潜流型人工湿地硝化和反硝化作用强度研究

对芦苇、美人蕉、空白潜流型人工湿地中硝化、反硝化作用强度进行了对比研究. 结果表明, 潜流型湿地硝化作用强度受温度影响显著, 且与总氮、氨氮去除率显著相关. 各湿地硝化、反硝化作用强度的空间分布具有明显分层现象, 湿地表层高于深层. 芦苇湿地表层硝化作用强度呈中间高、两端低的变化趋势; 深层则沿程递减; 反硝化作用强度沿程变化不明显. 垂直流湿地平均硝化作用强度高于水平流湿地; 有植物湿地高于空白湿地; 芦苇湿地高于美人蕉湿地. 植物根系分泌物直接影响硝化作用强度, 根际硝化作用强度由根面至非根区递减. 潜流湿地具有较强的反硝化潜力, 反硝化作用强度明显高于硝化作用强度.     

污水对红树林人工湿地硝化和反硝化作用研究

通过对红树林人工湿地小试系统在城市生活污水处理和自来水处理下的硝化作用和反硝化作用强度的研究,探讨污水排放对红树林人工湿地的硝化和反硝化作用的影响以及硝化和反硝化作用在不同红树植物、基质不同深度的变化规律。结果表明:红树林人工湿地可同时进行硝化和反硝化作用,硝化、反硝化作用分别与硝化、反硝化菌的数目呈显著正相关,污水排放会极显著增加基质的硝化和反硝化作用。不同深度的硝化、反硝化作用不同,基质上层(0~10 cm)的硝化作用能力极显著高于下层(10~20 cm),反硝化作用刚好相反,但差异不显著。有红树植物人工湿地的硝化、反硝化作用要强于无植物系统,不同植物人工湿地系统的硝化作用强弱依次是:秋茄桐花树海桑,差异不显著,反硝化作用强弱顺序刚好相反,但差异显著。相关性分析表明,硝化、反硝化作用与基质有机质、盐度及p H值显著相关。     

复合垂直流人工湿地微生物特征对典型污水的响应差异

污水性质是影响人工湿地微生物特征的重要因子,而微生物对人工湿地污染物净化功能的发挥至关重要. 运用两组IVCW(复合垂直流人工湿地)分别处理模拟生活污水和污水处理厂尾水,比较研究两组系统下行流、上行流池的基质酶活性及硝化反硝化强度,并通过脂肪酸甲酯图谱分析系统中的微生物群落结构,以解析人工湿地微生物特征对两种污水的响应差异. 结果表明:处理生活污水的IVCW下行流池中脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶及硝酸盐还原酶活性均显著高于其他单元,四者平均值分别为其他单元的2.8~4.6、7.9~10.3、19.3~41.7和4.5~10.8倍. 处理生活污水IVCW基质的硝化强度是尾水处理系统对应单元的1.4~5.3倍(下行流)和1.3~3.9倍(上行流),而两组IVCW对应单元基质的反硝化强度之间无显著差异. IVCW下行流池中特征脂肪酸比值及微生物群落结构受污水类型的影响较小,均以厌氧细菌和革兰氏阳性菌为优势菌;上行流池微生物群落结构则受到污水类型的一定影响,真菌的相对丰度较高. 两种污水对IVCW基质酶活性和硝化强度的影响高于对反硝化强度和微生物群落结构的影响.      

复合垂直流人工湿地的生物强化技术研究

应用复合微生物菌剂和菖蒲对复合垂直流人工湿地系统进行生物强化研究,探讨其能否提高系统的处理效果。将该系统在无强化、复合微生物菌剂强化和植物及复合微生物菌剂同步强化3种工况下的试验处理效果进行比较,发现植物及复合微生物菌剂同步强化工况下的系统处理能力有显著提高,COD和TP出水浓度达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准,NH+4-N出水浓度达到二级A排放标准。     

复合垂直流人工湿地基质生化活性研究

文章测定了复合垂直流人工湿地基质生物膜生物量的空间分布、纤维素分解作用强度、氨化作用强度、酚分解作用强度、耗氧速率、厌氧活性等指标,结果表明:下行流池基质的纤维素分解作用、氨化作用、酚分解作用、耗氧速率等均高于上行流池,表层高于中下层,各指标变化趋势与生物膜生物量的空间分布存在明显的一致性;下行流池表层基质是污染物降解的主要空间;但上行流池基质的厌氧活性高于下行池;同时发现钴离子对基质厌氧微生物活性存在一定的影响,随着浓度的升高表现为先激活后降低。这些研究为阐明人工湿地净化机理提供了理论依据。     

人工湿地微生物硝化和反硝化强度对比研究

通过对表面流和潜流人工湿地中不同填料层的微生物硝化和反硝化强度进行对比研究,探讨了人工湿地脱氮过程中硝化反硝化作用的变化,从微生物角度分析了人工湿地脱氮效果的差别.研究结果表明,人工湿地系统可以同时进行硝化和反硝化作用.表面流湿地硝化强度高于潜流湿地,2个系统中的硝化强度具有较明显的分层现象,上层硝化强度高于下层.2个系统中沿程硝化强度呈递减趋势,硝化强度反映氨氮去除率的大小,表面流湿地氨氮的去除率高于芦苇潜流湿地30%～40%.反硝化强度比较结果表明,潜流湿地上层土壤填料的反硝化强度最高,砾石填料反硝化强度最低,表面流湿地反硝化强度居中,2个系统反硝化强度上下分层不明显,沿程基本保持不变.     

复合垂直流人工湿地对不同氮污水的净化

通过向天然湖水中分别添加硝酸钾、碳酸铵和尿素配制成含不同态氮的人工污水,研究了复合垂直流人工湿地对不同含氮污水的处理效率。结果表明,增加硝酸钾量,随着进水硝态氮浓度的增大,TN、硝态氮的去除率先增大后减小,亚硝态氮去除率减小;增加碳酸铵量,TN、氨氮去除率先增大后减小,硝态氮、亚硝态氮去除率减小;增加尿素量,TN的去除率先增大后减小,无机氮的去除率呈下降趋势。本文同时分析了不同形态氮在湿地系统中的转化机制以及系统进出水理化参数的变化。     

碳源调控下复合垂直流人工湿地脱氮研究

碳源是制约生物脱氮效率的重要因素.我国城市污水碳源不足,需要考虑补充碳源提供反硝化电子供体.在复合垂直流人工湿地(IVCW)系统中,通过湿地特有的通气管补充碳源到湿地底部,改善了湿地内部微生物环境,强化了湿地脱氮功能,对氮的去除效率有显著提高.结果表明,葡萄糖作为外加碳源提高系统的反硝化能力要优于羧甲基纤维素(CMC),投加葡萄糖的系统比未补充碳源的系统脱氮效率有显著提高(p0.05).通过投加不同量的葡萄糖进行对比实验,发现对于处理量60 L.d-1的IVCW系统最佳葡萄糖投加量为1.5 g.此时C6H12O6∶NO3--N的质量比仅为4.3,这个投加量远低于在进水中为满足反硝化所需调控的C/N,因此通气管投加碳源的方式可节约外加碳源成本.此外,在进水前4h投加碳源要优于进水时加入碳源.     

复合人工湿地中反硝化除磷作用的发生及其稳定性

将2套潮汐流人工湿地(T-A和T-B)构建为复合人工湿地(HCW),研究了HCW中反硝化除磷作用的发生及其稳定性.结果表明,当HCW按照两段进水潮汐流方式连续运行时,T-A的反硝化除磷性能和T-B的硝化性能均可得以强化,HCW随之具有理想的同步脱氮除磷效果;周期性补充碳源的磷移除操作可缓解T-A中磷素的过量积累,同时可提高反硝化聚磷菌(DPAOs)胞内聚β-羟基丁酸(PHB)的合成量,有助于HCW反硝化除磷效果的高效与稳定;当磷移除周期为30 d时,T-A在反硝化除磷过程中对TP与NOx--N的去除率分别为(97. 86±0. 70)%和(98. 29±2. 62)%,在磷移除过程中的磷素释放量、PHB合成量(以C/填料计)及补充碳源利用率分别为(1 486. 29±123. 25) mg、(4. 43±0. 57) mmol·g~(-1)和(94. 65±2. 66)%,HCW的磷素回收效率则为63. 97%.本研究为人工湿地同步脱氮除磷提供了新的思路,又进一步拓展了磷回收技术的研发和应用范围.     

复合垂直流人工湿地对有机磷阻燃剂的净化

为探索有效处理有机磷阻燃剂（OPFRs）废水的方法,本文构建了复合垂直流人工湿地（IVCWs）,探究不同进水C/N比与是否曝气等运行工况下系统对磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）的去除效率影响,并观察目标物在湿地系统各介质中的迁移行为及相关机理.结果表明,不同工况下IVCWs对TCPP去除效果存在显著差异.与进水C/N=3时系统对TCPP去除率（52.28%±11.64%）相比,增加进水C/N、曝气和两者联用可使去除率分别提高至（68.77%±2.49%）,（57.21%±1.76%）和（89.64%±1.94%）.通过分析系统中各相累积量发现,植物（0.09%）和基质（3.30%）中TCPP的累积有限.火山岩（162.39~435.01ng/g dw）和沸石（131.67~407.74ng/g dw）中TCPP含量显著高于土壤（32.63~149.94ng/g dw）.植物体内,与菖蒲（432.95ng/g dw）、香蒲（665.21ng/g dw）相比,风车草（1288.82ng/g dw）更易TCPP累积.不同植物中TCPP主要富集在根部,有向叶片转移的趋势.探究IVCWs对TCPP的去除潜能及迁移行为,对系统缓解OPFRs污染具有积极意义.     

反应器理论在复合垂直流构建湿地水流流态研究中的应用

运用反应器理论研究了一种新型的复合垂直流构建湿地系统(IVCW)的水流流态,由示踪剂试验得到水流停留时间分布(RTD),从而确定了IVCW在水力负荷为200～800mm/d时,停留时间为19～35h,并由RTD曲线的特征值确定IVCW的水流流态介于理想推流与完全混合流之间,同时应用离散流模型,不仅较好地模拟了IVCW的实际水流流态,还得到了水流的Peclect准数在11～19之间.通过有植物与无植物系统的对照发现植物根系有利于IVCW的水流流态接近理想推流状态.     

净化湖水的垂直流人工湿地的脱氮研究

将欧盟资助项目研究成果应用于实际工程中,以垂直流人工湿地净化湖水的应用工程作为研究对象,通过实例总结系统的脱氮效能,考察垂直流人工湿地(包括循环净化系统和补水净化系统)对湖水净化后水质的维护效果与应用前景,检验参数的合理性,并分析相关原因. 结果表明,2种功能的垂直流人工湿地均达到了设计的脱氮效果,在水力负荷为1 000～2 000　mm/d时,循环净化系统和补水净化系统总氮的平均去除率分别为37.8%和37.5%,氨氮的平均去除率分别为44.8%和43.6%. 湖水经湿地净化后能维持较好的水质,能达到国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准.      

垂直流人工湿地水力学特点对污水净化效果的影响

通过在污水中加入示踪剂,研究了人工湿地的水力学特点及其对污水净化效果的影响规律.结果表明,影响水力学各特点的主要原因是湿地植物根系所造成的物理学和生物学上的效应.水力学各特点与污水净化效果之间存在着密切关系:出水快、出水量大的系统具有较好的净化效果;除无植物系统外,停留时间较长的系统有较好的净化效果;容水体积大的系统净化效果也较好;水力负荷则主要通过影响其他各水力学特点而影响净化效果.结果表明,对水力学特点的优化将极大地促进污水净化效果的提高.     

垂直流人工湿地系统基质优化级配研究

选取生物陶粒、无烟煤、沸石、钢渣和蛭石为基质,按不同的级配方式填充成基质柱,进行垂直流人工湿地模拟柱净化污水实验.研究表明,粒径分层级配基质对COD的去除率均高于单一粒径基质,其中分层生物陶粒对COD的平均去除率高达72.91%.分层沸石对总氮的净化能力较单一粒径基质有所提高,平均去除率高达91.23%.填充了生物陶粒、沸石和无烟煤的模拟柱对有机物和氮的净化效果和单一基质没有显著性差异(p0.05).填充钢渣和无烟煤的模拟柱出水pH值均在正常范围内,但是除从上到下依次填充无烟煤、蛭石和钢渣的基质柱外,其它填充钢渣和无烟煤的模拟柱对磷素的净化能力都低于单一基质.种植植物对净化效果没有明显影响.在垂直流人工湿地中,针对水质特点选择高效的级配基质,如分层生物陶粒、分层沸石、分层无烟煤以及生物陶粒、沸石和无烟煤组合,在高水力负荷条件下可获得更好的处理效果.     

MBR同步硝化反硝化及异养硝化试验研究

在以限制混合液溶解氧浓度方式运行的M BR反应器中,通过改变进水COD/TKN、混合液DO浓度等工艺参数,研究了对系统中同步硝化反硝化(SND)过程的影响因素。根据试验结果探讨了M BR系统中所实现的SND机理,同时对系统中存在的异养硝化细菌进行了分离培养,并对其硝化特性进行了初步研究分析。试验结果表明:影响系统SND的主要因素是进水COD/TKN和反应器中控制的混合液DO浓度。系统中存在一定量的异养硝化菌。     

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.      

人工湿地脱氮技术研究进展

简要介绍了人工温地脱氮技术原理,主要包括水生植物的吸收、微生物的硝化／反硝化脱氮、氮的挥发、氨化作用、基质吸附和离子交换作用。并讨论了影响脱氮效率的因素,分析了国内外的技术研究现状,为进一步开展人工湿地脱氮机理的研究和优化人工湿地污水处理系统设计提供参考。     

潜流湿地处理生活污水时的强化策略

研究在潜流湿地处理生活污水时通过预处理强化、介质优化和工艺改进克服现有技术缺陷的可行性.改进方法包括化学强化预处理、预曝气、添加氮吸附介质、添加磷吸附介质、湿地高浸润线、中浸润线、低浸润线和动态浸润线运行.结果表明,化学强化预处理不仅可以除磷,而且削减湿地污染负荷可使后续湿地面积减小63%,但是不能有效脱氮.预曝气仅使氨氮去除率提高了1%.添加氮吸附介质的有效时间短,运行前3个月对NH₄⁺-N去除率为84%,5个月后下降到64%.添加磷吸附介质的有效时间较长,可维持数年.因此,脱氮过程只有通过基质微生物实现.稳态浸润线下对COD、NH₄⁺-N、TN、TP的去除率,高浸润线湿地为50%、21%、32%、-26%;中浸润线湿地为53%、48%、48%、-14%;低浸润线湿地为74%、96%、35%、22%.提出动态浸润线及序批式潜流人工湿地工艺(CBSW),其对COD、NH₄⁺-N、TN、TP去除率为67%、62%、53%、33%.CBSW实现了单级湿地内好氧/缺氧环境的交替出现,提高了脱氮能力,除污综合表现最佳.