人工湿地处理城市污水启动期运行特性

选取4种植物(鸢尾、香蒲、麦冬和美人蕉)和3种基质(炉渣、沸石和砾石),通过植物和基质的不同组合构建了7组潜流型人工湿地,研究不同植物、相同基质及不同基质、相同植物条件下,湿地处理城市污水的启动期运行特性。结果表明,对COD去除率,砾石>炉渣>沸石,美人蕉>鸢尾>香蒲>麦冬;对TN去除率,沸石>砾石>炉渣,美人蕉>香蒲>麦冬>鸢尾;对NH4+-N去除率,沸石>砾石>炉渣,香蒲>美人蕉>麦冬>鸢尾;对TP去除率,炉渣>砾石>沸石,香蒲>美人蕉>鸢尾>麦冬。植物种植前,炉渣、沸石和砾石不同基质湿地的COD去除率没有明显差异;在TN和NH4+-N的去除上,沸石远优于炉渣和砾石。植物种植后,3种基质的TP去除率在10.75%左右。鸢尾、麦冬和美人蕉3种植物湿地的COD去除率随运行历程呈上升趋势,而香蒲由于生长状况不佳,去除率呈下降趋势。美人蕉湿地TN去除率较其它3种植物湿地高,各植物湿地NH4+-N去除率差异不显著。4种植物湿地TP去除率在9.24%左右。     

不同基质复合垂直流人工湿地对富营养化景观水的净化效果

研究了两套不同基质复合垂直流人工湿地小试装置在不同季节对富营养化景观水的净化效果,分析了温度变化对污染物去除效果的影响,考察了微生物的硝化强度和反硝化强度以及基质理化性质对植物生长状况的影响,并探讨了氮、磷的去除途径.结果表明:不同基质复合垂直流人工湿地随季节变化对浊度、COD和磷的去除效果差异不明显;温度降低对脱氮效果影响显著,对磷的去除影响不大.沸石-页岩湿地硝化强度和反硝化强度优于砾石湿地.采用沸石作为基质可以提高系统对氮的去除效率,促进湿地植物的生长.对氮、磷去除途径的分析表明:微生物的硝化反硝化作用以及基质对磷的吸附沉淀作用是复合垂直流人工湿地去除氮、磷的主要途径;植物吸收分别占湿地TN、TP去除量的16%和35%左右,也是个重要途径.     

四种植物潜流人工湿地脱氮除磷的研究

分别以薏苡、风车草、茭白和美人蕉为植被构建潜流人工湿地(植物床),研究其对生活污水氮磷的净化功能及其去除率与水力停留时间(HRT)的变化规律.研究结果表明,各种植物床对TN、TP的去除率随HRT的延长而增加,不同植物床的脱氮除磷效果是不同的.美人蕉植物床对TN的去除效果最好,HRT为3 d时,TN去除率为56%;HRT为6 d时,TN去除率达76%.茭白植物床对TP的去除效果最好,HRT为3 d时,TP去除率达76%;HRT为6 d时,TP去除率达93%.其他植物床也有较好的脱氮除磷效果.各种植物床处理后出水TN、TP均较低, HRT为2 d时,出水TN均低于<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918-2002)一级标准A标准;HRT为5 d时,出水TP均低于二级标准,其中茭白、美人蕉植物床处理后出水TP低于一级标准B标准.4种植物构建的潜流人工湿地对TN、TP的去除均满足一级反应动力学方程,且相关性显著.     

4种湿地植物对人工湿地净化生活污水的影响比较

不同类型人工湿地对生活污水的处理效果,受到许多因素的影响,其中不同植物类型的选择,可能会造成人工湿地对主要污染物COD、TN和TP的净化效果发生很大差异。研究了4种湿地植物(菖蒲、香蒲、千屈菜和水葱)在水平潜流、垂直上行流和下行流人工湿地中对人工合成的生活污水的处理效果和主要污染物(COD、TN和TP)去除率的季节变化,通过比较不同植物类型在不同湿地类型中对主要污染物的去除效果分析了可以达到最佳污水净化效果的启动条件。结果表明:香蒲在垂直下行流湿地去除有机污染物效果最好,去除率可达85.55%;水葱在垂直上行流湿地去除TN效果最好,去除率可达57.52%,香蒲在垂直上行流湿地去除TP效果最好,去除率可达84.28%。     

8种植物床人工湿地脱氮除磷的研究

分别以水葫芦、西洋芹、空心菜、水芹、混合种(黄菖蒲、千屈菜、再力花)、千屈菜、再力花、黄菖蒲等植物床构建潜流人工湿地,研究其对生活污水氮、磷的净化功能及其去除率与水力停留时间(HRT)的变化规律。结果表明,各种植物床对TN、TP的去除率随HRT的延长而增加,不同植物床的脱氮除磷效果是不同的。千屈菜植物床对TN的去除效果最好,HRT为3d时,TN去除率为56%;HRT为6d时,TN去除率达77%。再力花植物床对TP的去除效果最好,HRT为3d时,TP去除率达78%;HRT为6d时,TP去除率达96%。其他植物床也有较好的脱氮除磷效果。各种植物床处理后出水TN、TP均较低,HRT为3d时,出水TN均低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准规定的限值(15mg/L),出水TP均低于GB 18918—2002二级标准规定的限值(3mg/L);7种植物床构建的潜流人工湿地(水葫芦的数据丢失)对TN、TP的去除均满足一级反应动力学方程,且相关性显著。     

模块化人工湿地基质筛选与除污性能评价

为进一步解决农村污水处理问题,在利用单一基质传统人工湿地筛选出最佳COD、TP和TN去除基质的基础上,比较了最佳基质组成的组合基质模块化人工湿地和传统人工湿地对COD、TP和TN的去除效果。结果表明,无烟煤、铝污泥和沸石分别是去除COD、TP和TN的最佳基质。综合考虑COD、TP和TN的去除效果,确定运行时间为4个月。组合基质模块化人工湿地对COD、TP和TN的综合效果最佳,第4个月的平均去除率分别为82.26%、92.16%、76.50%,相应出水平均质量浓度分别为26.29、0.49、7.11mg/L,达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准,满足城镇景观用水和一般回用水的要求。     

人工湿地对水产养殖废水典型污染物的去除

考察了5种常见湿地植物黄菖蒲、芦苇、千屈菜、再力花和香蒲对水产养殖废水的净化能力以及生理生长指标,结果表明,黄菖蒲的氮磷吸收能力最强而芦苇较差。构建黄菖蒲、芦苇水平潜流人工湿地研究植物对水产养殖废水典型污染物的净化效果的影响,发现两者对COD、TP、TN和抗生素均有较好去除效果。其中,黄菖蒲湿地对TN的去除效果(HRT=4 d,去除率71%)显著优于芦苇湿地(HRT=4 d,去除率29%),分析其原因在于黄菖蒲湿地因其较强的吸收能力和反硝化作用使其对高NO_3~--N废水有较好的去除效果。研究中还发现,水力停留时间对TN、NO_3~--N、NH_4~+-N和NO_2~--N的去除效果有较大的影响。两种湿地对恩诺沙星的去除效果优于磺胺甲恶唑和氟甲砜霉素,不同人工湿地植物对3种抗生素的去除效果差异不大,水力停留时间对磺胺甲恶唑的去除有显著的影响。     

不同水生植物去除水体氮磷的效果

为研究水生植物对污染河流的脱氮除磷效果,实验采用人工配置污水,对大薸、凤眼莲、慈菇、菖蒲、香蒲和水葱这6种水生植物去除氮磷的效果进行了实验研究。结果表明,所选植物都能较好地吸收水中的营养物质,对氨氮(NH4-N)和硝态氮(NO3-N)的去除率分别为93.71%～97.32%和76.69%～92.47%,对总磷(TP)的去除率为76.69%～92.47%,其中菖蒲对NH4-N的去除效果最好,慈菇对NO3-N的去除率最高,香蒲对TP的去除率最高。6种水生植物的氮、磷吸收贡献率分别占水质氮、磷去除率的11.71%～54.57%和17.61%～64.56%。不同种类水生植物对不同污染物的去除能力存在较大差异,因此,在实际应用时可针对污染物的种类来选择水生植物,也可考虑对水生植物之间进行搭配组合用以修复污染水体。     

3种负荷对模拟垂直流人工湿地去除氮、磷效果的影响

为探讨水力负荷、有机负荷和悬浮物固体负荷对垂直流人工湿地基质去除氮、磷效果的影响,采用了人工土柱模拟实验的方法,对不同数值的水力负荷、有机负荷(COD)和悬浮固体负荷单因素影响条件下垂直流人工湿地出水中TN、TP的浓度进行了监测。实验结果表明,在3种负荷单一因素影响条件下,垂直流人工湿地处理出水中TN、TP的浓度均随着负荷的增加而增加,即降低水力负荷、有机负荷、悬浮固体负荷均有利于降低垂直流人工湿地处理出水中TN、TP的浓度。当水力负荷为50 cm/d,垂直流人工湿地TP的去除率较高,达到71.52%;当有机负荷为50 g/(m2·d),TN的平均去除率较高,达到41.84%;当悬浮固体负荷为75 g/(m2·d),TP的平均去除率较高,达到92.13%。因此,在水力负荷实验中,当水力负荷为50 cm/d,垂直流人工湿地对氮、磷去除效果较佳;在悬浮固体实验中,当悬浮固体负荷为75 g/m2·d,垂直流人工湿地对氮、磷去除效果较好;在有机负荷实验中,当有机负荷(COD)为50 g/(m2·d),垂直流人工湿地对氮、磷去除效果较好。     

强化序批式生物膜反应器脱氮与人工湿地除磷联合工艺初探

为解决脱氮除磷对碳源的竞争及不同泥龄需要等问题,提出强化序批式生物膜反应器(SBBR)脱氮与人工湿地除磷联合工艺.通过将SBBR系统分为2格,并采用交替运行的方式(进水和曝气),强化了碳源保存,进一步提高脱氮效率;SBBR系统出水进入栽种菖蒲(Acorus calamus L.)的人工湿地,利用基质和植物吸附等作用进一步除磷.结果表明:(1)2格交替运行SBBR脱氮效果良好,稳定时出水COD均值为34 mg/L,去除率约为93%;出水NH+4-N均值为2.0 mg/L,去除率约为94%;出水TN维持在4.5 mg/L左右,去除率约为86%;出水TP在2 mg/L附近波动,除磷效果并不理想,有时还会出现出水TP高于进水TP的释磷现象.(2)人工湿地除磷效果良好且稳定.当进水TP为0.6～6.7 mg/L时,出水TP维持在0.3～0.7 mg/L.(3)该联合工艺有良好的脱氮除磷效果.系统出水NH+4-N、TN、TP均值分别为2.0、2.4、0.5 mg/L,去除率均值分别为94%、92%、90%.     

不同基质在人工湿地脱氮中的应用及其研究进展

在比较了不同基质脱氮效率的基础上,认为基质作为人工湿地的重要组成部分,在为植物和微生物提供生长介质的同时,也能通过沉淀、过滤和吸附等作用直接去除污染物质,其中基质的类型、级配等因素会影响基质作用的发挥;不同基质对脱氮性能存在较大差异,沸石和蛭石是目前研究中脱氮效率较高的两种基质。在归纳了脱氮机制和影响因素的基础上,认为不同基质由于脱氮机制不同,脱氮性能和脱氮效率也存在较大差异;人工湿地基质所有理化性状都可能影响到它对污水的脱氮效率。最后,对今后的相关研究方向进行了展望。     

适宜处理分散性生活污水的人工湿地除磷填料的筛选及改性

为提高人工湿地除磷效能,从沸石、陶粒、萤石、膨胀蛭石、石灰石、麦饭石、火山岩、牡蛎壳、钢渣和废砖块这10种具有较高磷素饱和吸附量的填料中,筛选出钢渣、沸石和石灰石3种适宜处理分散性生活污水的人工湿地填料,并分别使用不同浓度梯度的酸(碱)、盐对3种填料进行改性,以增强其除磷能力。研究结果表明,钢渣、沸石和石灰石分别经2 mol/L AlCl3、2 mol/L NaOH及2 mol/L AlCl3、0.5 mol/L AlCl3溶液改性后,磷素吸附量达到最高值(0.272、0.0801和0.351 mg/g),而双常数方程能更好地描述优选填料对生活污水中磷的吸附动力学过程,综合考虑填料的吸附效果、成本及来源,改性石灰石是人工湿地处理分散性生活污水时较为理想的除磷填料;此外,填料经铝改后,氮磷吸附效果普遍优于其他改性条件,且Al-P有利于植物直接吸收利用,含铝废水来源广泛,故利用铝改液处理人工湿地填料具有较高的应用推广价值。     

垂直流人工花卉湿地模拟系统净化污水的效果

通过在垂直流模拟人工土柱上种植不同的花卉植物，研究了垂直流花卉人工湿地对污水COD、BOD5、TN和TP的净化效果的影响。结果表明，所选用的5种陆生花卉，甚至鲜切花卉对化粪池污水有比较好的净化效果，它们对BOD5的去除率可达到92．04％以上，对TP的去除率甚至可达到97．77％以上。而且种植花卉植物的人工湿地出水水质要好于不种植物的对照湿地系统。     

垂直流人工花卉湿地模拟系统净化污水的效果

通过在垂直流模拟人工土柱上种植不同的花卉植物,研究了垂直流花卉人工湿地对污水COD、BOD5、TN和TP的净化效果的影响.结果表明,所选用的5种陆生花卉,甚至鲜切花卉对化粪池污水有比较好的净化效果,它们对BOD5的去除率可达到92.04%以上,对TP的去除率甚至可达到97.77%以上.而且种植花卉植物的人工湿地出水水质要好于不种植物的对照湿地系统.     

不同类型组合与滞留时间下串联型基质床净污效果

研究了不同基质床组合和不同滞留时间下对模拟生活污水的净化效果，并对2个影响因素进行二维方差分析。选取砾石、炉渣和沸石作为级配基质，构建由表流型基质床和潜流型基质床组成的4种三级串联基质床组合，设定污水滞留时间为1、3和5h。结果表明，不同基质床组合的净污效果存在显著性差异，其中由2个表流型基质床和1个潜流型基质床组成的系统对CODMn、NH4＋-N和PO34--P的去除率最高。不同滞留时间的净污效果也存在显著性差异，且污水在系统中滞留时间越长，去污效率越高。尽管不同基质床组合和滞留时间都对CODMn、NH4＋-N和PO34--P去除率有着显著性影响，但基质床组合与滞留时间的交互作用对去除率影响却不显著。     

潜流人工湿地对微污染河水的净化效果

为了探讨潜流人工湿地对微污染河水的净化效果,在野外条件下构建潜流人工湿地,分析了湿地中pH、氧化还原电位(ORP)和DO的进出水变化,考察了湿地中污染物的净化效果,探讨了温度对湿地净化效果的影响。各湿地进、出水DO浓度相差不大;除美人蕉湿地外,其余湿地出水pH较进水变化较小;植物湿地出水ORP较进水均有所增大。植物湿地对污染物的去除效果均优于空白湿地,且随着气温的升高,NH4+-N、TN和CODMn的去除率逐渐增加,去除率分别可达90%、50%和20%。TP去除率却未随温度发生明显变化,始终波动在30%～60%之间。相关性分析结果表明湿地中NH4+-N和TN的去除率与温度相关,较低的有机物浓度造成CODMn的去除率与温度相关性差,由于湿地对磷的去除主要以颗粒态磷(PP)为主,TP的去除与温度不相关。     

PRB强化垂直流人工湿地系统处理煤矿废水

针对常规人工湿地系统处理高浊含氮磷的有机煤矿废水不佳的问题,采用PRB与人工湿地耦合的方法,进行砂箱模拟实验研究。实验结果表明,由无烟煤、钢渣及沸石构建的PRB强化垂直流人工湿地系统对NH4+-N、PO34--P、Mn2+、COD、SS的去除率分别达到88.84%、96.08%、98.98%、85.78%和94.00%,与常规人工湿地相比,具有处理效率高、水力负荷大、占地面积小等特点,更便于运行管理。     

自制填料与常用湿地填料除磷能力的比较

用石英砂、石灰、水泥和铝粉等材料制作人工湿地填料,并对自制填料、粉煤灰块和钢渣等6种填料的等温吸附特性进行研究,发现自制填料在较低与较高浓度P溶液中吸附率都最高,在P浓度为(10～50 mg/L)时,平均吸附率达96.8%,其次是粉煤灰和钢渣,分别为87.6%和85.4%;填料对P的理论饱和吸附量分别为:自制填料(2 413.6 mg/kg)>粉煤灰块(1 605.8 mg/kg)>钢渣(1 277.5 mg/kg)>碎砖(451.6 mg/kg)>碎石(182.5 mg/kg)>砾石(18.4 mg/kg);填料中金属矿物成分含量高、比表面积大,是除P效果好的原因。     

4种人工湿地基质对马拉硫磷的吸附特性

通过基质对马拉硫磷的等温吸附和吸附动力学实验,研究天然土壤、煤渣、沸石、砾石对马拉硫磷的吸附特性,为人工湿地处理含马拉硫磷废水提供理论依据.结果表明:马拉硫磷浓度为2.25 ～ 90 mg/L条件下,Langmuir和Freundlich方程均能较好地拟合4种基质对马拉硫磷的等温吸附过程,并且Freundlich方程的拟合效果要好于Langmuir方程.马拉硫磷的理论饱和吸附量大小依次为天然土壤(9.9304 mg/g)＞煤渣(1.6173 mg/g)＞沸石(0.6039 mg/g)＞砾石(0.3965 mg/g).4种基质对马拉硫磷的缓冲能力大小依次为天然土壤＞煤渣＞沸石＞砾石,即当进水马拉硫磷浓度波动较大时,作为湿地基质天然土壤使人工湿地系统维持稳定出水水质的能力最强.马拉硫磷浓度为4.5 mg/L条件下,吸附动力学模型Elovich方程能较好地拟合4种基质对马拉硫磷的吸附动力学特征,说明4种基质对马拉硫磷的吸附是表面吸附和内部扩散吸附共同作用的结果.因此,天然土壤和煤渣适宜作为处理含马拉硫磷废水的人工湿地基质.