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。     

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...     

垂直流人工湿地——超滤膜复合工艺处理含油污水的效果

采用垂直流人工湿地—超滤膜复合工艺,处理含油污水,测定复合工艺系统对含油污水中污染物的去除率。研究结果表明,在进水流量为1.5 m3/d、聚偏氟乙烯超滤膜工作压力为0.2 MPa的条件下,复合工艺系统对含油污水具有较好的去污效果。复合工艺系统对污水中的五日生化需氧量、氨氮、化学需氧量、总氮和石油类污染物的平均去除率分别为55.42%、49.29%、68.81%、54.96%和55.36%。另外,夏季复合工艺系统对污水中化学需氧量的去除效果优于秋季,对其它污染物的去除率没有明显季节变化。     

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,...     

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。     

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。     

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。     

基质类型和粒径对垂直潜流人工湿地堵塞效应的研究

为了探讨基质类型和基质粒径对潜流人工湿地堵塞的作用,选取了两种具有不同内部结构的基质,并将其按照不同粒径类别,填充入垂直潜流湿地实验模拟系统中。系统运行过程中,定期对各个系统填充基质的孔隙度和渗透系数进行监测。结果表明,基质的初始孔隙度由填充基质间孔隙和基质内部孔隙决定,粒径越大,基质间孔隙越大,内部多孔结构的基质孔隙度要高于相同粒径的内部非多孔结构的基质。基质的初始渗透系数主要取决于基质间的孔隙,受基质内部的微孔隙影响很小。湿地系统稳定运行下,基质孔隙度随着运行时间而减小,二者的线性拟合结果较好(R~2为0.69~0.97),内部多孔结构基质的孔隙度减小速率高于相同粒径的内部非多孔结构基质。基质的渗透系数随着时间的变化取决于基质粒径,与基质内部是否为多孔结构无关。基质粒径大于5 mm的人工湿地模拟系统,基质渗透系数随着时间先增大,在第25天附近达到峰值,然后急剧减小;基质粒径小于5 mm的人工湿地模拟系统,渗透系数缓慢减小。     

种植4种植物的模拟人工湿地对污水中4种重金属的去除效果

利用黑龙江三江国家级自然保护区中4种常见植物——臌囊薹草(Carex schmidtii)、芦苇(Phragmites australis)、水葱(Scirpus validus)和香蒲(Typha orientalis),构建模拟人工湿地,研究种植了4种植物的人工湿地对当地稻田废水和被污染河水中Cr、Pb、Cu和Zn的去除效果。研究结果表明,在28 d的实验期内,随着实验时间推移,两种污水中的Cr、Pb、Cu、Zn含量都在减小,延长污水在人工湿地中的停留时间,Cr、Pb、Cu、Zn的累积去除率持续增大;实验结束后,种植了4种植物的人工湿地对稻田废水中Cr、Pb、Cu和Zn的平均累积去除率分别为89.56%、55.15%、12.57%和68.17%,对被污染河水中Cr、Pb、Cu和Zn的平均累积去除率分别为86.62%、54.50%、2.74%和44.21%。对稻田废水中的4种重金属,种植臌囊薹草的人工湿地对Cr的去除率(95.45%)最大,种植芦苇的人工湿地对Pb和Cu的去除率(Pb:67.75%;Cu:15.81%)最大,种植水葱的人工湿地对Zn的去除率(75.86%)最大;对被污染河水中的4种重金属,种植芦苇的人工湿地对Cr的去除率(95.48%)最大,种植水葱的人工湿地对Pb的去除率(69.49%)最大,种植香蒲的人工湿地对Cu的去除率(3.46%)最大,种植臌囊薹草的人工湿地对Zn的去除率(64.98%)最大。     

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。     

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.     

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.     

不同湿地植物对三江平原农田退水重金属的去除效果

选取黑龙江三江国家级自然保护区4种常见的湿地植物臌囊苔草Carex schmidtii、芦苇Phragmites australis、水葱Scirpus validus、香蒲Typha orientalis,设置15种不同的人工湿地,研究不同处理对当地农田退水Cr、Pb、Cu、Zn的去除效果。结果表明:随着时间的延长,水体中Cr、Pb、Cu、Zn的含量都在降低。实验结束时,15种人工湿地对Cr、Pb、Cu、Zn的平均累积去除率分别为91.82%、54.33%、12.92%、72.61%,对Cr、Pb、Cu、Zn的累积去除率最高的人工湿地分别为:臌囊苔草+芦苇+水葱(95.45%)、臌囊苔草+芦苇+香蒲(68.39%)、臌囊苔草+芦苇+水葱+香蒲(22.22%)、臌囊苔草+香蒲(81.63%)。Cr、Cu的平均累积去除率与植物数量呈线性关系,即植物为1~4种时,湿地植物种类组成数量越多,Cr、Cu的平均累积去除率越高。     

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。     

人工湿地植物去除废水中重金属的作用机制研究进展

综述了近20 a在国内外建造的人工湿地中的植物去除废水中的重金属研究的报道,总结、分析了对重金属富集能力强的湿地植物种类及其去除废水重金属的机制,介绍了人工湿地中的植物净化含重金属废水的作用和效果。湿地植物通过根系分泌物影响根际环境,可以直接或间接地改变废水中重金属的物理、化学形态。植物可以通过吸收、转运和积累去除废水中的重金属,而在植物吸收、转运和积累重金属的过程中,存在一系列起关键作用的转运蛋白和基因。为了增强人工湿地系统去除废水中重金属的整体功能,可以在优势植物筛选的基础上,采用基因工程和分子生物学技术提高植物的吸收、转运废水中重金属的能力。另外,可以通过基质选择、抗性微生物菌种引种,进一步优化植物、微生物和基质的配置,也将是提高人工湿地处理含重金属废水的效率的重要途径。     

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。