湿地填料的磷吸附特性及潜流人工湿地除磷效果研究

采用现场采样及室内试验方法,研究了钢渣、页岩、砾石和棕色土壤等湿地填料对磷的等温吸附特性及由页岩和钢渣构建的潜流湿地对磷的去除效果。结果表明,用Langm uir方程能很好地描述钢渣、页岩、棕色土壤和砾石对磷的等温吸附过程。钢渣、页岩、棕色土壤和砾石的磷最大吸附量分别为2500.00、666.67、2.55和0.54m g·kg-1,按吸附量大小依次为钢渣>页岩>棕色土壤>砾石。钢渣在0～20、0～50、0～100、0～150、0～300m g·L-1起始磷浓度系列内的吸附常数(a)和最大吸附量(b)差异较大,钢渣的最大磷吸附量提高了6.5倍(从384.62m g·kg-1到2500m g·kg-1),同时吸附常数减小了32.5倍(从2.6到0.08)。当潜流湿地水力停留时间(H RT)为0.95d运行时,湿地平均进水总磷浓度为2.774m g·kg-1,平均出水总磷浓度为0.211m g·kg-1,平均磷去除率为91.52%。     

不同因素对人工湿地基质除磷效果的影响

[目的]研究不同因素对人工湿地基质除磷效果的影响。[方法]采用静态摇床试验和动态柱状试验,考察了基质类型、温度、基质粒径对基质除磷的影响。[结果]不同基质的除磷效果差异很大,基质对磷最大吸附量大小顺序为:钢渣>页岩>沸石>砾石,不同试验手段得到基质吸磷参数也不尽相同;基质对磷的吸附能力随着温度的升高逐渐增强;基质对磷的吸附与粒径呈负相关。[结论]为人工湿地中基质选配和湿地运行提供理论指导。     

人工湿地对污水的除磷效果研究

近年来,我国的水体污染和富营养化现象越来越严重,已经严重制约了国民经济的发展。人工湿地除磷,是近几年发展起来的一种廉价有效的除磷新技术,越来越受到各国的普遍重视和关注。该文介绍了人工湿地除磷的工作原理,详细叙述了人工湿地除磷技术的发展及其应用前景。为了研究不同基质人工湿地对磷的去除效果,选用沸石、炉渣和土壤为基质,以黄昌蒲、美人蕉、水葱等为植被构建人工湿地处理生活污水。3种基质的人工湿地对磷的去除效果都很好,但除磷效率则不同。通过参数对比,得出各因素对污水中磷的去除效率。     

地下渗滤系统基质的筛选

[目的]筛选地下渗滤系统的基质材料。[方法]以河砂、钢渣、粉煤灰、煤渣为研究对象,考察其作为地下渗滤系统基质对磷的吸附特性。[结果]这4种基质中,从基质对磷的理论饱和吸附量看,钢渣对磷的理论饱和吸附量最大,其次是粉煤灰、煤渣和河砂;从基质的解吸试验可知,钢渣的解析率非常小,粉煤灰的解析率稍大,其次是煤渣和河砂;由准二级动力学方程计算出最大除磷速率Vmax依次为:钢渣煤渣河砂粉煤灰;从基质的价格和取材情况看,河砂、粉煤灰、钢渣、煤渣均属于价廉易得的材料,相比而言,河砂比较易于大量获得,且对磷的去除率也在60%左右,故可以作为地下渗滤系统的主要介质。[结论]为地下渗滤系统选择合适的基质材料提供理论依据。     

不同填料在高负荷垂直流人工湿地系统中净化能力的研究

选取砾石、沸石、无烟煤、页岩、蛭石、陶瓷滤料、高炉钢渣、圆陶粒8种填料,在较高水力负荷（1000～2500mm·d^-1）的条件下,进行垂直流人工湿地模拟柱净化污水实验。结果表明,无烟煤、圆陶粒、砾石具有较好去除有机物的能力,对COD的去除率达到50%以上;钢渣和无烟煤对BOD的去除率达到70%以上。沸石和陶瓷滤料对总氮和氨氮的去除率达到70%以上,其他几种填料对总氮和氨氮的去除率仅为20%左右。高炉钢渣和无烟煤具有较好去除磷的能力,高炉钢渣对总磷和总溶解性磷的去除率达到90%以上,无烟煤对总磷和总溶解性磷的去除率达到60%～70%。孔隙率的变化对垂直流人工湿地的净化能力有显著影响。在垂直流人工湿地处理系统中,通过选择合适的填料,如无烟煤、圆陶粒、沸石,在较高的水力负荷条件下可获得较好的处理效果。     

潜流人工湿地修复河道水质研究

[目的]研究不同填料潜流湿地对污染物的处理效果,为小城镇河网水体修复提供依据。[方法]研究了砾石、卵石、页岩3种不同填料潜流湿地对受污染河道水质修复的运行情况及处理效果。[结果]砾石、卵石、页岩填料湿地对受污染水体中TN、TP、CODMn均有较好的去除效果,其中砾石床潜流湿地运行效果最好,平均可分别处理49.4%的TN、34.7%的TP及48.5%的CODMn。[结论]潜流人工湿地可以有效改善受污染河道水质,且投资少、操作简单,适于在小城镇推广。     

波形潜流人工湿地在贵阳农村的应用研究

[目的]探讨波形潜流人工湿地在贵阳农村的应用效果,为农村生活污水治理提供参考.[方法]设计7格波形潜流人工湿地,选用当地易得的废弃土砖、碎石、煤渣和沙土作填料处理农村生活污水,收集的农村生活污水经过收集管网首先进入厌氧池后通入波形潜流人工湿地,采样分析化学耗氟量(CODcr)、总氦(TN)和总磷(TP)等水样指标.[结果]CODcr、TN、TP的出水平均浓度为39.00、3.70、0.22 mg/L,平均去除率分别为83.00%、75.00%、91.00%.出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级排放标准,对P有很好的去除效果.[结论]波形潜流人工湿地工艺简单、无需动力消耗、管理容易,是农村地区生活污水处理的一种有效处理方式.     

人工湿地填料磷去除效果的影响因素分析

为分析人工湿地填料磷去除效果的影响因素,选取页岩、粗砾石、铁矿石、麦饭石等不同填料进行等温磷吸附实验和室内谮小试磷去除研究.结果表明,填料类型和粒径影响填料磷吸附性能.上述填料磷吸附性能依次为页岩铁矿石>麦饭石>粗砾石且页岩最大磷吸附量随粒径增加而减小.水力负荷(HLA)变化对不同填料磷去除效率影响效果不同,当HLA从200 mm·d-1降至142.8 mm·d-1时,粗砾石构建湿地总磷去除率增加大约10%;麦饭石因为吸附渐进饱和总磷去除率呈现出不断下降趋势;铁矿石可能受微生物影响导致Fe等金属元素释放,总磷去除率从大约6%(HLA=200mm·d-1)上升至35%(HLA=142.8 mm·d-1)左右;页岩受HLA变化影响较小,总磷去除率基本稳定在80%以上.综合上述实验结果发现填料种类、粒径及水力负荷均影响湿地填料磷去除效果.     

利用潜流人工湿地处理郝堂村生活污水的效果研究

以河南省信阳市郝堂村生活污水为处理对象,构建2个潜流人工湿地生态净化系统。于2014年6月分别栽植2组不同的湿地植物。通过2016、2017年2、6、10月对潜流人工湿地进水口、出水口的水质进行监测,研究了潜流人工湿地对生活污水的处理效果和配置不同植物对污染物的去除效果。预处理对化学需氧量(COD)、氨氮、总磷和总氮的去除率分别是34.46%、50.02%、34.69%、12.89%。栽种引种植物美人蕉(Canna indica L)、香蒲(Typha orientalis Presl)、再力花(Thalia dealbata Fraser)的潜流人工湿地对COD、氨氮、总磷和总氮的去除率分别为43.90%、41.80%、51.90%和66.30%;栽种乡土树种鬼针草(Bidens pilosa L)、芦苇(Phragmites communis)、菖蒲(Acorus calamus L)的潜流人工湿地对COD、氨氮、总磷和总氮的去除率分别为52.80%、49.90%、59.70%和73.40%。研究结果表明,潜流人工湿地对生活污水中的污染物去除效果较好,预处理和湿地基质的吸附降解作用是潜流人工湿地处理污水的主要途径,栽种乡土湿地植物的潜流人工湿地污染物去除效果更好。     

模拟人工湿地脱氮除磷效果及其影响因素研究

[目的]研究模拟人工湿地脱氮除磷效果及其影响因素.[方法]以建筑垃圾中产生量最大的废砖作为人工湿地基质,对校园生活污水进行处理,测定其脱氮除磷的效果,并从植物生长阶段、光照强度、温度、pH、进水浓度等多个方面对建筑垃圾人工湿地脱氮除磷效果的影响进行讨论.[结果]建筑垃圾人工湿地脱氮除磷的效率都出现先下降后上升,最后再下降至稳定的趋势;综合考虑外界影响因素下,pH与氨氮去除率、氨氮面积负荷去除率、总磷去除率及光照强度与总磷面积负荷去除率,温度与总磷面积负荷去除率均在一定范围内存在显著线性关系.[结论]和传统脱氮除磷工艺相比,人工湿地技术具有良好同步脱氮除磷效果,人工湿地系统也更适用于光照条件较好、温度偏高且污水pH偏碱性的场合.     

不同人工湿地基质对磷的吸附性能研究

通过基质磷素吸附动力学、等温吸附以及基质饱和吸附后磷素解吸实验,研究陶瓷滤料、红泥、水洗砂、炉渣4种人工湿地基质净化磷素的效果,评价其基质磷素饱和吸附后磷素解吸可能造成的二次污染风险.结果表明,在溶液磷(P)浓度为5～150 mg·L-1条件下,Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能很好地描述陶瓷滤料和红泥两种基质的磷素吸附过程,陶瓷滤料用Langmuir方程比Freundlich方程的拟合程度更好,红泥则相反.4种基质对磷素的吸附量顺序依次为红泥＞陶瓷滤料＞炉渣＞水洗砂.从磷素的解吸率来看,4种基质释磷顺序依次为炉渣＞水洗砂＞陶瓷滤料＞红泥,水洗砂和炉渣吸附磷素后的解吸率较高,其他两种基质磷素解吸的比例很低.综合评价,陶瓷滤料更适合作为人工湿地污水除磷的基质.     

基质渗透系数分析及其应用研究

[目的]比较不同基质的渗透系数及其在人工湿地中的适用范围。[方法]采用达西定律分析不同基质的渗透系数,结合中试分析人工湿地的净化能力。[结果]不同基质的渗透系数存在比较大的差异,砂子和炉渣的渗透系数比较高,且与其大颗粒粒径(>0.5 mm)呈显著正相关(P<0.05);而黄筋泥的渗透系数比较抵,不同比例的砂子和黄筋泥混合可以提高黄筋泥的渗透系数。以炉渣和砂子作为基质建立人工湿地工程时,人工湿地运行稳定,在水力负荷0.13 m/d的条件下,总氮、总磷、BOD5和高锰酸钾指数的去除率分别为43.52%3、0.26%、79.33%和63.96%。[结论]室内-中试试验结果说明达西定律可以作为一种简便的筛选人工湿地基质的方法。     

垂直流人工湿地模拟系统对珠江水的净化效果

采用3种基质(中粗砂、煤灰渣、高炉渣)为试验材料,填充高度分别为1.0、1.2、1.4 m,研究垂直流人工湿地模拟系统在水力负荷42 cm/d条件下对珠江水中的主要污染物总氮(TN)、总磷(TP)、COD的净化效果。研究结果表明,人工湿地垂直流模拟系统对珠江水中TN、TP和COD等污染物具有较好的净化效果,其平均去除率分别可达到56.16%、93.49%、86.96%;随着填料柱高度的增加,其去除率也增加。     

ZnFe-LDHs覆膜改性人工湿地基质脱氮除磷性能研究

以空心砖、蛭石、沸石、煤渣4种人工湿地常用基质为研究对象,进行ZnFe-LDHs双金属覆膜改性。以静态吸附试验为主,对改性前后的基质进行污水脱氮除磷试验研究并探讨其吸附机理,结果表明:与原始基质相比,改性后的各基质对总磷的吸附量均有不同程度的提高,改性空心砖的吸附效果最佳,总磷的吸附量提升了17%。沸石改性后对氨氮的吸附量提升了18%,增加明显,其余改性基质对氨氮吸附量增加不明显。基质改性前后对氨氮和总磷的吸附均符合Freundlich规律。     

人工湿地技术处理金华市孝顺镇污水研究

[目的]研究一种适合我国国情的低耗、高效、绿色的人工湿地生态修复技术,以更好地处理中小城镇污水,拓展人工湿地的绿色生态功能。[方法]采用模拟人工湿地系统,取浙江省金华市孝顺镇生活污水,在每轮湿地系统中水力停留7 d,考察进水水质及出水水质中总磷(TP)、总氮(TN)和化学需氧量(COD)的变化情况,进行湿地基质和植物的筛选。同时,对这几种基质和植物进行搭配组合,筛选出适合处理金华市孝顺镇污水的最佳组合,并进行景观设计研究。[结果]融合景观设计后的湿地系统TP去除率为71.23%,TN去除率为78.08%,COD去除率为71.70%,处理效果较好。[结论]结果表明,从上到下依次为碎石、石灰石、煤渣的基质搭配组合加上美人蕉+茭白的植物搭配组合,进行景观设计后,去污能力最优。     

不同填料垂直流人工湿地系统的净化能力研究

以火山石、沸石、牡蛎壳、陶粒、麦饭石和砖红壤作为人工湿地填料,在水力负荷(0.5～1.5 m/d)的条件下,构建垂直流人工湿地模拟系统,进行单一填料和组合填料的污水净化实验。结果表明,单一填料砖红壤、牡蛎壳、陶粒和麦饭石人工湿地系统对有机物去除能力较好,COD的去除率在40%以上。砖红壤、麦饭石和沸石对总氮的去除率达到39%以上,火山石29%,牡蛎壳和陶粒填料对总氮去除率均低于20%。除砖红壤具有较好去除磷的能力86%外,其余填料系统对磷的去除效率均在30%左右。与单一填料湿地系统相比,9种组合填料系统对主要污染物的去除效率均有所增加,其对COD、TN和TP的去除率分别为54%～82%、40%～91%、47%～84%,且均优于单一填料系统。由此可见,在垂直流人工湿地系统中,通过选择适宜的填料组合,完全可以在相对较高的水力负荷条件下取得较好的处理效果。     

潜流人工湿地污水处理系统长期运行中pH 及酸度和碱度的变化

研究了潜流人工湿地污水处理系统长期运行中pH值、酸度及碱度的变化.结果表明,在运行期间,各湿地单元出水的pH值均在中性范围内变化;运行初期,出水的pH值偏高,而且以煤渣为填料的湿地出水的pH值高于以砾石为填料的湿地出水的pH值;人工湿地出水回流使以煤渣为填料的湿地单元的pH值下降,且同时引起P的去除率增高;人工湿地出水酸度低于进水酸度,碱度大于进水碱度,而且出水中的碱度值明显高于酸度值,表明人工湿地内部呈厌氧状态;湿地进水有机负荷和温度对碱度有显著性影响.