台儿庄区小季河人工湿地水质净化效果研究

人工湿地在河流生态修复,提高水体自净能力,改善水质以及保护生物多样性等方面发挥着重要作用.本文在论述小季河人工湿地工艺方案及工程建设内容的基础上,对河流水质净化效果进行了研究.结果表明,小季河人工湿地对污染物的平均去除率分别为:CODcr 52.5％,BOD5 61.8％,NH3-N 52.2％,TP 50.6％.     

复合人工湿地系统对生活污水的净化效果

将垂直流人工湿地与水平流人工湿地组成复合人工湿地系统,研究了此复合系统对化粪池出水的净化效果。结果表明,当水平流人工湿地的水力停留时间为3d天时,复合系统对COD、BOD5、TP的去除率分别达到73％、66％、87％,并通过垂直流湿地的硝化作用及水平流湿地的反硝化作用,复合系统对TN的去除率达到40％以上。     

潜流型人工湿地冬季污水净化效果

冬季通过对人工湿地系统采取保温措施,可有效维持和提高湿地内的温度,改善湿地净化效果;比较了种植不同植物湿地在不同运行方式下的污染物去除率.结果表明,通过控制湿地运行方式,可增高湿地系统温度和提高溶氧(DO)水平,从而提高COD、TN和TP的去除率;当水力停留时间(HRT)为5d时,湿地出水的TN和TP去除率分别达到72.5%和58.2%.     

深床过滤用于垂直流人工湿地净化效果研究

针对人工湿地占地面积大的实际问题,将深床过滤原理引入垂直流人工湿地,在连续流工况下,研究深床过滤型垂直流人工湿地(床深1.5 m,记为C系统)相对于常规中床(1.0 m,B系统)和浅床(0.5 m,A系统)湿地对污染物的净化效果。结果表明,C系统相对B系统,显著提升了COD、TP和浊度去除率(p0.05),极显著提升了NH_4~+-N降解率(p0.01);相对A系统,显著提升了TN去除率,极显著提升了TP,NH_4~+-N和浊度去除率。湿地基质深度x(m)与出水对浊度和TP的去除率y(%)间存在正线性相关性,关系式分别为:y=13.65x+68.613(R~2=0.923 8)和y=22.44x+32.84(R~2=0.993 6)。因此,深床过滤型垂直流人工湿地能有效提高污染物综合净化效果,增加湿地处理水力负荷,减小占地面积。     

人工湿地基质渗滤特性及净化污水效果

以细沙、细沙和碎石质量比为1：1、1：2、2：1的三种组合，以及煤渣和壤土质量比为1：1的混合物共五种基质为供试对象，通过比较测定不同基质渗透性，选择渗透性较好的基质搭配填入人工湿地模型中，测定进出水水质，研究基质对系统净化污水的效果。结果表明，渗透性对人工湿地系统净化污水有一定影响。当基质渗透性较好、孔隙率较高时，污水总磷、氨氮、以及化学需氧量去除率较高；随时间延长，各指标去除率降低，其中总磷去除率与时间有较好的线性相关。     

复合垂直流人工湿地循环净化观鱼池水的季节性效果分析

人工湿地已被广泛应用于城市生活污水和工农业生产废水处理。运用人工湿地循环处理杭州植物园玉泉观鱼池水，并对1年中4个季节的运行效果进行化学分析和统计处理，结果表明：春季，TN、NH3-N、NO3^-N、COD和BOD5浓度明显降低，其中TP和BOD5去除率分别为70．07％和77．369／6；夏季，TN、NH3-N、COD和BOD5的浓度降低，而TP浓度变化很小，去除率仅为2．43％；秋季，TN、NH3-N、NO3^--N、COD和BOD5浓度降低，其中BOD5、NH3-N、NO3^--N去除率分别达到67．78％，50．58％，54．93％；冬季，除NO3^--N外，其他指标浓度都有所降低，TP的去除率最高，为56．37％。初步表明，运行人工湿地能减轻水体的富营养化程度，提高观鱼池水的清澈度，是净化植物国内养殖废水的好途径。     

抚仙湖马料河人工湿地水质净化效果评估研究

从污染物去除百分率、污染物削减量及污染物表面负荷去除量等不同角度对抚仙湖鸟料河人工湿地的水质净化效果进行了分析，结果表明TN、NH3-N和TP的平均去除率分别约为60％、60％和50％，平均掣减量约为14kg／d、5kg／d和1kg／d，去除污染物表面负荷平均为0．72g／m^2．d、0．22g／m^2．d、0．06g／m^2·d．     

湿地植物对郊区污水中氨氮净化效果的研究

采用实验模拟潜流式人工湿地的方法,通过测定污水中的氨氮指标,研究芦苇、香蒲对污水的净化效果。结果表明：单种芦苇、单种香蒲及芦苇香蒲交叉种植对氨氮的去除率分别为84．45％、72．77％、72．10％。     

人工湿地对化粪池出水净化效果的对比研究

对比了四种复合人工湿地系统对化粪池出水COD、TP、NH3-N和SS的净化效果,试验系统均采用间歇式进水,时间间隔为1d。为期7个月的运行结果表明,系统出水水质均达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中的二级标准,其中潜流(水平流)+垂直流(上行流)湿地系统对COD的去除效果最好;垂直流(下行流)+垂直流(上行流)湿地系统对TP、NH3-N、SS去除效果最好;选用含钙石灰石和含铁矿粉做填料、采用间歇式的运行方式可以提高湿地系统对污染物的去除率。     

高氨氮对湿地植物污水净化效果的影响

为研究湿地植物在高氨氮浓度下对污水中有机物、总氮、总磷、氨氮等污染物的净化效果,选用5种常用湿地植物包括菖蒲(Acorus calamus)、芦竹(Arundo donax)、茭白(Zizania latifolia)、旱伞草(Cyperus alternifolius)和再力花(Thalia dealbata)。通过模拟垂直潜流人工湿地污水系统,处理氨氮浓度分别为25,55,108 mg/L的污水。实验结果表明:当进水氨氮浓度为25 mg/L时,湿地植物对COD、TP、TN、NH+4-N的去除效果随HRT的增加呈现上升趋势;当提高进水氨氮浓度时,湿地植物对有机物、氮、磷的去除效果下降显著,氨氮浓度越高,去除效果越差;再力花和旱伞草的去除效果明显好于菖蒲、茭白、芦竹,所以再力花、旱伞草可以用于氨氮浓度较高的污水处理中。     

Effect of carbon source on the denitrification in constructed wetlands

The ability of constructed wetlands with di erent plants in nitrate removal were investigated. The factors promoting the rates of denitrification including organic carbon, nitrate load, plants in wetlands, pH and water temperature in field were systematically investigated. The results showed that the additional carbon source (glucose) can remarkably improve the nitrate removal ability of the constructed wetland. It demonstrated that the nitrate removal rate can increase from 20% to more than 50% in summer and from 10% to 30% in winter, when the nitrate concentration was 30–40 mg/L, the retention time was 24 h and 25 mg/L dissolved organic carbon (DOC) was ploughed into the constructed wetland. However, the nitrite in the constructed wetland accumulated a little with the supply of the additional carbon source in summer and winter, and it increased from 0.15 to 2 mg/L in the e uent. It was also found that the abilities of plant in adjusting pH and temperature can result in an increase of denitrification in wetlands. The seasonal change may also impact the denitrification.     

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.     

Effect of artificial aeration on the performance of vertical-flow constructed wetland treating heavily polluted river water

Three lab-scale vertical-flow constructed wetlands (VFCWs), including the non-aerated (NA), intermittently aerated (IA) and continuously aerated (CA) ones, were operated at different hydraulic loading rates (HLRs) to evaluate the effect of artificial aeration on the treatment efficiency of heavily polluted river water. Results indicated that artificial aeration increased the dissolved oxygen (DO) concentrations in IA and CA, which significantly favored the removal of organic matter and NH₄⁺-N. The DO grads caused by intermittent aeration formed aerobic and anoxic regions in IA and thus promoted the removal of total nitrogen (TN). Although the removal efficiencies of COD_Cr, NH₄⁺-N and TN in the three VFCWs all decreased with an increase in HLR, artificial aeration enhanced the reactor resistance to the fluctuation of pollutant loadings. The maximal removal efficiencies of COD_Cr, NH₄⁺-N and total phosphorus (TP) (i.e., 81%, 87% and 37%, respectively) were observed in CA at 19 cm/day HLR, while the maximal TN removal (i.e., 57%) was achieved in IA. Although the improvement of artificial aeration on TP removal was limited, this study has demonstrated the feasibility of applying artificial aeration to VFCWs treating polluted river water, particularly at a high HLR.     

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.     

植物光合特性及其对湿地DO分布、净化效果的影响

为了研究人工湿地中植物的光合特性及其对湿地系统中溶解氧(DO)分布和污染物净化效果的影响,通过中试试验考察了芦苇、美人蕉、空心菜、富贵竹等几种典型湿地植物的光合作用特性及其与湿地DO分布、污染物去除效果之间的关系,藉此优选湿地植物,改善DO分布,强化脱氮效果.结果表明,植物净光合速率(Pn)对DO分布影响显著,湿地中段DO浓度高于两端,证明了植物对湿地系统存在供氧作用,其中芦苇产氧输氧能力最强,为湿地首选植物;此外,Pn还与湿地TN、NH4 -N去除效果显著相关.因此,可通过优选光合产氧输氧能力强的植物或采用适当增加种植密度等方式加强供氧以强化脱氮效果.     

Hybrid constructed wetlands for highly polluted river water treatment and comparison of surface- and subsurface-flow cells

A series of large pilot constructed wetland （CW） systems were constructed near the confluence of an urban stream to a larger fiver in Xi＇an, a northwestern megacity in China, for treating polluted stream water before it entered the receiving water body. Each CW system is a combination of surface- and subsurface-flow cells with local gravel, sand or slag as substrates and Phragmites australis and Typha orientalis as plants. During a one-year operation with an average surface loading of 0.053 m3/（m2.day）, the overall COD, BOD, NH3-N, total nitrogen （TN） and total phosphorus （TP） removals were 72.7% ~ 4.5%, 93.4% ＋ 2.1%, 54.0% ＋ 6.3%, 53.9% ~ 6.0% and 69.4% ：t： 4.6%, respectively, which brought about an effective improvement of the fiver water quality. Surface-flow cells showed better NH3-N removal than their TN removal while subsurface-flow cells showed better TN removal than their NH3-N removal. Using local slag as the substrate, the organic and phosphorus removal could be much improved. Seasonal variation was also found in the removal of all the pollutants and autumn seemed to be the best season for pollutant removal due to the moderate water temperature and well grown plants in the CWs.     

外加碳源对生物炭基潜流人工湿地净化污水处理厂尾水效能的影响

生物炭作为一种多功能生态环保材料,近年来被广泛应用于人工湿地污水处理中,其可为异养反硝化提供碳源,从而提高人工湿地的脱氮能力。通过室内构建石英砂/杏仁壳生物炭基质（体积比7∶3）人工湿地,同时以石英砂基质人工湿地为对照,运行后期通过外加碳源设计不同碳氮比（C/N）,且分别采用连续流和间歇流的运行方式,探究外加碳源对生物炭基水平潜流人工湿地深度净化实际污水处理厂尾水效果的影响。结果表明：外加碳源前,人工湿地的化学需氧量（COD）去除率为负,总氮（TN）和硝氮（NO₃ ⁻-N）去除率在41 d内持续降低;而外加碳源后,石英砂单元和石英砂/生物炭单元的COD去除率分别增至37.88%~90.44%和73.60%~97.90%,TN和NO₃ ⁻-N去除率也明显提高。在外加碳源使进水C/N为8且间歇流运行时,石英砂/生物炭单元的TN和NO₃ ⁻-N去除率最高,分别达65.61%和74.20%。生物炭添加提高了湿地微生物生物量,同时创造了有利于反硝化作用发生的氧化还原环境,使石英砂/生物炭单元的COD、TN和NO₃ ⁻-N去除率分别提高了5.66%~130.35%、9.34%~54.03%和8.71%~63.04%。外加碳源与生物炭添加可作为一种有效手段强化实际污水处理厂尾水人工湿地系统的脱氮效能。

     

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.     

低温季节水平潜流和垂直潜流人工湿地尾水深度处理中试

人工湿地工作效率和作用机制在低温环境下与在适温条件下存在较大差别,为探究水平潜流人工湿地与垂直潜流人工湿地在低温季节进行污水深度处理的效用与机制差异,构建了两组潜流人工湿地,分析其在不同碳氮比(C/N)条件下对有机物、总氮(TN)和总磷(TP)的净化效果,考察了湿地基质表面、植物根际微生物分布差异.结果表明,当进水COD浓度在37.50～80.00 mg·L^-1之间,总氮和总磷浓度在《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准内,以2 m³·d^-1流量连续运行工况下:①水平潜流和垂直潜流人工湿地均表现出稳定的有机物降解能力,且对有机负荷有较强的抗冲击能力;②补充碳源可显著提升潜流人工湿地的去氮效率,添加碳源后,水平潜流人工湿地TN平均去除率高达76.01%,垂直潜流人工湿地TN平均去除率达到71.69%,但碳源的添加对磷的去除无明显影响,并且对水平潜流人工湿地污染物净化效果提升更显著;③分析两种类型湿地基质和植物根际的微生物群落结构发现,变形菌门、厚壁菌门和疣微菌门在两类湿地样品中均表现为优势菌门,两种湿地基质表面样品微生...     

多级土壤渗滤系统处理低有机污染水的脱氮效果与机理解析

采用"微曝气+缺氧"的两段式多级土壤渗滤系统(multi-soil-layering system,MSL)工艺,建立了在缺氧段模块中添加不同碳源的MSL系统并进行脱氮效率对比.其中,MSL1系统添加了传统碳源木屑,MSL2系统添加了一种基于PHBV(聚羟基丁酸戊酸酯)的共混固相碳源(GC-4).通过10个月的连续运行,深入探讨碳源、水温、表面水力负荷等条件对该工艺脱氮性能的影响.整个运行过程期间不同条件影响下,添加新型固相碳源的MSL2比MSL1表现出更好的强化脱氮性能.在相同表面水力负荷(1.0 m3·m-2·d-1)条件下,水温的降低会直接降低系统的脱氮效率.当水温从平均19℃下降到15℃时,MSL1系统对NH+4-N、TN的平均去除率分别由91%、62%下降为81%、45%,MSL2系统对NH+4-N、TN的平均去除率分别由88%、72%下降为80%、55%,但MSL2系统仍然优于MSL1系统.水力负荷的降低会提高2个系统TN去除率大约20%,证明了低水力负荷利于系统的脱氮效果.在各个运行阶段,MSL系统添加固相碳源均没有出现碳源过度释放现象,表现出较好的COD去除效果.分子生物学研究揭示了两段式MSL系统中微生物、硝化菌、反硝化菌的功能分区及其丰度,在生物量和反硝化基因数量上MSL2均大于MSL1,硝化菌(amo A基因)集中分布在微曝气段,反硝化菌(nir S、nir K)集中分布在土壤模块层,比较好的解释了不同碳源类型条件下MSL系统的脱氮效果的差异性.