人工湿地中植物对污染物去除机理研究进展

人工湿地系统具有处理效果好、成本低等优点,被广泛应用于污水处理中,其中水生植物在处理过程中起着不可替代的重要作用。综述了人工湿地水生植物类别、污染物去除一般机理以及典型污染物和重金属的去除机理,分析了植物转化机理、根系分泌物及其环境响应机理、叶片挥发机理、污染物储存机理以及生物膜过滤机理的适用条件和去除效果。最后,对应用湿地植物去除水体污染物过程中存在的问题进行了探讨,以期为人工湿地植物生态修复技术的发展和应用提供参考。     

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。     

仿自然人工湿地系统构建模式与效果初探

永定河八号桥湿地系统在秉承生态自然理念下模拟天然湿地特征,充分利用河滩地空间及地形,综合溪流、生态塘、表流湿地和潜流湿地等多种形态,并结合人工湿地构建经验和技术要点构建大型的仿自然复合功能湿地系统,在北京地区尚属首例。初期效果表明:系统运行水力负荷0.076 m~3/(m~2·d),上游来水主要水质指标介于地表水Ⅳ～Ⅴ类条件下,对COD_(Cr)、TN、TP和NH_4~+-N的去除率分别达到22.64%、47.78%、51.67%和21.58%,系统出水主要污染物指标达到优于地表Ⅳ类标准。基于多种形态湿地的优化组合,形成多样化生境格局,有效促进了周边区域生态系统的恢复和景观环境的整体改善。     

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.     

垂直流人工湿地对邻苯二甲酸二甲酯的去除效果研究

构建了种植皇竹草(Pennisetum sinese)、象草(Pennisetum purpureum)和无植物的垂直流人工湿地系统,于2014年10月15日~2015年2月7日期间,研究此人工湿地对投加质量比为10 mg/kg的有机污染物邻苯二甲酸二甲酯的去除效果。结果表明,实验初期,无植物人工湿地对邻苯二甲酸二甲酯的去除率最大,其次为种植皇竹草的人工湿地,种植象草的人工湿地的去除率最小。这些垂直流人工湿地对邻苯二甲酸二甲酯的去除率都大于80%,说明垂直流人工湿地对邻苯二甲酸二甲酯的去除效果较好。实验结束时,这些垂直流人工湿地基质中的有机质含量、全氮含量、全磷含量和酶活性都显著高于实验前,人工湿地基质对水中的有机质、氮和磷污染物仍然有很好的截留、吸附作用,尤其对磷和有机质污染物的去除效果更好,基质中酶活性的增强说明这些人工湿地有长期去除水中邻苯二甲酸二甲酯的潜力。     

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。     

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。     

东北寒区人工湿地污水处理规划设计:以吉林省金川镇为例

针对寒区乡村生活污水处理面临低温运行不畅、建设及运行管理费用高等问题,以吉林省金川旅游特色小镇为例,规划设计"预处理+多介质生物滤池+复合流人工湿地"污水处理系统,耦合现代化多功能日光温室,将污水处理与生态农业、生态旅游相结合,并进行可行性分析。该设计可解决冬季低温对人工湿地运行造成不利影响的问题,实现中水资源化利用,维持污水处理系统的正常运转,缓解龙湾保护区湿地资源保护与金川镇旅游发展之间的矛盾。该规划设计可为寒区旅游地的生活污水处理提供借鉴与参考。     

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。     

采煤塌陷区人工湿地水生植物作用分析——以徐州市九里湖人工湿地为例

采煤塌陷区人工湿地含有氮、磷、重金属等污染物,适宜采用水生植物进行生态修复。通过调查分析,发现九里湖人工湿地含有芦苇、菖蒲等挺水植物,水鳖等浮叶根生植物,金鱼藻、马来眼子菜、菹草等沉水植物。水生植物通过吸附、吸收等净化作用,有效降低了九里湖水体悬浮物的浓度、水的浊度,增加了水体的透明度、溶解氧,有效抑制了藻类生长。     

北方复合型人工湿地工程:以济宁老运河入湖口湿地为例

老运河济宁段是国家南水北调东线工程治污规划中的重要控制单元,由于河流自净能力弱及污水处理厂中水的直排使其水质长期超标。为净化水质,利用老运河入湖口现场地形建设人工湿地,以复合潜流湿地为核心,结合表面流+生态稳定塘工艺,拦截污水处理厂的中水,中水经湿地处理后再排入老运河。人工湿地运行后,老运河济宁段水质、生态环境得到较大改善,实现水质稳定达标。     

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。     

污水处理型人工湿地构建中几个问题的探讨

污水处理型人工湿地是利用基质、湿生植物协同净化水体污染物,具有良好的景观价值与生态功能。目前,人工湿地的实际构建中,在基质和植物选择、运行管理中存在一系列问题,就这几方面问题进行分析并探讨解决方案和思路。     

人工湿地去除非持久性农药研究进展

非持久性农药是一类能够在环境中快速降解的农药,但是其被大量使用,将导致其在土壤环境中聚积,经由雨水冲刷或者以灌溉尾水的形式进入地表径流,破坏水生生态系统结构和功能,威胁饮用水安全和公众健康,造成严重的经济损失和社会问题。综述了人工湿地去除非持久性农药的机制,总结了影响去除非持久性农药效率的因素,认为人工湿地是接纳污染水体、截留其中污染物质、促使污染物质转化和去除污染物质的最佳方法。人工湿地主要通过化学水解、物理沉降、基质吸附、植物吸附吸收和微生物降解等机制去除非持久性农药。农药的理化性质、基质性质、植物作用和人工湿地不同运行参数等都会影响非持久性农药的去除效率。以往相关研究未深入阐释人工湿地去除农药的机制;忽视了垂直流人工湿地的应用研究;加强和完善以上方面的研究,对利用人工湿地去除非持久性农药污染具有重要意义。     

湖滨带生态修复：以云南昆明捞鱼河国家湿地公园为例

云南昆明捞鱼河国家湿地公园湖滨带是滇池湖滨带中最具生态修复价值与推进滇池生态治理的关键区域。通过实地调查与文献查阅,调查分析捞鱼河国家湿地公园内湖滨带的类型和特点,结果表明:湿地公园湖滨带长10.65 km,分为退塘型(2.85 km)、滩地型(3.21 km)、房基型(1.00 km)、堤防型(1.30 km)和自然山地型(2.29 km) 5种类型。根据捞鱼河湖滨带现状特征,提出相应的生态修复措施以及沉水、沉水—浮叶、挺水、湿生及陆生植物群落配置方案,为环滇池流域与其它湖泊湖滨带生态修复提供借鉴参考。     

南四湖人工湿地建设与管理

采用生态滞留塘+多级表面流湿地系统的工艺方案建设南四湖人工湿地,使出水水质基本达到《地表水环境质量标准》Ⅲ类水质要求。利用人工湿地的生态经济价值,采取市场化运营的模式,探索"以湿养湿,以收养管"的管理机制,使南四湖人工湿地既能保障南水北调安全顺利进行,又能自身循环发展,取得"保水创收"的双赢效果。     

人工湿地水力学特性研究及进展

人工湿地水力学特性研究的意义在于揭示湿地处理污水的内在机理,了解人工湿地水流流态和污染物降解行为等错综复杂的反应过程,可对湿地的设计、运行和出水水质预测做出完全准确的计算和评价。人工湿地水力学特性研究内容包括水力停留时间、水力传导率、容水量、水量流态等因素,研究方法为采取示踪剂试验,常用的示踪剂为NaCl、红色玫瑰精染料(RWT)及同位素。研究植物对湿地水力学特性的影响是当前的研究热点之一。     

冬季室温铁碳内电解质下4种水生植物及其组合的净化效果

为探究冬季室温不同铁碳内电解基质下4种水生植物及其组合对人工湿地污水的净化效果,通过构建小试试验装置来探究冬季室温铁碳内电解质下菖蒲、鸢尾、金鱼藻、狐尾藻4种水生植物及菖蒲+鸢尾、金鱼藻+狐尾藻、菖蒲+鸢尾+金鱼藻+狐尾藻3种组合在不同试验时间内对污水中COD、NH_3+-N、TN、TP 4种污染物的净化效果。结果表明:冬季室温不同铁碳内电解基质下,4种植物及其组合对COD、TN、TP去除效果均较好,无显著性差异。NH3+-N净化效果较好的是菖蒲组和金鱼藻+狐尾藻组合。研究发现,铁碳内电解基质在COD、TN、TP的去除过程中发挥了主要作用。在TN去除方面,铁碳内电解质与植物的组合效果比单纯内电解质对污水的净化效果好。4种植物及其组合在NH_3+-N去除方面均发挥了重要作用,且不同处理间存在显著差异。     

31省(直辖市或自治区)湿地中的国家重点保护野生动物资源特点

利用第二次全国湿地资源调查的野生动物资源数据,探讨了31个省(直辖市或自治区)湿地中的国家重点保护野生动物分类学特征和数量特征。在31个省(直辖市或自治区)湿地中,共有32科44属60种国家一级保护野生动物,58科123属184种国家二级保护野生动物,其分别占全国国家一级和二级保护野生动物物种数的54.05%和55.76%。31个省(直辖市或自治区)湿地中的国家一级和二级保护野生哺乳类物种数分别与河流湿地面积、湖泊湿地面积显著正相关,鸟类物种数与人工湿地面积显著正相关,因此,为了有效地保护湿地野生动物资源,在加强对河流湿地、湖泊湿地等天然湿地保护的同时,应该关注库塘、输水河等人工湿地的建设。     

人工湿地系统对泉河水质净化处理的实践应用

泉河是山东省济宁市汶上县一条重要的河流,工业点源、农业面源污染使得泉河污染,水质超标。为净化水质,建设了泉河河道走廊人工湿地工程,总长度23km,规模319.7hm2,总投资5170万元。主要采用河道滞留塘+表面流人工湿地组合工艺,处理汶上县污水处理厂外排水、沿河周边农村生活污水及农田退水,污水处理规模2.0万m3/d。工程2010年10月开工,2011年6月建成并正常运行。通过1a多的运行结果表明,该人工湿地工程具有较高的污染负荷去除率,实现了河道的生态修复和沿河生态环境治理,泉河生态环境得到了明显改善。