Evaluation of the e ectiveness of horizontal subsurface flow constructed wetlands for di erent media

Two media bed (gravel and Filtralite NR) were tested in a mesocosm to evaluate the removal of organic matter (as chemical oxygen demand (COD)), ammonia (NH4-N), nitrite, nitrate and solid matter (as total suspended solids (TSS)) for a synthetic wastewater (acetate-based) and a domestic wastewater. The use of Filtralite allowed average removal rates (6–16.8 g COD/(m2 day), 0.8–1.1 g NH4-N/(m2 day) and 3.1 g TSS/(m2 day)) and removal e ciencies (65%–93%, 57%–85% and 78% for COD, NH4-N and TSS, respectively), higher than that observed in the experiments with gravel. The applied loads of COD, ammonia, nitrate and TSS seem to influence the respective removal rates but only for the treatment of domestic wastewater with higher correlation coe cients for Filtralite. Regardless the type of media bed and the type of wastewater, nitrate was completely removed for nitrogen loading rates up to 1.3 g NO3-N/(m2 day). There was no evidence of the influence of nitrate loads on the removal of organic matter.     

水平潜流人工湿地COD去除回归方程的建立及应用

目前对于人工湿地的研究大部分仅局限于单个湿地,其结果缺乏广泛代表性.为考察水平潜流人工湿地对于生活污水中主要污染物指标COD的去除率,建立更为详细的人工湿地回归方程,用以指导人工湿地设计,本研究按照＂黑箱模型＂理论,将所搜集的1500多组数据按照季节、水力负荷、种植植物类型以及气候类型分类,分析不同因素对于人工湿地去除...     

水平潜流人工湿地氮磷去除回归方程的建立

为考察水平潜流人工湿地对于生活污水中主要污染物指标TN、TP的去除率,建立更为详细的人工湿地回归方程,用以指导人工湿地设计,按照黑箱模型理论,将搜集的500多组数据按照季节、水力负荷、种植植物类型等分类,分析不同因素对于人工湿地去除效果的影响,确定了以季节和水力负荷作为建立回归方程的最主要分类依据.以此为基础,按照线性回归的方法,建立了TN、TP去除率回归方程共12组,所得的拟合优度R2值在0.65~0.95之间,精确性有了很大提高.     

水平潜流人工湿地有机物去除模型研究

以总有机碳(TOC)做为模型参数,建立了1个水平潜流人工湿地有机物去除机理模型.通过对试验数据的拟合得到模型中的未知参数,再对模型进行验证.结果表明,模型预测值与实测值的吻合较好.种植花叶芦竹的水平潜流人工湿地和空白湿地对生活污水中总有机碳的去除率分别为92%和91%,去除的主要途径为生物降解作用,生物降解量占进水总有机碳的84%.植物对总有机碳去除有促进作用,但影响不大.     

亚铁对水平潜流人工湿地反硝化作用的影响

亚铁离子可以作为电子供体参与反硝化作用,某些微生物可以通过氧化亚铁离子还原硝酸盐,从而去除污水中的硝态氮.本研究通过在潜流人工湿地中添加Fe2+,分析不同初始Fe2+浓度对反硝化过程的强化效果及不同C/N对Fe2+参与反硝化作用的影响.结果表明,Fe2+的添加可以显著提高人工湿地反硝化能力,进水NO-3-N为30 mg·L-1、C/N为2、水力停留时间为1 d,添加45 mg·L-1Fe2+的人工湿地中硝氮去除率可以提高24%;硝氮去除率随初始Fe2+浓度的增加而增加.C/N与初始Fe2+浓度对反硝化作用都具有显著影响且两者具有交互作用,碳源的存在可以促进Fe2+参与的反硝化作用.     

处理含油地表水体的潜流湿地填料筛选及其性能评价

采用包括填料表面微观特征、元素构成、吸附性能、微生物附着生长性、经济性等因素的填料性能评价方法,对处理含油地表水的潜流湿地填料进行评价与筛选.静态吸附试验表明,各种填料对磷的吸附能力为炉渣＞陶粒＞沸石＞砾石＞砖块＞卵石,对石油类的吸附能力为炉渣＞陶粒＞砖块＞沸石＞砾石＞卵石;动态吸附试验表明,各种填料床对石油类的去除效果为炉渣床＞砾石床＞湖泊底泥床;放置在污染水体中的填料表面微生物总数和烃降解菌数量为砖块＞沸石＞砾石,陶粒和炉渣＞卵石.根据上述评价结果,选择总体性能较好的砾石、炉渣、砖块和沸石作为潜流湿地现场试验系统的填料.     

美人蕉根系对不同基质结构水平潜流人工湿地水力特性的影响

为了研究植物根系对不同基质结构潜流人工湿地水力特性的影响,根据填料渗透系数,分别设置单层及多层基质结构潜流人工湿地小试实验系统,以美人蕉作为湿地植物,在植物栽种前与成熟后对两系统分别开展示踪试验研究.实验结果表明,美人蕉根系对于单层结构人工湿地水力特性有较明显的改善作用,有效体积从0.49提高到了0.53,短路值由0.60降低到0.41,水力效率提高最大由43%提高到59%.比较而言,植物根系对多层结构湿地有效体积和短路值有轻微负面影响,而对水力效率则有明显的改善作用(由64%提高到83%).此外,植物成熟后,两人工湿地系统中示踪剂回收率均有所下降,其中,单层结构湿地降低较显著,回收率由72%降到62%.可见,植物根系对系统水力特性有较大影响,应在人工湿地设计过程中给予考虑.     

Relationships between loading rates and nitrogen removal effectiveness in subsurface flow constructed wetlands

Nitrogen removal of wetlands under 40 different inflow loadings were studied in the field during 15 months. The removal efficiency of four different sets of beds, namely the reed bed, the Zizania caduciflor bed, the mixing planting bed, and the control bed were studied. The outflow loading and total nitrogen (TN) removal rate of these beds under different inflow loadings and pollution loadings were investigated. The inflow loadings of 4 subsurface flow systems (SFS) ranged from 400 to 8000 mg·(m²·d)⁻¹, while outflow loadings were less than 7000 mg·(m²·d)⁻¹. The results showed that the inflow and outflow loading of TN removal rate in SFS presented an obvious linear relationship. The optical inflow loading to run the system was between 2000 to 4000 mg·(m²·d)⁻¹. Average removal rate was between 1062 and 2007 mg·(m²·d)⁻¹. SFS with plant had a better removal rate than the control. TN removal rates of the reed and Zizania caduciflora bed were 63% and 27% higher than the control bed, respectively. The results regarding the TN absorption of plants indicated that the absorption amount was very limited, less than 5% of the total removal. It proved that plants clearly increase TN removal rates by improving the water flow, and increasing the biomass, as well as activities of microorganisms around the roots. The research provided a perspective for understanding the TN removal mechanism and design for SFS. __________ Translated from Environmental Science, 2006, 27(2): 253–256 [译自: 环境科学]     

潜流型人工湿地污水处理系统氮去除及氮转化细菌的研究

潜流型人工湿地污水处理系统具有一定的氮净化能力，总氮（ＴＮ）去除率分别为４９３４％（芦苇系统）、４５４９％（茭白系统）、３８６９％（无植物系统）．湿地中氮转化细菌丰富，氨化细菌为１０６—１０７ｃｆｕ／ｇ（土壤），亚硝化菌为１０３—１０５ＭＰＮ／ｇ（土壤），硝化菌１０３—１０４ＭＰＮ／ｇ（土壤），反硝化细菌为１０４—１０６ＭＰＮ／ｇ（土壤）．亚硝化菌数量有植物系统高于无植物系统，前部高于后部，硝化菌数量有植物系统高于无植物系统，中后部高于前部．     

潜流人工湿地填料及其去除污染物机理研究进展

填料是人工湿地特别是潜流人工湿地床体的主要介质,是湿地物理、化学、生物作用发生的主要载体,对湿地去除污染物的效果有决定性影响。从填料的来源、物理性质、化学组成等方面对实际应用中常见的天然产物类填料、工(农)业副产物类填料和人工制备类填料进行综述,总结了填料对水中污染物的主要去除机理,包括吸附-共沉降、离子交换、缓释碳源-电子供体、氧化还原作用;讨论了潜流湿地填料对氮、磷、重金属污染物的去除能力,并对比了不同填料的污染物去除效果;最后对潜流湿地填料选择和今后相关领域研究方向进行了展望,以期为人工湿地和污水处理技术进一步发展提供相关科学指导和理论依据。     

四种不同植物湿地对不同C/N比生活污水的净化效果与季节动态

进水浓度、C/N比、植物种类是影响垂直流型人工湿地对生活污水净化效果的重要因素.本文主要研究了菖蒲(Acorus calamus)、香蒲(Typha orientalis)、千屈菜(Lythrum salicaria)和水葱(Scirpus Validus)等4种植物湿地在不同碳添加及C/N比处理条件下对模拟生活污水的净化效果和季节动态.结果表明,4种湿地植物在不同C/N比(2.5∶1、5∶1和10∶1)进水条件下均能正常生长.在一个生长季内4种湿地植物对主要污染物的平均去除效率为:COD 63.41%~78.02%,TN 33.19%~52.86%,TP 52.64%~73.16%.当C/N为5∶1时,香蒲湿地的COD和TP去除效果最佳,而当C/N为2.5∶1时,菖蒲湿地的TN去除率最高.夏末秋初(7—9月)人工湿地的净化效果较好,而冬季(11月—翌年1月)去除效果明显下降.总体而言,合理地调控进水浓度、C/N比,选择最佳的湿地植物,可显著提高垂直流型人工湿地对生活污水的净化效果.     

人工湿地常用生物陶粒基质LDHs覆膜改性及其除磷效果研究

分别利用3种二价金属化合物和3种三价金属化合物,采用水热共沉淀法在碱性条件下对人工湿地中常用的生物陶粒基质进行层状双金属氢氧化物(LDHs)覆膜改性,并将9种不同类型的LDHs覆膜改性生物陶粒基质和普通生物陶粒基质分别填充于10个垂直流人工湿地模拟实验柱中,进行除磷净化实验.结果表明,9种不同类型的改性生物陶粒基质均能有效提高磷素的净化效果;Zn系LDHs改性生物陶粒对总磷、溶解性总磷、磷酸盐均有很好的处理效果,其中Zn Fe-LDHs、Zn Co-LDHs和Zn Al-LDHs对总磷的平均去除率均在92%以上,对溶解性总磷和磷酸盐的平均去除率均超过95%;其对磷素的净化机理主要集中于物理化学作用,同时还应与其对微生物生长的促进作用有关.     

Pollutant removal from municipal wastewater employing baffled subsurface flow and integrated surface flow-floating treatment wetlands

This article reports pollutant removal performances of baffled subsurface flow, and integrated surface flow-floating treatment wetland units, when arranged in series for the treatment of municipal wastewater in Bangladesh. The wetland units （of the hybrid system） included organic, inorganic media, and were planted with nineteen types of macrophytes. The wetland train was operated under hydraulic loading fluctuation and seasonal variation. The performance analyses （across the wetland units） illustrated simultaneous denitrification and organics removal rates in the first stage vertical flow wetland, due to organic carbon leaching from the employed organic media. Higher mean organics removal rates （656.0 g COD]（m2.day）） did not completely inhibit nitrification in the first stage vertical flow system; such pattern could be linked to effective utilization of the trapped oxygen, as the flow was directed throughout the media by the baffle walls. Second stage horizontal flow wetland showed enhanced biodegradable organics removal, which depleted organic carbon availability for denitrification. The final stage integrated wetland system allowed further nitrogen removal from wastewater, via nutrient uptake by plant roots （along with nitrification）, and generation of organic carbon （by the dead macrophytes） to support denitrification. The system achieved higher E. coli mortality through protozoa predation, E. coli oxidation, and destruction by UV radiation. In general, enhanced pollutant removal efflciencies as demonstrated by the structurally modified hybrid wetland system signify the necessity of such modification, when operated under adverse conditions such as： substantial input organics loading, hydraulic loading fluctuation, and seasonal variation.     

人工湿地中除磷填料的筛选及其除磷能力

针对猪场废水水质特点,对4种填料的理化特性进行了分析,并考察了4种填料的除磷能力.结果表明,废砖块和沸石的表面微结构更有利于生物膜的生长,而海蛎壳与废砖块则具有较高的除磷潜能;4种填料对磷素的理论饱和吸附量依次为海砺壳>废砖块>火山岩>沸石,海蛎壳对磷素的吸附主要为化学吸附,而废砖块、火山岩和沸石对磷素的吸附主要为物理吸附,其中废砖块对磷素的吸附过程中存在化学吸附作用;在动态吸附试验中,海蛎壳对磷素的去除效果最好,其次为废砖块、火山岩和沸石,4种填料去除磷素的主要途径由其化学成分和化学形态决定.由试验结果可知,海蛎壳是人工湿地处理猪场废水时较为理想的除磷填料.     

不同布水方式下水平潜流人工湿地的水力效率

通过对4种布水方式(一般水平流式、波流式、对角流式、多点进水式)下水平潜流人工湿地的脉冲示踪剂试验,获得了不同布水方式的水平潜流人工湿地的水力停留时间分布曲线,并计算出水平潜流人工湿地的表观停留时间、平均停留时间、峰值停留时间.同时,根据不同停留时间的对比关系计算不同布水方式的相对水力效率.最后,由停留时间分布函数的对数正态分布拟合模型和连续混合反应器模型分别估算上述停留时间和相对水力效率.结果表明,不同布水方式和不同计算方法得到的水力效率为波流式一般水平流式对角流式多点进水式.     

潜流人工湿地长效运行脱氮研究进展

潜流人工湿地具有操作简单,建设和运行成本低,环境效益好等优点,但在长期运行过程中普遍存在脱氮效率降低的问题。阐述了潜流人工湿地脱氮机理,提出湿地复氧能力降低和基质堵塞是造成人工湿地长期运行脱氮效率降低的主要原因。基于文献分析,综述了潜流人工湿地长期运行提高脱氮效率的方法,分别从提高湿地复氧能力,选择合适的基质粒径和级配及优化潜流人工湿地工艺等方面阐述了提高脱氮效率的措施及其效果。     

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.     

The study of wintertime heat preservation measures constructed wetland in northern China subsurface flow

人工湿地作为一种造价较省,运行成本低的污水处理技术,目前已经得到了广泛的应用.但是在北方地区,人工湿地受到冬季气候影响,无法正常运行,降低了它的使用效率.试验针对北方冬季低温环境下,人工湿地无法正常运行的问题,对3种不同的保温措施进行历时两年的对比试验,通过对TP、TN、NH4＋-N和COD等4种主要污染物和人工湿地出水水温的跟踪监测,检验了不同保温措施的效果.试验结果表明：在冬季,使用薄膜法保温措施的处理系统中,COD、TN和NH4＋-N的去除率分别为30%～45%、40%～60%和35%～60%,比温棚法和冰封法的出水中污染物去除率高10%～20%.TP在出水中含量波动较大,去除率为19%～70%,伴有磷释放现象,但是在薄膜保温下TP的去除效果也要好于温棚和冰封.经过SPSS16.0分析,薄膜保温的人工湿地出水水质与冰封和温棚法相比具有显著性差异.在对人工湿地曝气槽和出水口的污水水温进行监测发现,利用薄膜保温的人工湿地出水口水温高于冰封和温棚的水温,进一步证明薄膜保温可以有效提高人工湿地内的温度,为人工湿地正常运行提供了保证.而且薄膜保温措施的操作简便、造价低,适合推广应用.     

人工湿地脱氮影响因素及强化措施研究进展

系统梳理了近年来国内外有关人工湿地脱氮影响因素及强化脱氮措施的研究进展。详细阐述了人工湿地中植物吸收、基质吸附和微生物氨化、硝化与反硝化及厌氧氨氧化的脱氮机理;分析了进水碳氮比(C/N)、水力停留时间(HRT)、植物种类、湿地运行方式、温度、pH和溶解氧(DO)浓度等主要因素对脱氮效率的影响;在此基础上,综述了外加碳源、优化植物配置、新型基质开发、人工增氧和保温等强化脱氮的具体措施及其效果;最后对人工湿地脱氮的研究发展方向进行了展望。     

北方地区潜流人工湿地冬季保温措施的研究

人工湿地作为一种造价较省,运行成本低的污水处理技术,目前已经得到了广泛的应用.但是在北方地区,人工湿地受到冬季气候影响,无法正常运行,降低了它的使用效率.试验针对北方冬季低温环境下,人工湿地无法正常运行的问题,对3种不同的保温措施进行历时两年的对比试验,通过对TP、TN、NH₄⁺-N和COD等4种主要污染物和人工湿地出水水温的跟踪监测,检验了不同保温措施的效果.试验结果表明:在冬季,使用薄膜法保温措施的处理系统中, COD、TN和NH₄⁺-N的去除率分别为30%~45%、40%~60%和35%~60%,比温棚法和冰封法的出水中污染物去除率高10%~20%.TP在出水中含量波动较大,去除率为19%~70%,伴有磷释放现象,但是在薄膜保温下TP的去除效果也要好于温棚和冰封.经过SPSS 16.0分析,薄膜保温的人工湿地出水水质与冰封和温棚法相比具有显著性差异.在对人工湿地曝气槽和出水口的污水水温进行监测发现,利用薄膜保温的人工湿地出水口水温高于冰封和温棚的水温,进一步证明薄膜保温可以有效提高人工湿地内的温度,为人工湿地正常运行提供了保证.而且薄膜保温措施的操作简便、造价低,适合推广应用.