Kinetic Modelling of the Removal of Seven Common Pollutants in Subsurface Flow Constructed Wetlands

The main removal mechanisms for the degradations of seven pollutants in wastewater treatment wetlands were analysed, and a mathematical model was established to quantify the removal of each pollutant, based on its main removal mechanisms. Subsurface horizontal flow wetlands were treated as a series of continuous stirred - tank reactors (CSTRs). Kinetic models for the removal of biochemical oxygen demand, chemical oxygen demand, ammonia, total nitrogen and faecal coliforms were established by combining Monod or first - order kinetics with CSTR assumptions. These tentative models account for a wide range of factors that affect wetland performance, but the models have not been proven by ex periment data. Depending on the derivation of various coefficients in the models and verification by actual performance data, this study may provide a starting point for an integrated pollutant removal model to be developed, and experimen tally verified, thereby making a step forward from the current greenbox' approach of wetland design.     

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(Lythrum salicaria Linn)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 validus Vahl)、香蒲(Typha angustifolia Linn)、芦苇、美人蕉(Canna generalis)、石菖蒲(Acorus tatarinowii Schott)、黄花鸢尾(Iris wilsonii Wright)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.     

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.     

提高生态浮床系统脱氮除磷效率研究进展

生态浮床系统处理技术因具有投资少、易操作、无二次污染兼具良好景观性等优点而被广泛应用于各种类型污染水体的治理。生态浮床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,填料、水生植物、水生动物和微生物共同发挥着重要作用。主要概述生态浮床系统的发展状况、脱氮除磷机理、限制因素及存在问题;重点概述以细菌固定化技术和曝气等方式的外在法和以改进生态浮床系统构造形式、筛选优势浮床植物等方式的内在法,来提高生态浮床系统脱氮除磷效率;展望了生态浮床污水处理系统未来的研究与应用前景。     

南充市人工湿地的规划研究

通过对传统污水处理的生化二级处理系统与人工湿地污水处理系统分析和比较，可以看出污水处理厂具有投资大、运行成本费高、并难以解决水质“富营养化”的缺点，而人工湿地污水处理系统具有投资少、运行成本低、出水质量好的优点。根据南充城市化进程的具体形势，提出在规划和建设生态城市方案中，建设人工湿地污水处理系统的设想，并就人工湿地的规模、区位选择、活水公园设计、预期效益分析等问题进行了详细的论证和阐述。     

松嫩平原退化芦苇湿地恢复模式

为了探讨松嫩平原退化芦苇（Phragmites australis）湿地的生态恢复模式,2001—2008年,在吉林省西部牛心套堡退化的芦苇湿地进行了示范研究。试验苇田面积100hm2,以工程措施恢复湿地与河流的水力联系,改造苇田基底,完善灌排水系统;通过鱼虾自然增殖与人工放流、芦苇培育等生物措施,恢复苇田生物群落;采用农艺措施与水资源管理技术,恢复苇田的水文过程和生境。至2008年,苇田水环境盐度和碱度分别下降了92．21％和90．96％,平均每年下降30．55％和29．06％;苇田地表0～20cm土体脱盐率59．70％,平均每年下降14．06％;土壤有机质含量增加105．37％;芦苇产量增加697．67％。试验结果表明,采用过程导向策略,恢复与重建因水文过程功能丧失而导致退化的芦苇湿地,综合应用工程、生物、农艺及水资源优化管理等措施,可促进苇田生物与生境的恢复,再建水文、生物等重要生态过程和恢复湿地原有的生态功能,对松嫩平原退化盐碱芦苇湿地的生态恢复与重建具有参考作用。     

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.     

曝气对人工湿地氮去除效果的影响

选择不同的植物组合,分别在6组复合垂直流人工湿地的下行池、上行池种植金边石菖蒲(Acorus gramineus)、宽叶泽苔(Caldesia renif ormis);慈姑(Sagittaria sagittif olia)、水葱(Scirpus validus);灯芯草(Juncus effuses)、梭鱼草(Po...     

3种人工湿地基质吸附污水中氨氮的性能与基质筛选研究

通过等温热力学吸附实验,比较人工湿地的基质高钙废渣、改性赤泥和火山石对污水中氨氮的去除效果。结果表明,3种基质的氨氮吸附过程都可以用Langmuir吸附等温方程进行拟合;高钙废渣、改性赤泥和火山石对氨氮的最大吸附量分别为26.27mg/g、6.15mg/g和0.98mg/g;经高钙废渣处理的污水,出水最清澈;高钙废渣对氨氮的吸附效果最好。用吸附效果最好的高钙废渣进行了模拟人工湿地吸附氨氮的基质柱实验,以高钙废渣为基质的模拟人工湿地对生活污水中氨氮的去除率为20%～42%。     

用于污水处理的人工湿地的基质、植物及其配置

从工程角度探讨了人工湿地中基质与植物的筛选以及配置问题。基质是人工湿地不可缺少的组成部分,大部分物理、化学和生物反应等都在基质中进行。不同基质对污染物的净化能力存在明显差异,筛选对污染物净化能力强的当地材料作为人工湿地基质,不但能提高人工湿地的净化能力和使用寿命,还能减少人工湿地的投资成本。植物在人工湿地中有着重要的作用,包括直接吸收氮、磷和重金属等污染物质,提高人工湿地的渗透系数,增强根际微生物活性和输送氧气到根际增加根际的溶解性氧含量等,但不同植物对污染物的净化能力也存在很大差异,选用本地区净化力强的植物用于人工湿地,一方面可以提高人工湿地对污染物的去除效率,另一方面可以减少引用外来植物的投资成本,还可以避免引用外来植物造成的生物入侵危险。在筛选人工湿地基质和植物的基础上合理的配置基质和植物是提高人工湿地净化效率的重要保障。     

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。     

The Design of Treatment Wetlands in the United Kingdom: Successes, Failures, and Alternative Approaches

Constructed wetland was first introduced into the United Kingdom in the middle of 1980s,following a visit by a group of scientist to Western Germany.In the past 2 decades,the applications of constructed wetlands in this country have expanded substantially,due to the demand for green technologies and rising cost of fossil fuel energies.This paper reported a statistical investigation of the performances of 78 horizontal flow wetlands,representatives of such system in the United Kingdom.Alternative design equations,based on organic matter removal efficiency,have been developed from Monod kinetics,and the accuracy and reliability of current and alternative design approaches have been examined.     

艾比湖近期出现大面积干涸

艾比湖及周边地区是新疆的重要湿地之一,但是近期出现了大面积湖床干涸.由EOS\MODIS卫星监测到的数据来.2006年夏季以来,艾比湖水域面积缩小速度加快,7月下旬开始出现大面积干涸,到8月中旬情况持续加重.2006年8月19日的EOS\MODIS卫星监测到艾比湖水域面积为550.6 km2,与7月下旬比较缩小了263.4 km2,与8月上旬比较缩小了126.4 km2,比2005年8月中旬比较缩小了158.4 km2.     

多介质人工湿地对生活污水中氮和磷的去除效率研究

分别以芦苇(Phragmites australis)、东方香蒲(Typha orientalis)、碗莲(Nelumbo nucifera)、水生美人蕉(Canna glauca)、睡莲(Nymphaea alba)—金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、凤眼莲(Eichhornia crassipes—金鱼藻为人工湿地净化植物,以沸石和无烟煤作为基质,构建6种多介质人工湿地单元,分别对3种浓度生活污水中的总氮(TN)、氨氮(NH4+—N)、硝态氮(NO3-—N)和总磷(TP)的净化效果进行研究.结果表明,污水停留时间为5d时,4种有沸石和无烟煤作为基质的人工湿地单元,对TN、NH4+—N和TP的去除效率显著高于无基质的两种湿地单元(p＜0.05),其中香蒲、碗莲和美人蕉湿地单元对3种浓度污水的TN、NH4+—N、NO3-—N和TP的净化效率都达到90％以上,以美人蕉湿地单元的净化效率为最高.睡莲—金鱼藻湿地单元对氮和磷的净化效率总体上优于凤眼莲—金鱼藻湿地单元;但是,在凤眼莲—金鱼藻湿地单元处理后的污水中,溶解氧(DO)含量较高,出水清澈、透明.为此,在构建多级人工湿地时,美人蕉宜作为先锋种首先承载高浓度污水,香蒲、碗莲和芦苇次之,凤眼莲—金鱼藻适宜多级人工湿地的最后一级.     

稳定氮同位素示踪技术在湿地脱氮研究中的应用进展

稳定同位素示踪技术广泛应用于现代环境科学研究中。其中,15^N作为氮循环过程唯一适用的示踪剂,在有关氮循环引发的环境污染问题的研究中发挥了极其重要的作用。湿地脱氮是湿地水质净化功能的重要体现,此过程有助于有效地减少受纳水体的外源氮负荷。在概述稳定氮同位素示踪原理和湿地脱氮过程的基础上,从湿地脱氮驱动机制、关键限制因素分析、脱氮定量研究3方面阐述15^N示踪技术在湿地脱氮研究中的应用,并展望了该技术在湿地脱氮研究中的应用前景。     

苏北潮滩湿地植被对沉积物N、P含量的影响

文章对比分析了植被和沉积物中N、P垂向分布和季节变化,探讨不同植被对潮滩湿地N、P动态变化的影响。分析表明:潮滩湿地的分带性差异使N、P在潮滩湿地各地带有不同的分布规律和季节性变化特性,植被尤其是有较高地下生物量的互花米草和芦苇在整个潮滩湿地N、P的分布以及季节变化中起重要作用,潮滩植被主要是通过N、P在体内的主动转移,植物对沉积物中N、P的吸收以及富集死亡的地下根茎中分解矿化后释放的N、P来影响沉积物中N、P分布的; 1~4月通过枯落生物量回归到地面的N、P总量分别达到149.4 t和18.2 t,对整个湿地生态系统的生源物质循环以及生态环境产生很大影响。     

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。     

湿地系统氮的生物地球化学研究概述

系统地回顾了湿地系统氮的生物地球化学循环的研究进展。在氮的输入与累积方面,概述了湿地的大气干湿沉降、湿地有机氮素的矿化、植物累积与枯落物分解以及氮的湿地迁移转化的过程及影响因素等。分析了湿地氮的硝化、反硝化过程,并对湿地土壤水分、水位、温度、pH、Eh、有机质含量、土壤质地、土壤基质以及植被类型等影响因素进行了深入的分析和讨论。并分析了湿地氮各种存在形态的生态效应,展望和提出了湿地氮生物地球化学研究的方向和重点。     

“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%。     

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.