添加填料的人工湿地反硝化过程研究

构建了以炉渣为基质、种植美人蕉(Canna indica)、添加玉米秸秆、玉米芯和木块的人工湿地,通过模拟实验,研究添加不同缓释碳源对人工湿地运行性能的影响。实验结果表明,4个人工湿地具有很好的脱氮除磷能力,对氨氮、硝态氮、总氮和总磷去除率分别为94.3%、90.0%、94.8%和87.9%以上。当总氮质量浓度≤125.9mg/L时,所有人工湿地都能去除氨氮和硝态氮,去除率分别为87.4%和93.1%以上;当总氮含量进一步提高,为179.2 mg/L时,所有人工湿地的硝态氮去除率都减小,添加玉米秸秆的人工湿地能保持硝化和反硝化作用,氨氮和硝态氮的去除率分别为91.6%和92.1%以上。当总氮质量浓度为179.2 mg/L时,人工湿地的硝态氮去除率随着温度下降而减小,但添加玉米秸秆的人工湿地的硝态氮去除率还能达到81.1%。以玉米秸秆为缓释碳源、以炉渣为基质、种植美人蕉的人工湿地适用于治理以硝态氮为主要污染物的污水,可以对该类污水进行高效净化。     

钢渣在人工湿地净化污水中的应用

将钢渣作为基质应用到人工湿地中,可以提高人工湿地对污水中污染物的去除效率。钢渣可以分为碱性氧气炉钢渣、电弧炉钢渣、高炉钢渣和改性钢渣。以碱性氧气炉钢渣、电弧炉钢渣和高炉钢渣作为基质的人工湿地对污水中总磷的去除率都较高,对模拟污水中总磷的去除率大于对实际污水中总磷的去除率,以高炉钢渣作为基质的人工湿地对污水中总氮的去除率较高。可以通过改变实验条件,提高钢渣作为基质的人工湿地对污水中总氮的去除效率。     

无植物水平折流式潜流人工湿地对氮和磷的净化效果

以炉渣、木块、砾石和木块、炉渣、砾石两组基质配置方式,构建无植物水平折流式潜流人工湿地,在不同水力停留时间(2 d、3 d和5 d)条件下,比较两组湿地系统(HB1和HB2)对模拟生活污水中氮、磷污染物的去除效果,同时分析优化的基质配置方式和水力停留时间。结果表明,当水力停留时间为3 d时,人工湿地系统的总氮去除率为71%~77%,当水力停留时间增加到5 d时,其去除率为79%~80%,提高不明显;当水力停留时间为3d时,其总磷去除率达到最高值50%,继续增加水力停留时间,其去除率反而下降。因此,无植物水平折流式潜流人工湿地的最佳水力停留时间为3 d。在进水端的前1/3基质区,HB1炉渣区和HB2木块区的氨氮质量浓度分别为13~17 mg/L和18~19 mg/L,硝态氮质量浓度为5.9~9.1 mg/L和0.4~2.8 mg/L。可见,炉渣能提高氨氮的去除率,木块有利于硝态氮的去除。HB1对氮污染物(尤其是氨氮)去除效果好于HB2,其基质配置方式为炉渣、木块和砾石;对磷的去除效果两种基质组合方式差别不大,木块、炉渣和砾石组合效果略好。     

以5种不同基质构建的模拟垂直流人工湿地对含铅废水的处理效果比较

将黄土、污泥、细沙、细煤渣、粉煤灰和砾石作为基质原料,取其中5种原料,以1∶1∶1∶1∶1的体积比,配置成不同原料混合而成的5种基质;在利用5种基质构建的模拟垂直流人工湿地中,处理Pb~(2+)质量浓度为10 mg/L、20mg/L、40 mg/L、80 mg/L和160 mg/L的废水(人工配制),控制水力停留时间为8 h。实验结果表明,当废水中Pb~(2+)质量浓度为10 mg/L、20 mg/L、40 mg/L和80 mg/L时,以污泥+黄土+细煤渣+砾石+细沙为基质构建的人工湿地对Pb~(2+)的去除率最高,为87.50%～93.77%;当废水中Pb~(2+)质量浓度为160 mg/L时,以粉煤灰+污泥+黄土+细煤渣+细沙为基质构建的人工湿地对Pb~(2+)的去除率最高,为91.00%;当废水中Pb~(2+)质量浓度为10 mg/L和20 mg/L时,在以粉煤灰+污泥+细煤渣+砾石+细沙为基质构建的人工湿地中,重金属的潜在迁移能力最弱;当废水中Pb~(2+)质量浓度为40 mg/L、80 mg/L和160 mg/L时,在以粉煤灰+污泥+黄土+细煤渣+细沙为基质构建的人工湿地中,重金属的潜在迁移能力最弱;基质的容重、有效粒径D10、不均匀系数K80、pH、阳离子交换量和有机质含量都与含铅废水的处理效果正相关,基质的总孔隙度、有效粒径D80、有效态锰和全量锰、镁、铝、铁含量则分别与Pb~(2+)的去除率、基质中的铅形态含量负相关。     

人工湿地脱氮除磷基质的吸附能力及其影响因子

在以往人工湿地基质脱氮除磷的吸附实验数据、实验条件和吸附基质的物理化学特性数据的基础上,对吸附性能较好的基质及影响其吸附能力的因子进行判定。基于单因素方差分析,筛选出对总磷吸附性能较好的基质为粉煤灰和工业废弃矿渣,对氨氮吸附性能较好的基质为沸石。偏相关分析和逐步多元回归分析结果显示,影响粉煤灰吸附总磷能力的主要因子为SiO_2含量与Al_2O_3含量比及Fe_2O_3、CaO和MgO含量和;影响工业废弃矿渣对总磷吸附能力的主要因子为pH及Fe_2O_3、CaO和MgO含量和;影响沸石对氨氮吸附能力的主要因子为SiO_2含量与Al_2O_3含量比及粒径。因此,在粉煤灰和工业废弃矿渣对总磷的吸附过程中,化学吸附起重要作用;在沸石对氨氮的吸附过程中,以物理吸附为主。     

潜流人工湿地对模拟污水中β-HCH的去除效果

为了研究潜流人工湿地对污水中六氯环己烷(HCHs)的异构体β-HCH的去除效果,构建了 4种潜流人工湿地装置,分别为未添加基质且未种植菖蒲(Acorus calamus)、添加基质未种植菖蒲、添加基质且种植菖蒲并添加氨苄青霉素、添加基质且种植菖蒲的人工湿地,在各人工湿地中,加入配制的β-HCH模拟污水;采用气相色谱法,...     

铁碳微电解基质强化人工湿地污染物去除率的室内模拟实验

通过人工湿地模拟实验,对比研究了铁碳微电解强化人工湿地和普通人工湿地对废水中氨氮、硝态氮、总磷和化学需氧量的去除效果。研究结果表明,铁碳微电解强化人工湿地水中溶解氧含量和氧化还原电位都在第1天减小,之后随着水力停留时间的延长而上升,且都高于普通人工湿地。当水体停留时间为6 d时,铁碳微电解强化人工湿地对氨氮、硝态氮、总磷和化学需氧量的去除率分别为96.00%、97.44%、97.46%和86.12%,分别比普通人工湿地高5.21%、3.35%、13.59%和22.96%,添加铁碳微电解材料可以提高人工湿地对氨氮、硝态氮、总磷和化学需氧量的去除率。     

铁铜内电解基质与曝气对人工湿地除污的影响

为探究不同铁铜内电解基质在不同曝气条件下对人工湿地污水的净化效果,构建表流人工湿地床,以研究4种铁铜内电解基质(质量比1:0、1:0.05、1:0.1、1:0.2)在不同曝气条件下(气水比3:1、6:1、9:1、12:1、15:1)对人工湿地污水的COD、TN、TP去除率的影响。结果表明:不同铁铜内电解基质对COD、TN、TP的去除效果有显著差异。随着内电解基质中铜比例的提高,COD、TN、TP的去除率均有升高的趋势。随着气水比的提高,TP去除率呈先升后降的趋势。铁铜内电解基质与曝气条件之间的交互作用对COD、TN、TP去除效果影响不显著。研究发现,当气水比为9:1时,铁铜内电解基质(质量比1:0.2)的净污效果最好。     

经三氯化铁改性的沸石除磷效果

为提高沸石填料的除磷效果,用Fe Cl3沉积法,改性粒径为10~20目的天然沸石,研究沸石的最佳改性条件,以及反应时间、进水磷浓度和沸石投加量等对除磷效果的影响。研究结果表明,经Fe Cl3改性的沸石的除磷率是天然沸石的6.2~12.8倍,最佳改性摩尔质量浓度为3.5 mol/L;当进水磷质量浓度为10 mg/L时,改性沸石最佳投加浓度为0.1 g/m L,其除磷率随着时间增加而增大,在8 h后趋于稳定;随着进水磷浓度的增大,改性后的沸石的吸附速率和吸附容量增大,其吸附速率符合班厄姆公式;改性沸石等温吸附过程符合Freundlich方程(R20.988)和Langmuir方程(Qm=0.275 6 mg/g,R20.988)。     

北京市杨镇一中人工湿地设计及污水处理效果

针对北京市农村地区居民居住相对分散、生活污水集中处理难度大的状况,在北京市杨镇一中,建立了经济且简便易行的用于处理污水的人工湿地。该人工湿地由地埋式一体化预处理、多级复合式人工湿地系统、景观湿地系统三部分组成。通过单元实验,对人工湿地的填料结构、植物选择、布水设计、水位调节、湿地防堵系统设计、预处理系统设计进行了创新,研究了1d、2d和3d水力停留时间对污水中有机物处理效应的影响,并开展了人工湿地基质堵塞实验、冬季保温措施研究以及人工湿地脱氮除磷效果研究。结果表明,比较而言,1d和3d的水力停留时间不利于有机物的去除,2d的水力停留时间有利于有机物的去除;人工湿地0～10m的水平距离内,0～5cm、30～35cm、60～65cm深度的基质的堵塞差异显著(n=10,p<0.05),从水平上看,在0m、2m、4m处基质的堵塞最为明显,因此,在更换人工湿地基质时,只需更换0～4m内的基质;棚膜+蒲席覆盖系统去除污水中总氮的效果要优于结冰盖系统,更适宜于北方使用;预处理系统、人工湿地系统、景观湿地系统三部分共同处理污水,优势互补,能使处理后的出水符合北京市水污染排放标准一级B限值。     

东北屯人工湿地污水处理系统的设计与应用

从人工湿地规划设计的角度出发,依据地表水环境质量标准,以现有废弃渠道、坑塘为基础,通过开挖回填、调坡整治、基础压实等措施,建立了衡水市故城县郑口镇东北屯人工湿地污水处理系统。该系统包括前池、沉淀池、垂直流湿地、生态塘湿地、表面流湿地和蓄水池。探讨了人工湿地渗滤处理系统的主要设计参数;采用Freundlich公式、Kikuth公式和有关经验公式,分析了渗滤系统对污水生化需氧量、总氮、总磷的处理效果;研究了处理系统中垂直流、生态塘渗流和表面流的污染物去除率;针对水质、水量和环境温度3个主要因素进行了敏感性分析,给出了渗滤系统敏感性分析结果,并与湿地去污实验结果进行了比较,变化趋势基本一致。研究结果表明:①人工湿地规划设计应进行敏感性分析,以便更好地制定系统的控制运行预案;②湿地出水口高度应能够调节,以便控制湿地床体的"饱和"状态,充分发挥湿地渗滤、微生物的作用;③北方人工湿地的去污效果,受季节性影响较大,应采取塑料大棚或秸秆覆盖进行保温,在冬季,塑料大棚能够使湿地温度维持在13.3℃以上,日照时间基本不减少,湿地植物可正常生长;④当进水的生化需氧量浓度超过75mg/L时,应减小进水负荷,控制污染物总量在湿地高效处理范围内;⑤当日污水处理量超过3000m3/d时,应提高集污渠、前池、沉淀池的临时蓄存水位。     

Effect of Different Factors on Nitrogen Removal Rate in Constructed Wetlands

Factors affecting total nitrogen (TN) removal rates in constructed wetland were investigated by intermittent operation in the subsurface flow (SSF) constructed wetland system.The results demonstrated that removal rates of TN increased with the rising of TN pollution load (1.40-12.40 g/m2) when the retention time was determined by 60% TN Phragmites australis-soil-slag system.TN removal rates were affected by total phosphorus load in case of higher TN load.TN removal rates in SSF Phragmites australis wetlands were greater than that in SSF Calamagrostis angnstifolia wetlands at the same experimental cycle.Effect of wetland substrates on TN removal rates varied with the pollutants loading in SSF constructed wetland system,plant species and plant-growing period.     

A Comparative Study of Pollutant Removal Stability in Hybrid Wetland Columns

This study investigated the effects of two alternative substrates(wood mulch and zeolite) on the performance of three laboratory-scale hybrid wetland systems that had identical system components and configurations.Each system consisted of a vertical flow(VF) wetland column,followed by a horizontal flow(HF) column and a vertical flow column.The substrates employed were wood mulch,gravel and zeolite,and Phragmites australis were planted in each column.The systems received synthetic wastewater,with pollutant loadings in the range of 8.5-38.0 g/(m2·d) total nitrogen(TN) and 4.0-46.4 g/(m2·d) biological oxygen demand(BOD5).Wood mulch and zeolite substrates showed higher efficiencies in terms of removing nitrogenous compounds and biodegradable organics.The supply of organic carbon from the organic mulch substrates enhanced denitrification,while adsorption of influent ammoniacal nitrogen(NH4-N) in zeolite played a major role in the removal of nitrogenous species in the wetland columns.Overall,the average percentage removals of TN and BOD5 reached >66% and >96% respectively,indicating stable performances by the hybrid wetland systems under the experimental loading ranges.Mathematical models were developed,based on the combination of Monod kinetics and continuously-stirred tank reactor(CSTR) flow patterns to describe the degradation of nitrogenous compounds.Predictions by the models closely matched the experimental data,indicating the validity and potential application of Monod kinetics in the modelling and design of treatment wetlands.     

温州三垟湿地底泥氮、磷含量及其对水质的影响

为探讨温州三垟湿地底泥中氮、磷营养盐含量及其对水质的影响,测定了三垟湿地水体、底泥中的氮、磷含量。结果表明,三垟湿地底泥中富含氮、磷等营养盐,当氧化还原环境发生变化时,底泥可成为水体的主要污染源;底泥中的全氮、全磷若有1％释放,则会使水体中的总氮增加0．63—3．10mg／L,总磷增加0．94—4．70mg／L;若一次释放,则会使水体中的总氮增加62．50～310．00mg／L,总磷增加94．13～470．00mg/L;因此在当前情况下,即便切断外源污染,三垟湿地水体仍将长期处于富营养化状态。     

不同气水比对两种人工湿地除污效果的影响

为比较不同气水比下各类型人工湿地的除污效果,选取火山石、炉渣和牡蛎壳作为人工湿地构建基质,研究两种人工湿地(表面流和潜流人工湿地)在不同气水比(0,2,4,6,8)下对污水的净化效果。结果表明:潜流型人工湿地对COD、NH_4~+-N及TP的去除率均高于表面流人工湿地;尤其是在COD的去除过程中,当气水比≥4时,潜流式湿地对污染物的去除效果显著高于表面流人工湿地。此外,适当曝气可显著提高人工湿地对COD、NH_4~+-N及TP的去除率,气水比为4时,表面流和潜流人工湿地对COD及TP的去除率显著高于气水比为0和2时的去除率。对NH_4~+-N而言,表面流和潜流人工湿地分别在气水比为8和6时达到最大去除率。气水比和人工湿地类型的交互作用对污染物的去除率影响不显著,在实际工程中可以忽略组合效应,致力于确定湿地类型及气水比各自对湿地除污效果的最优条件。     

人工湿地脱氮除磷的效果与机理研究进展

人工湿地作为一种低耗高效的污水处理系统正在被广泛应用于各种类型的污水处理,不仅对有机污染物有较强的降解能力,而且对传统的二级处理难以去除的氮磷也有较好的去除效果。人工湿地污水处理系统是一个复合生态工程系统,其对污染的去除机理是一个错综复杂的过程,基质、水生植物和微生物共同发挥着重要作用。综述了人工湿地脱氮除磷的效果与机理,讨论了基质、水生植物、微生物及其他外界因素对系统处理效果的影响及氮磷去除的预测模型,提出了当前人工湿地研究中存在的问题和提高人工湿地脱氮除磷能力的对策。     

7种水生植物对富营养化水体中氮磷去除效果的比较研究

通过室外盆栽试验研究了7种水生植物对富营养化水体中氮磷的去除能力.试验结果表明:所选7种水生植物在富营养化水体中生长良好并表现出较好的氮磷去除效果.在SRP、TP进水浓度分别为0.5~1.25 mg/L和0.6~1.3 mg/L时,各种植物SRP和TP去除率随进水浓度变化趋势保持一致且SRP去除率高于TP去除率.7种植物中,千屈菜(Lythrumsali-cariaLinn)的磷去除性能最好,与无植物空白相比,其SRP和TP平均去除率分别提高12.15%和14.36%;芦苇(Phragmites communis)最差,仅使SRP和TP平均去除率提高8.61%和6.73%.7种植物TN去除性能差异显著,与无植物空白相比,水葱(Scirpus vali-dusVahl)、香蒲(Typha angustifoliaLinn)、芦苇、美人蕉(Canna generalis)、石菖蒲(AcorustatarinowiiSchott)、黄花鸢尾(Iris wilsoniiWright)和千屈菜分别使TN平均去除率提高18.19%、17.84%、16.0%、14.85%、12.6%、7.93%和7.56%.植物氮磷去除能力和实际生长情况表明,水葱、香蒲和芦苇可作为有效去除氮磷的北方人工湿地备选植物.