不同基质人工湿地去除重金属Cd的研究

以粉煤灰(F)、河砂(S)、河砂+粉煤灰(S+F)为基质,搭配水芹(Oenanthe javanica)、灯芯草(Juncus effusus)和水葫芦(Eichhornia crassipes),研究人工湿地对废水中Cd的净化效果。结果表明,3种基质对Cd均有明显的去除效果。其中,F基质去除效果最好,但出水pH和电导率较高,且水芹和水葫芦相对电导率(REC)和丙二醛(MDA)较高,表明植物生长受到影响。S基质对Cd去除率最低,但植物生长状态良好。S+F基质发生协同作用,有利于植物生长,去除Cd效果也较好,评估为最佳人工湿地基质。人工湿地中不同基质各层全量Cd、有效态Cd分布情况均为上层中层下层。     

不同基质人工湿地去除猪场沼液中氨氮性能

以猪场沼液为研究对象,通过等温吸附实验研究沸石、铁粉、硅藻土、煤渣、石英砂5种基质对氨氮的等温吸附特征,并采用一级和准二级动力学方程分析吸附动力学过程。根据实验结果选取沸石和石英砂基质构建4种不同类型的人工湿地单元对比研究猪场沼液中氨氮的处理效果。结果表明,5种基质对氨氮的吸附适合用Langmuir等温吸附方程描述,沸石对氨氮的吸附能力最强,其最大吸附量达1.049 8mg/g。从相关系数(R2)分析,准二级动力学方程能更好描述各种基质对氨氮的吸附动力学过程。沸石的平衡吸附量最大,为1.719 0mg/g。沸石-垂直潜流人工湿地单元在构建的4种人工湿地单元中对猪场沼液氨氮处理效果最好,且对高浓度沼液的抗冲击能力最强。     

人工湿地中氨化细菌去除有机氮的效果

人工湿地去除有机氮主要由于氨化细菌的作用.为了了解人工湿地中氨化细菌去除有机氮的效果,对人工湿地基质中5株氮化细菌进行了初步鉴定,比较了不同氨化细菌去除有机氮的效果,氨化细菌去除有机氮的量通过其生成的NH4< >-N来衡量.结果表明,芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)为人工湿地中氧化细菌的优势菌属;氨化细蒲-1、氨化细菌-2及氨化细菌-5对有机氮的去除效果相对较好,分别达到46.2%、49.4%和52.6%.添加沸石对玄除氨氮有明显效果,从而能够提高有机氮的去除率.     

人工湿地生态系统污水净化研究进展

人工湿地作为近 2 0年来发展起来的一种传统污水处理技术的一种廉价的替代方案 ,越来越受到世界各国的普遍重视。在分析中 ,详细介绍了人工湿地的概念、组成、基本的结构设计类型及其在污水净化中的应用领域和应用前景 ,同时详细论述了影响人工湿地污水净化效率的各种影响因素和制约条件及其各种影响因素之间的相互关系 ,并对今后研究的方向进行了展望 ,为人工湿地污水净化技术的应用研究提供了有益的参考。     

人工湿地中基质与植物对污染物去除效率的影响

针对太湖五里湖富营养化水体,采用中试规模的人工湿地现场实验开展了不同基质、不同植物的污染物去除效果研究。基质采用炉渣和沸石2种,在一个湿地池种植单一植物茭白,另一个湿地池种植鸢尾＋菖蒲混合植物,同时构建了无植物的对照组湿地。研究表明：（1）在运行初期,沸石和炉渣2种基质对TN、TP的去除率差异为12.5%和12.6%,吸附饱和后,2种基质对TN和TP的去除率差异缩小为3.2%和6.1%,从长期运行来看,炉渣和沸石2种基质在人工湿地中的去除效率差异将减小;（2）茭白单一植物湿地对污染物的去除率与鸢尾＋菖蒲混合植物湿地对污染物的去除率两者之间差异不大;（3）人工湿地种植植物后对TN、TP的去除率比无植物状态时分别高出13.6%和19.5%,植物在人工湿地中对污染物的去除发挥了重要作用;（4）在本试验条件下,茭白吸收所去除的氮数量为湿地氮总去除量的8.95%,茭白吸收去除磷的数量为湿地磷总去除量的20.16%,在人工湿地中,茭白吸收对磷的去除效率比对氮的去除效率高。     

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.     

不同复合人工湿地对高污染河流有机污染物的去除

为了研究复合人工湿地对高污染河流污水中有机污染物的去除效果及规律,实验构建了不同水力负荷下的潜流+潜流、潜流+表面流、潜流+潜流+表面流、表面流+表面流等人工湿地单元组合成的5个复合人工湿地.连续运行一年以来,各复合人工湿地对BOD5、COD和SS的去除效果分别为91.9%~94.7%、69.3%~75.8%和92.3%~93.9%,相对于多级表流湿地,多级潜流湿地更利于有机污染物和悬浮物的去除;BOD5、COD和SS主要在各复合湿地的第一级湿地单元内得到去除;复合人工湿地对COD去除效果秋夏季两季好,春冬两季差;复合人工湿地能有效去除悬浮态BOD5和COD,出水中部分溶解态有机物难以有效降解.     

人工湿地基质再生技术的研究进展

人工湿地中基质对污染物的吸附是一个有限的过程,对其进行再生可减缓净化效果的下降趋势,降低周期性更换基质的材料消耗和购置成本,回用营养物质于农业。基质可以通过物理、化学或生物的方法原位或异位再生。其中生物再生成本低廉,生态友好且具有可持续性,是基质脱氮再生的最有效途径,可以通过优化离子浓度和交换速率,碳源、溶解氧、微生物群落结构等提高再生效果和速率。基质除磷物理再生效果受基质类型、磷浓度负荷、落干休作开始时机和持续时间等的影响,其操作简便,可在人工湿地的日常运行管理中原位实施。化学再生效果受基质种类、再生试剂的成分和浓度、环境条件如温度、pH值、Eh值和DO值等的影响,可在基质吸附饱和后作为应急措施使用。     

人工湿地基质对NH4＋-N吸附性能

为研究建筑废物红砖和工业废物煤渣用作人工湿地脱氮基质的可行性,分别通过静态吸附实验和动态NHf—N去除效果实验进行考察。结果表明,红砖和煤渣对NH4＋-N最大静态吸附量分别为0．2533mg／g和0．0533mg／g,其吸附等温曲线均符合Freundlich型吸附方程,吸附常数分别为0．0419和0．0091;红砖煤渣组合对污水中NH4＋-N平均动态脱除率达到41．18％,高于红砖的37．63％和煤渣的30．92％。     

垂直流人工湿地中基质组合对污水的处理效果及模型模拟

选择石砾、粗砂、细砂作为垂直流人工湿地的基质在实验室内研究不同粒径的基质在不同的水力负荷和对不同浓度污水对污染物的去除效果,根据实验结果选取基质应用于示范基地,利用人工湿地模型Subwet2.0对人工湿地示范基地进行模型模拟,为农村生活污水人工湿地系统的处理设计及模拟出水水质提供参考。研究结果表明:石砾、粗砂、细砂为基质对污染物去除率较好的水力负荷分别为小于0.9、0.6和0.3 m/d时;石砾基质对COD的最佳污染负荷为970 mg/L,粗砂、细砂基质为468~970 mg/L;粗砂和细砂基质对NH4+-N去除效果相似;在北方地区垂直流人工湿地主体基质建议使用粗砂或石砾以减少堵塞的风险;利用Subwet2.0模型模拟人工湿地示范基地的出水水质,根据当地条件在反应参数的取值范围内调整了相应的参数值,模拟的结果符合性很高。     

不同因素对人工湿地基质脱氮除磷效果的影响

在人工配制的污水中投入一定量的基质,不同条件下振荡培养,评价沸石、炉渣和陶瓷滤料3种基质在不同因素影响下对氨氮(NH4+-N)和总磷(TP)的吸附能力。结果表明,不同吸附时间时,沸石对NH4+-N的吸附效果最好,陶瓷滤料对TP的吸附效果最好;进水浓度对沸石吸附NH4+-N的影响较大,其吸附量随进水浓度的增大而增大,进水浓度对炉渣和陶瓷滤料吸附NH4+-N及炉渣吸附TP影响不大;3种基质对NH4+-N和TP的吸附量均是随吸附剂量的增加而降低,要达到较好的去污效果,应根据实验结果考虑基质投入量;pH值对沸石吸附NH4+-N影响显著,pH值6～7范围内吸附效果最好,pH值8～12的碱性条件有利于基质对TP的吸附。     

Studies on the phosphorus sorption capacity of substrates used in constructed wetland systems

Langmuir sorption isotherm was used to screen various substrates for use in removing phosphorus (P) in constructed wetlands (CW). The nine tested substrates included four sands, two soils, bentonite, and two industrial by-products of furnace slag and fly ash. Results showed that the furnace slag had the highest P sorption capacity (8.89 g Pk g(-1)), followed was the fly ash (8.81 g P kg(-1)), and that of sand II was the lowest. Different kinds of sands also showed varying P sorption capacity (0.13-0.29 g P kg(-1)). P sorption capacity was influenced by both the physico-chemical characteristics of the substrates and the amount of organic matter (OM) added. Lifetime of sand II for P sorption estimated by Langmuir P sorption maximum was up to only 9 months in full-scale systems, while that of furnace slag could be used for up to 22 yr. Furnace slag has great potential as a CW substrate, due to its high P sorption capacity. The expected lifetime of constructed wetlands for P removal is strongly influenced by the choice of adsorbing substrate.     

RBF与Elman神经网络在人工湿地复合基质去污效果预测中的应用

人工湿地的去污机理复杂、呈高度非线性,故利用神经网络技术构建模型预测其长期运行效果。通过构建人工湿地复合基质模拟槽系统进行为期4个月的实验,监测得到56组COD去除率数据样本,经Matlab小波去噪后分别利用RBF和Elman网络构建动态神经网络模型,预测该系统对生活污水中COD去除效果。结果表明,RBF和Elman神经网络预测值的均方根误差分别为0.0186和0.0163,精度较高,该系统后期的COD去除率在49.4%～59.0%之间。     

自制填料与常用湿地填料除磷能力的比较

用石英砂、石灰、水泥和铝粉等材料制作人工湿地填料,并对自制填料、粉煤灰块和钢渣等6种填料的等温吸附特性进行研究,发现自制填料在较低与较高浓度P溶液中吸附率都最高,在P浓度为(10～50 mg/L)时,平均吸附率达96.8%,其次是粉煤灰和钢渣,分别为87.6%和85.4%;填料对P的理论饱和吸附量分别为:自制填料(2 413.6 mg/kg)>粉煤灰块(1 605.8 mg/kg)>钢渣(1 277.5 mg/kg)>碎砖(451.6 mg/kg)>碎石(182.5 mg/kg)>砾石(18.4 mg/kg);填料中金属矿物成分含量高、比表面积大,是除P效果好的原因。     

不同类型潜流湿地处理养猪废水的对比

针对养猪废水的水质特点,在同等条件下开展了2种类型潜流湿地处理效果的对比研究。实验结果表明,水平潜流湿地(HSSF)与垂直潜流湿地(VSSF)由于结构设计的不同造成其布水方式和系统内部水力流态的不同,从而导致了两系统对养猪废水处理效果的差异;当水力负荷为0.02 m3/(m2.d)时,两系统对养猪废水中COD的平均去除率分别为93.18%和93.10%,对TN的平均去除率分别为53.44%和81.43%,对NH4+-N的平均去除率分别为52.64%和84.62%,对TP的去除率分别为88.41%和95.71%;垂直潜流湿地可充分利用填料层,可增强系统的复氧能力,还可实现填料层中好氧区、缺氧区和厌氧区的共存,使硝化作用与反硝化作用在同一系统内完成,提高了系统的脱氮能力,而且改善了养猪废水中其他污染物的去除效果。因此,结合处理效果和出水水质的稳定性,对于浓度较高的畜禽养殖废水,选择垂直潜流湿地较为合适。     

3种不同基质潜流湿地对磷的去除效果

基质是潜流式人工湿地污水处理系统的重要组成部分,直接影响到系统的处理效果.本文研究了由沸石、页岩陶粒和碎石3种不同基质构建的潜流式人工湿地对磷的去除效果.结果表明,在设计水力停留时间3 d,连续进出水情况下,碎石单元对磷的去除效果最好,页岩陶粒单元次之,沸石单元效果最差,平均去除率分别为95%、60%和35%.在潜流式人工湿地污水处理系统运行初期观察到磷释放现象,沸石单元最为明显.进水磷浓度较低时,磷的去除率随浓度升高而升高,当正磷、总磷浓度分别升高到2.4～2.5和3.1～3.3 mg/L时,正磷、总磷的去除率开始迅速下降.     

3种不同基质潜流湿地对磷的去除效果

基质是潜流式人工湿地污水处理系统的重要组成部分，直接影响到系统的处理效果。本文研究了由沸石、页岩陶粒和碎石3种不同基质构建的潜流式人工湿地对磷的去除效果。结果表明，在设计水力停留时间3d，连续进出水情况下，碎石单元对磷的去除效果最好，页岩陶粒单元次之，沸石单元效果最差，平均去除率分别为95％、60％和35％。在潜流式人工湿地污水处理系统运行初期观察到磷释放现象，沸石单元最为明显。进水磷浓度较低时，磷的去除率随浓度升高而升高，当正磷、总磷浓度分别升高到2．4—2．5和3．1～3．3mg／L时，正磷、总磷的去除率开始迅速下降。     

人工湿地植物研究进展

人工湿地具有去除污染效果好、运行费用低和易维护等特点,已被广泛用于污水处理中.湿地植物在其中起着重要作用,主要包括直接吸收氮、磷等污染物,通过根系输氧促进根区的氧化还原反应与好氧微生物活动及增强和维持介质的水力传输等.综述了人工湿地植物的去污机理,阐述了湿地植物对生物可降解的有机物、营养性污染物和有毒有害物质净化的研究成果与应用,并展望今后进一步研究的重点.     

4种人工湿地基质对马拉硫磷的吸附特性

通过基质对马拉硫磷的等温吸附和吸附动力学实验,研究天然土壤、煤渣、沸石、砾石对马拉硫磷的吸附特性,为人工湿地处理含马拉硫磷废水提供理论依据.结果表明:马拉硫磷浓度为2.25 ～ 90 mg/L条件下,Langmuir和Freundlich方程均能较好地拟合4种基质对马拉硫磷的等温吸附过程,并且Freundlich方程的拟合效果要好于Langmuir方程.马拉硫磷的理论饱和吸附量大小依次为天然土壤(9.9304 mg/g)＞煤渣(1.6173 mg/g)＞沸石(0.6039 mg/g)＞砾石(0.3965 mg/g).4种基质对马拉硫磷的缓冲能力大小依次为天然土壤＞煤渣＞沸石＞砾石,即当进水马拉硫磷浓度波动较大时,作为湿地基质天然土壤使人工湿地系统维持稳定出水水质的能力最强.马拉硫磷浓度为4.5 mg/L条件下,吸附动力学模型Elovich方程能较好地拟合4种基质对马拉硫磷的吸附动力学特征,说明4种基质对马拉硫磷的吸附是表面吸附和内部扩散吸附共同作用的结果.因此,天然土壤和煤渣适宜作为处理含马拉硫磷废水的人工湿地基质.     

人工湿地不同基质配置对复合重金属污水的长期处理效果

为探究不同基质对含有复合重金属污水的长期处理效果及重金属在人工湿地中的分布特征,通过温室内构建基质分别为砾石(CK)、沸石(F)、生物炭(S)和沸石-生物炭(FS)的4组垂直潜流人工湿地污水处理模拟装置,连续运行161 d,观测出水水质变化并研究湿地各系统中重金属的浓度分布特征。结果表明,所有装置出水均呈低溶解氧状态,pH呈中性或弱碱性;4组人工湿地均具有良好的脱氮除磷及重金属去除效果,有机物、TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N和TP的平均去除率分别为91.93%~95.85%、86.08%~89.80%、94.99%~97.60%、75.22%~83.58%和60.35%~64.61%,Cu、Zn、Pb、Cd和Cr 5种重金属的去除率均在90%以上;菖蒲体内重金属的质量浓度表现为地下部分＞地上部分,但菖蒲体内富集的重金属总量相对较少,整个系统中重金属主要富集在基质中(77%~96%);与湿地CK相比,沸石与生物炭的联合添加显著提高了污水的净化能力(P<0.01),但运行后期,装置对复合污水的去除率呈一定的下降趋势。