污水中的LAS,其中水培槽的中位数去除率分别为49.36%、32.98%和34.04%,水平潜流湿地的中位数去除率分别为46.73%、42.55%和49.32%,垂直流湿地的中位数去除率分别为97.57%、96.26%和96.99%。0.1 m水培槽对LAS的去除效果明显优于0.3 m(p=0.010<0.05)和0.6 m(p=0.021<0.05)水培槽,0.1、0.3和0.6 m水平流(p=0.301>0.05,p=0.791>0.05)和垂直流(p=0.244>0.05,p=0.347>0.05)湿地对LAS的去除无显著差异,但垂直流湿地对LAS的去除显著优于水平流湿地(p=0.000<0.05)。LAS的去除与COD的降解显著相关,与TN和TP的降解无显著相关性。     

潮汐流-潜流组合人工湿地微生物群落多样性研究

为研究潮汐流-潜流人工湿地组合的微生物群落空间分布,构建了潮汐流-潜流湿地组合实验装置对人工模拟生活污水进行净化处理,采用PCR-DGGE技术对组合工艺实验装置中微生物空间分布特征进行研究.结果表明,种植植物(香蒲)的人工湿地组合NH_4~+-N、NO_3~--N和NO_2~--N去除率分别为70.22%、28.42%和38.30%,未种植植物的人工湿地组合NH_4~+-N、NO_3~--N和NO_2~--N去除率分别为55.15%、65.26%和61.70%.两组湿地内优势微生物种类共有44种,潮汐流单元微生物种类空间分布差异性较小,系统内多为好氧微生物.潜流人工湿地单元微生物空间分布差异较大,上层以好氧微生物为主,中下层以缺氧和厌氧微生物为主.种植植物可以提高湿地系统中微生物量、微生物群落多样性和均匀性.潮汐流-潜流组合工艺在系统内实现了硝化-反硝化的组合,比一般的潜流和表面流人工湿地组合TN去除率提高了20%~30%.     

潜法人工湿地处理微污染河道水中有机物和氮的净化效率及沿程变化

以野外水平潜流芦苇砾石床人工湿地研究r湿地对微污染河道水的长期动态净化特性.2年多的运行结果表明,潜流湿地对污染物的去除性能存在波动、稳定过程.潜流湿地降解有机物和脱氮性能与植物生长和季节变化相关,其中植物生长和季节变化对湿地脱氮效能的影响大于对湿地去除有机物的影响.潜流湿地降解有机物的主要场所随运行时间沿程推移,启动期主要在湿地前部完成,稳定运行期主要在湿地的前、中部完成.湿地对有机物的去除率,在6.10%～37.83%之间变化.湿地运行期间,沿程水样C/N值基本>5.碳源供应较充足.潜流湿地启动期TN平均去除率为15.51%,稳定运行期TN平均去除率为8.61%,低于启动期.整个运行期间湿地TN去除率不足40%.潜流湿地中硝化与反硝化反应在中部达到动态平衡,TN去除效率最高.稳定运行期间潜流湿地的前、中部耗氧强度最大,后部下层有明显硝化反应发生.潜流湿地对有机物降解、硝化与反硝化反应、TN去除具有沿程同步性.试验还初步发现.在植物生长旺盛的春夏季根系分泌的低分子有机酸对化能自养型硝化细菌可能有较大抑制作用,可能是影响脱氮效率提高的一个因素.     

锰矿石人工湿地中去除双氯芬酸的机理研究

以双氯芬酸为目标有机药物污染物,探究其在以锰矿石为填料并接种了异化金属还原菌（Geobactermetallireducens,简称GS-15细菌）的垂直流人工湿地中的去除过程.结果表明,双氯芬酸在锰矿石人工湿地中的平均去除率最高为23.56%.采用XRD和XRF对反应前后的锰矿石进行物相和元素相对含量分析,得出锰（Mn）是参与降解双氯芬酸的关键响应元素.GS-15细菌利用锰矿石发生异化还原对双氯芬酸的氧化降解是锰矿石人工湿地对双氯芬酸的主要去除途径.此外,利用液质联用技术（LC-MS/MS）对降解产物进行鉴定,发现双氯芬酸被降解生成了5-羟基双氯芬酸、双氯芬酸-2,5-亚氨基琨和1,3-二氯苯三种降解产物,该研究成果对有机药物废水的深度处理提供新的方法和理论指导.     

三种类型人工湿地在非点源污染中的治理效果

采用垂直流、水平潜流和复合型人工湿地系统,对珠海市斗门镇上洲村农村生活污水进行处理并进行污染物削减效果对比。研究发现:3种湿地对COD和NH+4-N的去除率分别达66%~77%和96%~97%,去除效果较好且不存在显著差异。复合型和水平潜流湿地对TN(92%)和TP(66%~75%)去除效果相当,但显著大于垂直流(50%)。不同湿地对污染物去除率呈现秋季夏季的趋势,但季节间差异不显著。除了TP和垂直流湿地的TN,不同湿地出水浓度均达到地表水质III~II类标准。总体上,复合型和水平潜流湿地较垂直流具有较好的污染物去除能力,适合在农村水环境治理中推广应用。     

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.     

潜流人工湿地处理微污染河道水中有机物和氮的净化效率及沿程变化

摘要：以野外水平潜流芦苇砾石床人工湿地研究了湿地对微污染河道水的长期动态净化特性。2a多的运行结果表明,潜流湿地对污染物的去除性能存在波动、稳定过程。潜流湿地降解有机物和脱氮性能与植物生长和季节变化相关,其中植物生长和季节变化对湿地脱氮效能的影响大于对湿地去除有机物的影响。潜流湿地降解有机物的主要场所随运行时间沿程推移,启动期主要在湿地前部完成,稳定运行期主要在湿地的前、中部完成。湿地对有机物的去除率,在6.10%～37.83%之间变化。湿地运行期间,沿程水样C/N值基本大于5,碳源供应较充足。潜流湿地启动期TN平均去除率为15.51%,稳定运行期TN平均去除率为8.61%,低于启动期,整个运行期间湿地TN去除率不足40%。潜流湿地中硝化与反硝化反应在中部达到动态平衡,TN去除效率最高。稳定运行期间潜流湿地的前、中部耗氧强度最大,后部下层有明显硝化反应发生。潜流湿地对有机物降解、硝化与反硝化反应、TN去除具有沿程同步性。试验还初步发现,在植物生长旺盛的春夏季根系分泌的低分子有机酸对化能自养型硝化细菌可能有较大抑制作用,可能是影响脱氮效率提高的一个因素。     

炉渣填料组合潜流湿地对不同污染程度河水处理效果研究

利用炉渣作填料的水平潜流(HFCW)+垂直潜流(VFCW)组合而成的人工湿地系统处理污染河水,研究了不同进水浓度时湿地系统对河水中有机物和氮磷营养物质的去除效果。结果表明:在满水位运行(水深75 cm),水力负荷为0.4 m3/(m2·d)的条件下,组合潜流人工湿地对河水中有机物有较高的处理效率,进水ρ(COD)为100 mg/L左右,去除率稳定在90%以上;同时具有较强的营养物质去除效果,进水氨氮、硝态氮、总磷质量浓度分别为6~12,8~16,3~9 mg/L,氨氮、硝态氮、总磷去除率分别维持在45%、80%、55%以上;垂直潜流湿地复氧效果优于水平潜流湿地,以水平潜流人工湿地作为一级处理单元的组合方式对硝态氮有较好的去除效果。     

2种人工湿地污水净化效果及其耐污染负荷冲击能力研究

依托建立在新沂河河漫滩的人工湿地中试工程开展现场试验,研究分析2种人工湿地对污染河水的净化效果及耐污染负荷冲击能力.结果表明:在相同的进水浓度条件下,垂直流人工湿地对CODMn的净化效果明显优于潜流,平均去除率高出13.7%,而两者对NH+4-N的净化效果没有明显差异,且都保持较高水平,平均去除率均高于80%;潜流和垂直流人工湿地自身构造不同引起的水流运行方式及截留、过滤作用的差异对有机污染物的去除影响较大,而对NH+4-N的净化效果影响较小;进水污染负荷变化对人工湿地污染物去除效率影响显著,垂直流人工湿地耐CODMn污染负荷冲击能力明显强于潜流,而对NH+4-N污染负荷变化,两者都表现出了较强的耐受能力,差异不明显.     

Application of constructed wetlands for wastewater treatment in tropical and subtropical regions (2000–2013)

Constructed wetlands (CWs) have been successfully used for treating various wastewaters for decades and have been identified as a sustainable wastewater management option for developing countries. With the goal of promoting sustainable engineered systems that support human well-being but are also compatible with sustaining natural (environmental) systems, the application of CWs has become more relevant. Such application is especially significant for developing countries with tropical climates, which are very conducive to higher biological activity and productivity, resulting in higher treatment efficiencies compared to those in temperate climates. This paper therefore highlights the practice, applications, and research of treatment wetlands under tropical and subtropical conditions since 2000. In the present review, removal of biochemical oxygen demand (BOD) and total suspended solid (TSS) was shown to be very efficient and consistent across all types of treatment wetlands. Hybrid systems appeared more efficient in the removal of total suspended solid (TSS) (91.3%), chemical oxygen demand (COD) (84.3%), and nitrogen (i.e., 80.7% for ammonium (NH)₄-N, 80.8% for nitrate (NO)₃-N, and 75.4% for total nitrogen (TN)) as compared to other wetland systems. Vertical subsurface flow (VSSF) CWs removed TSS (84.9%), BOD (87.6%), and nitrogen (i.e., 66.2% for NH₄-N, 73.3% for NO₃-N, and 53.3% for TN) more efficiently than horizontal subsurface flow (HSSF) CWs, while HSSF CWs (69.8%) showed better total phosphorus (TP) removal compared to VSSF CWs (60.1%). Floating treatment wetlands (FTWs) showed comparable removal efficiencies for BOD (70.7%), NH₄-N (63.6%), and TP (44.8%) to free water surface (FWS) CW systems.     

Application of constructed wetlands for wastewater treatment in tropical and subtropical regions (2000-2013)

Constructed wetlands(CWs) have been successfully used for treating various wastewaters for decades and have been identified as a sustainable wastewater management option for developing countries. With the goal of promoting sustainable engineered systems that support human well-being but are also compatible with sustaining natural(environmental)systems, the application of CWs has become more relevant. Such application is especially significant for developing countries with tropical climates, which are very conducive to higher biological activity and productivity, resulting in higher treatment efficiencies compared to those in temperate climates. This paper therefore highlights the practice,applications, and research of treatment wetlands under tropical and subtropical conditions since 2000. In the present review, removal of biochemical oxygen demand(BOD) and total suspended solid(TSS) was shown to be very efficient and consistent across all types of treatment wetlands. Hybrid systems appeared more efficient in the removal of total suspended solid(TSS)(91.3%), chemical oxygen demand(COD)(84.3%), and nitrogen(i.e.,80.7% for ammonium(NH)4-N, 80.8% for nitrate(NO)3-N, and 75.4% for total nitrogen(TN))as compared to other wetland systems. Vertical subsurface flow(VSSF) CWs removed TSS(84.9%), BOD(87.6%), and nitrogen(i.e., 66.2% for NH4-N, 73.3% for NO3-N, and 53.3% for TN)more efficiently than horizontal subsurface flow(HSSF) CWs, while HSSF CWs(69.8%)showed better total phosphorus(TP) removal compared to VSSF CWs(60.1%). Floating treatment wetlands(FTWs) showed comparable removal efficiencies for BOD(70.7%),NH4-N(63.6%), and TP(44.8%) to free water surface(FWS) CW systems.     

两种典型PPCPs在潜流人工湿地中的季节性去除效果及降解产物

药物及个人护理品(PPCPs)在地表水中的污染问题已引起了广泛关注,人工湿地(constructed wetlands,CWs)在PPCPs去除中具有突出优势,然而关于不同类型PPCPs 在CWs 去除中的相互作用研究得还较少.本研究选取两种常用且相对分子质量接近的典型PPCPs——广谱抗菌剂三氯生(TCS)和非甾体抗...     

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.     

垂直潜流人工湿地堵塞及其运行效果影响研究

在净化猪场沼液中开展了垂直潜流人工湿地堵塞过程及其运行效能变化的研究.结果表明,人工湿地堵塞的主要成因是由于填料层中不可滤过性物质的积累所致.不可滤过性物质是由有机物和无机物组成,且大部分不可滤过性物质的粒径均超过5.00 μm.填料层的孔隙率和水力传导系数均随系统运行时间的延长而减小,而填料层中被截留物质的含量则随系统运行时间的延长而增大,其空间变化特征均受到了系统中水力流态的影响;当系统HLR为0.02m3/(m2·d)时,VSSF在运行1380d后对猪场沼液的净化开始恶化,系统对COD、TSS、TN、NH4+-N和TP的去除率分别降至37.31%、57.82%、20.80%、32.13%和51.18%.     

芦苇根际微环境对潜流人工湿地氮与COD去除性能的影响

构建了3个小型潜流人工湿地,一个不种植物作为对照;另2个栽种芦苇,其中一个湿地在芦苇根部埋设300目尼纶网制成的根袋,以区分根际与非根际环境.采用人工配水,研究了稳定运行期的人工湿地对COD、N的去除性能.结果表明,3个湿地对COD、N的去除场所主要位于湿地前端,且COD与N的去除具有沿程同步性.在进水C/N=5时,对照湿地、芦苇湿地和根袋湿地对NH⁺₄-N和TN的去除效率分别为66.2%、94.2%、82.2%和67.2%、90.7%、76.1%,具有同步硝化反硝化现象;对COD的去除效率分别为56.2%、80.9%、72.7%.试验中,3个湿地沿程水样的C/N值均大于5,表明碳源供应较充足.通过在湿地中预埋铂电极和土壤溶液采样器的方法,测定了根际土壤与非根际土体土壤ORP以及土壤溶液中的有机物含量（以TOC表征）.结果表明,湿地前端根际土壤ORP明显高于空白湿地和湿地土体土壤,差值分别为11～311 mV、62～261 mV.根系分泌物显著增加了植物湿地中有机碳的供应,根际土壤与非根际土体土壤中TOC含量分别为21.3～54.6 mg·L^-1和6.65～12.0 mg·L^-1.正是湿地植物根际环境中较高的氧化还原电位以及充足的碳源供应,使得植物湿地的脱氮效果好于对照湿地.     

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.     

城市污水处理厂及其受纳水体中5种典型PPCPs的赋存特征和生态风险

以5种药品及个人护理用品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)包括氯贝酸、酮洛芬、萘普生、双氯芬酸和布洛芬为目标物,初步研究了它们在上海某生活污水处理厂不同污水处理单元中的赋存特征和去除特性,探讨了污水处理厂受纳河流中5种PPCPs的分布情况,并对其在受纳水体中的生态风险进行了初步评估.结果表明,5种PPCPs在污水处理厂进水中均被检出,表明生活污水是污水处理厂中PPCPs的来源之一.5种PPCPs在整个污水处理工艺中不能全部去除,微生物转化/降解是主要降解机制.受纳污水河流中5种PPCPs的分布特征与污水处理厂出水中的相似,且排污口下游水体中目标物浓度普遍高于上游,反映出污水处理厂排放可能是其受纳水体中PPCPs的主要来源之一.初步风险评估结果表明,受纳水体中双氯芬酸存在高生态风险,而酮洛芬、萘普生、氯贝酸和布洛芬的生态风险相对较低.     

异化Mn(IV)还原菌激活及其对有机药物去除

以嘉陵江沉积物为菌源,利用荧光绝对定量（qPCR）技术探究了不同碳源（葡萄糖和乙酸钠）和不同形态的锰氧化物（δ-MnO₂和锰矿粉）对异化Mn（IV）还原菌激活效果的影响.在此基础上,研究了激活效果最佳的异化Mn（IV）还原菌对卡马西平、布洛芬、萘普生、雌激素和双氯芬酸5种有机药物的去除效果.结果表明,葡萄糖作为碳源,δ-MnO₂作为电子受体时激活效果最佳,Mn²⁺10d累计生成浓度达416.03mg/L,TOC消耗率达88.24%.激活后的异化金属还原菌在有无外加碳源时对卡马西平和布洛芬均无明显去除,对萘普生在外加碳源时能实现11.88%的去除.雌二醇和双氯芬酸可以作为异化Mn（IV）还原菌唯一碳源,其去除率可达75.70%和58.25%.     

强化曝气对潜流人工湿地堵塞物分布规律的影响

构建曝气及未曝气潜流人工湿地小试实验系统,研究曝气对人工湿地堵塞物组分及分布规律的影响.结果表明:两系统中堵塞物组成均以无机物为主,曝气对堵塞物累积总量影响不大,但对堵塞物化学组分影响较大,使堵塞物中有机物组分比例降低.未曝气及曝气系统堵塞物平均累积量分别为5.18 mg·g~(-1)及5.21 mg·g~(-1),有机物所占比例分别为28.4%和15.6%.曝气对堵塞物在水平及深度方向的分布影响不大,两系统均表现为底层累积物含量略高于表层,出水端累积物含量略高于进水端.电镜及能谱分析结果显示,受溶解氧因素的影响,两系统中表层填料元素种类均较底层丰富,且曝气系统较未曝气系统丰富.