二级串联人工湿地处理稠油污水的季节变化

选取不同材料做基质,芦苇为湿地植物,构建了1#和2#二级串联潜流式人工湿地系统,对稠油采出污水进行现场处理试验研究。考察了水力负荷分别为0.18和0.09m3/(m2.d)的1#和2#湿地,不同季节(夏季和冬季)情况下的运行效果。结果表明,夏季人工湿地对石油类、COD、BOD5、TN、SS的去除率分别为79.22%、81.20%、89.67%、87.61%和89.47%;冬季则达到77.57%、78.98%、79.05%、71.35%、89.88%。     

二级串联人工湿地处理稠油污水的季节变化

选取不同材料做基质,芦苇为湿地植物,构建了1#和2#二级串联潜流式人工湿地系统,对稠油采出污水进行现场处理试验研究。考察了水力负荷分别为0.18和0.09m3/(m2.d)的1#和2#湿地,不同季节(夏季和冬季)情况下的运行效果。结果表明,夏季人工湿地对石油类、COD、BOD5、TN、SS的去除率分别为79.22%、81.20%、89.67%、87.61%和89.47%;冬季则达到77.57%、78.98%、79.05%、71.35%、89.88%。     

碳化缓释除磷填料的制备与吸附特性分析

制备了2种人工湿地除磷基质填料,碳化缓释Ca(OH)_2(简称1#填料)和铁盐改性Ca(OH)_2(2#填料),并与工程中常用的石灰石和细沙填料进行等温吸附对比实验,比较不同填料的除磷效果。通过等温吸附实验,发现1#填料和2#填料更符合Langmuir等温吸附方程,得到不同填料对磷的理论饱和吸附量分别为806.45 mg/kg(1#填料)、220.26 mg/kg(2#填料)、64.10 mg/kg(石灰石)和24.81 mg/kg(细沙)。结果表明,制备的1#填料和2#填料对磷元素具有较好的去除效果,与人工湿地常用基质填料相比,具有明显的实际应用优势,可用其强化人工湿地除磷效果。     

复合人工湿地系统净化城市富营养水体的应用研究

采用复合人工湿地系统对紫阳湖富营养水体进行净化工程性研究,在水力负荷为1 m3(/m2·d)的条件下,研究了上层表面流人工湿地单元、下层水平潜流人工湿地单元对紫阳湖水体中高锰酸盐指数、TN、TP等水质指标的去除效果。结果表明:下层水平潜流人工湿地单元对高锰酸盐指数、TN、TP的去除率分别为24.5%、23.1%、23.3%,上层表面流人工湿地单元对高锰酸盐指数、TN、TP的去除率分别为23.5%、13.3%、14.2%,上层人工湿地单元对氮、磷的去除效果比上层人工湿地单元高50%和40%,对高锰酸盐指数的去除效果两者差不多。另外,复合人工湿地对紫阳湖水净化效果较好,对高锰酸盐指数、TN、TP的平均去除率达到42%、33.2%和34.2%,出水浓度分别为9.60、2.01和0.23 mg/L,出水稳定可以为后续水体生态修复措施创造有利条件。     

不同植物与水力负荷对人工湿地脱氮除磷的影响

通过6种湿地植物的表流 (SF) 和潜流(SSF)人工湿地对比实验,分析了不同植物的SF和SSF人工湿地去除率随水力负荷(HL)变化的规律,得到了6种不同植物的SF和SSF人工湿地的最优HL、最优去除率.实验结果表明:6种植物的SF和SSF人工湿地对TP、TN去除率随HL的增加而降低,且植物不同,去除率降低趋势不同,且SSF人工湿地去除率降低值比SF小.SF人工湿地TP、TN去除率比SSF低,且TP去除率比TN大.SF人工湿地中水葱对TP、TN去除率降低最大,水芹菜对TP去除率降低最小,美人蕉对TN去除率降低最小;SSF人工湿地中美人蕉对TP去除率降低最大,水芹菜最小对TP去除率降低最小.芦苇对TN 去除率降低最大,水葫芦对TN去除率降低最小.6种植物SF人工湿地去除TP和TN的平均最优HL分别为0.53,0.47t/(m2×d);SSF人工湿地去除TP、TN平均最优HL分别为0.68,0.44t/(m2×d).     

序批式人工湿地冬季低温脱氮的效能研究

针对目前连续流人工湿地脱氮效率低、易堵塞及冬季效能下降的问题,提出了采用新型间歇流序批式人工湿地处理小城镇污水的方案,研究探讨了两级序批式人工湿地在冬季低温条件下,停留时间及排空闲置时间对脱氮效能的影响.试验结果表明,在冬季低温5～10 ℃、每级序批式湿地运行工况为瞬时进水-反应24h-瞬时排水-排空闲置12h、氮负荷为1.92g·m-2·d-1、进水COD、NH 4-N和TN浓度分别为143mg·L-1、27.0mg·L-1和32.0mg·L-1时,出水COD、NH4 -N和TN浓度分别为27mg·L-1、3.9mg·L-1和16.5mg·L-1,COD、NH4 -N和TN的去除率分别为81.12%、85.56%和48.44%.     

Pseudomonas flava WD-3对人工湿地污染物的去除及Monod模型模拟

为确保寒冷地区冬季人工湿地的污水处理效果,采用从南四湖人工湿地中分离筛选出的耐低温菌Pseudomonas flava WD-3为研究对象,研究其在冬季不同梯度接种量(菌悬液的浓度为4.575×108个·m L-1)和水力停留时间时在复合垂直流人工湿地中连续3个月内的污水处理效果,采用简化的Monod动力学模型对该菌在人工湿地中对污染物的去除进行模拟并验证,并讨论了该菌的投加量和水力停留时间与污染物去除的关系.结果表明,Pseudomonas flava WD-3对污水中的有机污染物以及氮磷等营养物具有明显的去除效果.菌株的最佳投加量为6.0%,且其对污水中COD、NH3-N、TP的去除率分别介于:85.82%~87.00%、73.91%~84.18%和82.04%~85.38%,平均去除效率分别为未投加该菌的1.49、1.46、1.76倍,最佳水力停留时间为7d.简化的Monod模型对Pseudomonas flava WD-3在冬季对人工湿地中污染物去除的预测较为准确,同时,该菌的投加量和水力停留时间均与去除率呈正相关的一级反应关系.     

冬、夏两季组合湿地系统的净化力对比分析

建立了用以处理污染河流水体的"表面流湿地-垂直流湿地-稳定塘"组合人工湿地系统,日处理水量为7万t,水力停留时间为24 h,对比分析了组合人工湿地系统冬、夏两季的水体净化力。结果表明:冬、夏两季组合湿地系统出水中COD、氨氮、TP、TN月均值可达GB 3838—2002《地表水环境质量标准》IV类标准,不同单元之间净化力差异显著,垂直流湿地贡献率最大;组合湿地系统对COD和氨氮去除率存在显著的季节性差异,冬季对COD和氨氮的平均去除率分别为25.97%和30.26%,显著低于夏季的43.07%和54.20%;组合湿地系统对氮、磷去除效果季节性差异不显著,冬季对TN和TP的平均去除率分别为48.35%和59.26%,而夏季组合湿地系统对TN和TP的平均去除率分别为48.87%和55.26%。要克服冬季对组合湿地系统净化力的影响,需考虑增强垂直流湿地单元的吸附过滤功能和提高湿地系统冬季的生物活性。     

人工湿地系统中氮、磷迁移转化规律试验研究

基于美人蕉垂直流人工湿地装置,研究废水中不同形态的氮和磷在人工湿地中的迁移转化规律,探讨人工湿地在脱氮除磷过程中填料、植株与微生物之间的关系和作用.结果表明,湿地装置1#出水口中各种污染物的去除效率均优于其他出水口,处理效果总体上沿程下降;装置中的基质对废水中氮、磷的吸附能力在湿地运行初期最强;美人蕉对氮、磷的累积量地上部分为1 407.68 mg/m2和260.52 mg/m2,地下部分为460.76mg/m2和62.01 mg/m2.表明植物对氮、磷污染物的吸收主要集中在地上部分.     

环境内分泌干扰物在人工湿地中的去除研究

考查了水平潜流人工湿地对城市生活污水中的8种内分泌干扰物去除效果。结果表明:在水力负荷为0.17m/d,水力停留时间为4.6 d情况下,水平潜流人工湿地对雌激素酮(E1)、雌激素三醇(E3)、双酚A(BPA)、辛基酚(OP)、17β-雌二醇(E2)、17a-雌二醇(17a-E2)、17α-乙炔基雌二醇(EE2)的平均去除率分别为81.4%、39.3%、73.9%、44.1%、69.7%、82.2%、65.2%。其中,4-正壬基酚(4-n-NP)在湿地出水中未检测到。人工湿地中内分泌干扰物去除效果沿程变化结果表明,湿地前段对内分泌干扰物的去除效果优于后段,说明人工湿地前段微生物的降解更有效。     

冬季人工湿地工程对三氯生的去除效果

为了明确北方大规模人工湿地在冬季对TCS(三氯生)的去除效果,在山东省境内4个典型的大规模人工湿地(即武河人工湿地、大沙河人工湿地、新薛河人工湿地和洸府河人工湿地)内于冬季(2013年12月—2014年1月)进行取样,以超高效液相色谱串联质谱法测定人工湿地进出水中ρ(TCS),并分析不同湿地对TCS的去除效果. 结果表明:TCS在4个人工湿地系统进出水中均有检出,由于各人工湿地系统均承接当地污水处理厂尾水,冬季进水中ρ(TCS)偏高,为(800.81±83.37)~(1 151.00±47.13) ng/L,并以武河人工湿地为最高. 虽然人工湿地对TCS的去除率达22.44%~78.82%,但经由人工湿地处理后出水中仍含有较高浓度的TCS残留,经由人工湿地出水进入下游水体的TCS日释放量仍较高,其中洸府河人工湿地出水中高达92.60 g. 因此,冬季各人工湿地对TCS的去除效果在低温影响下有所降低,并且对下游水体和人类健康的威胁不容忽视.      

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。     

水翁(Cleistocalyx operculatus)在人工湿地的生长特性及对污染物的去除效果

研究了水翁在人工湿地的生长特性及其对污水的净化效果.结果表明:生长在人工湿地的水翁具有发达的侧根系,能保持正常的净光合速率((19.2±2.1)μmol/(m2·s))、蒸腾速率((23.5±2.3)mmol/(m2·s))、气孔传导率((657.5±53)mmol/(m2·s))、根系活力((20.9±3.2)μg/(g·min))和生长速率((9.9±0.5)mg/(g·d)).水翁人工湿地对TN,TP,C0D_cr和BOD₅的去除率分别为55.6%,44.2%,75.7%和73.2%.其中水翁对N,P的吸收量分别占人工湿地对N,P去除量的16.4%和12.6%.水翁为常绿乔木,可考虑与灌木和草本植物结合起来,建立乔、灌、草自然湿地系统,达到改善水质的目的.      

植物吸收在人工湿地脱氮除磷中的贡献

通过研究人工湿地植物对氮、磷的吸收能力,评价植物吸收在人工湿地脱氮除磷方面的贡献. 结果表明,不同湿地植物其组织中w(TN)和w(TP)差异极显著,湿地植物对TN和TP的吸收量分别为6.1～94.0和0.5～9.0 g/(m2·a). 按全年衡算,湿地植物对TN和TP的吸收量分别占人工湿地TN和TP去除量的0.6%～17.3%和1.4%～41.2%. 但由于湿地植物吸收的TN和TP中有相当一部分是储存在湿地植物的地下部,通过收获植物地上部的TN和TP吸收量仅占人工湿地TN和TP去除量的0.3%～14.1%和0.8%～19.6%. 由此可见,湿地植物的直接吸收在人工湿地系统氮、磷去除中不占重要地位,人工湿地植物的选择和利用应该更注重其间接生态效应的发挥.      

人工湿地污水处理系统中氧化亚氮的释放规律研究

利用静态箱-气相色谱法研究了潜流和表面流人工湿地系统中N2O的释放规律和相关的氨氧化细菌.结果表明,潜流和表面流人工湿地的N2O平均通量分别为296.5μg.(m2.h)-1和28.2μg.(m2.h)-1,总体上均表现为大气N2O的排放源,前者的N2O平均释放通量高于农田、森林、草原和沼泽湿地等生态系统,潜流方式促进了N2O的释放.潜流和表面流人工湿地N2O通量有较大的月份差异和明显的日变化特征,最高值出现在7月,分别为(762.9±239.3)μg.(m2.h)-1和(91.9±20.3)μg.(m2.h)-1,一天中的极大值和极小值分别出现在中午和凌晨.温度和芦苇的生长情况对N2O通量有一定的影响.人工湿地系统进水端,较高浓度的污水和充足的碳、氮源,促进了硝化和反硝化过程,使得N2O通量均高于出水端.克隆结果表明,人工湿地污水处理系统中与N2O产生相关的氨氧化细菌主要为Nitrosomonas和Nitrosospira.     

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。     

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.     

复合型表流人工湿地对微污染原水中污染物去除的试验研究

复合型表流人工湿地是一种改进型表流人工湿地,其以常规表流湿地为基础构建深沟浅滩,在挺水植物的底部进行微地形的塑造,并人工强化种植耐阴型的沉水植物。研究了9—1月、试验温度在0.1~29.5℃时,复合型表流人工湿地对微污染原水中的悬浮物、叶绿素a、氨氮和总磷的去除效率。研究表明,复合型表流人工湿地进水在文献显示的沉水植物生长阈值范围内时,对悬浮物、叶绿素a、氨氮和总磷的去除效率分别为(51.2±17.4)%、(36.0±21.7)%、(13.9±8.9)%和(45.3±10.0)%,对悬浮物、叶绿素a、氨氮和总磷去除的单位面积负荷分别为0.13,2.4,65,87.5 g/(m2·d)。去除效率受温度影响较小,系统具备较高的稳定性。     

不同组合类型人工湿地污水处理效果比较

构建室内潮汐流-水平潜流和水平潜流-潮汐流2种不同组合人工湿地系统,探讨不同组合人工湿地系统对污染物的去除效果。研究结果表明:1)当进水总有机碳平均质量浓度为75.9 mg/L,氨氮平均质量浓度为99.4 mg/L时,潮汐流-水平潜流和水平潜流-潮汐流人工湿地系统对总有机碳的去除率分别为90.2%和91.3%,氨氮平均去除率分别为19.5%和39.2%,总氮平均去除率分别为10.3%和30.5%。水平潜流-潮汐流人工湿地系统对氮素表现出较好的去除能力。2)在进水氨氮浓度不变,降低潮汐流-水平潜流组合人工湿地进水的总有机碳浓度至23.1 mg/L,同时,升高水平潜流-潮汐流进水的总有机碳浓度至105.0 mg/L时,2组湿地系统对氮素的平均去除率均得到大幅度提高,氨氮去除率分别为78.9%和80.6%,总氮平均去除率也分别升高到45.4%和51.8%。     

不同构型人工湿地基质中土著菌的耐药性及整合子丰度调查

采用Kirby-Bauer纸片琼脂扩散法分析了夏、冬季节9个不同构型人工湿地中的葡萄球菌(Staphylococcus)、假单胞菌(Pseudomonas)两种土著菌对7种常用抗生素的耐药性,并通过荧光定量PCR检测人工湿地基质中Ⅰ型整合子(int1)的丰度.结果表明,共分离出的522株葡萄球菌和543株假单胞菌,约84%的菌株对所测试的抗生素具有耐药性,多重耐药率达到68%以上,MRI指数平均为0.22,与某些环境中人源或动物源细菌耐药水平相当,表明人工湿地基质土著菌具有较高水平的耐药性;两种土著菌对氨苄西林和复方新诺明的耐药率较高,四环素、庆大霉素和环丙沙星的耐药率均极低(3%),而对头孢他啶和氯霉素的耐药性呈现差别.湿地基质中int1基因的浓度为1.14×105~5.66×105copies·g-1,其相对丰度为0.54%~3.68%.季节和湿地工艺对细菌耐药和整合酶基因分布有较大影响.夏季2种细菌的抗生素耐药率、多重耐药指数和int1丰度均显著高于冬季;下行垂直流湿地中的抗生素耐药率、多重耐药指数(MRI)最高,而在水平潜流湿地中int1丰度最高.研究表明人工湿地基质的土著菌长期暴露在一定浓度抗生素和耐药肠道菌的生活污水环境下获得了耐药性,人工湿地中抗生素耐药菌和耐药基因的污染及环境风险不容忽视.