雄安新区分散村镇污水处理技术探讨

本文介绍了雄安新区(协调区)分散村镇污水处理背景、国内外研究现状,通过分析生物处理(厌氧、兼氧、好氧)和生态处理(土地处理、人工湿地、稳定塘)技术及其组合工艺的优缺点,筛选出缺氧+生物接触氧化+潜流人工湿地(稳定塘)工艺、缺氧+MBBR+潜流人工湿地(稳定塘)工艺。同时提出了适合于雄安新区分散村镇污水处理的推荐污水处理技术路线,希望能为雄安新区建设提供一定的参考价值。     

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.     

复合人工湿地处理生活污水的效果

[目的]对湿地污水处理技术的工艺参数进行改进和系统优化。[方法]通过改变传统间歇进水对人工湿地增氧的方式,将两个垂直流人工湿地串联,在好氧湿地内增加曝气供氧,使好氧湿地内溶解氧保持在3～4 mg/L,从回流比角度出发,考察了不同回流比（0、1∶1、2∶1、3∶1、5∶1）对复合人工强化湿地处理效果的影响。[结果]复合垂直流人工湿地对COD、NH3-N、TN的去除效果均可达到污水排放一级A的标准,其中不同回流比对TN的去除影响效果很大,当回流比达到2∶1时,去除效果最好,去除率可达82.5%;但试验装置对TP的去除效果较差,可从湿地基质选材的角度考虑,选取吸附能力较强的填料作为湿地基质,加强对污水中磷的去除效果。[结论]垂直流人工湿地对生活污水的处理有较好的应用前景。     

人工湿地技术在农村生活污水中的应用

构建了基于人工湿地技术的农村生活污水处理系统,并将其应用在河南省新郑市某村。该处理系统主要采用“化粪池+折流厌氧反应器+跌水复氧+复合潜流人工湿地+稳定塘”组合工艺。实践表明,连续运行150 d内该工艺具有较好的处理效果,对COD、NH₃-N、TN、TP的平均去除率分别为72.1%、66.8%、64.2%和54.8%,系统出水水质达到河南省《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB 41/1820—2019)一级标准。该工程可为河南省农村生活污水处理的技术选择和运行提供参考。     

不同进水浓度对组合人工湿地脱氮效率的影响

研究低、中、高3种不同进水浓度对种植美人蕉(Canna indica)的组合人工湿地(表面流-水平流)氮去除效率的影响以及作用机理。结果表明:在总氮(TN)为240 mg/L,化学需氧量(CODCr)为490 mg/L的高浓度进水条件下该湿地系统能正常运行,并有效去除氮和有机质,9月份湿地系统对氮的去除效果高于7月份。该人工湿地脱氮效果受水力停留时间及进水浓度影响。     

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。     

潮汐流-水平潜流组合人工湿地的污水处理效果

利用室内潮汐流和水平潜流人工湿地装置,构建潮汐流-水平潜流(TF-HF)和水平潜流-潮汐流(HF-TF)2种不同组合的人工湿地系统,探讨不同组合方式的水平潜流和潮汐流人工湿地复合系统对污染物的去除效果。研究结果表明:在进水条件相同、潮汐流人工湿地淹没排空比均为12h∶12h、水平潜流人工湿地水力停留时间(HRT)均为4d、系统回流比均为1∶1条件下,潮汐流-水平潜流人工湿地系统和水平潜流-潮汐流人工湿地系统对总有机碳(TOC)的去除率分别为90.2%和91.3%,无明显差异;对NH4+-N的平均去除率分别为19.5%和39.2%,总氮(TN)的平均去除率分别为10.3%和30.5%,水平潜流-潮汐流人工湿地系统表现出较好的运行效果。     

植物塘人工湿地系统对灌溉水Cd的生态拦截效果

为拦截灌溉水Cd,设计实施了水平潜流与表面流两种工艺组合的植物塘人工湿地系统,在水稻生育期净化处理灌溉水,结合田间水稻种植小区试验,于2017年1月至2018年12月逐月采集水样,同时多次采集水稻和土壤样品,监测分析样品Cd含量,探讨人工湿地系统对灌溉水中Cd的净化效率及对米Cd累积的影响。结果表明:连续两年监测,人工湿地系统进水Cd浓度范围为0.034～0.644μg/L,平均浓度为0.232μg/L,经过植物塘人工湿地系统处理后出水Cd浓度范围为0.001～0.189μg/L,平均浓度为0.059μg/L。一级、二级和三级人工湿地系统对灌溉水中Cd的去除率分别为50.21%、14.06%和7.81%,人工湿地系统总去除率达72.06%;与未净化灌溉水相比,经人工湿地系统净化处理后灌溉的水稻糙米Cd含量下降了10.50%～24.51%。研究表明,植物塘人工湿地系统能有效拦截去除灌溉水中的Cd,减少该途径对稻田土壤Cd输入通量,并降低糙米中Cd累积量。本结果可为典型稻田重金属污染灌溉水的净化及湿地植物的选择、减少稻田重金属输入和粮食安全生产提供理论依据和参考。     

复合垂直流人工湿地脲酶和磷酸酶活性与黑臭河水净化效果

[目的]研究复合垂直流人工湿地脲酶和磷酸酶活性与黑臭河水的净化效果。[方法]以蜂巢石和软性填料为基质,通过构建生物栅复合垂直流人工湿地系统强化处理黑臭河水,并测定人工湿地不同功能区中2种填料的脲酶和磷酸酶活性,研究2种填料在不同功能区的挂膜性能。[结果]软性填料生物膜上的脲酶和磷酸酶活性显著高于蜂巢石填料生物膜上的活性,说明选择软性填料更利于生物膜的生长;脲酶活性与总氮的去除率显著相关,而磷酸酶活性与总磷的去除率相关性不显著。[结论]该研究结果为利用脲酶和磷酸酶活性作为评价黑臭河水净化效果和挑选合适的填料提供了依据。     

垂直流湿地对生活污水中磷的去除效果研究

在5个不同的水力负荷条件下,研究了2种填料结构的垂直流湿地对低浓度生活污水中磷的去除效果。结果表明,运行初期人工湿地填料的结构和水力负荷对污水中磷的去除有一定的影响。水力负荷为8.5、10.6、14.1和21.2cm·d-1时,双层填料湿地(1号湿地)对磷的去除效率均可高达97.5%。多层填料湿地(2号湿地)的水力负荷为8.5和10.6cm·d-1时,对磷的去除率可达96.3%;当水力负荷为14.1、21.2和42.4cm·d-1时,人工湿地对TP的去除效率随水力负荷的增大而逐渐降低,分别为92.7%、81.2%和34.5%。磷的静态吸附实验表明,填料对磷的吸附是非常有限的。填料对磷吸附饱和前,垂直流湿地对生活污水中的磷具有良好的去除效果;填料磷吸附饱和后,去除效果较差。     

复合垂直流人工湿地脲酶和磷酸酶活性与黑臭河水净化效果(英文)

[目的]研究复合垂直流人工湿地脲酶和磷酸酶活性与黑臭河水的净化效果。[方法]以蜂巢石和软性填料为基质,通过构建生物栅复合垂直流人工湿地系统强化处理黑臭河水,并测定人工湿地不同功能区中2种填料的脲酶和磷酸酶活性,研究2种填料在不同功能区的挂膜性能。[结果]软性填料生物膜上的脲酶和磷酸酶活性显著高于蜂巢石填料生物膜上的活性,说明选择软性填料更利于生物膜的生长;脲酶活性与总氮的去除率显著相关,而磷酸酶活性与总磷的去除率相关性不显著。[结论]该研究结果为利用脲酶和磷酸酶活性作为评价黑臭河水净化效果和挑选合适的填料提供了依据。     

天津地区表流人工湿地冬季运行工艺研究

[目的]研究天津地区表流人工湿地冬季运行工艺。[方法]针对天津的气候特点,以冰下运行的方式,开展天津地区表流湿地冬季运行试验,研究自由表面流人工湿地北方冬季运行工艺参数。[结果]虽然水质净化效果差于其他温暖季节(平均降低约20%),但是在天津地区表流湿地采取冰下运行的方式是可行的。北方表流人工湿地冬季冰下运行时应将出水口地势降低,防止出水口被完全冰冻,运行水深不宜50～60 cm,可以在回流的基础上适当加大水力负荷(水力停留时间以4 d为宜),以维持水土界面不会冻结,并尽可能加大取水深度,以提高系统水温。[结论]该研究可为表流人工湿地在我国北方的推广应用提供借鉴。     

黄菖蒲人工湿地微生物分布特点研究

[目的]探讨人工湿地中主要微生物的数量分布规律及其在污水处理中的作用与地位。[方法]通过对细菌等4类微生物的培养与观察,研究了上行垂直流黄菖蒲人工湿地中主要微生物的分布特点。[结果]黄菖蒲根部与填料表面单位面积微生物量比较,根部表面微生物总量是填料表面的15.32倍,细菌和放线菌则分别达17.14倍和19.84倍;细菌在植物根部表面、填料表面、湿地污水中分别占微生物总数的86.3%、77.2%、88.3%。[结论]湿地系统微生物数量在不同部位的分布呈显著差异,在植物根部聚集明显,其中细菌是污水生物处理的主体种群。     

人工湿地对病原微生物去除的研究进展

水体微生物污染及其控制不容忽视,人工湿地技术能有效控制水体污染,但目前对其病原微生物的去除缺乏系统研究。因此,本文从环境卫生安全角度出发,讨论了水体的病原微生物种类及其指示微生物,综述了不同人工湿地类型对病原微生物的去除效果以及主要影响因素,如植物、基质和操作运行参数条件;同时,从截留和消除两个方面探讨了病原微生物在人工湿地中的归宿,分析了病原微生物被人工湿地截留的过滤和吸附机理及其影响因素,讨论了影响病原微生物被人工湿地消除的非生物因素和生物因素;最后,对人工湿地病原微生物去除研究进行了展望。     

罗氏沼虾池塘间歇运转人工湿地调控水质效果及其生长特征

兼用塘内微泡增氧机与净水网,以间歇运转人工湿地生态系统循环处理罗氏沼虾生产性养殖废水,研究间歇运转湿地调控虾塘水质效果与虾生长特征。由表面流与水平潜流组成的复合人工湿地生态系统(582.2 m2)水力负荷1.03 m/d,含斜坡区、挺水植物区与蓄水池。养殖周期内(117 d)无换水与用药,31 d后间歇运转湿地循环处理虾塘水,NO3--N与CODMn去除率分别为66.4%、39.6%(P≤0.01),TAN显著去除(45.0%,P≤0.05),NO2--N去除率为33.3%,维持极低浓度[(0.006±0.005)mg/L]。试验塘主要水化指标处于罗氏沼虾生长适宜与安全范围,蓝绿藻得以有效抑制。对照塘遭受蓝绿藻毒性作用,收获虾规格与产量(8.70 g,0.32 kg/m2)均低于试验塘(9.51~10.72 g,0.38~0.41 kg/m2)。试验建立了表征罗氏沼虾体重与体长、体重和体长分别与养殖时间的3组生长方程,可为制定罗氏沼虾养殖生产计划、调整生产措施以及预估产量提供科学依据。试验结果表明,在未用药与换水条件下,兼用塘内简易设施,间歇运转人工湿地可节省能源,有效调控虾塘水质,确保养殖成功。     

黄菖蒲人工湿地微生物分布特点研究

[目的]探讨人工湿地中主要微生物的数量分布规律及其在污水处理中的作用与地位。[方法]通过对细菌等4类微生物的培养与观察,研究了上行垂直流黄菖蒲人工湿地中主要微生物的分布特点。[结果]黄菖蒲根部与填料表面单位面积微生物量比较,根部表面微生物总量是填料表面的15.32倍,细菌和放线菌则分别达17.14倍和19.84倍;细菌在植物根部表面、填料表面、湿地污水中分别占微生物总数的86.3%、77.2%、88.3%。[结论]湿地系统微生物数量在不同部位的分布呈显著差异,在植物根部聚集明显,其中细菌是污水生物处理的主体种群。     

大沽河口湿地不同植被类型下土壤表层微生物生物量碳(MBC)的变化(英文)

对大沽河口湿地3种植被类型5个样点7月份土壤表层微生物生物量(MBC)进行的测定结果表明:MBC含量在五个样点之间的差异显著,其含量依次为养殖池塘地芦苇(样点二)河边芦苇(样点五)海草(样点三)河漫滩(样点四)碱蓬(样点一)。土壤MBC与土壤含水量、有机质含量之间具有极显著的相关关系;认为在常见的湿地植物中,芦苇是地上生物量和地下生物量都较高的一种植物,有其种植的湿地土壤中MBC的含量较高,表明与其他常见湿地植物相比,芦苇更有利于土壤MBC的积累,对保护湿地和恢复湿地生态系统功能具有重要的作用。     

基于氮磷释放的水稻灌区塘堰湿地底泥净化能力分析

[目的]研究不同环境条件下塘堰湿地底泥氮磷的释放情况,为稻田排水过程中更好地发挥湿地作用提供参考.[方法]以湖北省漳河灌区两处理化性质较接近的典型塘堰湿地为研究对象,采用柱形管槽静态模拟不同水深处理下底泥氮磷释放对上覆水水质的影响.[结果]水流扰动会加速底泥中磷的释放.不稳定的水—泥环境以及溶解氧含量会影响微生物生长及硝化/反硝化作用的进行,良好的好氧—厌氧根区环境对于保持湿地的净化能力非常重要.不同的水质指标的净化,其适宜的湿地水深是不同的,底泥在25、45cm水深条件下,分别对上覆水中总氮、总磷浓度具有较好的净化效果.[结论]应根据不同的湿地、水质以及净化需求,确定最优的水稻灌区塘堰湿地水深,当底泥中营养物质富集到一定程度时,有可能形成二次污染,周期性的疏浚对于保证湿地的稳定运行至关重要.     

复合人工湿地对新农村生活污水的净化效果

[目的]研究复合人工湿地对新农村生活污水的净化效果。[方法]通过建设复合垂直流-水平潜流人工湿地系统,研究其对接收新农村生活污水及雨污的池塘废水的净化效果。[结果]在春、夏、秋三季,复合人工湿地系统对废水均有较好的去除效果,且去除效果稳定。在整个运行期内,复合人工湿地系统对CODCr、TP、TN、NH4+-N的平均去除率分别达到64.71%、64.81%、40.21%、54.26%以上,且出水平均浓度均达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类水质标准。复合人工湿地系统的二级湿地单元出水水质明显优于一级湿地单元,但第一级的处理效果高于第二级。[结论]该研究可为新农村生活污水治理提供参考依据。