西藏地区不同湿地植物配置对污水的净化效果

以拉萨市林周县温室型多介质人工湿地示范工程为基础,对比分析了不同湿地植物配置系统(T1-T4)下芦苇、黑三棱和水葱3种水生植物的生长特性以及各湿地系统对COD、NH+4-N、TN和TP的去除效果,以期优化湿地植物配置,提高人工湿地系统的去污能力。结果表明,各植物覆盖系统(T1-T4)中湿地植物生长良好,且对污水中COD,NH+4-N,TN和TP等指标的去除效果均显著优于无植物覆盖系统(T5);其中水葱、黑三棱和芦苇的植物混合套种系统(T4)综合了植物根系分布的优势,延长了优势根区反应时间,综合去污效果及其稳定性最佳。     

植物光合特性及其对湿地DO分布、净化效果的影响

为了研究人工湿地中植物的光合特性及其对湿地系统中溶解氧(DO)分布和污染物净化效果的影响,通过中试试验考察了芦苇、美人蕉、空心菜、富贵竹等几种典型湿地植物的光合作用特性及其与湿地DO分布、污染物去除效果之间的关系,藉此优选湿地植物,改善DO分布,强化脱氮效果.结果表明,植物净光合速率(Pn)对DO分布影响显著,湿地中段DO浓度高于两端,证明了植物对湿地系统存在供氧作用,其中芦苇产氧输氧能力最强,为湿地首选植物;此外,Pn还与湿地TN、NH4 -N去除效果显著相关.因此,可通过优选光合产氧输氧能力强的植物或采用适当增加种植密度等方式加强供氧以强化脱氮效果.     

湿地底质环境对污水水质净化的影响研究

以扎龙湿地底泥为介质,模拟表面流湿地系统,研究了不同底质及其环境要素Eh对表面流湿地净化效率及其稳定性的影响。通过对各个指标去除率均值,变异系数和方差的综合分析,表明在本实验设计的三种Eh梯度下,Eh=-200 mV有利于TN、NO3--N的去除,Eh=200 mV有利于NH4+-N、P和COD的去除;黏土对TN、NO3--N和P去除效果最好,粉砂土对NH4+-N、COD去除效果最好。此外,随着Eh的不同,底质因素的影响也发生相应的变化。即黏土的去除率受Eh变化影响小,亚砂土和粉砂土的去除效果受Eh变化影响大。实验结果客观反映了扎龙湿地不同底质地段的净化污水功能和底质氧化还原环境对污染物去除的影响,为表面流人工湿地净化功能影响因素(基质和Eh)的调控提供理论依据。     

茭草、芦苇与水葫芦的污染物释放规律

选取昆明某人工湿地中的茭草、芦苇和水葫芦进行浸泡试验,考察因植物组织的溶解而导致的污染物释放规律.最快的释放发生在最初的24h内.COD的释放率小于TN和TP的释放率.芦苇的COD和TN释放速率最小,茭草的TP释放速率最小,茭草的COD释放速率最大,水葫芦的TN和TP释放速率最大.在停留时间为5d,水力负荷为8.7cm/d,TN、TP和COD负荷为1.52,0.11,13.7g/(m²d)条件下,植物组织释放N、P、COD的量分别占去除负荷的29%,20%和38%.这表明对于进水负荷较低的人工湿地,收割植物可以改善湿地低效率时期的处理效率.     

高氨氮对湿地植物污水净化效果的影响

为研究湿地植物在高氨氮浓度下对污水中有机物、总氮、总磷、氨氮等污染物的净化效果,选用5种常用湿地植物包括菖蒲(Acorus calamus)、芦竹(Arundo donax)、茭白(Zizania latifolia)、旱伞草(Cyperus alternifolius)和再力花(Thalia dealbata)。通过模拟垂直潜流人工湿地污水系统,处理氨氮浓度分别为25,55,108 mg/L的污水。实验结果表明:当进水氨氮浓度为25 mg/L时,湿地植物对COD、TP、TN、NH+4-N的去除效果随HRT的增加呈现上升趋势;当提高进水氨氮浓度时,湿地植物对有机物、氮、磷的去除效果下降显著,氨氮浓度越高,去除效果越差;再力花和旱伞草的去除效果明显好于菖蒲、茭白、芦竹,所以再力花、旱伞草可以用于氨氮浓度较高的污水处理中。     

复合人工湿地系统净化城市富营养水体的应用研究

采用复合人工湿地系统对紫阳湖富营养水体进行净化工程性研究,在水力负荷为1 m3(/m2·d)的条件下,研究了上层表面流人工湿地单元、下层水平潜流人工湿地单元对紫阳湖水体中高锰酸盐指数、TN、TP等水质指标的去除效果。结果表明:下层水平潜流人工湿地单元对高锰酸盐指数、TN、TP的去除率分别为24.5%、23.1%、23.3%,上层表面流人工湿地单元对高锰酸盐指数、TN、TP的去除率分别为23.5%、13.3%、14.2%,上层人工湿地单元对氮、磷的去除效果比上层人工湿地单元高50%和40%,对高锰酸盐指数的去除效果两者差不多。另外,复合人工湿地对紫阳湖水净化效果较好,对高锰酸盐指数、TN、TP的平均去除率达到42%、33.2%和34.2%,出水浓度分别为9.60、2.01和0.23 mg/L,出水稳定可以为后续水体生态修复措施创造有利条件。     

冬、夏两季组合湿地系统的净化力对比分析

建立了用以处理污染河流水体的"表面流湿地-垂直流湿地-稳定塘"组合人工湿地系统,日处理水量为7万t,水力停留时间为24 h,对比分析了组合人工湿地系统冬、夏两季的水体净化力。结果表明:冬、夏两季组合湿地系统出水中COD、氨氮、TP、TN月均值可达GB 3838—2002《地表水环境质量标准》IV类标准,不同单元之间净化力差异显著,垂直流湿地贡献率最大;组合湿地系统对COD和氨氮去除率存在显著的季节性差异,冬季对COD和氨氮的平均去除率分别为25.97%和30.26%,显著低于夏季的43.07%和54.20%;组合湿地系统对氮、磷去除效果季节性差异不显著,冬季对TN和TP的平均去除率分别为48.35%和59.26%,而夏季组合湿地系统对TN和TP的平均去除率分别为48.87%和55.26%。要克服冬季对组合湿地系统净化力的影响,需考虑增强垂直流湿地单元的吸附过滤功能和提高湿地系统冬季的生物活性。     

芦苇和香蒲种间竞争对混合种植人工湿地污染河水净化特性的影响

为了系统评估混合种植人工湿地中植物组成的变化规律,以及物种竞争对湿地植物-微生物相互作用和湿地净化功能的影响特性,基于芦苇、香蒲混合种植的表面流人工湿地中试实验,开展了连续5年的研究.结果表明,在混合种植人工湿地中,芦苇从进水端开始侵蚀香蒲生态位,芦苇的生长密度和生物量在5年后分别达到了香蒲的11.5和6.1倍,但香蒲...     

水量衡算条件下人工湿地对有机物的去除研究

构建了芦苇和无植物2种人工湿地，在系统水量衡算的基础上比较了2种湿地对生活污水中有机物的去除效果。结果证明，在植物收割后的冬季，芦苇湿地对有机物的去除率低于无植物湿地系统约2％；在其他季节，芦苇湿地对污水CODcr的去除率比无植物湿地高出3.3％-5％。但对BOD5的去除率却比无植物湿地低了1.9％-2.7％。因此，芦苇湿地对有机物的去除效果比无植物湿地高，但提高不多。比较了2种系统的氧化还原电位，芦苇湿地比无植物湿地的高（P〈0.05），这种提高主要集中在湿地水面以下约10cm的深度；从整个湿地床体来看。2块连续运行的潜流水平湿地内部氧化还原状态大部分相同。主要是厌氧状态。比较了2种人工湿地基质中降解有机物的细菌，放线菌和真菌的数量，二者没有明显的差别。考察了湿地进水有机负荷与去除量的关系，二者呈现显著的线性相关性（R^2〉0.99）。     

不同植物与水力负荷对人工湿地脱氮除磷的影响

通过6种湿地植物的表流 (SF) 和潜流(SSF)人工湿地对比实验,分析了不同植物的SF和SSF人工湿地去除率随水力负荷(HL)变化的规律,得到了6种不同植物的SF和SSF人工湿地的最优HL、最优去除率.实验结果表明:6种植物的SF和SSF人工湿地对TP、TN去除率随HL的增加而降低,且植物不同,去除率降低趋势不同,且SSF人工湿地去除率降低值比SF小.SF人工湿地TP、TN去除率比SSF低,且TP去除率比TN大.SF人工湿地中水葱对TP、TN去除率降低最大,水芹菜对TP去除率降低最小,美人蕉对TN去除率降低最小;SSF人工湿地中美人蕉对TP去除率降低最大,水芹菜最小对TP去除率降低最小.芦苇对TN 去除率降低最大,水葫芦对TN去除率降低最小.6种植物SF人工湿地去除TP和TN的平均最优HL分别为0.53,0.47t/(m2×d);SSF人工湿地去除TP、TN平均最优HL分别为0.68,0.44t/(m2×d).     

凤眼莲对富营养化水体中氨氧化和反硝化微生物的影响

凤眼莲近年来广泛应用于富营养化淡水湖泊的生态修复中,但其对微生物的相互作用和对水体中氮素的去除鲜有报道.本研究在氮素去除过程中对比凤眼莲和细菌的相对重要性,并且检测浮游植物对硝化细菌和反硝化细菌相对丰度及多样性的影响.水体中氮素的去除率以及硝化和反硝化作用的潜在能力使用定量聚合酶链式反应(qPCRs)对硝化作用基因amoA和反硝化作用基因nirS/K进行检测,从微观角度研究富营养化水体中是否会受到凤眼莲存在的影响.结果表明,TN的减少在70d的实验周期中所有处理组表现较为一致,但凤眼莲存在的实验组在24h内TN和NH_4~+-N的去除上有显著的降低,并且amoA的丰度有所增加,nirS/K的丰度有所降低.T-RFLP结果表明亚硝化单胞菌在氨氧化微生物中占优势.凤眼莲的种植可以实现富营养化水体中NH_4~+-N的快速有效减少,且微生物的相互作用可以充分利用到淡水生态系统的修复中.     

Hybrid constructed wetlands for highly polluted river water treatment and comparison of surface- and subsurface-flow cells

A series of large pilot constructed wetland （CW） systems were constructed near the confluence of an urban stream to a larger fiver in Xi＇an, a northwestern megacity in China, for treating polluted stream water before it entered the receiving water body. Each CW system is a combination of surface- and subsurface-flow cells with local gravel, sand or slag as substrates and Phragmites australis and Typha orientalis as plants. During a one-year operation with an average surface loading of 0.053 m3/（m2.day）, the overall COD, BOD, NH3-N, total nitrogen （TN） and total phosphorus （TP） removals were 72.7% ~ 4.5%, 93.4% ＋ 2.1%, 54.0% ＋ 6.3%, 53.9% ~ 6.0% and 69.4% ：t： 4.6%, respectively, which brought about an effective improvement of the fiver water quality. Surface-flow cells showed better NH3-N removal than their TN removal while subsurface-flow cells showed better TN removal than their NH3-N removal. Using local slag as the substrate, the organic and phosphorus removal could be much improved. Seasonal variation was also found in the removal of all the pollutants and autumn seemed to be the best season for pollutant removal due to the moderate water temperature and well grown plants in the CWs.     

好氧/厌氧潜流湿地结构工艺优化

前期研究表明在人工潜流湿地(SFCWs)中设置好氧段和厌氧段可显著提高SFCWs对COD、NH4+-N的去除率.然而曝气产生的富氧环境不利于NO3--N和NO2--N的去除,一定程度上抑制了反硝化反应的进行.反硝化程度较低是实验中仍需进一步解决的问题.本研究在前期研究的基础上,对好氧/厌氧多级串联潜流人工湿地结构及工艺进行了改进优化,采用多点进水的措施来强化反硝化过程,并设计相应的区段去除该部分污染物.结果表明,水力负荷约为0.06m3.(m2.d)-1时,进一步优化结构和比例的好氧-缓冲-厌氧-缺氧-好氧曝气多点进水湿地对COD、NH4+-N和TN的去除率可达到91.6%、100%和87.7%.在补充进水之后的区段,COD/N迅速升高到10以上,做到了补充碳源的同时最大限度地利用湿地去除污染物.改良后的湿地达到了净化工艺优化的目的,为提高人工湿地总氮去除效率提供了理论依据及应用基础.     

生物质粒径对负载MgO生物炭吸附水体中磷的影响

为研究生物质粒径对负载MgO芦苇生物炭（MBC）去除水体中磷的速率和能力的影响,以0~0.5、1~2和6~8 mm这3种不同粒径的芦苇颗粒为原料、MgCl₂为改性剂制备MBC,用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等对MBC表征,开展MBC吸附溶液中磷酸盐（PO₄^3--P）动力学和等温线实验以及实验数据模型拟合.结果表明,MBC对溶液中PO₄^3--P的吸附速率随生物质粒径增大而增大,0~0.5、1~2和6~8 mm芦苇颗粒制备的MBC对PO₄^3--P的吸附量在2 h内分别达到平衡吸附量的15.4%、25.8%和80.8%,而生物质粒径对MBC的PO₄^3--P最大吸附量（249.0~254.7 mg·g^-1）无明显影响.6~8 mm芦苇颗粒制备的MBC保留了较完整的芦苇细胞壁结构,且含有丰富的微孔和中孔,形成多层次、规则的、连通性好的孔隙结构.0~0.5 mm和1~2 mm芦苇颗粒制备的MBC孔隙结构较差,孔隙连通性受损,影响了磷酸根离子在MBC内部的扩散速率,限制了对磷的吸附速率.因此,以人工湿地收割的废弃植物芦苇为原料制备MBC用于去除水体中磷时,将芦苇破碎至6~8 mm即可,过度破碎会破坏MBC的孔隙结构,减小MBC对磷的去除速率.     

Effect of artificial aeration on the performance of vertical-flow constructed wetland treating heavily polluted river water

Three lab-scale vertical-flow constructed wetlands (VFCWs), including the non-aerated (NA), intermittently aerated (IA) and continuously aerated (CA) ones, were operated at different hydraulic loading rates (HLRs) to evaluate the effect of artificial aeration on the treatment efficiency of heavily polluted river water. Results indicated that artificial aeration increased the dissolved oxygen (DO) concentrations in IA and CA, which significantly favored the removal of organic matter and NH₄⁺-N. The DO grads caused by intermittent aeration formed aerobic and anoxic regions in IA and thus promoted the removal of total nitrogen (TN). Although the removal efficiencies of COD_Cr, NH₄⁺-N and TN in the three VFCWs all decreased with an increase in HLR, artificial aeration enhanced the reactor resistance to the fluctuation of pollutant loadings. The maximal removal efficiencies of COD_Cr, NH₄⁺-N and total phosphorus (TP) (i.e., 81%, 87% and 37%, respectively) were observed in CA at 19 cm/day HLR, while the maximal TN removal (i.e., 57%) was achieved in IA. Although the improvement of artificial aeration on TP removal was limited, this study has demonstrated the feasibility of applying artificial aeration to VFCWs treating polluted river water, particularly at a high HLR.     

沸石与炉渣组合材料吸附农村生活垃圾渗滤液的效能及机理研究

选取沸石和炉渣作为吸附材料,探究单一材料下吸附时间、吸附剂投加量、渗滤液初始pH值对农村生活垃圾渗滤液吸附效能的影响及其机理.确定各因素最优值后,探究组合材料下吸附效能的优化条件.综合考虑试验结果,可操作性及运行成本,吸附时间120 min、吸附剂投加量为50 g·L~(-1)、渗滤液初始pH值为自然值的条件下,沸石对渗滤液中CODCr、NH_3-N、TN、TP的去除效果较好,去除率分别为37.54%、62.91%、34.48%和27.73%,炉渣对重金属Cr、As、Cd、Ni、Pb的吸附效果较好,去除率分别为81.79%、35.99%、97.26%、74.89%和91.19%.多种吸附作用中化学吸附占主导作用.组合材料对渗滤液常规污染物的去除效率较单一材料提升不大,对重金属的去除效率保持了很高的性能,实际中可考虑采用沸石与炉渣滤池串联的形式实现对渗滤液常规污染物及重金属的高效去除.     

亚热带丘陵区绿狐尾藻人工湿地处理养猪废水氮磷去向

以亚热带丘陵区为研究区,采取野外定位观测的研究方法,选取耐高氮（N）、磷（P）的绿狐尾藻为湿地植物,建立稻草基质池+6级绿狐尾藻表面流湿地系统,湿地总面积1597 m²,水力负荷0.06~0.14 m·d^-1,水力停留时间31 d,研究此湿地系统对养猪废水（NH₄⁺-N：535.4~591.09 mg·L^-1、TN：682.09~766.96 mg·L^-1、TP：57.73~82.29 mg·L^-1和COD：918.4~1940.43 mg·L^-1）的治理效果,旨在为亚热带高负荷猪废水的生态治理提供参数依据.结果表明,湿地系统对NH₄⁺-N、TN、TP和COD的平均去除率为97.4%、97.1%、91.0%和90.2%,其中以CW1累积贡献率最大（37.3%、38.4%、43.3%和27.4%）.植物N、P吸收量在23.87~79.96 g·m^-2和5.34~18.98 g·m^-2之间,占湿地N、P去除量的19.1%和20.2%;底泥N、P吸附量在19.17~56.62 g·m^-2和10.59~26.62 g·m^-2之间,占去除量的19.8%和61.7%.湿地N、P去除率与影响因子间的关系表明,环境因子解释了湿地N、P去除率的79.9%和70.1%.其中,DO是湿地系统N去除的主要因子,底泥P吸附是P去除的关键.     

鄱阳湖流域水葫芦(Eichhornia crassipes)对水体微塑料的吸附截留效应

微塑料是环境中的新型污染物,随着人们对微塑料污染的认识,微塑料在河流和湖泊等淡水湿地环境中的迁移问题受到普遍关注.中国内陆最大淡水湖鄱阳湖湿地受五河流域及其地表径流的影响,湿地水环境中的微塑料污染问题也不容忽视.为了解鄱阳湖各流域水体中微塑料的分布现状及水生植物对微塑料的吸附截留效应,选择鄱阳湖流域的赣江、信江、抚河、修水和饶河这五河水系入湖段为研究区,以各流域水体及其普遍存在的漂浮植物水葫芦（Eichhornia crassipes）为研究对象,分析鄱阳湖五河流域水葫芦对水体微塑料的吸附截留特征,探讨水生植物对水体环境中的微塑料是否具有吸附或截留效应,阐明水葫芦对微塑料的吸附与水体赋存微塑料的相关性,解析微塑料在湿地环境中的迁移特性,为鄱阳湖湿地环境中微塑料的管控及污染治理提供一定的理论基础与依据.在鄱阳湖流域赣江、抚河、信江、饶河和修水的五河水系入湖区和湖口出湖区共设置18个采样点,分别采集水表漂浮的水葫芦整株样品和水深约1 m处的水样,采用HNO₃（65%）-H₂ O₂（30%）混合试剂消解水样后抽滤分离水体及水葫芦体表微塑料;采用显微鉴定方法观察微塑料的颜色、粒径和形态等特征,采用Nano Measurer 1.2软件统计各流域水体和水葫芦体表中分离出的微塑料丰度;采用傅立叶变换红外（FTIR）光谱仪鉴定不同形态微塑料的聚合物成分.鄱阳湖流域各水体微塑料丰度处于中度偏高水平,丰度范围为65.5~353 n ·L^-1,且以0~0.5 mm范围内的小粒径微塑料为主,占各流域水体中微塑料的80%以上;各流域水葫芦截留或吸附的微塑料丰度范围为36~204 n ·kg^-1,且以0~1.5 mm范围内的小粒径微塑料为主,所占比例达80%以上;水葫芦吸附0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度含量与水体中0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度间呈显著相关,水葫芦对水体中占比较高的小粒径微塑料具有明显的吸附效应.鄱阳湖五河流域水体微塑料的聚合物成分以聚乙烯和聚苯乙烯为主体;各流域水体微塑料的丰度处于较高水平,以0~0.5 mm的小粒径微塑料为主,对水体生物及水环境易构成生态风险.各流域水葫芦对水体微塑料具有显著的吸附效应,且以吸附0~1.5 mm的小粒径微塑料为主;水葫芦吸附0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度值与水体中0~0.5 mm粒径范围内的微塑料丰度间存在显著相关性;水葫芦对水体中的小粒径微塑料具有较强的吸附效应,可为水生植物吸附或截留水体环境中的微塑料提供一定的参考依据.     

电-Fenton法降解低含盐量反渗透浓缩液中腐植酸

为研究采用碳毡-Pt电-Fenton体系处理模拟低含盐量反渗透浓缩液中的腐植酸的影响因素和降解机制,通过单因素试验,以COD_Cr去除率为评价指标,以Fe2+添加量、通氧量、电流密度、pH为考察因素,探讨了不同条件对电-Fenton体系ρ（H₂O₂）和COD_Cr去除率的影响.结果表明:采用电-Fenton法降解模拟反渗透浓缩液,较低的含盐量有助于COD_Cr的去除,与高含盐量（1 000~2 000 mg/L）相比,在低含盐量（500~1 000 mg/L）条件下COD_Cr去除率提高10%~20%;并且最佳条件下实际电流效率（GCE）达到15.6%,电化学能耗为32 kW·h/kg.最佳反应条件:通氧量为0.3 m3/L,Fe2+添加量为0.1 mmol/L,电流密度为3.5 mA/cm2,pH=3,在该条件下反应180 min时,电-Fenton体系产生的ρ（H₂O₂）为105 mg/L,可使ρ（COD_Cr）由150 mg/L降至16 mg/L,COD_Cr去除率达到90%.研究显示,较宽的pH范围（3~7）内碳毡-Pt电-Fenton体系对腐植酸的降解表现稳定,COD_Cr去除率均达到60%以上.      

挺水植物对城市河流中典型污水印记药物的去除

以AZM（阿奇霉素）、STZ（磺胺噻唑）、IBU（布洛芬）、DCF（双氯芬酸）、PRC（扑热息痛）、ATL（阿替洛尔）、CLF（氯贝酸）、CBM（卡马西平）和CAF（咖啡因）共9种WWMPs（wastewater-marking pharmaceuticals,污水印记药物）为目标物,采用HPLC-MS/MS检测方法,通过室内河流模拟系统,研究3种挺水植物组合（旱伞草+灯芯草、菖蒲+灯芯草、旱伞草+菖蒲）的人工生态系统在不同介质（水相、泥相、水生植物）中WWMPs的变化特性及对常规污染物（如COD_Cr、NH₃-N、TP、TN）的去除效果,并运用物料衡算等手段计算目标物的实际去除率.结果表明:3种挺水植物组合的人工生态系统对4种常规污染物的去除效果较为明显,COD_Cr、NH₃-N、TP、TN去除率范围分别为39.7%~47.8%、88.2%~99.4%、39.1%~58.1%和49.1%~58.5%;与无植物系统相比,挺水植物组合的人工生态系统对水相中药物有明显的去除效果,尤其是对CBM、IBU和DCF,最大去除率均在54.0%以上;旱伞草+菖蒲组合的人工生态系统对水相中CAF、CBM、CLF、DCF、IBU和STZ的去除效果较好,去除率为51.6%~87.7%;3种挺水植物组合的人工生态系统对泥相中WWMPs的去除效果大小依次为菖蒲+灯芯草>旱伞草+菖蒲>旱伞草+灯芯草;不同挺水植物组合的人工生态系统对WWMPs的富集特性不同,9种WWMPs吸收效果大小依次为CBM > CLF > CAF > IBU > DCF > ATL > PRC > AZM > STZ;3种挺水植物组合的人工生态系统对WWMPs的实际总去除率大小依次为菖蒲+灯芯草>旱伞草+菖蒲>旱伞草+灯芯草.研究显示,挺水植物组合的人工生态系统可以有效地去除城市河流中WWMPs及常规污染物,能作为净化水质、改善城市河流水环境的一种有效手段.