潜流式人工湿地基质堵塞问题对策研究

基质堵塞是人工湿地长期稳定运行最关键的问题.针对滇池湖滨福保人工湿地运行后潜流湿地基质严重堵塞的问题,分析造成基质堵塞的原因,从工艺路线、碎石床结构、填料径粒和布水方式等方面对原有人工湿地进行分析研究,找出堵塞原因,提出技术改造方案,并经过工程模型实验进行验证,在此基础上确定"预处理-潜流湿地(垂直流)-调节池-潜流湿...     

潜流人工湿地污染河水处理系统中的填料堵塞问题研究

利用潜流人工湿地系统处理污染河水,水力负荷为0.15 m3/(m2·d).研究了该系统长期运行过程中的填料堵塞问题及其对污染物去除率的影响.构建了潜流人工湿地污染河水处理中试系统,在运行两年后,潜流人工湿地填料存在一定的堵塞现象,填料孔隙率最大减少了2.67%.填料孔隙堵塞现象主要发生在该中试系统的前段(沿水流方向距进水点0～5 m),其填料堵塞物质主要为无机颗粒物.植物对填料堵塞问题的改善作用并不显著.填料的部分堵塞对该中试系统中污染物的去除率有一定的影响,运行第2年氨氮的去除率略有降低,而COD的去除率有增加的趋势.     

正反粒径混合级配钢渣灰岩人工湿地处理生活污水的试验研究

构建小试试验研究了正反粒径混合级配填铺与正粒径级配填铺(组合填料为钢渣与灰岩)的垂直潜流人工湿地单元对生活污水中各主要指标的降解效果,同时比较分析了填料填铺方式对缓解人工湿地堵塞问题的影响.结果表明,当原水COD在134.72～653.33 mg/L、NH3-N在42.72～272.60mg/L,TN在107.40～6...     

基于电阻率法的人工湿地堵塞区域探测方法

人工湿地污水处理技术已经得到广泛的应用,但目前对人工湿地堵塞问题,无法对堵塞区域进行精确定位。为了解决这个问题,根据潜流人工湿地结构和堵塞区域的特点,建立了长、宽、高分别为146、119和102 cm水槽物理实验模型,利用改进的高密度电阻率测井法开展了探测和定位人工湿地堵塞区域的实验研究,并结合人工湿地堵塞模型的Visual MODFLOW(VMOD)流场模拟特征,探讨了基于电阻率法探测和定位人工湿地堵塞区域的可行性。结果表明,改进的高密度电阻率测井法在电阻率探杆的电极间距不大于5 cm,供电极距D_AB/2不超过12.5 cm的情况下,通过绘制电阻率数据的二维和三维视电阻率等值线图,能够更好地定位高阻体的空间位置和形态。可见,利用改进的高密度电阻率测井方法可以探测和定位人工湿地高阻堵塞区域,实现堵塞区域的精确定位。     

潮汐流-潜流组合人工湿地污水净化效率

构建了潮汐流-潜流组合和潜流-潮汐流组合人工湿地对污水进行处理,分别研究2种组合人工湿地对污水的净化效果。结果表明,在平均进水COD浓度为214．28mg／L、NH4＋-N浓度为10．57mg／L、PO34--P浓度为5．44mg／L、TN浓度为10．25mg／L,水力负荷为o．2m3／（m2·d）的条件下,潮汐流-潜流组合人工湿地对COD、PO34--P的去除率分别为58．28％和46．99％,与潜流-潮汐流组合人工湿地处理效果相近;对NH4＋-N、TN,潮汐流-潜流组合人工湿地的去除率分别为69．93％和71．03％,比潜流-潮汐流组合人工湿地分别高15％和33％。潮汐流-潜流人工湿地的组合,在系统内实现了硝化-反硝化的组合,强化了系统对TN的净化效果,其对TN的净化效果比-般的潜流和表面流人工湿地组合提高20％～30％。总体上,潮汐流-潜流组合人工湿地具有更好的净化效果。     

组合人工湿地工艺微生物群落结构及脱氮效果研究

将复合垂直流、表面流、潜流3种不同类型的人工湿地串联起来,研究每种人工湿地的脱氮微生物及其脱氮效果.结果表明,各种人工湿地池填料表面微生物数量丰富,组合人工湿地系统形成两个串联的A/O单元,脱氮效果良好,其中总氮去除率达82.61%.     

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。     

预曝气+垂直潜流人工湿地处理农村生活污水工程应用

传统无动力垂直潜流人工湿地,由于内部溶解氧的不足,存在除污能力下降、填料堵塞等问题。本研究采用预曝气的人工增氧方式,设计预曝气+垂直潜流人工湿地模式,以厌氧池+微曝气生物接触池+两级复合垂直流人工湿地的组合工艺,建设晋城市巴公镇农村生活污水治理项目中试端和应用示范端,探讨了实际工程应用对农村生活污水的治理效果,以及预曝气对复合垂直流人工湿地的影响。结果表明,经过8个月的运行,应用示范端出水中TN、NH₄⁺-N和COD值均满足设计出水水质要求,平均去除率分别为88.3%、93.7%和77.4%,且抗冲击能力较强、不易受冬季低温影响;对TP的去除效果较不稳定,对比中试端对TP的平均去除率94.3%,应用示范端对TP的平均去除率仅为17%;预曝气的人工增氧方式,使得系统中一级复合垂直流人工湿地对污水中TN、NH₄⁺-N、TP和COD的平均去除率分别提高了14.9%、6.8%、4.6%和10.1%。     

潜流人工湿地水力学特性及工程设计

以净化低污染水体的潜流人工湿地水力学特性工程设计为重点,系统开展了室内外实验研究,并利用Peelet数分析了水平潜流人工湿地碎石床渗流返混程度。结果表明,潜流人工湿地集水花管孔口出流计算、基质填料内渗流计算、碎石床平均水力停留时间计算可分别借鉴薄壁孔口恒定淹没出流、线性或非线性渗流、活塞流理论;但受工程实际条件及运行淤堵等影响,工程实测结果均小于理论计算值。基于室内外实验成果,提出一套包括集配水系统水力计算、填料内渗流计算、平均水力停留时间计算在内的潜流人工湿地水力学特性计算方法和参数选择,可为人工湿地技术的工程设计提供借鉴。     

不同水力负荷率对潜流人工湿地内部污染物迁移转化的影响

为深入研究污染物在潜流人工湿地各填料层内的迁移转化规律,提高潜流人工湿地污染物降解效率,考察了4种进水水力负荷率(HLR,0.15、0.35、0.55、0.80 m~3/(m~2·d))下潜流湿地填料层内部不同区域DO、COD和氨氮浓度分布。结果表明:HLR为0.35m~3/(m~2·d)时,湿地内部DO浓度水平最高,湿地系统污染物处理效果最好,COD、氨氮去除率分别为93.32%、90.16%,COD及氨氮的主要降解区域分别为湿地0~60、0~40cm深度处,60cm深度以下DO水平较低,为污染物降解低效区,可研发新技术提高湿地底层DO水平以提高COD及氨氮去除效果。     

钢渣-灰岩人工湿地脱除粪便污水高氮素的实验研究

构建小试系统研究了钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地对粪便污水中高浓度氮素的降解效果。同时比较分析了填料填铺方式和表层填料对钢渣-灰岩垂直潜流湿地降解粪便污水氮素效能的影响。结果表明：当原水氨氮在42.72～272.60 mg/L,总氮在107.40～689.35 mg/L内,钢渣-灰岩垂直潜流人工湿地出水氨氮和总氮浓度可分别达到13.57 mg/L和62.83 mg/L;从长期效果来看,大级配差的正反粒径混合填铺的填料结构更有利于钢渣-灰岩人工湿地保持氮素降解效能;表层的基质材料选择要充分考虑渗透性和复氧能力;钢渣不但对氨氮有吸附作用,而且为氨氮的挥发和硝化/反硝化作用创造有利环境;灰岩在钢渣协助下溶出钙离子以利于氨氮的阳离子交换,同时为铁自养反硝化菌和脱硫杆菌的自养反硝化作用提供碳源。     

垂直潜流人工湿地技术在上海市农村污水处理中的应用和发展

不同规模垂直潜流人工湿地技术在上海市农村污水处理实际应用的结果表明,采用垂直潜流人工湿地处理农村地区的污水在技术上、经济上和运行管理上都是可行的,值得在农村地区推广.同时,解决了垂直潜流人工湿地技术在上海市农村污水处理应用过程存在的诸多技术瓶颈问题,提出了多种防止垂直潜流人工湿地发生堵塞雍水的对策措施.     

修复受污染水体的潜流人工湿地微生物多样性研究

进行了潜流人工湿地修复受污染水体试验研究,并比较单一植物与单一填料系统与多种植物系统与多种填料系统的处理效果.运用PCR-DGGE技术研究3种不同类型的潜流人工湿地中微生物种群结构,结合多样性分析和聚类分析方法,分析了人工湿地微生物种群结构特征.     

分层式潜流人工湿地水力学特性数值模拟与分析

人工湿地水力学特征对其污染物去除过程有重要影响.采用计算流体力学软件FLUENT中的多孔介质模型对分层式潜流人工湿地内部的流场进行模拟,并分析了不同进出口位置对湿地水力学行为的影响.模拟结果表明,分层式潜流人工湿地基质层内部速度分布的差异较大,水流多从进口端的左半部汇人下部砾石层以大于3.69×10-4m/s的速度出流...     

多种人工湿地组合在不同进水负荷条件下的净化效果

研究了单级垂直向上流(vertical up-flow, VUF)和单级垂直向下流(vertical down-flow, VDF)潜流式人工湿地组合在不同进水负荷条件下的污染物降解效果.结果表明,VDF-VUF人工湿地组合是最优的两级垂直潜流式人工湿地组合,在进水负荷(C/N=5)条件下其可以达到最好的污染物去除效果.COD和TN的去除率都受到了季节变化、湿地系统组合变化以及两者的综合作用的显著影响(PPP<0.05).     

复合垂直流与潜流人工湿地沿程脱氮除磷对比研究

针对复合垂直流和潜流人工湿地对COD、TP、NH_4~+-N、NO~3~--N和TN的沿程去除规律进行了对比研究.结果表明,夏季复合垂直流人工湿地的去除效果均好于潜流人工湿地.对于复合垂直流人工湿地,污染物的去除主要集中在下行流池,且在进水端0～20 cm对COD、TP、NH_4~+-N和TN都有快速降解的过程.对于潜流人工湿地,进水端0～40 cm主要是COD和TP的快速降解沉淀,之后硝化作用逐渐加强,潜流人工湿地沿程均会发生反硝化作用,TN浓度基本呈均匀下降趋势.     

潜流-表面流复合人工湿地的河道水质净化效果

针对太湖流域的小河道水环境污染普遍较重的现状,结合潜流和表面流人工湿地系统技术的优点,设计并制作了阶梯式的复合人工湿地系统,前端采用潜流,后端采用表面流,试验区种植密度为25株/m2的茭草,研究其组合工艺对河道水质的净化效果,以期为河道人工湿地的设置提供技术参数。结果表明,复合人工湿地系统具有较强的污染物去除能力,HRT为3.4d时,7—12月对TN、TP、NH+4-N和高锰酸盐指数的平均去除率分别达到了64.3%、63.9%、74.6%、51.1%,较同期相同HRT下潜流人工湿地去除率分别提高了12.1、10.6、1.8、5.1百分点。其中,前端0.25距离分数的去除率占各自总去除率的74.5%～91.2%。     

水平潜流人工湿地流场数值模拟与结构优化分析

为了解决传统水平潜流人工湿地在床体结构设计方面的随意性与经验化问题,以流场均匀分布为目标,利用数值模拟方法对人工湿地床体结构参数进行优化,包括人工湿地基质填充厚度、床体长宽比例、构建尺度、主体填料区的分层填充方式,解析基质结构的配置规律,实现各参数的定量化。模拟结果表明,填料的分层配置对流场分布的影响很大。在基质厚度为0.6 m,长宽比为5∶3,且填料按照渗透系数指数规律分层填充的情况下,流场分布较均匀。在此基础上,根据模拟结果所确定的结构参数构建潜流人工湿地小试装置,并与传统结构人工湿地进行对照,对模拟结果进行验证。实验结果表明,当水力停留时间(HRT)为36 h时,分层填充与单层填充方式的人工湿地对COD、TP和TN的平均去除率分别为64.89%、82.72%、69.69%和29.84%、39.15%、31.83%,结构优化后的人工湿地净化效果得以显著提升。     

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%。     

人工湿地处理城市污水效能的影响因素分析

为解决人工湿地占地面积大、处理效率低、容易堵塞,往往需要间歇运行等问题,通过对传统的人工湿地进行改造,设计一套新型人工湿地床系统——折流式湿地床 侧流式湿地床,并通过试验对其处理城市污水的运行效能的影响因素进行了研究.研究结果表明,降雨、蒸腾和蒸发、温度、植物收割及堵塞作用对人工湿地运行有不同程度的影响,人工湿地受降雨因素的影响,其出水COD值比降雨前低,同时较人工湿地由于降雨作用所导致的COD稀释浓度高2.4～5.7 mg/L,而降雨使出水SS比降雨前高5.0～7.2 mg/L;堵塞缩短了折流湿地床的运行周期及降低了COD的去除,水力负荷为102.87 cm/d时,运行周期为20 d,水头损失由5.2 cm增至14.8 cm,COD去除率由84.35%降至21.19%;水力负荷为137.16 cm/d时,运行周期为16 d,水头损失由5.0 cm增至15.0 cm,COD去除率由81.26%降至7.35%.