人工湿地中脱氢酶活性及其与污染物去除之间的相关性研究

研究潜流人工湿地系统中,基质脱氢酶活性随季节性温度波动的变化规律,探讨基质脱氢酶活性与污染物去除效果的相关性。研究结果表明,人工湿地中基质脱氢酶活性存在着季节性差异,与水温存在着一定的正相关关系,基质脱氢酶活性在6月份达到最高值3.43μL/(d.g),在1—3月达到最低值0.78μL/(d.g)。系统中的基质脱氢酶活性与COD去除负荷存在线性相关关系,与氨氮去除负荷存在指数相关关系。湿地植物类型对基质脱氢酶活性有一定的影响,香蒲湿地中的基质脱氢酶活性高于芦苇湿地。     

人工湿地中污染物去除的数学模型

讨论了人工湿地三种常用的数学模型(衰减方程、一级动力学模型和生态动力学模型),并对其研究历史、发展应用、理论基础、基本形式、建立方法,及其各自的优缺点做了分析。从中可以看出,人们对人工湿地去除污染物的内在机制尚缺乏定量化的了解,目前还很难对其的设计、运行和预测做出准确的评价,因此影响了这一高效低耗的生态污水处理技术的推广和应用,而人工湿地生态动力学模型的不断完善可以从根本上解决这一问题。     

关于人工湿地中污染物去除机理研究

众所周知,人工湿地,是一种新型的、广泛利用的水处理工艺,研究表明,人工湿地具有很高的去污能力,在一定的条件下BOD、COD的去除率可达80%~90%。虽然存在一些缺点,但同时具有建造和运行费用便宜、技术要求不高、易于维护等多项优点。总体来看,在我国广大农村、中小城镇的污水处理领域,具有广阔的应用前景。本文探讨了人工湿地的构建组分,研究了人工湿地生态系统中各类污染物的去除机理,例举了人工湿地在实际污水处理过程中的实际应用,并对人工湿地的污水处理应用前景进行了展望,供同行参考。     

人工湿地去除特殊污染物的研究进展

人工湿地具有投资少、运行费用低、能耗低、去污效率高的特点,已被广泛应用于各种类型污水的净化处理中。人工湿地除了对常规污染物如氮、磷等有良好的去除效果,近年来,随着环境中特殊污染物的不断涌现,国内外人工湿地去除该类特殊污染物效果及机理的相关研究与应用也日益增多。针对人工湿地用于去除芳香族化合物、各类农药、医药品和个人护理品以及重金属等特殊污染物的研究与应用,综述了人工湿地去除特殊污染物的效果及相应的影响因素,同时对相关研究进行了展望,以期为我国人工湿地治理污染物的研究及应用提供参考。     

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。     

锰砂人工湿地对污染物的强化去除

锰砂由于其具有强氧化和吸附作用已被广泛应用于净水领域中,而在人工湿地中以锰砂为填料的相关研究较少.根据前期研究推测,在人工湿地的基质中加入锰砂,其能通过氧化吸附强化去除水中的污染物,而还原生成的Mn （Ⅱ）又能被土壤及根系锰氧化微生物氧化为Mn （Ⅲ/Ⅳ）,进而防止Mn （Ⅱ）在水中的释放.为验证该推测,本研究探讨了加入锰砂的芦苇人工湿地对污染物的强化去除能力及微生物学机制.通过比较加入和未加入锰砂（对照组）的人工湿地的运行效果,发现锰砂人工湿地对溶解性有机碳（DOC）、TN和冬季时期NH₄⁺-N的去除具有显著的提升作用.16S rRNA测序结果表明,锰砂基质能显著提升冬季芦苇根系微生物的丰富度和多样性,但对人工湿地整体的群落结构影响较小,这可能与锰砂湿地强化污染物去除能力有关.本研究为人工湿地工艺优化提供了一种新思路.     

潜流人工湿地系统对污染物的去除与转化机理

潜流人工湿地通过硝化、反硝化、累积、降解、络合、吸附、沉淀、拦截等作用实现对去污水中TSS、有机物、N、P、金属以及病原菌的去除。这些作用发生在水体中、植物表面、湿地表面和底部的垃圾积累物中,或发生在根区系统而使污染物得以去除。     

人工湿地不同填料组合去除典型污染物的研究

选取沸石、火山岩、空心砖、钢渣4种填料,通过对水中典型污染物的等温吸附试验,进行填料组合方式的优化配比.选取优化后的配比组合模拟人工湿地基质系统进行动态试验,进一步考察分析不同填料组合对污染物去除效果的差异.实验结果表明,Langmuir模型能够较好地模拟填料对氮、磷的吸附过程.各填料对NH+4-N的饱和吸附量大小为沸石(2388.92 mg·kg-1)空心砖(618.39 mg·kg-1)火山岩(310.84mg·kg-1);对磷的饱和吸附量大小为空心砖(3051.57 mg·kg-1)钢渣(2863.69 mg·kg-1)火山岩(1102.78 mg·kg-1)沸石(717.15mg·kg-1).在动态试验中,不同的填料组合对污染物具有不同的去除效果.综合考虑各填料组合对污染物的去除,选取效果最优的填料组合为ZH11(沸石与空心砖质量比1∶1混合),其对COD、NH+4-N、NO-3-N、TP的去除率分别达到62.40%、95.54%、59.82%和97.50%.     

人工湿地中磷的行为及其去除方法研究

人工湿地中磷是通过基质、微生物和植物的共同作用去除的,其中基质对磷的吸附和沉淀是人工湿地除磷的主要方面.构筑两个以碎石和细砂为填料的人工湿地模拟单元,一个种上芦苇,另一个不种任何植物,研究湿地对磷的处理效果.前期试验表明,种芦苇的湿地总磷去除率可以达到92%,其中,总磷的67.35%在湿地上部就得以去除,有相当一部分磷是由湿地中植物、微生物和基质的协同作用加速去除的.最后对人工湿地除磷存在的主要问题及对策进行了探讨.     

人工湿地中磷的行为及其去除方法研究

人工湿地中磷是通过基质、微生物和植物的共同作用去除的，其中基质对磷的吸附和沉淀是人工湿地除磷的主要方面。构筑两个以碎石和细砂为填料的人工湿地模拟单元，一个种上芦苇，另一个不种任何植物，研究湿地对磷的处理效果。前期试验表明，种芦苇的湿地总磷去除率可以迭到92％，其中，总磷的67．35％在湿地上部就得以去除，有相当一部分磷是由湿地中植物、微生物和基质的协同作用加速去除的。最后对人工湿地除磷存在的主要问题及对策进行了探讨。     

复合人工湿地系统酶活性及其与污染物净化效果的相关性

构建目前广泛应用的复合垂直流人工湿地系统,从酶学角度探讨湿地主要污染物净化机理。通过对下行流-上行流复合人工湿地和下行流-下行流复合人工湿地2套系统磷酸酶、脲酶活性的测定发现,磷酸酶、脲酶活性随系统流程逐级降低,一级池磷酸酶、脲酶活性较高且日变化较大,同一一级池中磷酸酶、脲酶活性呈显著相关性。系统脲酶活性和TN去除率相关性显著,磷酸酶活性与TP去除率不存在显著相关性,磷酸酶、脲酶活性与COD去除率相关性亦不显著。     

洸府河入湖口人工湿地污染物去除特征

分析了2017年9月—2018年6月,洸府河入湖口人工湿地的运行情况。结果表明:COD、TN、NH_3-N和TP的各月平均出水浓度均达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准;其中,出水COD未出现超标天数,其余3项指标均存在不同程度超标天数。对于COD和TN,在各月进水浓度相差较大时,进水浓度对去除率的影响较大;温度对去除率的影响不明显。2017年12月—2018年6月,湿地对COD、NH_3-N、TN和TP的削减量分别为45. 13,1. 02,20. 65,0. 40 t/月。但夏季6月的NH_3-N平均去除率为负值,可能是由于未收割的植物在湿地中腐烂成为内源污染源;在温度快速升高时,污染物释放速度加快。建议在湿地管理中,重视湿地植物的收割与妥善处置。     

水平潜流人工湿地对畜禽养殖废水中特征污染物的去除

为了探究水平潜流人工湿地去除畜禽养殖废水污染物的性能,选择养殖废水中常见的特征污染物抗生素——四环素(tetracycline,TC)和重金属Cu2+,构建模拟水平潜流人工湿地,设置空白处理(CK)、进水中外加1 mg·L-1四环素(TC)、进水中外加5 mg·L-1 Cu2+(Cu)、进水中外加1 mg·L-1四环素和5 mg·L-1 Cu2+(TC+Cu)这4组潜流人工湿地,考察人工湿地对畜禽养殖废水中污染物的去除效果.结果表明,CK组湿地对养殖废水中总有机碳(total organic carbon,TOC)、总氮(total nitrogen,TN)、NH:-N和 PO43-P 的去除率分别为(84.3±7.2)％、(78.6±7.0)％、(82.1±4.4)％和(88.0±6.0)％,与 CK 组相比,TC、Cu和TC+Cu组湿地对TN的去除率分别下降了 0.4％～21.7％、2.8％～25.5％和4.3％～27.0％,对NH4+-N的去除率分别下降了 1.6％～15.7％、2.5％～17.8％和8.4％～23.0％,进水中添加TC或Cu2+对湿地TN和NH4+-N的去除有明显抑制作用.TOC、TN、NH4+-N和P043--P等污染物的去除主要发生在湿地前端.TC、Cu和TC+Cu组人工湿地对TC和Cu2+的去除率均分别在99.9％和91.4％以上.4组湿地出水中11种四环素抗性基因(tetracycline resistance genes,TRGs)绝对丰度均显著低于进水(低约2～3个数量级).CK组湿地出水tetA、tetC、tetE、tetO、tetQ、tetT和tetBp基因相对丰度均显著低于进水,这7种TRGs的去除率为43.3％(tetC)～96.3％(tetA).与CK组相比,进水中添加TC或Cu2+使湿地出水中TRGs相对丰度有所升高,TC、Cu和TC+Cu组湿地出水中TRGs相对丰度分别比CK组高12％～52％、6.7％～51％和24％～82％.人工湿地对抗生素、重金属和抗生素抗性基因有好的去除率,是一种适宜净化畜禽养殖废水的深度处理技术.     

人工湿地中常用填料和植物对污染物去除效果的比较

人工湿地工艺作为一种优选技术应用于流域规模的污染水处理。在此,根据人工湿地中常用填料和植物的物理、化学属性,分析其优缺点及适用性,总结出对氮、磷和COD处理效果较好的填料和植物,并提出了一系列综合优化的措施和建议。     

锰矿石人工湿地中去除双氯芬酸的机理研究

以双氯芬酸为目标有机药物污染物,探究其在以锰矿石为填料并接种了异化金属还原菌（Geobactermetallireducens,简称GS-15细菌）的垂直流人工湿地中的去除过程.结果表明,双氯芬酸在锰矿石人工湿地中的平均去除率最高为23.56%.采用XRD和XRF对反应前后的锰矿石进行物相和元素相对含量分析,得出锰（Mn）是参与降解双氯芬酸的关键响应元素.GS-15细菌利用锰矿石发生异化还原对双氯芬酸的氧化降解是锰矿石人工湿地对双氯芬酸的主要去除途径.此外,利用液质联用技术（LC-MS/MS）对降解产物进行鉴定,发现双氯芬酸被降解生成了5-羟基双氯芬酸、双氯芬酸-2,5-亚氨基琨和1,3-二氯苯三种降解产物,该研究成果对有机药物废水的深度处理提供新的方法和理论指导.     

人工湿地污染物降解模型研究

近年来,人工湿地作为一种绿色、高效的污水处理技术,得到了长足发展和广泛应用。文章综述了人工湿地数学模型的研究进展,重点介绍国内外已成功应用的“箱式”模型和基于过程的模型的开发情况。同时分析了这两类模型的优缺点。建模的目的在于深入理解湿地内部污染物去除过程,从而优化设计参数,指导人工湿地在国内的实践应用。但现阶段,人工湿地去除污染物的内部机制尚未得到定量化,可见湿地模型的未来发展趋势在于对湿地内部过程的深入理解。     

潜流人工湿地去除效果研究

在连续运行条件下,采用水平潜流人工湿地净化低浓度的生活污水,考察了其净化效果。结果表明,该系统能够有效的降低生活污水中的COD、TN、TP,适合于城镇生活污水的处理。在0.1、0.2 m3/(m2.d)的水力负荷条件下,系统较容易出现死水区;当0.3 m3/(m2·d)的水力负荷条件下,水流呈推流状态,有效容积和水力效率得到提高,去除率分别为90.3%、86.6%和96.7%。试验表明,适当增加水力负荷,有利于污染物的去除。     

人工湿地去除污水中抗生素及其抗性基因研究进展

针对污水中抗生素及抗生素抗性基因的存在及潜在危害,总结了人工湿地去除污水中抗生素及其抗性基因研究的最新进展。已有研究表明:人工湿地对污水中抗生素的去除率为60%~100%,对抗生素抗性基因的去除率为10%~100%,季节、进水水质、水力停留时间、温度、pH、微生物、植物、基质等是影响人工湿地去除抗生素及其抗性基因的主要因素,微生物降解、光降解、吸附、植物吸收和植物降解是主要去除机制。人工湿地虽然可以去除抗生素及其抗性基因,但抗生素在基质的富集以及出水抗生素抗性基因丰度的增加会带来潜在风险,值得关注。新型人工湿地处理技术对抗生素及其抗性基因和传统污染物的协同去除机制,以及人工湿地各要素的去除机理和贡献、耦合生物电化学作用的人工湿地技术是未来的重要发展方向。     

表面流人工湿地中硫丹的去除规律研究

硫丹是一种环境中广泛存在的有机氯类污染物,本研究探讨了3个不同浓度梯度的硫丹在表面流人工湿地各组成成分中的去除规律.利用索氏提取-气相色谱法分别测定水、植物、非根际基质以及根际基质中硫丹的含量.结果表明,人工湿地在去除硫丹方面具有很大的优势,30 d内硫丹在人工湿地的水、非根际基质、根际基质中的平均去除率分别为87.9%、63.0%、70.9%.在该系统中,α-硫丹比β-硫丹更加容易去除,主要累积的降解产物为硫丹硫酸酯.基质吸附对人工湿地去除硫丹有很大作用,3 d内,水中约80.0%的硫丹被吸附到基质中.植物对硫丹的去除有很大的促进作用,由于植物的影响,根际基质对硫丹的平均去除率比非根际基质高7.9%.