人工湿地不同基质和粒径对污水净化效果的比较

为研究人工湿地基质类型和粒径对水质净化效率的影响,选择了1~2、2~4、4~8 mm的沸石,2~4、4~8、8~16mm的砾石和2~4、3~5、6~8 mm的无烟煤基质,在无植物人工实验柱中开展单一基质的水质净化实验.结果表明,相同类型不同粒径的基质对COD、TN、TP的去除效果不同.4~8 mm沸石和砾石、6~8 mm无烟煤对COD的去除率最高,分别为53.74%、60.76%、62.93%;人工实验柱中氮素的去除以反硝化作用为主,粒径对TN去除效果的影响表现为小粒径更优;砾石和无烟煤的TP去除率也表现为小粒径更高,但沸石的TP去除率随着粒径的增大而增大.基质类型对COD、TP、TN的去除效果也存在差异.无烟煤对COD、TP、TN均有较好的去除效果,平均去除率在60%以上;沸石对TN的去除效果最好,TP去除率不高;砾石对COD有较高的去除率,对TP的去除效果一般.     

不同流态和基质对人工湿地污染物去除及温室气体排放的影响研究

为研究流态和基质对人工湿地生态系统功能的影响,分别利用水平推流砾石潜流湿地、水平推流陶粒潜流湿地、水平折流砾石潜流湿地、上下折流砾石潜流湿地4种人工湿地装置处理低污染水,考察不同流态和基质对人工湿地污染物去除及温室气体排放的影响。结果表明:上下折流砾石潜流湿地对污染物的处理效果最好,对CODMn、TP、TN、NO_3-N、NH_4-N的去除率分别达到20.78%、42.47%、28.9%、32.72%和52.92%,并且该湿地的CO_2和N_2O排放通量最大,分别为409.3mg/(m2·h)和20.3mg/(m~2·h),水平折流砾石潜流湿地的CH4排放通量最大,为0.80mg/(m~2·h),说明流态对人工湿地污染物的处理效率及温室气体排放具有重要影响,采用上下折流流态的人工湿地具有更高的污染物处理效率及温室气体排放通量;水平推流陶粒人工湿地对CODMn、TP和NH_4~+-N的去除率分别为24.39%、29.44%和22.39%,高于水平推流砾石人工湿地的去除率(14.71%、37.19%和12.23%),说明相比砾石,以陶粒作为基质的人工期湿地具有更高的污染物处理能力。     

人工湿地植物对高盐废水中COD的去除作用

针对经生化处理的石油和精细化工工业区的工业废水盐含量较高、氮磷营养盐含量较低和COD含量较高的特点,构建了高盐度进水条件下表面流人工湿地的中试试验装置,考察了水葱、芦苇和香蒲在此类高盐废水中的生长状况,比较了三种植物混合试验单元与无植物试验单元对此类高盐废水中COD的去除效果,研究了高含盐量工业废水湿地系统内植物生长对微生物量的影响,以及植物在微生物去除COD过程中的作用。结果表明,高含盐量的工业废水对水葱、芦苇和香蒲的生长有一定的抑制作用,植物单元对工业废水中有机物的净化效果明显好于无植物单元,且植物生长越好,人工湿地内水体中的COD净化效果越好。混合植物单元对高含盐量工业废水中COD的总去除量约为无植物单元的4倍,证明植物的存在可以增强湿地单元内土壤微生物对有机物的去除能力。     

移动床生物膜反应器挂膜及污泥驯化试验

采用了人工接种的快速排泥法进行生物挂膜及污泥驯化试验研究,探讨了挂膜期间系统污染物的去除情况.试验结果表明,挂膜很成功且驯化效果良好.挂膜结束时,填料周围生长了一层厚厚的附着层污泥,底部悬浮相污泥絮体大且蓬松,出水澄清透明.驯化结束时,对移动床生物膜反应器中生物相进行观察和分析,比较了悬浮微生物和附着微生物对有机物的去除作用.     

陶粒复合垂直流人工湿地对污水季节性处理效果的试验研究

研究了四种陶粒组合、一种石灰石碎石5套复合垂直流人工湿地在不同季节处理生活污水的运行效果。结果表明:陶粒组合人工湿地系统对COD、TP、NH3-N的去除效果均优于石灰石碎石湿地;复合垂直流人工湿地对COD的去除效果在冬季有所下降,但仍保持在50%以上;湿地系统对TP去除率受季节性变化影响不显著,但随着复合垂直流人工湿地系统的运行,基质层对TP的吸附逐渐饱和,去除效率缓慢下降;1号~5号人工湿地对氨氮的去除率分别从秋季42.0%、55.1%、61.1%、49.9%、50.2%下降至冬季21.9%、31.0%、36.5%、28.5%、29.2%,春、夏季处理效率开始回升,并保持稳定的状态。     

人工湿地系统中填充基质对磷的吸附能力

人工湿地中填充基质对磷的吸附、沉淀作用是湿地系统的主要除磷机制,探明基质对磷的吸附能力对人工湿地系统设计至关重要. 分别利用吸附试验和柱吸附试验考察了宝钢钢渣、首钢钢渣、水淬渣和陶粒4种基质对磷的吸附能力,同时进行了浸出液毒性鉴别试验. 吸附试验表明,基质对磷的吸附符合Langmuir和Freundlich模型(R2为0.956～0.989),采用Langmuir模型预测的基质磷吸附量为2.274～3.637 mg/g. 在为期144 d的柱吸附试验中,填充宝钢钢渣和首钢钢渣的试验柱对磷有良好的去除效果,而填充水淬渣和陶粒的试验柱在90 d左右达到吸附饱和状态.在试验期内,基质的累积磷吸附量:宝钢钢渣为7.921 mg/g,首钢钢渣为7.495 mg/g,水淬渣3.317mg/g,陶粒为1.627 mg/g. 浸出液毒性鉴别试验表明,4种基质均有较高的环境安全性,由于2种钢渣和水淬渣具有较高的磷去除效率和便宜的价格,在湿地系统中具有广泛的应用价值.      

垂直潜流人工湿地低温净化效果及其与微生物作用关系

人工湿地净化过程受基质、微生物及植物的多重作用,但有关湿地系统水质净化效果与微生物之间的关联及响应机制的认识较为匮乏.本文针对垂直潜流人工湿地,分析了其低温条件下水质净化效果,通过16S rDNA扩增子测序技术,在OTU水平上利用微生物丰度聚类热图和基于Bray-Curtis距离的NMDS分析,揭示了湿地基质微生物群落结构的时空变化及其与主要水质指标之间的相互作用关系.结果表明,湿地对TN、COD的去除效果较好,但对TP的去除效果不佳.基质微生物群落时空变化显著,与湿地净化效果密切相关,革兰氏阴性菌门类众多和假单胞菌属相对丰度较低,分别是TN去除效果较好和TP去除效果不佳的重要原因.COD、DO是影响微生物群落的主要因子,而氮含量在一定程度上影响脱氮微生物的活跃度.基质微生物在湿地运行2周后,对污染物去除的介导作用稳定,建议设立这一关键时间点,并辅以菌群、碳源投入等措施,提升湿地的净化效果.     

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.     

生化尾水垂直流-水平潜流组合湿地净化研究

采用垂直上升流-水平潜流组合人工湿地装置,对处理污水处理厂生化尾水进行深度处理,选用陶粒、沸石和砾石3种填料,美人蕉、再力花和菖蒲3种植物配置成6种不同的组合.8个月的试验结果表明,水力负荷为0.5 m3/(m2·d),试验装置对NH3-N和TP的去除效果较好,NH3-N平均去除率在69.3％以上,6组试验装置中4组的TP平均去除率在50％以上;COD,N03--N和TN去除效果较差,平均去除率分别在12.5％～ 15.1％,-1.8％ ～ 9.6％和6.3％～ 17.9％之间.以陶粒为填料种植美人蕉的组合湿地装置脱氮除磷效果最好,NH3-N,TN,N03--N,TP的平均去除率分别达到80.9％,17.9％,9.6％,77.5％.     

间歇流人工湿地处理系统微生物净化机理研究

试验分析了间歇流人工湿地中微生物种群、数量以及环境条件对微生物的影响,探讨了芦苇根系周围存在的不同种类微生物,以及所构成的间歇流人工湿地特有的生态系统对污水中COD、氮、磷的净化效果。结果表明:人工湿地系统中常见的微生物种类有9种,不同菌属的微生物的存在与溶解氧浓度有关;各菌种微生物的数量受温度影响较大;ABR与两级湿地联合的污水处理系统夏季COD、NH4+-N、TP的去除效果较好,而冬季效果较差。