人工湿地在中国的研究进展

人工湿地具有去污效果好、运行费用低及维护简单等特点,现已被广泛运用于污水处理中,具有相当显著的生态环境效益。本文对人工湿地在中国的研究进展进行归纳、阐述,分析其研究中存在的问题,并对其今后的研究和应用进行展望。     

重污染感潮河道底泥释放特征及其控制技术研究

以珠江三角洲城市重污染感潮河道为对象,研究了底泥污染物(重金属、有机物和营养盐)在静态、潮汐作用影响及人工曝气扰动下的释放特征.在此基础上,采用曝气充氧、重金属化学固定、激活底泥土著微生物等联合技术对底泥释放进行控制,研究其控制效果.结果表明:①感潮作用加速了底泥污染物的释放,与静态释放相比,Cu、Zn、Pb、Cr、COD、NH 4-N和TP的平均释放速率提高了1～4倍,释放量增加了0.3～1.8倍;底泥平均耗氧速率提高了1.28倍.②人工曝气扰动使底泥污染物局部急剧释放,并使泥水界面由弱碱性变成弱酸性;在有氧环境,NH 4-N、TP的释放得到有效抑制.③投加石灰调节pH至8～9,上覆水体Cu、Zn、Pb、Cr的去除率达到85%～98%,同时还可去除92%的TP和86%的浊度;在微碱性好氧条件下,Cu、Zn、Pb和Cr的释放量稳定在300μg·L-1以下.④底泥土著微生物层对水体及底泥污染物有良好的降解作用,通过间歇曝气COD、NH 4-N、TP去除率分别可达到85%、92%和71%;但微生物层具有较高的耗氧速率,达到45g·m-2·d-1.     

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。     

复合垂直流人工湿地氧化还原特征及不同功能区净化作用研究

研究了复合垂直流人工湿地系统氧化还原电位（Eh）的时空变化规律及不同功能区中污染物的净化效果。结果表明：湿地系统下行流池表层、两池底层、上行流池表层Eh的变化范围分别为402～585、-87～-130、308～432 mV,沿水流方向依次形成了好氧A区/缺氧、厌氧区/好氧B区3个功能区。好氧A区是污染物去除的主要区域,BOD₅、COD_Cr、NH⁺_4- N的去除率分别为430%、484%、541%,特别是NH+4 N去除率占总去除率的79%;缺氧、厌氧区主要是进行反硝化反应和有机物的厌氧分解;好氧B区则主要是去除厌氧分解后的有机物以及进一步脱氮。另外,NH+4 N的去除率与系统各功能区Eh呈显著相关关系（〖WTBX〗p〖WTBZ〗＜001）,而BOD₅、COD_Cr、NO^-_3-N的去除率与系统各功能区Eh相关性不显著。     

轻质填料在人工湿地中的研究现状与应用展望

基质作为人工湿地的重要组成部分,在净化污水过程中发挥着核心作用,而轻质填料作为一种新兴的人工湿地基质,因其具备成本低、吸附容量大等优势,受到广泛关注。该文深入分析了当前人工湿地中轻质填料的研究现状,阐释了轻质填料强化人工湿地性能的作用机制。并综合考虑填料的功能特性和性能价值,基于湿地填料优选原则构建了轻质填料在人工湿地中应用的指标体系与量化评价方法,发现相比较于其他轻质填料而言,明矾污泥、炉渣等工业废弃物具有突出的应用优势。同时,该文还对轻质填料未来的发展方向进行了探讨,以期为轻质填料在人工湿地领域的推广应用提供理论依据和实践指导。     

缺氧SBR耦合蔬菜型人工湿地处理农村生活污水

为资源化处理农村分散生活污水,文章以空心菜为湿地植物,利用缺氧SBR耦合蔬菜型人工湿地工艺对农村分散生活污水进行处理,为组合工艺选择了SBR最佳水力停留时间(HRT),并在温度(30±2)℃、HRT 5 h、水力负荷0.92 m³/(m²·d)条件下,评价了组合工艺的污水处理性能及资源回收潜力。结果表明,HRT越长,SBR对各污染物的去除效果越好,考虑到人工湿地的碳源需求以及湿地植物生长所需的营养元素,最佳HRT为5 h。组合工艺对污染物去除效果明显,COD、NH₄⁺-N、TN、TP去除率分别达到85.4%、80.8%、68.6%、94.3%。COD、TN、TP平均出水浓度可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A标准,NH₄⁺-N达到一级B标准。实验期间空心菜快速增长,具有较强的资源化回收潜力。     

人工曝气生态净化治理农村黑臭水体效果探究

为研究农村黑臭水体的治理方法,用狐尾藻开展模拟试验,之后用“狐尾藻+人工曝气”法在某坑塘进行治理工程试验。结果表明,狐尾藻对水中总氮、氨氮、总磷具有明显的去除效果。在“控源截污+清淤疏浚”的基础上,通过“狐尾藻+人工曝气”组合工艺可明显消除黑臭现象,透明度和溶解氧明显提高。最终该坑塘黑臭水体氨氮、溶解氧、透明度均达到《农村黑臭水体治理工作指南（试行）》中表1监测指标阈值。因此,在“控源截污+清淤疏浚”的基础上,利用“狐尾藻生态净化+人工曝气”组合工艺对农村黑臭水体具有很好的治理效果。     

基于仿自然人工湿地的低污染水体碳氮协同调控优化措施研究

针对低污染水补给城市河湖景观水体后氮磷营养盐削减、COD波动的问题,构建了仿自然人工湿地和生物塘,通过开展动水和静水试验,研究湿地生态配置和水力停留时间对各水质指标的影响.结果表明,螺、蚌、浮游动物及浮叶植物对COD、BOD₅具有明显的抑制作用,且浮叶植物能够实现TN的高效去除并提高有机氮的氨化作用,仿自然人工湿地建议为“沉水植物+挺水植物+浮游动物+螺、蚌+浮叶植物”的生态系统组合.在上游低污染来水条件下,建议仿自然人工湿地水力停留时间为7 d,沉水植物种植8丛·m^-2,挺水植物种植5丛·m^-2,浮叶植物8株·m^-2,浮游生物塘中投放中华圆田螺1000 g·m^-2,椭圆背角无齿蚌2只·m^-2,以实现仿自然湿地对低污染水体碳氮协同调控.     

人工沙滩对海水入侵影响评价的数值模拟研究

以广东省珠海市2018年完工的唐家湾沙滩为研究对象,基于OpenGeoSys程序构建海水入侵数值模型,根据水文地质调查数据,建立沙滩修复前地下水运动的数学模型,利用地下水盐度历史数据进行参数率定与模型验证。在该模型基础上,根据填沙的水文地质参数,改变模型相应部分的属性,分析针对不同人工沙滩修复方案情景下的咸淡水界面运移规律。结果表明：人工填沙可加速海水入侵,填沙厚度对海水入侵程度影响较小;增加填沙宽度可以有效缓解海水入侵,当填沙宽度达到50 m时,可驱退咸淡水界面至沙滩修复前的状态。