跌水曝气高度、流量与复氧量关系研究

人工湿地床体内部缺氧是限制其去污效果的关键因素,而跌水曝气是改善人工湿地床体内溶解氧状况的有效措施之一。跌水曝气复氧效果和跌水高度及跌水流量有关。通过增大跌水高度增加曝气时间,从而使复氧量增加。但复氧量的增加趋势随跌水高度的增加而逐渐平缓,在2．5m左右能达到较好的跌水曝气效果。此外,设置更多更细的出水管道湿地出水变细流可以增加复氧面积,也有利于复氧。     

自然复氧人工湿地处理农村污水动力学研究

潜流人工湿地不易自然复氧是造成其出水水质恶化的主要原因。为了在处理过程中补充氧气且减少动力消耗,文章采用自然跌水方式进行无动力增氧来处理农村生活污水,并通过设置的简便湿地原位观测点实现对湿地内部沿程水样的采集和监测。通过湿地原位观测显示湿地床内化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH3-N)呈现较显著的沿程下降趋势,自然复氧增加了湿地床内的溶解氧(DO)含量,COD、TP、TN、NH3-N的去除率分别提高了8.4%、4.1%、11.7%、13.9%。同时对湿地床内污染物质降解进行一级动力学分析,结果显示:跌水复氧增加了整个湿地系统特别是湿地床前端对COD、TP、TN、NH3-N降解速率,但因为高氮磷废水碳源的不足,二级湿地对氮类的去除受到了一定程度的限制,同时随着气温的逐渐降低,体积去除速率常数kv也呈现下降的趋势,对一级动力学进行Arrhenius方程修正,COD、TP、TN和NH3-N在一级湿地池呈现出比二级湿地池较大的kv20值,θ值为1.03~1.05,符合相关研究的结论。     

水景构筑物对护岸型湿地中氮磷去除效率的影响

通过实验室模拟,研究了曝气处理及水景构筑物复氧处理(喷泉处理和跌水处理)对护岸型湿地中氮磷去除效率的影响。结果表明,护岸型湿地对缓流景观水体中的氮磷去除率分别约为61%和72%;曝气处理及水景构筑物复氧处理通过提高水体的DO值促进了护岸型湿地对氮磷的去除,对比空白系统,TP去除率提高了11.6%~19.1%,TN去除率提高了10.5%~16.1%;同时,喷泉处理和跌水处理通过对水体的较大扰动作用进一步强化了湿地对TP的吸附和强化絮凝作用;此外,硝化作用是护岸型湿地去除TN的主要控制步骤。     

三级绿狐尾藻表面流人工湿地对养殖废水处理效应研究

提高人工湿地对养殖废水的处理效果是当前人工湿地需要解决的重要问题。本文以绿狐尾藻（Myriophyllum aquaticum Gaudich）为湿地植物,在野外构建三级表面流人工湿地,以高污染养猪废水为处理对象,分析废水中铵态氮（NH₄⁺-N）、总氮（TN）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）在人工湿地中的去除效应,并解析它们与水体温度、溶解氧（DO）、pH和氧化还原电位（Eh）等指标的关联性。结果表明,绿狐尾藻人工湿地对NH₄⁺-N、TN、TP和COD平均去除率分别为88.3%、86.4%、76.3%和82.3%,出水平均浓度分别为45、86、14和188 mg/L。人工湿地进水负荷与人工湿地去除负荷呈显著的正相关关系（R² ≥ 0.80,P< 0.01）,去除负荷随进水负荷增加而增加。根据Pearson相关分析,人工湿地对NH₄⁺-N、TN、TP的去除率与水体DO、Eh和温度有显著相关性（P<0.01）,而对COD的去除率仅与温度存在显著的相关关系（P < 0.05）,说明人工湿地对不同污染物的去除机制存在差异。主成分分析发现水体温度是人工湿地对NH₄⁺-N、TN、COD去除的主要影响因素,水体Eh对人工湿地去除TP的关联性最大。这对改善人工湿地对污染物的去除效应至关重要。     

复合人工湿地系统强化处理单元的运行特性与效果

针对目前人工湿地运行中的水流分布不均、易堵塞、溶解氧不足导致NH4+-N硝化不充分及除磷率低下等问题,研究了作为复合人工湿地系统组成要素的高负荷水解酸化池、自然复氧/沉淀一体化装置、强化除磷脱氮槽等强化处理单元的运行特性及对全系统处理效果的影响.结果表明,高负荷水解酸化池对COD、SS有较强的去除作用,分别占系统总去除率的38.05%和34.82%;一体化装置对SS的去除占系统总去除率的22.01%,并使DO提高到2.5 mg·L-1以上;经两段强化除磷脱氮槽的强化处理,TP综合去除率提高8%以上,并使湿地出水各类污染物全面达到GB 18918-2002一级A标准.     

好/厌氧多级串联潜流人工湿地对COD的去除效果

为了调整传统潜流湿地内部溶解氧分布状态,提高其对生活污水水质净化的效率,对传统潜流湿地进行了不同区段的划分及功能强化,设计了不同结构的好氧/厌氧多级串联潜流人工湿地,研究了好氧/厌氧段比例、位置及人工曝气等因素对出水COD的影响,并与传统潜流湿地进行净化效果的比较。结果表明,传统潜流湿地对COD的去除率为70.3%,以好氧/厌氧/好氧段方式串联采用前部和后部曝气并作厌氧处理的潜流湿地(即O-A-O强化曝气组)对COD的去除率为90.1%,比传统潜流湿地提高了19.8%;O-A-O强化曝气组平均出水浓度为17.4mg/L,不曝气的O-A-O出水COD浓度基本维持在50.0～60.0mg/L;对O-A-O前部和后部曝气处理后COD的去除率分别提高了30.4%和20.8%。可见,在实验条件下O-A-O强化曝气组对COD的去除率最高,结构相同的湿地曝气处理后出水水质有显著改善,在湿地前部曝气对COD的去除效果尤为显著。     

新型人工湿地污水处理系统复氧效果研究

介绍了新型人工湿地的工艺特点,并对自然跌水复氧和自然沟槽复氧两种复氧方式的复氧效果进行试验研究,结果表明：1．5m高的跌水,其复氧量在2．2mg/L-3．3mg/L之间,且由复氧数学模型得出复氧的预测值与实测值基本一致;沟槽的复氧效果与槽长呈正比关系,且4m沟槽的复氧量可达到3．0mg/L;试验得出跌水复氧的效果要优于沟槽复氧。     

夏季降雨期间城市湿地径流区水质变化特征

有关降雨对水体水质的研究有诸多报道,但是作为城市湿地的重要景观区域以及连接不同功能区的水文单元,径流区水质对降雨过程的响应以及不同水文过程在其中的影响作用仍不清晰。文章选择北京奥林匹克森林公园湿地径流区作为研究对象,于2016年8月18日(降雨期间)、19日(降雨结束后12 h)和22日(雨后表层土壤干燥)三个时期采集水体样品,通过分析水体理化指标,探索城市湿地径流区水质对夏季降雨过程的响应,以及水文因素在该变化过程中的影响作用。研究结果表明,夏季降雨过程中湿地径流区水体氧化性显著下降,水体中NH4-N和NO2-N浓度短暂增加,但在雨后迅速降低,单次夏季降雨过程不会引起城市湿地径流区水质的明显恶化;跌水过程能显著缓解由于降雨造成的水体溶解氧浓度下降;水体流速与水体溶解氧浓度呈显著正相关关系,高流速的分流水质优于主干流。因此,在城市湿地公园中,因地制宜地设计景观跌水和湿地径流场,可以有效缓解夏季降雨过程中湿地水体的缺氧现象,促进水体自净能力,提高下游湿地水体净化效率。     

人工湿地在山区农村生活污水处理中的应用与工程设计

湖北某山区农村生活污水成分简单、污染物浓度低,根据当地地势及生态环境,适于采用人工湿地结合厌氧和跌水接触氧化的复合处理工艺。通过改造原有池塘、利用自然斜坡优化设计了厌氧池、跌水接触氧化池和潜流人工湿地,出水水质优于GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B类排放标准。运行结果表明:人工湿地组合工艺处理效率高,投资少,运行维护简单,可作为山区农村生活污水处理的重要方法。     

铁碳微电解及沸石组合人工湿地的废水处理效果

铁碳微电解填料和沸石由于对废水中污染物具有良好的处理效果,因而被作为基质逐渐运用于人工湿地中.本研究构建了铁碳微电解填料+砾石（湿地A）、铁碳微电解填料+沸石（湿地B）、沸石（湿地C）以及砾石（湿地D）为基质的4组人工湿地,并利用间歇曝气对湿地系统进行增氧,探究不同填料对人工湿地废水处理效果的影响.结果表明,与湿地D相比,铁碳微电解填料显著提高了湿地出水的溶解氧含量（DO）（P<0.05）和pH（P<0.05）;4组人工湿地对有机物的去除率均达到95%以上,且各组间不存在显著性差异（P>0.05）;对TN而言,湿地A、B和C的平均去除率分别比湿地D提高了7.94%（P<0.05）、9.29%（P<0.05）和3.63%（P<0.05）,铁碳微电解填料和沸石对提升人工湿地TN去除效果的贡献率分别为73.55%和26.45%;各组湿地对NH₄⁺的平均去除率为67.93%~76.90%,与湿地D相比,其它3组湿地均明显改善了NH₄⁺的去除效果（P<0.05）;铁碳微电解填料对湿地NO₃^-的去除效果极佳,去除率高达99%以上,显著高于不添加铁碳微电解的人工湿地系统（P<0.05）.综合对碳氮污染物的处理效果来看,湿地B在间歇曝气的条件下对人工湿地中污染物去除效率最高.     

处理农村污水的跌水充氧接触氧化技术设计研究

为了满足太湖地区农村污水处理占地面积小、除磷脱氮效率高、管理简单、运行和建设费用低的要求,研发了厌氧-跌水充氧接触氧化-人工湿地的组合工艺,并进行了工程试验研究.重点研究了跌水充氧接触氧化的设计及运行参数;接触氧化池内采取弹性填料与组合填料以1:1的比例混合装填,平面布置密度为45根/m2时,可使微生物量与跌水充氧能力之间达到平衡;相邻两池间经济有效的跌水高度为0.5 m;竖缝间距5 cm的挡板对水流的分散效果较好,有利于提高充氧效果;水力停留时间越小充氧效果越好,但由此带来的污染物负荷升高又会使污染物去除效果下降,故水力停留时间宜取2.4 h左右.     

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.     

氧调控下复合垂直流人工湿地脱氮研究

溶解氧是人工湿地脱氮的重要限制性因子,调控湿地内氧状态分布是提高其脱氮效果的关键所在.为此,研究了夏、冬季时氧凋控下复合垂直流人工湿地(IVCW)中氧状态的变化规律、脱氮效果及净化机制.结果表明,氧调控下IVCW中氧状态改善明显,夏、冬季时好氧Ⅰ区范围(以深度表示)分别从22 cm、17 cm扩大至53 cm、44 c...     

连续流湿地中DO、ORP状况及与植物根系分布的关系

构建了水平潜流芦苇人工湿地以处理富营养化河水.在连续运行的近2a时间中,对湿地芦苇根系分布、湿地水体溶解氧(DO)、氧化还原电位(OBP)的时空变化及水力负荷(HLR)对DO、ORP的影响等进行了研究.结果表明,当年生芦苇95%的根系生物量分布在0～20 cm的基质层中,第2个生长年中97%的根系生物量分布在0～35 cm的基质层中,第2年植物根系在深度方向上有了更大的扩展.湿地中上层水体DO和ORP在沿程方向上是逐渐升高的,底层的变化很小,在水深方向上上层大于中底层.受芦苇根系主要分布在基质上层的影响,距地表20 cm的范围内基本属于中等还原环境,中底层水体为强还原环境,水平潜流湿地内部总体上是厌氧状态的.受植物光合作用及大气复氧作用的影响,湿地水体DO在1d之内先升高后降低.水体DO及ORP随着HLR的增大而降低.考察了植物根区ORP状况及根系分布对水体氧化还原状态的影响,结果表明,根系表面的OBP高达(260.6±54.3)mV,远高于水体的ORP(-220.3±21.5)mV.植物根系的释氧作用提高了根区的氧化能力.根区的好氧微环境不足以改变湿地内部的整体厌氧状态;但湿地上层大量根系分布仍然起到了改善湿地上层环境氧化状态的作用.     

DO和曝停比对单级自养脱氮工艺影响试验研究

为提高SBBR单级自养脱氮系统脱氮性能并考察DO和曝/停比对SBBR单级自养脱氮系统的影响,采用4组对比试验进行研究.结果表明,连续和间歇2种曝气方式均可实现单级自养脱氮,在进水氨氮浓度为160 mg/L左右,温度30℃±2℃,pH值7.8～8.2,HRT为2 d,DO为0.8～1.0 mg/L的条件下,连续曝气系统的氨氮转化率和总氮去除率分别达到80%和70%.DO为(曝气)2.0～2.5　mg·L^-1/(停曝)0.2～0.4 mg·L^-1,曝/停比为2 h∶2 h的系统则达到90%和80%以上.SBBR单级自养脱氮系统的DO应随其曝/停比进行调节,同时还可能与反应器内生物量及微生物在活性污泥和生物膜中的分布情况有关.本研究还探讨了SBBR单级自养脱氮的机理.     

人工湿地处理低碳氮比污染河水时的脱氮机理

针对人工湿地处理城市污染河水时出现的脱氮效果不佳的问题,以受到严重面源污染的镇江古运河水为例,采用芦苇碎石床复合垂直流人工湿地小试装置研究了人工湿地处理此类低碳氮比污水时的脱氮机理.试验结果表明,人工湿地对于污水中氮的去除主要发生在表层30cm处,其去除机理主要包括填料、植物根系等对悬浮态氮的过滤、截留作用,微生物对溶解态氮的硝化反硝化作用以及植物的吸收作用;湿地下部由于碳源缺乏抑制了反硝化过程,基本不能发挥除氮的作用;对于硝氮浓度高的污水,通过补充有机碳可以有效提高除氮效果,但对于氨氮浓度高的污水,补充有机碳没有明显的效果.     

微纳米曝气-生态浮岛联合技术处理氮磷污染水体

针对传统的曝气-生态浮岛技术搅动水体剧烈,破坏微生物挂膜与根际圈稳定,影响污染水体氮、磷的去除效果等问题,构建了新型微纳米曝气-生态浮岛,在实验室通过微纳米级橡胶曝气管产生微纳米级气泡来提高氮、磷的去除效果。结果表明:新型浮岛在20 d内曝气组的NH₄+-N去除率为99.8%,TP去除率为93.03%,NO₃--N去除率为78%,使GB 3838—2002《地表水环境质量标准》劣Ⅴ类水经过处理后可达到Ⅲ类排放标准,水体的弱酸性也可改良至中性。实验证明,微纳米曝气-生态浮岛联合技术能够在短期内有效提升水体的溶解氧含量,且对水体的搅动程度小,有助于提高生物填料挂膜的稳定性,氮、磷去除效果明显高于传统生态浮岛。该成果可为微纳米曝气-生态浮岛联合技术的推广应用提供技术依据。     

利用充氧和回流强化波形潜流人工湿地的脱氮效果

为提高人工湿地对氨氮的去除能力,在本实验中将传统波形潜流人工湿地进行改造,于第2个波形区间内安装曝气管,改善湿地内氧气分布状况,提高湿地的硝化效果,并与传统波形潜流人工湿地进行对照试验.结果表明,由于大部分COD在第2波形区间充氧过程中得到去除,因此在第3波形区间硝化菌成为优势菌种,使湿地中硝化程度达到90%以上,出水中COD值大幅下降,耐进水冲击负荷的能力明显加强.在第2阶段将湿地出水按50%的回流比回流湿地起端,原污水在湿地起端和1/3处分别进水,证明1/3处进水总氮去除率最高,达到50%左右,水力负荷在0.8 m³/(m²·d)时,COD有机负荷达到56～112 g/(m²·d),氨氮负荷达到20～28 g/(m²·d).     

处理低污染水的复合人工湿地脱氮过程

为了解人工湿地处理低污染水的脱氮过程,以洱海流域邓北桥湿地为例,采用水质分析、细菌数量分析与硝化/反硝化强度分析相结合的方法,研究了复合型人工湿地处理低污染河水过程中的氮转化过程及污染物去除效果. 结果表明:在氧化塘-表流湿地-潜流湿地-表流湿地的复合型人工湿地中,ρ(NH₃-N)和ρ(TN)呈逐级降低的趋势,NH₃-N和TN的平均去除率分别可达53.24%和48.21%. 氧化塘和表流湿地的硝化强度显著高于潜流湿地,二级表流湿地中硝酸菌数量和表层硝化强度均为各工艺单元中最高的,分别为93.00×105g-1和8.42×102mg/(m3·h);潜流湿地中ρ(DO)较低,其反硝化作用强度为各单元最高的,其中表层反硝化强度为32.70×102mg/(m3·h),深层反硝化强度为32.09×102mg/(m3·h). 该复合型人工湿地中反硝化的主要单元为潜流湿地.