人工湿地植物泌氧与污染物降解耗氧关系研究

实验采用静态水培方法研究了香蒲(Typha orientalis)、芦苇(Phragmites australis)和水葱(Scirpus validus)3种常见湿地水生植物潜在泌氧能力、去污效果,并对水生植物泌氧量与污染物降解耗氧量进行了计算分析,从而阐明湿地植物泌氧与污染物降解耗氧之间的关系。结果表明,3种植物泌氧能力由大到小依次为:芦苇香蒲水葱,其中,芦苇比放氧速率、面积泌氧率均最高,分别为3.36 mg O2/(g.d)和4.35 g O2/(m2.d)。植物对湿地系统中污染物的去除有重要影响,各植物系统COD去除速率在3.46~3.77 g/(m2.d)之间;NH4+-N去除速率在0.07~0.13 g/(m2.d);TN去除速率在0.25~0.27 g/(m2.d);TP去除速率均为0.09 g/(m2.d);均好于无植物空白系统。计算表明,各植物体系泌氧量在0.48~0.55 g O2/d之间;各植物体系COD、NH4+-N耗氧量在0.41~0.46 g O2/d之间;植物净泌氧量在0.02~0.12 g O2/d之间。植物泌氧量与COD、NH4+-N耗氧量呈显著正相关关系。若应用人工湿地处理城镇生活污水,各植物体系COD最大去除负荷在3.81~4.35 g/(m2.d)之间,NH4+-N最大去除负荷在0.83~0.95 g/(m2.d)之间,最大水力负荷在1.65~1.89 cm/d之间。     

曝气对两种人工湿地污水净化效果的影响

采用复合垂直流和水平潜流2种人工湿地处理混合污水,研究了在气水比(曝气体积/湿地进水体积)为2、4、6、8和10时2种人工湿地对污水的净化效果.结果显示:(1)复合垂直流人工湿地以气水比为2进行曝气时,对污水的净化效果最好,上行池出水的COD、TN、NH4+-N、NO3--N平均去除率比不曝气时分别提高了16.47%、...     

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%。     

潮汐流-潜流组合人工湿地污水净化效率

构建了潮汐流-潜流组合和潜流-潮汐流组合人工湿地对污水进行处理,分别研究2种组合人工湿地对污水的净化效果。结果表明,在平均进水COD浓度为214．28mg／L、NH4＋-N浓度为10．57mg／L、PO34--P浓度为5．44mg／L、TN浓度为10．25mg／L,水力负荷为o．2m3／（m2·d）的条件下,潮汐流-潜流组合人工湿地对COD、PO34--P的去除率分别为58．28％和46．99％,与潜流-潮汐流组合人工湿地处理效果相近;对NH4＋-N、TN,潮汐流-潜流组合人工湿地的去除率分别为69．93％和71．03％,比潜流-潮汐流组合人工湿地分别高15％和33％。潮汐流-潜流人工湿地的组合,在系统内实现了硝化-反硝化的组合,强化了系统对TN的净化效果,其对TN的净化效果比-般的潜流和表面流人工湿地组合提高20％～30％。总体上,潮汐流-潜流组合人工湿地具有更好的净化效果。     

人工湿地对水产养殖废水典型污染物的去除

考察了5种常见湿地植物黄菖蒲、芦苇、千屈菜、再力花和香蒲对水产养殖废水的净化能力以及生理生长指标,结果表明,黄菖蒲的氮磷吸收能力最强而芦苇较差。构建黄菖蒲、芦苇水平潜流人工湿地研究植物对水产养殖废水典型污染物的净化效果的影响,发现两者对COD、TP、TN和抗生素均有较好去除效果。其中,黄菖蒲湿地对TN的去除效果(HRT=4 d,去除率71%)显著优于芦苇湿地(HRT=4 d,去除率29%),分析其原因在于黄菖蒲湿地因其较强的吸收能力和反硝化作用使其对高NO_3~--N废水有较好的去除效果。研究中还发现,水力停留时间对TN、NO_3~--N、NH_4~+-N和NO_2~--N的去除效果有较大的影响。两种湿地对恩诺沙星的去除效果优于磺胺甲恶唑和氟甲砜霉素,不同人工湿地植物对3种抗生素的去除效果差异不大,水力停留时间对磺胺甲恶唑的去除有显著的影响。     

水力停留时间变化对2种人工湿地净化效果的影响

依托建立在新沂河河漫滩的人工湿地中试工程开展现场实验,研究分析水力停留时间变化对2种人工湿地污染物净化效果的影响。结果表明:水力停留时间的变化显著影响潜流和垂直流湿地污染物净化的效果,2种湿地高锰酸盐指数和氨氮(NH4+-N)去除效果随水力停留时间的变化均呈现先上升后下降的趋势。垂直流人工湿地显示出比潜流湿地更好、更稳定的污染物净化效果,其高锰酸盐指数和NH4+-N去除效果的最佳停留时间均出现在2 d左右,2种污染物的去除率分别达到93.1%和87.7%;而潜流湿地在水力停留时间为2 d左右时高锰酸盐指数去除率最高,达到92.3%,在2.5 d左右的时候NH4+-N去除率最高,达到81.5%。潜流和垂直流湿地都适合应用于新沂河污染河水的处理,在设计和实践应用中,两者的水力停留时间参数均可设定为2 d。     

人工湿地污水处理系统中的植物氮磷吸收富集能力研究

比较研究了人工湿地污水处理系统中7种植物对氮、磷的吸收能力.研究表明,所选7种湿地植物,稳定生长4个月后,平均总生物量在1 215～3 500 g/m2,植物氮、磷平均质量浓度分别为13.76～23.11、1.44～3.80 mg/g.香蒲具有最高氮积累量达48.18 g/m2,梭鱼草具有最高磷积累量为7.23 g/m2,姜草对氮、磷的积累量最低分别为21.40、1.68 g/m2.植物地上部氮、磷积累量与地下部的氮、磷积累量差异较大,除姜草外,植物地上部、地下部的氮、磷积累量比均大于3,黄花美人蕉地上部、地下部的氮、磷积累量比分别达11.75、12.10.通过植物收割去除氮、磷量约占湿地总去除量的2%～6%.     

人工湿地净化造纸废水尾水及优势植物筛选

通过象草、灯芯草、水葱、风车草4种植物人工湿地系统对造纸废水的处理,探讨了湿地系统对COD、NH+4-N和TP的去除能力,考察了湿地植物的净化作用与效果。结果表明,植物的引入能显著提高湿地系统对造纸废水的处理效果;植物人工湿地系统中COD、NH+4-N和TP去除率均随水力停留时间的延长而增加;4种植物人工湿地系统对COD去除效果均较好,其中水葱湿地系统最佳,COD去除率可达98%以上;水葱和灯芯草湿地系统对NH+4-N和TP的去除效果较好,其去除率分别可达85%和80%以上。综合比较4种植物的综合净化能力,水葱和风车草最好,灯芯草次之,象草最差,水葱和风车草是人工湿地处理造纸废水的适宜选择。     

不同植物的表面流人工湿地系统对污染物的去除效果

通过对4种不同植物的表面流人工湿地系统处理新沂河河水的中试研究表明,在CODMn和NH 4-N进水浓度相同条件下,香蒲湿地系统出水CODMn平均浓度最低,仅为13.44 mg/L;美人蕉湿地系统出水NH 4-N平均浓度最低,仅为1.75 mg/L;香蒲和美人蕉湿地系统对CODMn的平均去除率都达到40%以上,而千屈菜和水葱湿地系统都低于30%;美人蕉、香蒲和千屈菜湿地系统对NH 4-N的平均去除率都达到65%以上,而水葱系统则低于60%.综合比较,香蒲和美人蕉湿地系统的净化能力较强.4种植物中水葱耐淹能力最强,完全淹水22 d以上依然生长良好;千屈菜耐淹能力最弱,完全淹水7 d后就开始枯萎,17 d后地上、地下部分全部死亡.     

四种植物潜流人工湿地脱氮除磷的研究

分别以薏苡、风车草、茭白和美人蕉为植被构建潜流人工湿地(植物床),研究其对生活污水氮磷的净化功能及其去除率与水力停留时间(HRT)的变化规律.研究结果表明,各种植物床对TN、TP的去除率随HRT的延长而增加,不同植物床的脱氮除磷效果是不同的.美人蕉植物床对TN的去除效果最好,HRT为3 d时,TN去除率为56%;HRT为6 d时,TN去除率达76%.茭白植物床对TP的去除效果最好,HRT为3 d时,TP去除率达76%;HRT为6 d时,TP去除率达93%.其他植物床也有较好的脱氮除磷效果.各种植物床处理后出水TN、TP均较低, HRT为2 d时,出水TN均低于<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918-2002)一级标准A标准;HRT为5 d时,出水TP均低于二级标准,其中茭白、美人蕉植物床处理后出水TP低于一级标准B标准.4种植物构建的潜流人工湿地对TN、TP的去除均满足一级反应动力学方程,且相关性显著.     

垂直流人工花卉湿地模拟系统净化污水的效果

通过在垂直流模拟人工土柱上种植不同的花卉植物,研究了垂直流花卉人工湿地对污水COD、BOD5、TN和TP的净化效果的影响.结果表明,所选用的5种陆生花卉,甚至鲜切花卉对化粪池污水有比较好的净化效果,它们对BOD5的去除率可达到92.04%以上,对TP的去除率甚至可达到97.77%以上.而且种植花卉植物的人工湿地出水水质要好于不种植物的对照湿地系统.     

水力负荷对人工湿地修复富营养化景观水体效果的影响

水力负荷对湿地的去污效果有直接影响,但目前的研究一般限于去除率方面,缺少对污染物去除总量影响的研究。为综合考察水力负荷对人工湿地修复富营养化景观水体效果的影响,以某会议中心富营养化景观水体生态修复工程中的2#人工湿地为研究对象,研究了其在水力负荷分别为1.03、1.37m/d时的水质净化效果。结果表明:当水力负荷由1.03m/d提高到1.37m/d时,2#人工湿地仍具有较好的COD、TN和TP去除效果;COD和TN的总平均去除率略有下降,但水力负荷为1.37m/d时的COD和TN总平均去除量比水力负荷为1.03m/d时总平均去除量分别高28.29%和20.96%,对COD和TN总量的控制效果显著;TP的去除受水力负荷的影响较小,在两种水力负荷条件下均具有较高的去除率。     

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。     

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。     

潜流人工湿地去除毒死蜱、双酚A、4-壬基酚

为研究潜流人工湿地对毒死蜱、BPA及4-NP的去除效果,选取宽叶香蒲、芦苇、花叶香蒲及小香蒲4种湿地植物,通过SPE-HPLC测定进出水中3种污染物的浓度,计算4种植物潜流人工湿地对3种污染物的去除效率。结果表明,水力停留时间3 d,4组植物对毒死蜱、BPA和4-NP去除率均高于60%,各植物组对毒死蜱和4-NP的去除效果之间无显著性差异,宽叶香蒲对BPA的去除率为82.66%,显著高于其余3种植物组62.96%~69.63%。在静态条件下,毒死蜱、BPA和4-NP在模拟系统内降解过程符合一级降解动力学方程,降解方程分别为:c=124.63exp(-t/25.393)+3.7618 1,c=316.61exp(-t/34.955)+0.56475 2,c=168.91exp(-t/17.061)+12.133 3(c,剩余浓度,μg/L;t,停留时间,h),半衰期分别为18、21和11 h。     

芦苇和香蒲在人工湿地城市污泥处理系统中的应用

用有机玻璃材料做成模拟人工湿地,分别种植芦苇和香蒲考察2种模拟植物湿地对城市污泥干化和稳定化、污泥中营养元素和重金属去除效果,并和空白湿地对比。实验污泥取自当地污水厂二沉池,污水处理采用厌氧池加氧化沟工艺。模拟人工湿地进泥负荷为0.72 kg TS/(m2.d),进泥中TS平均含量为5.58 g/L,pH为6.80。实验期为1年,采用间歇式进泥,渗滤液月采集测样一次,湿地剩余污泥2月1次。实验结果受天气和气候影响较大,处理效果夏季好于冬季,出水水质和剩余污泥的干化及稳定效果芦苇湿地好于香蒲湿地。剩余污泥中各种重金属含量低于污泥农用标准中各重金属离子浓度要求。结果表明,人工湿地植物净化系统对城市污泥有较好的脱水和稳定化效果。     

水生植物总氮测定中两种消化方法的比较

水生植物在人工湿地污水净化过程中起着非常重要的作用,植物组织中氮、磷的含量是考察人工湿地净化污水效能的一个重要指标。采用经典的Kjeldahl（凯氏）消化法和H2SO4—H2O2消化法测定了人工湿地植物体中总氮含量,分析了两种消化方法各自的优缺点,并应用SPSS统计软件对两种方法测得的数据进行统计检验。其结果表明,两种方法测得的总氮含量具有显著性差异。应根据不同的实验要求选择适宜的测定方法。     

不同尺度潜流人工湿地对污染河水的净化机制

为了揭示潜流人工湿地对污染河水的净化机制,通过构建实验室规模和中试规模2种尺度的人工湿地,系统分析了人工湿地净化污染河水过程中的基质特性、微生物特性和植物作用。结果表明,2种尺度人工湿地对悬浮固体(SS 95.86%,94.74%)和有机物(COD 85.29%,80.41%;BOD5 90.60%,89.99%)的去除效果相近,而实验室规模湿地对营养物的去除效果(TN 30.13%,TP 76.89%)优于中试规模湿地(TN 20.27%,TP 52.45%)。实验室规模人工湿地的微生物群落多样性和微生物数量更高,并且具有能够脱氮和降解有机物的特属优势菌种黄杆菌和金黄杆菌。中试规模人工湿地能够更好地为植物生长提供适宜的环境条件,中试规模湿地中的植物生物量(1.47 kg·m~(-2))高于实验室规模湿地(1.12 kg·m~(-2)),而且植物在湿地氮磷去除中的贡献率(TN 23.55%,TP 8.80%)也高于实验室规模湿地(TN 11.03%,TP 4.46%)。     

潜流人工湿地污染河水处理系统中的填料堵塞问题研究

利用潜流人工湿地系统处理污染河水,水力负荷为0.15 m3/(m2·d).研究了该系统长期运行过程中的填料堵塞问题及其对污染物去除率的影响.构建了潜流人工湿地污染河水处理中试系统,在运行两年后,潜流人工湿地填料存在一定的堵塞现象,填料孔隙率最大减少了2.67%.填料孔隙堵塞现象主要发生在该中试系统的前段(沿水流方向距进水点0～5 m),其填料堵塞物质主要为无机颗粒物.植物对填料堵塞问题的改善作用并不显著.填料的部分堵塞对该中试系统中污染物的去除率有一定的影响,运行第2年氨氮的去除率略有降低,而COD的去除率有增加的趋势.     

潜流人工湿地中污染物浓度的沿程变化及垂向分布

构建4个潜流人工湿地(改进波形潜流人工湿地(IW-SFCW)、波形潜流人工湿地(W-SFCW)、传统潜流人工湿地(SFCW)及不栽种植物的对照湿地(CK-CW))处理厌氧消化后的猪场废水,考察各湿地单元中污染物的沿程变化及垂向分布。结果表明:(1)总体上,污染物浓度在栽种植物的IW-SFCW、W-SFCW、SFCW中沿程逐渐降低,栽培植物、改变湿地结构对废水中污染物的去除效果有显著性差异;(2)废水中的污染物主要集中在湿地的进水端被去除,这种现象在CK-CW中尤为突出,因此后期在设计湿地时可调整合适的长宽比以提高湿地对废水中污染物的净化效果;(3)4个湿地对氮污染物的去除效果有待提高,后期应着重解决湿地后端碳源不足的问题以提高氮污染物的去除效果。