垂直流-表面流复合人工湿地系统对污水的净化效果研究

[目的]研究垂直流-表面流复合人工湿地系统对污水的净化效果。[方法]采用表面流湿地与垂直流湿地组合成的复合人工湿地系统对污水进行处理,研究该系统在水力停留时间分别为48、24、12、6 h时对污水的净化效果。[结果]垂直流湿地对COD、BOD的去除率达52%以上,复合湿地系统对有机物的去除率随水力停留时间的增加而有所增加,对COD、BOD的去除率分别为62%~70%、60%~82%。表面流湿地在N的去除上起比较重要的作用,复合湿地系统对TN、NH4+-N的去除率分别为23.5%~46.4%、42.85%~80.38%。垂直流湿地对TP的去除效果明显好于表面流湿地,在不同配水条件下,复合湿地系统对TP的去除率达47.84~73.56%。[结论]垂直流-表面流复合人工湿地系统对污水的净化效果较好。     

3种人工湿地对菜地废水的净化效果比较

在东莞市石碣镇万丰菜场构建3种人工湿地,研究水力负荷对菜地废水的净化效果及最优水力负荷下冬夏两季的处理效果差异.结果表明,随着水力负荷的减小,人工湿地的COD、NH4+-N、TP出水浓度逐渐降低,去除率逐渐提高,3种人工湿地最优水力负荷为0.1 m/d.最优水力负荷下,3种人工湿地对废水的净化效果夏季优于冬季;同一季节,垂直流-水平潜流一体化湿地对菜地废水的净化效果较佳:对COD、TP、TN、NH4+-N的去除率分别达57.14％、84.78％、71.90％、37.78％以上,且出水浓度均达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅳ类水质标准.     

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。     

不同水力负荷对池塘养殖尾水处理系统净化效果的影响

【目的】探究池塘养殖尾水处理系统整体及各级沿程在不同水力负荷条件下,总氮（TN）、总磷（TP）的变化规律,探明系统对TN、TP净化效果的最佳运行水力负荷。【方法】对5 hm²养殖池塘配套的约0.5 hm²养殖尾水处理系统,采用低（0.012 m/d）、中（0.023 m/d）、高（0.035 m/d） 3种水力负荷运行,在系统各级沿程(表面流湿地(SFW)、一级净化池塘(PP1)和二级净化池塘(PP2))采集水样,检测TN、TP质量浓度,运用双因素重复测量方差分析法,分析各水力负荷条件下各级沿程TN、TP质量浓度的差异变化,以及养殖尾水处理系统整体和各级净化功能区对TN、TP的净化处理效果,通过PP2、TN、TP去除率与水力负荷的拟合函数关系计算最佳运行水力负荷。【结果】养殖尾水处理系统中TN、TP质量浓度在各级沿程、不同水力负荷间存在极显著差异（P<0.01）,且沿程与水力负荷存在交互作用（P<0.05）。随水力负荷的增加,系统整体对TN和TP去除率均呈线性下降（TN去除率由低水力负荷时的57%下降为高水力负荷时的23%,TP去除率由低水力负荷时的70%下降为高水力负荷时的46%）。随水力负荷的增加,PP2在系统各净化功能区中对养殖尾水TN净化效果的贡献度由低水力负荷时的22%逐渐增大至高水力负荷时的93%。PP2可优化获得最佳水力负荷约0.075 m/d,对应TN、TP最佳去除率均为28%。【结论】多净化功能区组合的养殖尾水处理系统宜建立基于优化水力参数的运行策略,就试验养殖尾水处理系统整体而言,若发挥各净化功能区最佳净化性能,宜采用中水力负荷（0.023 m/d）运行;若以污染物去除总量最优化为目的,需根据养殖池塘排放尾水的水质状况建立运行策略。     

湿地植物在不同水力条件下对中水的净化效果

[目的]研究湿地植物在不同水力条件下对中水的净化功效。[方法]在人工构建的湿地系统中,将中水回用作为湿地水源,研究了5种湿地植物菖蒲、美人蕉、梭鱼草、再力花和狐尾藻在不同水力停留时间、水深和水流速度(湿地表面流速和湿地渗滤流速)下对供试中水总氮(TN)、总磷(TP)的去除效果。[结果]湿地植物在适宜水力条件下对中水具有一定的净化效果,其中菖蒲和美人蕉的TN系统出水含量符合"地表水环境质量标准Ⅲ类"水体要求,TP系统出水含量符合"地表水环境质量标准Ⅱ类"水体要求。综合考虑5种植物对TN、TP的去除效果,模拟湿地系统适宜采用的水力停留时间为2 d,水深为20 cm。该情况下,不同表面流速处理对中水TN平均表面去除率达到21.08%,TP平均表面去除率达到17.63%。而不同渗滤流速处理对中水TN、TP系统去除均值分别为57.72%和64.84%。[结论]该研究可为中水污染治理提供科学依据。     

不同水生植物对养猪废水净化效果研究

[目的]筛选适用于养猪废水的人工湿地优势物种。[方法]选取鸢尾、美人蕉、水芹、梭鱼草4种水生植物,通过垂直流人工湿地装置,监测不同水力停留时间对污水中化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)和氨氮(NH₄⁺-N)浓度的影响,分析4种水生植物对污水的净化效果。[结果]随着水力停留时间的延迟,人工湿地中废水中COD、TN、TP和NH₄⁺-N的浓度逐渐下降,净化效果越好。当水力停留时间为5 d时,鸢尾对COD和NH₄⁺-N的去除率最高,分别为61.80%和68.35%;梭鱼草对TN和TP的去除率最高,分别为30.92%和81.53%。[结论]人工湿地对养猪废水净化效果以种植鸢尾和梭鱼草较佳。     

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。     

不同植物配置的人工湿地处理厨房废水的探讨

通过相同负荷及水力条件下,不同植物配置方式即水芹单配、菖蒲单配、水芹+菖蒲混合配置构成的3个不同人工湿地,对厨房废水进行化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)、固体悬浮物浓度(SS)净化效果的比较。结果表明,水芹对COD,TN去除效果较好,菖蒲对TP去除效果较好;在配制方式上,去除COD最好单配,去除TN,TP最好混合配置,对于SS的去除,3种配置基本一致。     

人工湿地在我国北方地区冬季应用的研究

为确定利用人工湿地在北方地区冬季运行所需的设计参数,利用在官厅水库岸边建立的人工湿地,开展了潜流人工湿地系统处理官厅水库水的冬季试验研究。结果表明,在寒冷的冬季,潜流人工湿地系统在隔离层保护下可以正常运行,使用不同的覆盖物进行隔离保温,对系统的处理性能有很大的影响,在水力负荷率为0.25～0.45m·d-1时,冬季CODMn和NH4+-N的去除率分别为15%和50%,BOD5、TN和TP的去除率分别为65%、25%和35%。去除率随水力负荷率的提高而降低,当水力负荷超过0.4m·d-1时,去除率明显降低。潜流人工湿地系统在冬季寒冷低温条件下对微污染地表水有较好的净化效果。     

室内中试人工湿地无植物填料床去污性能研究

完成人工湿地填料筛选后，为进一步确定无植物条件下人工湿地填料床去污性能，在柱状填料去污实验结果的基础上进行室内中试实验。中试实验装置包括污水配给箱、无植物填料床（有机玻璃材质，长×宽×高=3 m×1 m×1.5 m）、出水池和电磁流量计等。装置内填充页岩、粗砾石、麦饭石构建无植物填料床，研究无植物条件下湿地填料的COD、TN、TP去除效果。实验结果表明，当水力负荷为400 mm·d-1时，页岩和麦饭石为主填料层的1#COD、TN、TP最高去除率分别为15%、33%和60%，单一页岩为主填料层的2#COD、TN和TP去除率稍高于1#，分别为20%、38%和69%，湿地填料对污染物质去除贡献较小。为确定污染物质去除之间的相关关系，将COD、TN、TP去除率进行相关性分析，发现COD去除与TP去除呈正相关关系，COD去除与TN去除、TN去除与TP去除呈负相关关系。     

水平潜流人工湿地对化粪池污水的净化效果

就不同季节条件下水力停留时间分别为1、3和5d时,水平潜流人工湿地系统对化粪池污水的净化效果进行了研究．结果表明,在同一季节,随着水力停留时间的延长,该系统对COD、TP、TN等3个指标的去除率明显提高,3d去除率明显高于1d,系统在水力停留时间5d时对COD、TP、TN的去除效果虽比3d有所提高,但增幅不明显．在夏、秋、冬3个季节,系统对COD的去除率分别达到43．48％～83．33％、53．52％～86．32％和33．33％～63．77％,对TP的去除率分别达到33．28％-66．9％、22．14％～55．85％和12．69％～42．71％,但对TN的去除效果较差,平均去除率只有19．09％．     

3种水生植物的不同组合对富营养水体的净化效果研究

为研究水生植物对富营养化水体的净化效果,选择风车草(Cyperus involucratus,A)、狐尾藻(Myriophylium spicatum,B)和黑三棱(Sparganium stoloniferum,C) 3种水生植物,对其单一、2种和3种不同组合进行水培试验,通过实验室模拟富营养化水体,对总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD) 3个水体富营养化指标进行检测。结果显示,随着处理时间的增加,各组对富营养化水体中TN、TP和COD的去除率呈递增趋势;至36 d试验结束时,各组对富营养化水体中TN、TP和COD的去除率,ABC组显著大于AB、AC和BC各组,AB、AC和BC各组显著大于A、B和C各组,ABC组合对富营养化水体中TN、TP和COD的去除率分别达到98.64%、98.36%和95.49%。AB和BC与AC组之间TN单位去除能力和COD单位去除能力存在显著差异。说明在种植密度相同的条件下,3种不同水生植物组合去除富营养化水体总氮、总磷和化学需氧量的效果高于2种不同水生植物组合,而2种不同水生植物组合比1种水生植物的净化效果更优。结果为水生植物净化营养化水体中富营养成分提供理论参考和应用指导。     

凤眼莲修复农村微污染小型水域研究

为了解凤眼莲对农村微污染小型水域的修复效果,以流经郑州郊区农村的十八里河河水作为对照(A组),向其添加有机质、氮磷营养物质的B、C 2组为微污染水样,采用凤眼莲静态培养,通过测定水样中化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)及氨氮(NH3-N)含量,监测凤眼莲对污染水样的净化效果。结果表明,凤眼莲对水样中COD、TP、NH3-N的去除率增幅随时间增加而减小,在最初6d都表现出较高的去除率,且各指标的初始质量浓度越高,去除率亦越大;对TN的去除率增幅随时间增加表现为先增加后减小,TN的去除是一个相对缓慢的过程。在18d内凤眼莲对水样中COD、TP、TN和NH3-N的去除率分别介于69.27%～74.15%、69.20%～83.61%、71.86%～75.01%和64.26%～94.50%。可见,凤眼莲对微污染水域中COD、TP、NH3-N、TN均具有较好的净化效果,可用于修复该类水体。     

水平流-垂直流复合人工湿地系统对污水的净化效果研究

采用人工处理池，将水平流与垂直流湿地系统组合成复合式人工湿地处理系统，研究了此系统在停留时间为5d时对城市污水的净化效果。结果表明，水平流-垂直流复合人工湿地系统处理效果相当稳定，其对化粪池出水中COD，BOD5，TP，TN，SS的平均占除率分别为72％，80％，83％，33％和60％以上。而种植系统去除效果明显高于无种植系统。     

水葫芦和香蒲对富营养化水体及其底泥养分的吸收

为探明水葫芦、香蒲改善富营养化水体水质的效果及其对底泥养分释放的影响,以其为试材,采用人工模拟试验方法,分析其对不同富营养化水体及其底泥养分吸收的情况。结果显示:水葫芦比香蒲有更好的适应性,在不同浓度的水体中生物量快速增加,而香蒲则需要较长的适应期;在总氮、总磷浓度分别为3.2～14.2 mg/L和0.2～1.0 mg/L的富营养化水体中,水葫芦、香蒲均可有效地消减上覆水中总氮和总磷。处理3个月后,水葫芦净化系统的总氮、总磷浓度分别降至0.84～0.86 mg/L、0.035～0.044 mg/L,对水体总氮、总磷的去除量分别为72.0%～94.0%、82.5%～98.1%,总氮、总磷的负荷去除量分别为18.4～105.8 mg/(m2.d)、1.3～7.6mg/(m2.d);香蒲净化系统的总氮、总磷的浓度分别降至0.96～1.09 mg/L、0.030～0.062 mg/L,对总氮、总磷的去除率分别为66.0%～92.8%、77.0%～93.8%,总氮、总磷的负荷去除量分别为8.4～52.3 mg/(m2.d)、0.6～3.7 mg/(m2.d)。表明水生植物水葫芦和香蒲可有效消减富营养化湖泊水体氮、磷等内源污染物,对富营养化水体水质具有良好的改善效果。     

微藻对天然橡胶加工废水的处理效果

为探索微藻对天然橡胶加工废水处理的可行性，笔者进行了念珠藻（Nostoc sp.）、鱼腥藻（Anabaena sp.）、鞘丝藻(Lyngbya sp.)和小球藻（Chlorella sp.）在天然橡胶加工废水中的适应性试验，检测了小球藻对不同处理阶段的天然橡胶加工废水的总氮（TN）、总磷(TP)、化学需氧量（COD）的去除效果；检测了废水培养小球藻至对数期后添加营养液后藻种密度、pH及导电率的变化。结果表明:4种藻种中，小球藻在天然橡胶加工废水中的适应性最强。废水中TN，TP，COD浓度越高，微藻对其去除效果越好。去除效果依次为废水原液>厌氧发酵废水>处理后废水。小球藻可以高效去除天然橡胶加工废水中的TN，TP，COD，对橡胶加工废水原液TN，TP，COD去除率分别为89.21%%, 70.00%, 49.33%。利用天然橡胶加工废水培养小球藻至对数期后添加营养液可以有效延长培养时间。     

浮萍和金鱼藻对生活污水的净化效果

[目的]研究浮萍和金鱼藻对生活污水的净化效果。[方法]构建小型水培污水净化系统,以浮萍和金鱼藻2种水生植物为研究对象,研究其在不同水培时间下对生活污水的净化效果,并设置空白对照组进行比较分析。[结果]经过28 d的试验研究,结果表明:浮萍系统对生活污水COD、NH3-N、TN、TP的最终去除率分别为80.8%、92.4%、89.7%、85.3%,金鱼藻系统对生活污水COD、NH3-N、TN、TP的最终去除率分别为79.5%、92.1%、88.6%、86.9%,对照组中COD、NH3-N、TN、TP的最终去除率分别为71.8%、76.5%、75.4%、59.8%。[结论]浮萍和金鱼藻对生活污水净化效果良好,在水培污水净化系统中具有重要作用。     

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。