基质结构对水平潜流人工湿地净化效果影响

为研究基质填充结构变化对人工湿地净化效果的影响,构建2个不同基质结构的对比水平潜流人工湿地实验系统,对城市污水处理厂出水进行深度处理。实验结果表明,1～7 mm石英砂均混填充结构人工湿地系统对COD、NH4+-N和TP的平均去除率分别为49.5%,40.1%和56.1%;比较而言,1～7 mm石英砂分层填充结构湿地系统对3种污染物的平均去除率分别为53.7%,60.4%和68.6%。方差分析表明,不同石英砂结构的人工湿地对COD、NH4+-N及TP的净化效果差异显著(p<0.05)。此外,不同水力停留时间条件下,基质填充结构不同的湿地系统对以上3种污染物的净化效果也存在显著差异(p<0.05),去除率随着水力停留时间的增加而升高,当HRT为36 h时,各系统均能取得较好的净化效果。     

曝气条件对串联潜流人工湿地净污效果的影响

选取砾石、炉渣和沸石作为级配基质,构建由三级串联的潜流人工湿地模型,研究了针对三级串联的潜流人工湿地,不同曝气位置和曝气量对人工模拟污水净化效果的影响,并对两个影响因素进行二维方差分析,对曝气条件进行了优选。选取表层曝气、中层曝气、底层曝气3种曝气位置和气水体积比3∶1、6∶1、9∶1的3种曝气量。运行结果表明:曝气后,NH3-N和COD去除率上升,NH3-N去除率由7.80%最高提升到23.79%,COD去除率由5.42%最高提升至23.04%,但PO3-4-P去除率下降,由24.32%最低降至9.76%。优选的曝气位置是底层曝气,优选的气水体积比是6∶1,此时NH3-N、COD、PO3-4-P去除率分别是21.21%、23.04%、13.54%。曝气位置和曝气量的交互作用对NH3-N和COD去除率有显著影响,对PO3-4-P去除率影响不显著。     

潜流人工湿地对微污染河水的净化效果

为了探讨潜流人工湿地对微污染河水的净化效果,在野外条件下构建潜流人工湿地,分析了湿地中pH、氧化还原电位(ORP)和DO的进出水变化,考察了湿地中污染物的净化效果,探讨了温度对湿地净化效果的影响。各湿地进、出水DO浓度相差不大;除美人蕉湿地外,其余湿地出水pH较进水变化较小;植物湿地出水ORP较进水均有所增大。植物湿地对污染物的去除效果均优于空白湿地,且随着气温的升高,NH4+-N、TN和CODMn的去除率逐渐增加,去除率分别可达90%、50%和20%。TP去除率却未随温度发生明显变化,始终波动在30%～60%之间。相关性分析结果表明湿地中NH4+-N和TN的去除率与温度相关,较低的有机物浓度造成CODMn的去除率与温度相关性差,由于湿地对磷的去除主要以颗粒态磷(PP)为主,TP的去除与温度不相关。     

曝气对潜流人工湿地中木本植物的影响

为了增加人工湿地植物的多样性,本文将花叶冬青(Ilex aquifolium)、月季(Rosa chinensis)和八角金盘(Fatsia japonica)3种木本植物引入潜流人工湿地,比较曝气前后系统对污水处理效果,植物的生物量与对TN、TP负荷减少的贡献率,根系形态与内部结构、根际微生物与基质酶活性的比较研究。结果表明,木本植物潜流人工湿地系统曝气后可以提高COD、NH4+-N、TN、TP的去除率,分别为6.99%、4.91%、10.25%、8.09%。湿地曝气有利于3种木本植物的生长,在曝气后比曝气前生物量增加了381.75、606.25和896.88 g/m2。曝气会促使木本植物长出大量须根,且曝气后的根系具有大量由薄壁细胞组成的通气组织的水生根特征。同时,曝气后增加了硝化菌数量,各处理单元中硝化菌增量分别为A:0.28 MPN×104/g,B:4.23 MPN×104/g,C:7.7 MPN×104/g。另外,曝气后植物根际基质中磷酸酶和尿酶的含量增加量大约在50%以上,这与系统中N和P的去除率提高的规律一致。     

改进型波形潜流人工湿地处理猪场废水

提出了一种改进型波形潜流人工湿地(improved wavy subsurface flow constructed wetland,IW-SFCW)并研究了该湿地系统在5个水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)(2、3、4、6和8 d)下对猪场废水的处理效果。结果表明,该湿地系统对猪场废水中各污染物有较好的去除效果。在水力停留时间为4 d,进水COD、TN、NH4+-N和TP浓度分别为511、120、110和10 mg/L左右时,该湿地系统对COD、TN、NH4+-N和TP的去除率分别为86.0%、54.4%、70.1%和91.6%。此外,该湿地系统对废水中COD、TP的去除效率随水力停留时间的延长逐渐提高,在HRT=8 d时去除效果最好,去除率分别达到92.7%和96.8%;但对TN、NH4+-N的去除率却随水力停留时间的延长出现先上升后下降的趋势,在HRT=4 d时去除率最高,分别为54.4%和70.1%。     

植物对潜流人工湿地净化微污染水效果的影响研究

以4种湿地植物为实验对象,在野外构建中试潜流人工湿地,研究了不同植物及植物连根收割对湿地运行效果的影响。结果显示,植物明显提升了湿地的去污效果;其中美人蕉湿地的TP和NH4+-N去除率最高,达到55.6%和78%;空心菜湿地的TN去除率最高,达到80.5%;芦竹湿地的COD去除率最高,为26.6%;植物连根收割后,湿地运行效果下降;其中TN去除率降至空白水平之下,而其他污染指标下降至略高于空白的水平。     

曝气对水平潜流人工湿地水力特性的影响

通过构建曝气及未曝气潜流人工湿地小试实验系统,以NaCl为示踪剂开展示踪实验,研究曝气对人工湿地水力特性的影响。实验结果表明,两对比系统均存在不同程度的短流及死区现象,短流主要发生在床体表层,而死区则存在于床体底层。其中未曝气人工湿地系统的流场分布不均匀现象较为严重,示踪剂滞留在床体底层难以回收,系统水力效率较低(0.56)。比较而言,由于气流对水体的扰动作用,曝气对人工湿地系统水力效率有明显改善作用,减缓了床体表层水流速度,提高了示踪剂回收率,缩小了死区的范围,曝气人工湿地系统的水力效率为0.75。     

出水口位置对垂直潜流人工湿地净化的影响

研究出水口位置对垂直潜流人工湿地净化的影响。垂直潜流人工湿地以间歇进水方式运行,进水水力负荷为0.125m3/(m2.d),进水来自南宁市琅东污水处理厂初沉池出水。研究结果表明,出水口位置对垂直潜流人工湿地净化有显著影响。与底部出水相比,中部出水的TN、SS和COD去除率分别提高了8.01%、8.48%、7.99%,出水NO-3-N质量浓度降低了9.38 mg/L;但NH+4-N去除率则降低了26.25%,TP去除率降低了21.21%。     

起端曝气对垂直潜流人工湿地运行效果的研究

垂直潜流人工湿地由于自身构造的限制,传氧能力较差,内部溶解氧(DO)浓度较低,若在湿地内部曝气则会限制反硝化的进行,不利于TN的去除。为解决这一问题,对垂直潜流人工湿地进行起端曝气,考察不同曝气强度下人工湿地内DO沿程变化以及污染物沿程去除规律,通过对曝气强度进行优化,以实现对湿地内部DO环境的有效调控。结果表明,随曝气强度的增加,湿地的好氧环境从表层区域逐渐扩大到40cm深度,且起端曝气人工湿地对COD、氨氮和TP的降解为垂直方向分层降解;当曝气强度达到0.86m~3/d时,COD、氨氮、TP去除率均高达80%以上,分别为85.8%、80.9%、82.7%。     

两种不同基质的垂直潜流人工湿地对尾水的处理效果研究

为提高人工湿地对污水处理厂尾水的处理效率,采用以黄铁矿和砾石为基质的两种垂直潜流人工湿地处理武汉某污水处理厂尾水,研究了不同水力负荷下人工湿地去除污染物的效果,并分析了基质的微生物群落结构。结果表明,在低水力负荷(0.4～0.7 m³/(m²·d))下,两种人工湿地对尾水化学需氧量(COD)、总氮(TN)、NO^-₃和总磷(TP)具有较好的去除效果;在高水力负荷(1.0～1.3 m³/(m²·d))下,对氨氮去除效果较好。黄铁矿人工湿地对尾水COD、TN、NO^-₃和TP的去除效果好于砾石,分析基质微生物发现,黄铁矿人工湿地中反硝化脱氮菌属主要为硫杆菌属(Thiobacillus)和硫氧化菌属(Sulfurifustis),相对丰度分别为16.68%和4.62%,且硫杆菌属具有提高磷去除能力的功能;而砾石人工湿地中反硝化脱氮菌属主要为类固醇杆菌属(Steroidobacter),相对丰度为4.56%,采用黄铁矿为基质...     

潜流、垂直流人工湿地污染物净化效果及耐污染负荷冲击能力研究

依托建立在新沂河河漫滩上的人工湿地中试工程进行现场试验,研究分析潜流和垂直流2种人工湿地对污染河水的净化效果及其耐污染负荷冲击能力。结果表明:在相同的进水高锰酸盐指数浓度条件下,垂直流对高锰酸盐指数的净化效果明显优于潜流;2种人工湿地对NH4+-N的去除率均比较高(平均去除率均高于80%),且没有明显差异;2种人工湿地构造不同引起的水流运行方式及截留、过滤作用的差异对高锰酸盐指数的去除影响较大,而对NH4+-N去除的影响较小;进水污染负荷变化对人工湿地污染物去除的影响显著,垂直流耐高锰酸盐指数污染负荷冲击能力明显强于潜流,而对NH4+-N污染负荷变化,两者都表现出了较强的耐受能力,差异不明显。     

水平潜流人工湿地系统处理微污染原水的研究

采用水平潜流人工湿地系统处理微污染原水,同时考察了水力停留时间、温度、水力负荷以及植物的生长状况等对人工湿地系统处理效果的影响。结果表明,水平潜流人工湿地系统对微污染原水有较好的处理效果,COD、TP、TN、NH⁺₄-N、NO^-₃-N和NO^-₂-N的平均去除率分别为51.55%、49.90%、51.74%、 47.36%、52.67%和63.23%。按照国家地表水环境质量标准（GB3838-2002）,经过湿地处理后,出水COD平均值达到Ⅰ类;出水TP平均值达到Ⅱ类;出水TN平均值基本接近Ⅳ类;出水NH⁺₄-N平均值达到Ⅱ类。另外,研究表明, 本系统在水力停留时间为3 d时,水力负荷为0.2 m/d处理效果最好,温度的变化与污染物的去除率呈正相关关系,植物生长旺盛程度直接影响着整个系统的处理效果。     

潜流人工湿地水力学特性及工程设计

以净化低污染水体的潜流人工湿地水力学特性工程设计为重点,系统开展了室内外实验研究,并利用Peelet数分析了水平潜流人工湿地碎石床渗流返混程度。结果表明,潜流人工湿地集水花管孔口出流计算、基质填料内渗流计算、碎石床平均水力停留时间计算可分别借鉴薄壁孔口恒定淹没出流、线性或非线性渗流、活塞流理论;但受工程实际条件及运行淤堵等影响,工程实测结果均小于理论计算值。基于室内外实验成果,提出一套包括集配水系统水力计算、填料内渗流计算、平均水力停留时间计算在内的潜流人工湿地水力学特性计算方法和参数选择,可为人工湿地技术的工程设计提供借鉴。     

曝气对无植物波形潜流人工湿地除氮的影响

实验构建了一种波形潜流人工湿地(wavy subsurface flow constructed wetland,WSFCW)模型,并采用人工曝气手段增强其脱氮效果。选择2种曝气强度分别为100～180 mL/min和300～350 mL/min 2种曝气方式分别为第1个波形区间(1#)和第2个波形区间(2#)同时曝气...     

无植物潜流人工湿地基质床污染物去除性能研究

采用单一基质页岩和页岩、陶粒组合基质进行无植物潜流人工湿地基质床的水质净化实验,比较不同基质设置对COD、TN、NH+-N、TP、溶解性总磷(TDP)和溶解性正磷酸盐(SRP)去除效果的影响.结果表明,在相同进水水质,水力负荷为480mm/d的运行条件下,以单一页岩为基质的无植物潜流人工湿地基质床的COD、TN、NH4+-N、TP、TDP、SRP去除效果均略优于填充页岩和陶粒组合基质的基质床.总体来看,基质对湿地系统中各污染物去除的贡献均不是非常显著,并且不能保证长期稳定的运行效果.沿程去除结果表明,无植物潜流人工湿地基质床对COD、NH+-N、TP的去除主要发生在进水后沿程的0～90 cm距离内.水力负荷和基质设置均可能影响基质床的污染物去除效果,以基质选择为目的的批量吸附实验结果不能完全反映基质床的全面去污性能.     

铁矿石和生物炭添加对潜流人工湿地污水处理效果及温室气体排放的影响

人工湿地是温室气体的重要排放源,为了探索减少其温室气体排放的措施,通过在温室内构建了空白-人工湿地(湿地Ⅰ)、铁矿石-人工湿地(湿地Ⅱ)、生物炭-人工湿地(湿地Ⅲ)和铁矿石+生物炭-人工湿地(湿地Ⅳ)4组湿地,研究了铁矿石和生物炭基质的添加对潜流人工湿地污水处理效果和温室气体排放的影响.结果表明,4组湿地的平均出水CO...     

潜流人工湿地-生物接触氧化处理低温低浓度生活污水

在低温低浓度生活污水的实验研究中,回流比和气水比是影响潜流人工湿地一生物接触氧化组合工艺污染物去除效果的重要因素,推荐回流比R=1．0,气水比为4：1,在该工况下,进水COD浓度在170．8～221．3mg／L时,平均去除率可达90％;进水NH3-N浓度在17．3～25．9mg／L,平均去除率45％～65％;进水TN浓度在25．1～38．49mg／L时,平均去除率45％～65％;进水TP浓度在2．2～3．1mg／L时,平均去除率65％～80％。污染物沿程浓度分析结果表明,该组合工艺可以在低温季节通过曝气促进氨氮硝化,大幅提高NH3-N和TN去除率,同时可以充分发挥复合潜流湿地功能。     

拔风管对分流式复合潜流人工湿地脱氮性能的影响

当分流式复合潜流人工湿地(HCW)以生活污水为外加碳源深度处理猪场废水时,系统因复氧能力不佳而面临NO_x⁻-N难以稳定获取的难题。为了确保HCW高水平的硝化性能及TN去除率,以拔风管为增氧设施并探究了其对系统氮素转化性能及微生物特性的影响。结果表明,对于由下向流(DF)单元和上向流(UF)单元串联而成的分流式HCW,其中可形成以硝化/反硝化作用和短程反硝化/厌氧氨氧化(DMOA)作用为主的多路径耦合脱氮反应体系;拔风管的布设不会明显改变HCW中的氮素转化模式,但该设施的增氧作用可强化DF单元的硝化性能,并可提升后续UF单元中反硝化菌群及厌氧氨氧化菌(AnAOB)的丰度,进而可实现系统中各脱氮途径强度的提高及其脱氮性能的优化;当DF单元中拔风管的布设数量为4时,HCW中参与脱氮的优势菌属包括Nitrosomonas、Nitrospira、Thauera和Candidatus_Brocadia,此时系统的COD、TP、TN和NH₄⁺-N去除负荷分别可达(10.34±1.20)、(0.46±0.02)、(4.92±1.55)和(3.86±1.19) g·(m²·d)⁻¹,出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。该研究为HCW高效脱氮性能的维持提供了一种简单有效的控制模式,也有助于新型CW工艺的研发与设计。     

分层式潜流人工湿地水力学特性数值模拟与分析

人工湿地水力学特征对其污染物去除过程有重要影响.采用计算流体力学软件FLUENT中的多孔介质模型对分层式潜流人工湿地内部的流场进行模拟,并分析了不同进出口位置对湿地水力学行为的影响.模拟结果表明,分层式潜流人工湿地基质层内部速度分布的差异较大,水流多从进口端的左半部汇人下部砾石层以大于3.69×10-4m/s的速度出流...     

Phytoremediation of selenium by two helophyte species in subsurface flow constructed wetland

The phytoremediation of selenium by two different wetland species was investigated. Selenium (20.4 microg/l) was supplied continuously to subsurface flow constructed wetlands, one vegetated with Typha latifolia L. and the other with Phragmites australis (Cav.) Trin. ex Steud. The beds of both species had same hydraulic loading rate (0.079 m(3)/m(2)/d) and water retention time (24 h). However, the mass loading rate was 1.27 mg Se/m(2)/d for Phragmites and 1.35 mg Se/m(2)/d for Typha. In the Typha bed Se migrated faster than in the Phragmites bed. After 25 d of Se supplementation in the Typha bed about 54% of the Se inlet concentration remained in the outlet water. In the Phragmites bed Se was removed completely from the water after passing through 3/4 of the bed length. After 65 d of Se supplementation the highest amount of Se (2.8 microg/g dry matter) was determined in the organic material of the Typha bed. Roots and rhizomes accumulated 2.2 and 1.8 microg/g dry matter respectively. Phragmites accumulated Se in the leaves and stems, but not in the rhizomes. The accumulation in the leaves (1.8 microg Se/g dry matter) was three times higher than in the stems (0.6 microg Se/g dry matter).