水流注入方式和填料层高度对人工湿地流态的影响

流态模拟实验作为评价人工净化湿地系统运行状况、物质在其中停留时间的有效工具,在污水处理领域具有重要作用。罗丹明B背景浓度低、重现性好,被选为评价升流式、降流式和填料层高度对水力流态影响的示踪剂。实验使用罗丹明B和NaCl作为示踪剂,在湿地系统中进行流态实验,探究升流式、降流式和填料层高度对人工净化湿地流态的影响。实验结果表明,升流式人工湿地比降流式人工湿地处理效果好,示踪剂水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)的体积利用率分别为82.0%和76.8%,升流式人工湿地无效体积中死区占更大比例,而降流式人工湿地滞留区占无效体积的比例更大;人工湿地填料层高度对示踪剂停留时间分布影响不大,体积利用率都在80%以上,但是,其死区和滞留区随着填料层高度的变化在无效体积中所占的比例有所差异,死区所占的比例随着填料层高度的增加先增加后减少,滞留区所占的比例则先减少后增加。     

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。     

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...     

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。     

多级串联表面流人工湿地对河蟹养殖尾水的净化效果研究

在河蟹养殖塘边上构建了多级串联表面流人工湿地系统,研究其对河蟹养殖尾水中总氮和总磷的净化效果,以及尾水中总氮和总磷浓度的沿程衰减模型。研究结果表明,2015年7月1~6日,该人工湿地对总氮和总磷含量的去除率分别为87.03%和77.21%,说明该人工湿地能有效处理养殖尾水中的氮、磷污染物。位于人工湿地系统前端的湿地单元对总氮和总磷的去除起主要作用。随着水力负荷的提高,其对总氮和总磷的去除率减小。在建立的总氮和总磷含量与水力负荷的沿程衰减模型中,总氮的最佳拟合模型为指数衰减模型,总磷的最佳拟合模型为二次多项式模型。     

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。     

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。     

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。     

两种人工湿地条件下芦苇与芦竹生理生态特性研究

通过对芦苇（Phragmites australis）和芦竹（Arundo donax）在模拟表面流湿地和潜流湿地条件下的生长特性比较,发现在两种人工湿地生长的两种植物叶片水势基本一致。对于植株相对生长率,叶片叶绿素含量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度等指标,芦苇各项指标在两种人工湿地间的差异不显著;芦竹在潜流湿地中的生长特性明显优于表面流湿地,二者间差异极显著（n=3,P〈0．01）。根系的生长状况与叶片水势情况表明水分供需并不是影响植物生理差异的因素;叶片叶绿素含量与光合作用的正相关表现说明叶绿素是影响两种湿地类型上植物生理特性差异的主要因素;芦苇、芦竹在两种人工湿地间的生理生态差异说明芦苇能适应两种湿地生境,而芦竹更适合种植在潜流人工湿地。     

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。     

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。     

基于水环境保护理念的湿地景观规划方法探讨——以上海西郊湿地为例

以上海西郊湿地为例,探讨基于水环境保护理念下的湿地景观规划方法。即从现状条件出发,以水环境保护为出发点,规划设计生态沟渠、表面流人工湿地、潜流人工湿地、高草湿地、低草湿地、湿生和乔灌木湿地,辅以排污权交易制度,建立健康的湿地生态环境,形成优美的、具有丰富动植物类型的充满生机的湿地生态景观。     

Modelling of Riparian-Imitated Constructed Wetland for Fish Habitat

This paper presents a hydrodynamic-based investigation of constructed wetland suitability for fish habitat. A constructed wetland adjacent to river is manoeuvred to imitate riparian fish habitat by means of computer modelling. Flow-velocity conditions, water depths and effects of macrophytes to resistance of flow in constructed wetland are modelled and steered towards creating a favourable ground for natural substrate spawning of native fish species. The model suggests combination of two zones, which are a macrophyte zone for typical functions of a wetland and an open water zone with gravel bed to support fish reproductive cycles.     

Modeling on Residence Time Distribution in Subsurface Flow Constructed Wetlands by Multi Flow Dispersion Model

As an important design factor for constructed wetlands,hydraulic retention time and its distribution will affect the treatment performance.Instantaneously injected sodium chloride tracers were used to obtain residence time distributions of the lab scale subsurface flow constructed wetland.Considering the presence of trailing and multiple peaks of the tracer breakthrough curve,the multi flow dispersion model(MFDM)was used to fit the experimental tracer breakthrough curves.According to the residual sum of squares and comparison between the experimental values and simulated values of the tracer concentration,MFDM could fit the residence time distribution(RTD)curve satisfactorily,the results of which also reflected the layered structure of wetland cells,thus to give reference for application of MFDM to the same kind of subsurface flow constructed wetlands.     

Determination of water requirements of the Gavkhuni wetland,Iran: A hydrological approach

This study compared three hydrological methods – low flow frequency analysis, flow duration curve (FDC), and concentration-discharge (C-D) modeling – to determine the water requirement of the Gavkhuni wetland located in an arid region of Iran. Due to the effects of water impounding upstream on the hydrological regime of the Gavkhuni's inflow after construction of the Zayandehrud dam, none of the methods produced satisfactory results.Consequent modification of the hydrological regime of the wetland's inflow using a scaling process allowed all the methods except low flow frequency analysis to dependably estimate the base flow for the wetland. The results of the C–D method revealed that this method can provide a minimum health condition from the water quality point of view, while the results of the FDC demonstrated that not only the inflow estimated using this method can supply minimum conditions in terms of water quality parameters, but it also covers most areas of the wetland, based on the results of hydraulic modeling.The results reveal that the hydrological methods implemented in this study can dependably estimate environmental water allocation for wetlands in arid and semi-arid regions when there is no detailed knowledge about the biological requirements of the wetlands' biota.     

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。     

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...