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...     

水深对表面流人工湿地污染河水处理系统运行效果的影响

基于中试系统一年的连续运行监测,研究了水深对芦苇表面流人工湿地污染河水处理系统的影响。结果表明,水深对表面流人工湿地污染河水处理系统运行效果有很大影响,在进水COD、氨氮、总氮和总磷等分别为36±4.46、0.92±0.47、6.27±2.01和0.13±0.05 mg/L条件下,水深50 cm时处理效果最好,COD、氨氮、总氮和总磷去除率分别达到42.75%、58.42%、56.94%和43.24%。综合污染物去除效果和人工湿地建设工程量,芦苇表面流人工湿地的水深宜采用50 cm。人工湿地系统中植物光合生理和溶解氧等研究表明,水深主要通过影响植物生长和溶解氧等而影响人工湿地的水质净化效果。     

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.     

污水碳源对复合垂直流-水平流人工湿地脱氮效果的影响

碳源是人工湿地反硝化作用重要的限制因子,提供足够的碳源能够有效地提高湿地系统的反硝化作用,从而提高人工湿地的脱氮效果。考察了以污水碳源作为复合垂直流-水平流人工湿地水平流进水碳源,对系统去氮能力的影响。实验结果显示,添加碳源能使复合人工湿地对TN和氨氮的去除率分别由23.19%、39.57%提高到34.17%和50.4%。当碳源污水(化粪池污水)/硝化处理水(垂直流出水)体积比为1∶4(C/N=1.22∶1)时,系统对氨氮和总氮具有最好的去除效果,且在不同季节具有较强的脱氮稳定性。不同季节加碳源复合系统对氨氮和总氮去除效果差异显著,在夏季去除效果最高可到达66.79%和60.95%。在加污水碳源条件下,增加停留时间对TN去除效果无明显影响,但可以显著提高氨氮去除率;有植物系统比无植物系统去除NH+4-N和TN的效果要好,且夏季提升效果最明显。由此可见,以污水碳源作为复合垂直流-水平流人工湿地系统中水平流部分的碳源,是强化人工湿地脱氮效果的有效手段,但是添加碳源比例、保温措施及植物种植是人工湿地重要的设计参数。     

人工湿地脱氮除磷特性研究

针对流域水体富营养化加剧和二级处理水氮磷指标较高的问题,提出以人工湿地对二级出水继续低耗、理想地脱氮除磷。研究中通过对照不同进水水质条件下,不同结构人工湿地的脱氮除磷效能,探讨了人工湿地内的主要脱氮除磷途径。研究表明,表面流湿地内植物对氨氮吸收／吸附和硝化过程为主要氮转化途径,潜流湿地内直接反硝化过程为主要脱氮途径,脱氮效率30％～40％;磷在人工湿地内主要依赖除磷填料床的物化吸附、共沉淀去除,除磷效率达80％以上。     

不同基质复合垂直流人工湿地对富营养化景观水的净化效果

研究了两套不同基质复合垂直流人工湿地小试装置在不同季节对富营养化景观水的净化效果,分析了温度变化对污染物去除效果的影响,考察了微生物的硝化强度和反硝化强度以及基质理化性质对植物生长状况的影响,并探讨了氮、磷的去除途径.结果表明:不同基质复合垂直流人工湿地随季节变化对浊度、COD和磷的去除效果差异不明显;温度降低对脱氮效果影响显著,对磷的去除影响不大.沸石-页岩湿地硝化强度和反硝化强度优于砾石湿地.采用沸石作为基质可以提高系统对氮的去除效率,促进湿地植物的生长.对氮、磷去除途径的分析表明:微生物的硝化反硝化作用以及基质对磷的吸附沉淀作用是复合垂直流人工湿地去除氮、磷的主要途径;植物吸收分别占湿地TN、TP去除量的16%和35%左右,也是个重要途径.     

天津地区生态沟渠不同植物配置对氮磷去除效果研究

为筛选适宜天津地区的生态沟渠及提高其净化效果,设置了2组沟渠植物配置试验,研究不同植物配置模式下沟渠氮磷去除效果。结果表明:在沟底种植不同水生蔬菜中,空心菜(Ipomoea aquatica)对氮磷的净化作用较好,总氮、总磷的去除率分别为49.00%、56.05%。在沟壁种植不同护坡植物中,水葱(Scirpus validus)对氨氮、总磷的拦截较好,去除率分别为40.74%、45.24%,显著高于油莎草(Cyperus esculentus L.)和梭鱼草(Pontederia cordata)。综合比较2组植物配置模式的沟渠,以空心菜(沟底)+水葱(沟壁)植物配置的生态沟渠氮磷去除效果最佳,总氮、硝态氮、氨氮和总磷的去除率分别为49.00%、59.04%、43.91%、56.05%。该植物搭配生态沟渠是适宜天津地区治理氮磷污染的一种可行模式,研究成果将为治理天津地区面源污染提供技术指导。     

间歇曝气对垂直流人工湿地长期性能的影响

构建4个垂直流人工湿地(CWs)系统,其中系统Ⅰ、Ⅱ为陶粒CWs,系统Ⅲ、Ⅳ为河砂CWs,调节各CWs系统的间歇曝气速率,评价其对CWs系统长期运行下污染物去除效果的影响。结果表明,4个CWs系统对化学需氧量和氨氮的去除率分别能够稳定在96%、98%左右。陶粒CWs与河砂CWs相比具有更高的污染物去除能力和稳定性;硝态氮、总氮、磷酸盐去除效果受CWs系统曝气速率和基质组成的共同影响。微生物分析表明,norank Saccharimonadales是各CWs系统硝态氮去除的关键功能菌属。合适的曝气速率和基质类型对于垂直流CWs的长期稳定运行至关重要。     

组合人工湿地工艺微生物群落结构及脱氮效果研究

将复合垂直流、表面流、潜流3种不同类型的人工湿地串联起来,研究每种人工湿地的脱氮微生物及其脱氮效果.结果表明,各种人工湿地池填料表面微生物数量丰富,组合人工湿地系统形成两个串联的A/O单元,脱氮效果良好,其中总氮去除率达82.61%.     

火山岩载体对菖蒲脱氮作用的研究

当前水生植物-微生物联合修复技术中,针对微生物载体作用的研究尚少见报道。因此,以供试挺水植物菖蒲(Acorus calamus L.)为研究对象,不同火山岩(黑色、灰色、红色)为微生物载体,考察菖蒲在火山岩载体下对水体总氮(TN)的去除效果,以及对菖蒲生物量、根系氮代谢酶活性和根际微生物多样性变化的影响。结果表明：种植菖蒲前,黑色火山岩载体人工湿地的TN去除率最高(40.8%);而种植菖蒲后,灰色火山岩人工湿地脱氮效果最佳,TN去除率可达70.2%,相较种植菖蒲前其TN、高锰酸盐指数、氨氮去除率分别提高了32.2、46.9、66.6百分点,根际微生物数量增加,出水单元菖蒲生长最旺盛,优势菌属为红环菌科未知属(unclassified＿f＿Rhodocyclaceae)。由此可见,含高SiO₂和低Fe₂O₃的灰色火山岩载体可增强菖蒲对污染水体的脱氮能力,为水体脱氮提供理论和技术支撑。     

水力条件对复合人工湿地处理城市受污染河水效果的影响

通过对水力负荷、水力停留时间等水力条件的控制,观察其对复合垂直上行流人工湿地处理城市受污染河水效果的影响.一年多来的运行结果表明:水力条件对复合垂直上行流人工湿地去除其他污染物的影响显著,但对总氮去除的影响不大.水力停留时间的延长可提高总磷、氨氮、COD的去除效果;随着水力负荷的增加,总磷、氨氮、COD去除率都有所增加...     

湿地植物齿果酸模对猪场废水净化作用研究

为了选择对养殖业废水有较强耐污及净化能力的湿地植物,提高人工湿地对养殖业废水处理效果,采用基质栽培法对耐寒植物齿果酸模在猪场废水中的生长特性及其对氮、磷的去除效果进行了研究。结果表明,该植物在氨氮浓度150mg／L左右的废水中长势良好,单株植物的生物量干重达到148．7g,其氮、磷积累量分别为4．55g和0．50g,在单株处理水量为9L,水力停留时间7d时,齿果酸模对废水中氨氮、总氮、总磷及化学需氧量的平均去除率都在70％以上。可见,齿果酸模对猪场废水有较强的耐污能力和较好的净化效果,可用于人工湿地处理养殖业废水。     

基质粒径与排空时间对潮汐流人工湿地运行效能的影响

潮汐运行是强化人工湿地供氧的一种有效途径。为了解基质粒径对潮汐流人工湿地(TFCWs)处理效果及复氧过程的影响,研究了不同基质粒径TFCWs的处理性能,建立了TFCWs排空期氧转移过程的研究方法。结果表明基质粒径影响湿地对NH4+的吸附性及排空期基质孔隙氧体积占比进而影响处理效果,7～9 mm基质粒径的湿地达到最佳的氨氮去除率82.6%,3～5 mm基质粒径的湿地达到最佳的COD去除率88.2%,粒径基质小的湿地中氨氧化菌属和反硝化菌属的相对丰度更高,脱氮能力强;分析排空期基质孔隙氧体积占比变化与湿地微生物耗氧过程的联系,能够优化潮汐流湿地系统的排空时间,湿地微生物的耗氧活动主要集中在氧体积占比快速下降阶段,更长的排空时间对复氧能力没有明显提升,本研究中8 h的排空时间即可满足湿地系统的氧需求。     

菖蒲和空心菜在处理微污染河水潜流人工湿地中的应用

为了探讨修复微污染河水的潜流湿地中植物对污染物去除效果的影响及其生长变化,在野外条件下构建2座分别栽种菖蒲和空心菜的水平潜流人工湿地,并以未栽种植物的湿地作空白。分析了湿地中污染物的去除效果,考察了湿地中植物的生物量、根系活力和氮磷含量的变化。植物湿地中污染物净化效果优于空白湿地,菖蒲和空心菜湿地对氨氮(NH+4-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和高锰酸盐指数(CODMn)的平均去除率分别为61.1%和57.5%,31.5%和39.7%,24.7%和25.5%,20.4%和20.7%。实验结果表明,湿地中菖蒲的根系鲜重是空心菜的4.2倍,但其根系活力低于空心菜。2种植物均可在湿地中正常生长,但受湿地中营养盐浓度的限制性影响,移栽后的植物组织氮磷含量与移栽前相比下降了11.8%~20.3%。植物在净化微污染河水的潜流人工湿地中对N、P的去除起重要作用。     

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%)。     

垂直流人工湿地系统对污水磷的净化效果

用煤灰渣人工土壤和风车草组成的垂直流人工湿地系统对化粪池出水中总磷和无机磷的去除率分别达到75 %— 92 %和 73%— 92 % ,其处理出水中总磷和无机磷浓度大部分低于 1mg/L ,达到了城市污水二级生化处理的二级排放标准。垂直流煤灰渣人工湿地系统对磷的去除作用主要有 :物理作用、化学吸附与沉淀作用和微生物同化作用以及植物摄取等作用 ,其对化粪池出水中总磷的去除率分别为 2 2 .8%、5 0 %— 6 5 %和 1%— 3%。     

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。     

模块化填料人工湿地处理农村生活污水

构建美人蕉(Canna indicate L.)潜流人工湿地系统,对比研究基于模块化填料的人工湿地系统(MS-C-S)和基于普通碎石填料的人工湿地系统(GS-C-S)对农村生活污水的处理效果。结果表明,模块化填料对氨氮和总磷的去除率明显高于碎石填料。在MS-C-S和GS-C-S系统运行5 d后,MS-C-S系统对氨氮的去除率高达54.2%～69.4%,而GS-C-S系统仅为13%～28%;MS-C-S系统对总磷去除率77.7%～83.5%,而GS-C-S仅为54.5%。MS-C-S系统对氨氮和COD的去除率比MSU-S分别高出约23%和11%;而MS-C-S和MS-C-L系统对氨氮、总磷和COD的去除趋势和去除效果都几乎相近。模块化填料及以其为基质的人工湿地系统可以很好地去除氨氮、总磷和COD,有一定的应用前景。     

底泥-苦草系统对景观水体氮磷的去除效果及其中微生物群落的结构变化

底泥-沉水植物-微生物系统在景观水体氮磷消减过程中有关键作用。为缓解底泥氮磷释放压力并探究底泥改造材料的选择与氮磷去除效果之间的联系,选用石灰石、白云石和蓬莱镇组紫色母岩作为改造材料,构建水-底泥-苦草系统,结合水体元素质量浓度和微生物群落结构进行分析。结果表明,底泥改造联合苦草(sediment modification combined with Vallisneria natans,SMVS)对上覆水体氮、磷的去除效果相较于未改造处理显著提高(P<0.05),蓬莱镇紫色母岩组处理效果最好,对总磷、总氮的去除率分别达到87.06%、80.96%。上覆水悬浮态颗粒物中微生物群落结构发生改变,在门分类水平上,Actinobacteriota、Bacteroidota丰度在不同改造处理中存在显著差异(P<0.05);在属分类水平上,norank＿f＿norank＿o＿Chloroplast、 Mycobacterium为优势菌属,Mycobacterium在不同改造处理中存在显著差异(P<0.05)。冗余分析结果表明Ca、Mg是驱动上覆水氮磷营养盐降低的主要元素。蓬莱镇...     

垂直潜流人工湿地对水产养殖尾水中抗生素和氮磷的去除及其影响因素

针对养殖尾水中氮磷和抗生素污染问题,构建了3种不同条件的上行垂直潜流人工湿地小试系统,分析了养殖尾水中4种典型抗生素(氧氟沙星、磺胺甲恶唑、氟苯尼考和土霉素)的去除效率及其影响因素,探讨了抗生素对营养盐去除的潜在影响。结果表明：在春季和夏季,3种不同条件的上行垂直潜流人工湿地系统对氟苯尼考、土霉素、氧氟沙星和磺胺甲恶唑的去除率分别为25.61%～53.66%和15.10%～37.93%、94.82%～97.16%和93.96%～94.87%、93.53%～94.27%和85.17%～86.57%、10.48%～57.54%和29.84%～62.36%。添加生物炭可以显著提高湿地系统对磺胺甲恶唑和氟苯尼考的去除率,与CW1和CW2相比,CW3对磺胺甲恶唑的去除率平均分别提高了39.79%和33.92%;对氟苯尼考的去除率平均分别提高了25.45%和22.61%。在抗生素暴露条件下,春季,系统对总氮、总磷、氨氮和硝态氮平均去除率分别下降了11.69%、17.53%、10.04%和4.07%;夏季,总磷和氨氮的平均去除率分别下降了19.41%和5.53%,而总氮和硝态氮的平均去除率分别提高了...