表面流——潜流——潜流串联人工湿地对排入星月水库污水的处理效果

采用表面流—潜流—潜流串联人工湿地模式,对排入长沙市青竹湖星月水库的污水进行处理。分别在2015年7月和11月,研究该人工湿地的水质和植物根际微生物数量。研究结果表明,在7月采样日,该人工湿地对污水中的化学需氧量、总氮、总磷和氨氮的去除率分别为81.9%、97.1%、96.0%和99.8%;在11月采样日,其去除率分别为85.7%、97.8%、96.4%和98.5%。在7月和11月采样日,各污染物含量大致上随着实验进程逐渐减小,在AII单元和AIII单元,污染物含量升高,原因是这两个单元兼顾溢洪的功能。在7月采样日,人工湿地对氨氮的去除率大于11月采样日,而在11月采样日,人工湿地对总氮、化学需氧量和总磷的去除率大于7月采样日。在人工湿地系统中,微生物数量沿程递减,且在11月采样日各单元的微生物数量明显大于7月采样日。在人工湿地系统的两个潜流单元中,前端的潜流单元有利于去除污水中的化学需氧量、总磷和氨氮,后端的潜流单元有利于去除污水中的总氮。     

在冷季利用人工湿地处理泉州永春县养猪场废水的效果研究

以福建省泉州市永春县养猪场废水为处理对象,选取10种植物,构建表面流人工湿地系统。于2014年12月10~16日、2015年1月4~10日和1月20~26日、2015年11月3~9日和11月20~26日,进行了5个周期的实验,比较了不同植物配置的人工湿地在冷季对养猪场废水中化学需氧量、氨氮、总氮和总磷的深度处理效果。研究结果表明,不同植物配置的人工湿地对各污染物的去除效果有所差异,2014年12月10~16日,栽种水龙(Ludwigia adscendens)的人工湿地对化学需氧量、氨氮、总氮和总磷的去除率分别为34.4%、63.7%、13.0%和46.8%;栽种黄菖蒲(Iris pseudacorus)的人工湿地对化学需氧量、氨氮、总氮和总磷的去除率分别为78.1%、96.3%、42.0%和26.3%。2015年1月4~10日,栽种水龙的人工湿地对化学需氧量、氨氮、总氮和总磷的去除率分别为59.1%、94.8%、81.9%和19.4%;栽种黄菖蒲的人工湿地对化学需氧量、氨氮、总氮和总磷的去除率分别为53.8%、95.0%、60.4%和75.3%。在10种供试植物中,栽种水龙和黄菖蒲的人工湿地对各污染物的去除效果相对较好,其可以作为深度处理养猪场废水的植物选择。2015年1月20~26日,受温度影响,栽种水龙和黄菖蒲的人工湿地对化学需氧量的去除效果受到明显抑制,但其对氨氮、总氮和总磷仍有一定的去除效果。     

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。     

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。     

出水回流对连续式折流潜流人工湿地脱氮除磷效果的影响

以模拟生活污水为研究对象,构建两组基质分别为砾石、木块、炉渣和砾石、炉渣、木块配置方式的水平折流潜流人工湿地(HBSFs),探讨不同回流比(0%、50%和150%)对两组人工湿地系统(HB1和HB2)脱氮除磷的影响。研究结果表明,当水力停留时间为2 d时,出水回流对水中氨氮和总氮的去除率提高效果显著,当回流比为150%时,氨氮平均去除率可达约60%,高于不回流时的氨氮去除率(45%),总氮的平均去除率(64%)也高于不回流时总氮的去除率(53%);同时,出水回流在一定程度抑制硝态氮的去除,对总磷的去除效果略有提高,但不明显;硝氮去除率从不回流时的95.4%~96.6%降至回流时的72.7%~87.2%。可见,与不回流相比,回流条件下对水中氨氮、总氮和总磷的去除效果都有所提高。     

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。     

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。     

利用水平潜流人工湿地净化城市湖泊污水——以西安市兴庆湖为例

2007年6月,构建并运行水平潜流人工湿地,对西安市最大的人工湖——兴庆湖的严重富营养化水体进行净化,以实现该湖生态系统的长期恢复。结果表明,水平潜流人工湿地对水体中的化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和固体悬浮物(SS)的平均去除率分别为84.2%、53.8%、47.9%、73.3%和86.6%,由于硝化和反硝化过程不足,导致人工湿地对水体中氮的去除率较低。提出构建多级湿地循环处理系统,以改进和完善处理城市湖泊污染水体的人工湿地技术。     

西北干旱、半干旱地区高盐人工湿地适宜植物筛选

植物是人工湿地的重要组成部分,但是,在西北干旱、半干旱地区,由于年降水量较少,年蒸发量较大,导致人工湿地土壤和水体含盐量较高,可供选择的适宜植物种类少,限制了人工湿地污水处理技术在该地区的应用。选择香蒲(Typha orientalis)、鸢尾(Iris tectorum)、芦苇(Phragmites australis)作为人工湿地中的植物,构建模拟的潜流人工湿地,配置不同含盐量(NaCl含量分别为0%、0.5%和1%)、化学需氧量(质量浓度为191.8~249.9mg/L)、总氮(质量浓度为27.5~33.5 mg/L)和总磷(质量浓度为4.5~5.9 mg/L)的污水,作为人工湿地的进水,研究不同盐度下植物外部形态、生理特性指标变化及其对污水中化学需氧量、总氮和总磷的净化效果,筛选出适宜盐沼的植物。研究结果表明,随着污水中含盐量的增加,3种植物的叶长、叶宽和生物量显著减小,比叶重显著增加;与对照处理相比,当水中NaCl含量为1%时,芦苇叶长的变短幅度相对最大,鸢尾的、香蒲的依次减小,鸢尾叶宽的变窄幅度相对最大,香蒲的、芦苇的依次减小,芦苇株高的变矮幅度相对最大,鸢尾的、香蒲的依次减小,鸢尾生物量的减少幅度相对最大,香蒲的、芦苇的依次减小,鸢尾比叶重的增加幅度相对最大,芦苇的、香蒲的依次减小。当水中NaCl含量为0.5%和1%时,都是芦苇叶片的净光合速率、气孔导度和叶肉导度相对最大,香蒲的、鸢尾的依次减小;香蒲叶片的水分利用效率相对最大,芦苇的、鸢尾的依次减小。当水中NaCl含量为0.5%和1%时,芦苇叶片的脯氨酸含量相对最大,鸢尾的、香蒲的都依次减小;到实验结束时,在各种盐含量下,鸢尾叶片的丙二醛含量相对最大,香蒲的、芦苇的依次减小;芦苇叶片的超氧化物歧化酶活性相对最大,香蒲的、鸢尾的依次减小。在各种盐含量下,都是种植芦苇的人工湿地系统对污水中化学需氧量、总氮和总磷的去除率相对最大,种植香蒲、鸢尾的人工湿地湿地的去除率依次减小。综合考虑3种植物的生长和生理特性以及种植3种植物的人工湿地对污染物去除率,相对最适宜种植在高盐人工湿地的植物为芦苇,其它依次为香蒲、鸢尾。     

人工湿地系统不同流段中氮的去除效果研究

2015年8月13~19日,通过模拟实验,在植物生长期,设置不同初始进水总氮浓度,研究不同流段人工湿地中氮的去除效果,并探讨了其作用机理。设置2组由表面流段—垂直流段—水平流段组成的模拟装置,其有效长度为3.6 m,宽度为0.5 m,深度为0.85 m,炉渣基质填充高度为0.65 m,种植美人蕉(Canna indica),采集3个流段15~20 cm、30~35 cm和45~50 cm(以距离基质表层以下深度)深度以及表面流段上覆水的水样,分析测定水中铵态氮和硝态氮等指标的含量。研究结果表明,各流段人工湿地系统中,初始进水浓度影响铵态氮的去除率和去除负荷,而由于充足的碳源,初始进水浓度对硝态氮的去除率影响较小,去除率都达到95%以上。水中有机碳源充足且易分解,可以有效提高湿地系统的反硝化速率和脱氮效果。在各流段人工湿地系统中,延长水体在湿地系统中的停留时间,有利于铵态氮的去除。因此,延长停留时间和拥有充足且易分解的碳源,有利于不同流段人工湿地中氮的去除。在低初始进水浓度(总氮质量浓度为85.4 mg/L)条件下,表面流段对铵态氮去除率最高,其次为垂直流段,水平流段对铵态氮的去除率最低。在高初始进水浓度(总氮质量浓度为148.3mg/L)条件下,3个流段对铵态氮的去除效果差别不大。湿地植物吸收及其代谢、微生物代谢、基质物理化学作用,以及进水负荷等共同引起水中p H的变化;进水方式和湿地植物代谢是引起湿地系统中氧化还原电位变化的主要原因。     

模块化人工湿地的水力效率研究北大核心CSCD

传统的潜流式人工湿地主要利用卵石、砾石、炭渣等填料构建,存在着施工成本高、易堵塞和适应性低等问题。为了解决潜流式人工湿地存在的问题,设计了一种人工湿地模块,于2019年5月至10月,在上海市中国水产科学研究院池塘生态工程研究中心实验基地,构建了模块化人工湿地;采用脉冲示踪剂分析法,在植物种植、布水方式和水力负荷的6种组合方式下,研究了示踪剂在模块化人工湿地中的水力停留时间分布密度和模块化人工湿地的水力效率。研究结果表明,在模块化人工湿地中,植物根系易形成“滞水区”,减小了模块化人工湿地的有效体积比,缩短了平均水力停留时间,使模块化人工湿地水力效率增大;布水方式对模块化人工湿地的水力效率影响很大,与中间集中进水和侧表面均匀进水的布水方式下的水力效率相比,在全横断面均匀进水的布水方式下,模块化人工湿地的水力效率分别提高了155.60%和17.06%,进水水流分布越均匀,模块化人工湿地系统内的水流态越接近理想推流态;随着模块化人工湿地中水力负荷的增加,水流速度增大,植物根系对水流的滞留作用减弱,水流停留时间产生的影响减弱,模块化人工湿地系统达到稳定的时间和最大浓度的时间缩短,但是超过最小水力停留时间后,其水力效率迅速减小;与传统推流式和波流式人工湿地相比,模块化人工湿地中种植的植物、布水方式和水力负荷对其水力效率有显著影响。     

城镇黑臭河道治理:多水塘活水链人工湿地的应用

随着现代工业的发展,城市黑臭河道问题日趋严重,严重影响了城市形象、生态环境和居民身心健康。利用多水塘活水链人工湿地技术净化江苏常州永胜河河水水质。监测结果显示:该技术使水体总氮浓度削减了92.0%、总磷浓度削减了82.9%,处理后的水体总氮、总磷含量达到地表IV类水标准。项目年处理水量约30万t,每年以较低的成本(平均水处理费用约为0.03元/t),削减总氮、总磷和氨氮量分别为1496.6 kg、176.0 kg和1408.6 kg。通过引植多种浮叶植物、挺水植物、沉水植物,该湿地修复工程为当地营造了优美的湿地景观。多水塘活水链人工湿地是集经济效益、生态效益、环境效益于一体的新型水体生态治理技术,为我国城镇黑臭河道治理提供了一条新的途径。     

人工湿地的构建与应用

论述了人工湿地污水处理技术的机制和优势,阐述了人工湿地的构建和污水处理研究进展,表明人工湿地的污水处理效率与污染物的种类和污染程度、人工湿地的类型、湿地植物种类、基质类型、水力停留时间和水力负荷等密切相关.在中国,典型人工湿地有3种类型,分别为垂直流人工湿地、潜流式人工湿地和表面流人工湿地,主要用于处理来自化粪池、养殖...     

人工湿地中微生物数量与污染物去除的关系

为了探讨处理微污染河水的人工湿地中微生物数量及其对污染物净化效果的影响,在野外构建芦竹(Arundo donax)、菖蒲(Acorus calamus)水平潜流人工湿地,并设置空白湿地为参照.研究结果表明,栽种植物对人工湿地中氨氮(NH4+—N)和总氮(TN)的去除具有一定作用,但对总磷(TP)和高锰酸盐指数(CODMn)去除影响较小.实验人工湿地中,下层基质中的微生物数量低于上层基质.芦竹湿地中,上层基质和下层基质微生物数量的典型变量具有线性关系(R2＞0.9).人工湿地中微生物数量与水温具有显著正相关关系,栽种植物能够增加人工湿地的微生物数量.人工湿地微生物数量与NH4+—N、TP和CODMn的去除率不相关,但与TN去除率显著正相关.栽种植物能够改善人工湿地微生物数量与TN去除率之间的关系,但植物种类对微生物脱氮作用影响不明显.     

博斯腾湖西岸表面流人工湿地对水体中重金属离子的去除效果

2019年4~10月,以博斯腾湖西岸表面流人工湿地为研究对象,测定该人工湿地的进水口、出水口采样点水体中的重金属离子含量,利用进水口和出水口水体中Mn、Fe、Cu、Zn、Cd、Ni、As和Cd离子含量,计算人工湿地对这些水体中重金属离子的去除率。研究结果表明,博斯腾湖西岸表面流人工湿地对水体中Fe离子、Mn离子、Cu离子、Zn离子、Ni离子、Cr离子、As离子和Cd离子的去除率分别为84.63%、57.24%、52.82%、47.44%、44.74%、42.42%、41.94%和33.33%;夏季人工湿地对水体中重金属离子的去除率大于春季和秋季。     

“鱼·菜·菌”生态养殖模式氮磷转化及去除效果分析

设计了一种由空心菜、异育银鲫"中科3号"和微生物膜组成的浮床生态养殖系统,采用水生空心菜根系及浮床为基质,构建了以池塘土著微生物和外源微生物为菌源的池塘漂浮式微生物膜,并结合水生空心菜对养殖水体进行原位修复。定期跟踪监测3种养殖模式水体中总磷和总氮的变化情况,结果显示:"鱼·菜·菌"培育模式YCJ-2的水质较为稳定,与对照组YCJ-3相比,总氮和总磷分别降低了66.13%和43.81%;总氮排放浓度达到淡水养殖废水排放二级标准,总磷排放浓度介于淡水养殖废水排放一级标准和地表水质量Ⅴ类标准之间,该模式对养殖水体中的总氮和总磷的去除率效果明显。分别采用物料平衡原理和产量法检测分析不同模式的产排污系数和沉积物产污系数,结果显示:对照组YCJ-3总氮和总磷产排污系数最高,分别为1.60 g·kg-1和19.90 g·kg-1;YCJ-2沉积物总磷和总氮产污系数最低仅为1.01 g·kg-1和0.35 g·kg-1,分别比YCJ-3降低了82.5%和83.17%;养殖效益分析结果显示:"鱼·菜·菌"培育模式YCJ-2总产值达到3 536.04元/100 m2,比YCJ-3和YCJ-1(鱼-菜培育模式)模式养殖经济效益分别提高了49.12%和11.88%。     

“鱼·菜·菌”生态养殖模式氮磷转化及去除效果分析

设计了一种由空心菜、异育银鲫＂中科3号＂和微生物膜组成的浮床生态养殖系统,采用水生空心菜根系及浮床为基质,构建了以池塘土著微生物和外源微生物为菌源的池塘漂浮式微生物膜,并结合水生空心菜对养殖水体进行原位修复。定期跟踪监测3种养殖模式水体中总磷和总氮的变化情况,结果显示：＂鱼·菜·菌＂培育模式YCJ-2的水质较为稳定,与对照组YCJ-3相比,总氮和总磷分别降低了66.13%和43.81%;总氮排放浓度达到淡水养殖废水排放二级标准,总磷排放浓度介于淡水养殖废水排放一级标准和地表水质量Ⅴ类标准之间,该模式对养殖水体中的总氮和总磷的去除率效果明显。分别采用物料平衡原理和产量法检测分析不同模式的产排污系数和沉积物产污系数,结果显示：对照组YCJ-3总氮和总磷产排污系数最高,分别为1.60 g·kg^-1和19.90 g·kg^-1;YCJ-2沉积物总磷和总氮产污系数最低仅为1.01 g·kg^-1和0.35 g·kg^-1,分别比YCJ-3降低了82.5%和83.17%;养殖效益分析结果显示：＂鱼·菜·菌＂培育模式YCJ-2总产值达到3 536.04元/100 m2,比YCJ-3和YCJ-1（鱼-菜培育模式）模式养殖经济效益分别提高了49.12%和11.88%。     

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。     

潼湖流域污染负荷与水环境容量

以广东省潼湖流域为研究区,综合环境监测和统计数据,运用排污系数法,对流域内6种污染源的污染排放情况进行分析;在水质监测的基础上,核算了流域水环境容量。结果表明,2014年潼湖流域化学需氧量入湖污染负荷为5 098.34 t/a,铵态氮入湖污染负荷为519.87 t/a,总氮入湖污染负荷为1 011.43 t/a,总磷入湖污染负荷为66.25 t/a。城镇生活污染物为潼湖流域的主要污染源,其对化学需氧量、铵态氮、总氮和总磷的贡献分别占污染负荷总量的42.0%、41.2%、48.3%和40.7%;其次是农业种植污染物,4种污染物分别占负荷总量的26.4%、38.7%、37.0%和19.7%;再次是工业污染物,分别占负荷总量的25.9%、13.1%、15.0%和18.7%;畜禽养殖、水产养殖和农村生活污染物对化学需氧量、铵态氮和总氮的贡献率很小,对总磷贡献率较大,分别占总磷污染负荷总量的8.1%、8.5%和4.4%。马过渡河、社溪河和甲子河流域的污染最严重;对污染负荷贡献最大的乡镇是陈江街道,其次是惠环街道。     

水平潜流湿地磷去除效果及影响因子分析

2008年8月~2009年11月,研究了水平潜流湿地的总磷去除效果及影响因子。采用主成分分析方法,提取主要影响变量,构建了出水总磷含量的多元回归模型。结果表明,水平潜流湿地单位面积总磷去除率在8月最高,A、B和C处理单元的总磷去除率分别为(0.44±0.14)g/(m2·d)、(0.41±0.11)g/(m2·d)和(0.35±0.07)g/(m2·d)。9~11月,随着温度的降低,总磷去除率逐渐降低,并在11月出现最小值,A、B和C处理单元的总磷去除率分别为(0.20±0.04)g/(m2·d)、(0.18±0.10)g/(m2·d)和(0.17±0.06)g/(m2·d);利用多项式函数对出水总磷含量与不同环境因子之间的关系进行拟合,发现进水与出水总磷含量之间存在正相关关系,水温、溶解氧和浊度与出水总磷含量之间负相关,水体p H对出水总磷含量的影响呈单峰变化,p H为7.6时,出水总磷质量浓度出现最大值,为0.047 mg/L,随水体电导率升高,出水总磷含量呈先升高后降低的变化,电导率在6.05μS/cm时,出水总磷质量浓度达到峰值0.014 mg/L。通过主成分分析,提取了4个综合变量,分别为进水总磷含量、氧化还原条件、电导率和浊度,利用逐步回归算法,构建了回归模型。不同处理单元出水总磷含量的实测值和模拟值对比结果表明,模型能够基本反映出水总磷含量的变化趋势和范围(R2为0.745~0.835)。