模拟潜流人工湿地处理猪场废水的实验研究

采用盆栽试验模拟潜流型人工湿地，研究了土壤、蛭石、煤渣和碎石四种人工湿地基质不同组合净化养猪场污水的能力。结果表明：以上层蛭石土混合物、下层煤渣和碎石的组合处理效果最佳，14d内COD_Cr、NH₄⁺-N、T-P的去除率分别达到了95.3%、90%、91.6%。试验前期，四种不同组合基质的COD_Cr、NH₄⁺-N、T-P去处率有明显差异，但试验后期除T-P的去除率仍有明显差异外，COD_Cr和NH₄⁺-N去除率已无明显差异。     

垂直流人工湿地出水口位置与植物种类对农村生活污水净化效果的影响

利用3 种栽种植物的美人蕉(Canna indica Linn)湿地(M)、狼尾草[Pennisetum alopecuroides (Linn.) Spreng]湿地(L)、苏丹草[Sorghum sudanense (Piper) Stapf]湿地(S)和未栽种植物的对照湿地(CK), 研究高、中、低出水口及不同植物对垂直流人工湿地污水净化效果的影响。垂直流人工湿地进水来自常熟农业生态试验站生活污水厌氧池, 以间歇式进水方式运行, 进水水力负荷为0.15 m³·m^-2·d^-1。结果表明: 不同出水口位置对NH₄⁺-N(铵态氮)、NO₃^--N(硝态氮)、COD(化学需氧量)的去除率存在显著性差异。随着出水口位置的降低NH₄⁺-N 的去除率显著增加, 最大去除率达到98.3%。出水口位置升高NO₃^--N 与COD 的去除率则显著增加, 高出水口的去除率分别达到-47.4%和64.5%。与中、低出水口处理相比, 高出水口的TN(总氮)去除率提高22.5%~27.6%。而对TP(总磷)的去除率恰恰相反, 高出水口处理TP 去除率比中、低出水口低20.6%~28.9%。3 种有植物湿地—美人蕉湿地、狼尾草湿地、苏丹草湿地对NO₃^--N、TN、TP、COD去除率显著高于未栽种植物的对照湿地, 分别提高74.4%~98.6%、11.3%~17.8%、8.60%~16.3%与14.1%~19.0%。3 种植物湿地之间对NO₃^--N、TN、TP、COD 去除效果没有显著差异。对NH₄⁺-N 的去除效果, 美人蕉湿地显著低于其他3 种湿地。以上结果表明, 通过对垂直流人工湿地的出水口位置控制和栽种湿地植物,可以有效地改变污染物的去除效果。     

零排放循环流水水产养殖机械—细菌—草综合水处理系统研究

零排放技术是循环流水水产养殖实现可持续发展的关键之一，该文以机械—细菌—草综合水处理系统为基础进行零排放循环流水水产养殖，生产系统的两个养殖池(各1.325 m³水)共养殖淡水白鲳(Colossoma brachypomum)62尾(平均体重208.3±28.6 g，养殖密度4.87 kg/m³)。经过25 d的运行，养殖池NO^-₃-N、TAN(总氨氮)、TN(总氮)、TP(总磷)、COD(化学需氧量)、pH等水质指标基本维持稳定(p<0.05)，NO^-₂-N和SS(悬浮物)显著下降。在处理系统中，机械过滤器和生物滤器的大多数水质指标显著优于沉淀器沉淀区水质(p<0.05)。沉淀器沉淀区的高浓度污液定期(每天34.3 L)输送到植物滤器，间隔循环灌溉2.55 m² NFT培高羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)，并定期(每4 d一次)回流重复利用。牧草的净化使水质发生了显著的改善(p<0.01)，NO^-₃-N、NO^-₂-N、SS的净化率超过90%，TN、TP的净化率超过85%，TAN和COD的净化率为45.2%和71.6%，此外，回流水的EC和pH显著高于污液，每次回流67.5±6.0L。淡水白鲳日增重4.55 g，饲料系数1.610。     

“零排放”复合生物净化模式用于循环水养鲍系统的试验研究

采用水生植物滤池(UB和PUB)和固定膜生物滤池（SB）的复合净化模式，对鲍鱼养殖水体和系统排放水体进行净化，实现了循环水养鲍系统的清洁生产。试验结果表明，植物滤池UB对养殖水体中总氨氮(TAN)具有很高的吸收效率，从而降低了SB的硝化负荷，大大减少了TAN、NO^－₂-N、NO^－₃-N和COD的积累，在整个试验过程中，养殖水体中TAN、NO^－₂-N、NO^－₃-N和COD的浓度分别低于0.19、0.01、1.75和1.20 mg/L。由于UB滤池的吸收作用和SB的硝化作用，养殖水体中PO^3-₄的浓度一直保持在0.30 mg/L以下。另外，这种复合净化模式具有调节水体pH值的作用，在试验期间，养殖水体中的pH值一直保持在8.11～8.14的良好水质范围，对鲍鱼的养殖十分有利。系统排放水经另一植物滤池PUB吸收净化后，PO^3-₄浓度降至0.22 mg/L 以下，NO^-₃-N的浓度甚至降至0.10 mg/L以下。本文还建立了养殖循环水体中无机氮的循环模型，用于对养殖水体中TAN、NO^－₂-N和NO^－₃-N的预测和控制。     

王家庄滨湖人工湿地去除农业径流中COD效果的测试与分析

研究处理农业径流的滨湖人工湿地中有机物(COD_Cr，化学需氧量)的去除规律可为类似湿地的设计和运行提供参考。该研究报道了滇池东岸王家庄湿地(占地12000 m²)自2002年8月投入运行后23个月中的有机物去除的季节变化规律。该湿地的优势植物种为茭草(Zizania caduciflora)和芦苇(Phragmites australis)，5条农业区汇水干渠的来水经过布水堰布水后均匀地流过湿地。2002年10月～2004年6月期间,湿地表现出较好的拦截沟渠来水中有机物的能力,有效地降低了滇池的外源有机物污染负荷。旱季(每年11月～翌年4月)和雨季(每年5月～10月)的平均流量分别为497.6 m³/d和747.4 m³/d。进水COD_Cr的负荷为36.1 g/(hm²·d)(旱季)和67.9 g/(hm²·d)(雨季),COD_Cr的平均浓度为87.1 mg/L(旱季)和109 mg/L(雨季)。COD_Cr的出水平均浓度为45.1 mg/L以下(旱季)和53.7 mg/L(雨季)，分别满足一级A标准和一级B标准(城镇污水处理厂污染物排放标准，GB 18918-2002)。运行期间的平均水温为旱季17.3℃,雨季21.9℃，COD_Cr的平均去除率为48.2%以上(旱季)和51.0%(雨季)。旱季和雨季湿地中COD_Cr浓度沿程降低，旱季和雨季2/3流程处的COD浓度均低于1/3流程处,农业径流可生化性较差导致湿地中前段的COD降解不明显。旱季湿地的出水受滇池水返混的影响比雨季的大,因此旱季1/3处和2/3处之间的浓度差小。湿地表层土壤(0～40 cm)的pH值沿程升高,有机质沿程降低。     

集约化猪场废水强化生化处理工艺试验研究

该文采用新型厌氧反应器技术和强化生物脱氮及硝化技术处理猪场废水。试验结果表明：新型厌氧反应器容积COD_Cr负荷可达8 kg/(m³·d)以上，稳定运行COD_Cr平均去除率为75％；生物脱氮及硝化采用一体式A/O反应器，缺氧段水力停留时间为1 h，好氧段水力停留时间为3 d，氨氮浓度可控制在10 mg/L以下。总出水COD_Cr平均550 mg/L，BOD₅平均53.0 mg/L，NH₃-N平均8.8 mg/L，总COD_Cr去除率87%，总BOD₅去除率96%，NH₃-N总去除率在98％以上；采用原水碳源优化分配强化生物脱氮，TN去除率为77.11%左右。总出水BOD₅/COD_Cr约0.10，出水COD_Cr中难生物降解成分占绝大多数，需经过后续物化处理才能达到广东省水污染物控制标准(DB44/26-2001)。     

不同铵硝配比对弱光下白菜氮素吸收及相关酶的影响

以黑色遮阳网覆盖模仿弱光环境, 使光照强度为自然光的20%左右, 以自然光照为对照, 采用精确控制水培溶液氮素营养, 研究NH₄⁺-N/NO₃^--N 比例分别为0/100、25/75、50/50、75/25、100/0 对弱光下白菜氮代谢及硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性的影响。结果表明, 弱光下, 白菜的鲜重及叶片总氮量以NH₄⁺-N/NO₃^--N 比为25/75 时最大, NH₄⁺-N/NO₃^--N 比为100/0 时最低。随弱光处理的进行, 白菜叶片中硝酸还原酶活性及谷氨酰胺合成酶活性均呈下降趋势, 但NH₄⁺-N/NO₃^--N 比为25/75 时, 可维持叶片内较高的硝酸还原酶活性及谷氨酰胺合成酶活性。试验表明, NH₄⁺-N/NO₃^--N 比25/75 是白菜在弱光下生长的较适宜氮素形态配比。     

不同规格生态沟渠对排水中污染物的处理能力之比较研究

利用三种不同深度规格的生态沟渠（E_0.80、E_1.05和E_1.30）,通过控制相同的表面水力负荷,比较研究了动态进水（TN 0.86~6.13 mg?L^-1、TP 0.11~0.28 mg?L^-1）条件下生态沟渠对农业面源主要污染物的去除效果,同时考察其耐冲击负荷能力和适宜建造长度。结果表明：整个试验期间,三种不同深度规格的生态沟渠对铵态氮（NH₄⁺-N）、总氮（TN）、总磷（TP）和悬浮物（SS）的去除率均达到50%以上,其中E_1.30对污染物的去除效率较高,NH₄⁺-N、TN、TP和SS的总平均去除率分别为64.8%、63.1%、71.8%和60.8%。同时,E_1.30的污染物出水浓度较为稳定,耐冲击负荷能力相对较强。进水浓度较高情况下,E_1.30在TN、TP出水浓度为2 mg?L^-1和0.2 mg?L^-1时所需长度分别为27.4 m和4.9 m,为三种规格生态沟渠中最短。表明生态沟渠是有效去除农业面源污染物的技术,在实际应用中可因地制宜地建设E_1.30规格的生态沟渠,并可辅以高效吸附氮磷材料等其他措施,进一步提高生态沟渠对农业面源污染物的去除能力。     

不同氮素形态配比对网纹甜瓜干物质分配和氮代谢的影响

该文研究了4种氮素形态配比(NO^-₃-N∶NH⁺₄-N分别为100∶0，75∶25，50∶50和25∶75)对基质栽培网纹甜瓜(品种为“春丽”和“蜜玲珑”)干物质积累和氮代谢的影响。结果表明,不同氮素形态配比影响了植株各器官干重占全株干重的百分比。随氮素形态中氨态氮比例的增加，叶片中硝酸还原酶、硝酸盐含量和可溶性蛋白质含量逐渐降低，而游离氨基酸含量则在NO^-₃-N∶NH⁺₄-N为50∶50的处理中最高。     

长期不同施肥模式对日光温室土壤硝态氮时空分布及累积的影响

通过连续7 年的定位试验, 研究了日光温室生产中不同施肥模式(常规模式、无公害模式和有机模式)对土壤NO₃^--N 时空分布及累积的影响。结果表明, 随着种植年限的增加, 3 种施肥模式土壤剖面各层次NO₃^--N含量均呈上升趋势, 年增加量顺序为常规施肥模式＞无公害施肥模式＞有机施肥模式。受氮素输入量(施肥)的影响, NO₃^--N 主要分布在0~40 cm 土层, 0~60 cm 土层NO₃^--N 含量总体呈作物生长前期低、中期高、后期低的趋势; 与上层土壤相比, 100 cm 以下土层NO₃^--N 含量有不同程度的增加。0～200 cm 土体NO₃^--N 平均累积量有机施肥模式比无公害施肥模式低33.8%, 比常规施肥模式低45.9%; 无公害施肥模式比常规施肥模式低18.3%。3 种施肥模式下, NO₃^--N 都有向2 m 以下土体淋洗的趋势。与施用化学肥料相比, 施用有机肥能明显降低土壤剖面NO₃^--N 含量, 控制其累积峰的下移, 但不合理施用有机肥也会产生NO₃^--N 淋洗而污染环境。     

基于复合垂直流人工湿地的循环水养殖系统净化养殖效能与参数优化

该文对基于复合垂直流人工湿地(IVCW)的循环水养殖系统的净化效率、养殖效果和系统优化设计进行了研究.结果表明,在420 mm/d的水力负荷下,湿地可有效地去除循环水中的总悬浮物(去除率85%)、CODCr(去除率50%)、BOD5(去除率44%)、总氨氮(去除率53%)、亚硝酸盐(去除率83%)和硝酸盐(去除率54%),能够满足养殖用水的要求,整个试验期间系统实现了零污水排放.经过5个月的养殖,成功地将斑点叉尾鲴(Ictalurus punctatus)鱼苗(1.8 cm,0.08g)培育成鱼种(15.9 cm,33.9 g),成活率达到92.6%.在养殖容量、病害控制、成活率以及鱼体生长速度等方面均优于常规池塘养殖模式.建立了一个预测湿地与养殖池塘面积配比的数学模型,为实际应用和优化设计提供依据.     

绿狐尾藻湿地对养殖废水中不同污染负荷氮去除效应

为研究绿狐尾藻湿地对不同污染负荷养殖废水氮去除效应和影响因素，该研究在野外建立了9条表面流绿狐尾藻湿地，以低负荷（60 L/d废水+120 L/d清水）、中负荷（120 L/d废水+60 L/d清水/d）和高负荷（180 L/d废水）养殖废水为处理对象，研究了不同污染负荷下绿狐尾藻湿地水体氮素时间变化规律；结合线性混合模型，进一步探究了影响绿狐尾藻湿地氮去除的关键环境因子。结果表明，整个试验期间（2014-07－2015-05），绿狐尾藻湿地对低、中、高负荷废水铵氮（NH4+-N）和总氮（Total Nitrogen，TN）去除率均较高，其中NH4+-N平均去除率为85.0%～98.6%，TN平均去除率为83.6%～97.1%。线性混合模型分析结果表明，影响绿狐尾藻湿地NH4+-N去除的关键环境因子是水体溶解氧和硝态氮以及底泥NH4+-N含量，其中水体溶解氧对绿狐尾藻湿地NH4+-N去除影响最大。由于绿狐尾藻湿地对不同污染负荷废水NH4+-N和TN去除率均达到80.0%以上，因此绿狐尾藻可作为耐铵植物处理高负荷养殖废水。该研究结果可为绿狐尾藻湿地在规模养殖场的实际应用提供参考。     

潜流人工湿地对畜禽养殖废水的净化效果

为了提高潜流人工湿地对畜禽养殖废水中污染物的去除效果,该试验通过改变湿地内部结构构建了4个潜流人工湿地单元,选用灰砖块和碎石做湿地填料,冬夏季轮作栽培齿果酸模和大狼把草,考察湿地运行期间对厌氧消化后猪场废水的净化效果。结果表明：湿地单元经过80 d的启动,运行稳定,有植物湿地比无植物对照湿地提前10 d左右进入稳定期。运行期间,各湿地单元对废水中氨氮（ammonia nitrogen,NH4+-N）、总氮（total nitrogen, TN）、总磷（total phosphorus,TP）和化学需氧量（chemical oxygen demand,CODCr）的去除率与气温变化均呈现显著线性正相关。在水力停留时间（hydraulic retention time,HRT）为4 d,进水中CODCr、NH4+-N、TN、TP浓度分别为520、110、120、10 mg/L左右时,4个湿地单元对CODCr、TP的去除率分别在60%和70%以上,对NH4+-N和TN的去除率分别为28%～67%和32%～58%,植物对CODCr及TP去除的贡献分别稳定在10%和4%左右,植物对氮的去除效果受气温影响较大,夏季对NH4+-N和TN去除的贡献分别可达13%和12%。与一般潜流人工湿地比较,改进的波形潜流人工湿地对NH4+-N、TN和CODCr的平均去除率提高均在3%以上,对TP去除效果差异不显著（P＞0.05）。该研究可为构建大规模的潜流人工湿地处理畜禽养殖废水提供理论依据和技术支持。     

秋茄人工湿地净化循环海水养殖废水效果

为了深入研究采用人工湿地方法处理循环海水养殖废水的可行性及其运行特性,以红树林植物秋茄(Kandelia candel)为湿地植物构建耐盐人工湿地,对循环海水养殖废水进行生物处理。该文对比研究了秋茄人工湿地与无植物人工湿地的处理效果,在系统启动17d后的稳定运行阶段,秋茄人工湿地对化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)和氨氮(NH4+-N)的去除率分别在66.4%～73.8%和64.3%～72.4%,明显高于无植物人工湿地对COD56.7%～62.4%的去除率和对NH4+-N51.2%～57.5%的去除率;在总磷(total phosphorus,TP)去除方面,秋茄人工湿地和无植物人工湿地的去除率分别为55.7%～61.7%和54.3%～60.4%,两者并无明显差别。对人工湿地基质酶活性的分析发现,秋茄人工湿地的基质脲酶活性和磷酸酶活性均明显高于无植物人工湿地;同时在秋茄人工湿地基质床中,根系分布最多的表层0～5cm区域基质酶活性明显高于其他区域,表明秋茄的根部对于提高人工湿地基质床的生物活性及其去污能力发挥了显著的作用。对秋茄人工湿地水力条件的研究表明,表面水力负荷对系统去除有机物和氮有较明显的影响,表面水力负荷控制在0.1m3/(m2·d)及以下时,出水水质可达到国家渔业水质标准的要求。该文研究结果为循环海水养殖废水提供了一种生物处理途径。     

多级串联潜流人工湿地净化城市地面径流的试验研究

在室外露天试验场按不同水流方式设计和建造2组多级串联潜流人工湿地,通过中型试验测试其在不同运行方式下对西安市地面径流中COD、NH4+-N、TN、TP的净化效果。结果表明:2组人工湿地系统出水水质均达到GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类标准;在湿地净化过程中,填料起主要作用,可吸附40%～50%的污染物,植物和微生物的协同作用可将净化效果提高20%～30%;2种人工湿地系统HRT为36～48h,运行间隔时间为7～15d的运行效果最佳;改变水流方式的复合流人工湿地系统净化效果优于水平潜流人工湿地系统,净化效果高出5%左右。研究设计的2种人工湿地均可用于城市地面径流污染的控制和雨水利用。     

浸润线高度对垂直潜流湿地处理效果的影响研究

针对污染物浓度较高的猪场沼液,开展了不同浸润线高度下垂直潜流湿地处理效果的对比研究。试验结果表明：湿地浸润线可改变湿地填料层中的溶解氧分布和水力流态,从而造成了3种类型湿地系统对猪场沼液处理效果的差异;在不同水力负荷下,中浸润线垂直潜流湿地（VSSF-M）对猪场沼液中各项污染物的去除效果均好于低浸润线垂直潜流湿地（VSSF-L）和高浸润线垂直潜流湿地（VSSF-H）;中浸润线垂直潜流湿地利用溶解氧梯度在填料层内实现了好氧区、缺氧区和厌氧区的共存,从而使硝化作用与反硝化作用在同一系统内完成,提高了系统的脱氮能力;中浸润线垂直潜流湿地系统还可适当增大系统的水力停留时间（HRT）,并可优化水力流态,从而进一步改善湿地系统的净化效果。因此,结合处理效果和出水水质的稳定性,中浸润线垂直潜流湿地对浓度较高的猪场沼液具有较高的去除效率。     

膜生物反应器-复合垂直流人工湿地（SMBR—IVCW）系统处理混合废水的应用研究

本文采用一体式膜生物反应器（SMBR）-复合垂直流人工湿地（IVCW）组合工艺（SMBR—IVCW）系统,研究了该系统对复合废水的净化效果。结果表明,当系统进水为CODCr397-890mg·L-1、氨氮9．40-27．mg·L-1、TP4．30-10．7mg·L-1、TN45．9-75．8mg·L-1的条件下,在SMBR和IVCW的水力负荷分别为1000L·d-1和375mm·d-1的最优工况下运行,系统CODCrNH3-N、TN和TP的去除率分别为97．5％、99．0％、59．6％和65．2％;系统进出水中氮的形态组成发生了显著变化;SMBR—IVCW系统在高浓度综合污水处理方面具有良好的潜力。     

脱氮副球菌的好氧反硝化特性及对养殖水体中氮素的控制

以一株脱氮副球菌（Paracoccus denitrificans）为试验菌株,研究了其在好氧环境下的最适生长条件以及在不同溶氧条件下对NO2--N、NO3--N的转化去除情况。结果表明,脱氮副球菌好氧下的最适生长温度为30℃,最适生长pH值为7.0。在溶解氧比较充足的情况下（6.6～7.3mg.L-1）,脱氮副球菌对NO2--N、NO3--N的去除以同化吸收为主,少部分是经由反硝化作用去除,最大去除率可达100%和97.58%。随着溶氧的降低,脱氮副球菌的反硝化能力增强,NO2--N、NO3--N通过反硝化作用去除的比例增加。将活菌数≥109个.mL-1的脱氮副球菌按1.0、2.5mg.L-1的浓度加入养殖水体,在10d内可使养殖水体中的NH4＋-N下降41.89%～49.23%,NO2--N下降33.33%～42.86%,NO3--N下降48.28%～67.74%,对养殖水体中的氮素污染具有较好的控制效果。研究显示,脱氮副球菌的好氧反硝化作用可以为养殖水体有氧条件下的脱氮提供一条新的思路。     

极浅型潜流人工湿地用于污水处理和风沙土改良的中试研究

[目的]就利用极浅型潜流人工湿地同步处理污水和改良风沙土的可行性进行中试,为后续相关工程的设计、建设和运行提供科学依据。[方法]以污水处理厂初沉池出水为原水,以取自毛乌素沙漠的风沙土为湿地填料,以高羊茅、黑麦草和狗牙根为湿地栽培植物,研究并分析湿地对水中污染物的去除效果和在风沙土的富集特征。[结果]经过15个月的运行,各湿地对污水中COD,TN以及TP的平均去除率分别高于原土68.75%,70.09%和62.74%。运行完毕后,各湿地风沙土较原土有机质、全氮含量显著增加(p0.05),全磷含量虽呈增加趋势但增幅不显著(p0.05),其中风沙土有机质、全氮及全磷含量分别较原土增加了10.64~18.77,8.74~13.98,0.34~0.55倍。[结论]利用极浅型潜流人工湿地同步处理污水和改良风沙土可行。它既能高效净化污水,又可快速提升风沙土的生产力。     

垂直流-水平潜流一体化人工湿地对菜地废水的净化效果

广州市番禺区东升农场菜地废水未经处理直接排入水生植物塘,最终流入附近河流,由于菜地废水水质较差,对其造成了严重的污染,严重威胁了附近居民的饮水安全。为了提高菜地出水水质,减轻对河流的污染,通过构建垂直流-水平潜流一体化人工湿地,对菜地废水进行净化处理。湿地经过9个月的运行,结果显示,湿地对COD、NH4＋-N和TP的平均去除率分别达56.40%、79.09%和79.79%以上,COD、NH4＋-N和TP出水平均浓度分别为9.45、0.47mg.L-1和0.06mg.L-1,均达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）Ⅱ类水质标准。湿地对TN的平均去除率较低,仅为35.08%,通过补充甘蔗叶作为碳源,湿地对TN的平均去除率显著提高,但随着碳源投加量的增加,去除率逐渐降低。本实验碳源投加量以1.62kg.m-3为宜,TN的平均去除率最高,达80.85%,出水TN平均浓度从3.06mg.L-1降低至0.90mg.L-1。