人工湿地基质堵塞问题及防治新技术研究

基质堵塞是人工湿地污水处理系统中的常见问题,会缩短人工湿地使用寿命并降低湿地对污染物的去除效率。总结了人工湿地堵塞的成因和基本过程、人工湿地堵塞的物理、化学和生物机制以及投加蚯蚓、安装复氧通气管、施用药剂等防治基质堵塞的新技术,建议从人工湿地设计、运行、维护等方面解决人工湿地堵塞问题,为人工湿地工程实践提供理论参考。     

人工湿地研究进展

人工湿地具有去污效果好、运行费用低、易于维护、可缓冲水力和污染负荷的冲击等优点,在环境污染与治理方面备受青睐。为促进人工湿地在环境污染治理中的广泛应用,对人工湿地的类型及其主要要素的用途与相互关系详细阐述,并对人工湿地的污染物去除机理进行分析。研究表明,人工湿地净化所涉及的污染物去除影响因素较多,作用机理较为复杂,许多问题需进一步研究。     

基于活性污泥机制的垂直复合流人工湿地生态耦合模型建立

根据垂直复合流人工湿地水流运动规律和污染物去除反应机制,基于轴向离散模型及活性污泥Ⅱ号模型中污染物反应动力学方程,考虑植物生长过程因素,建立了垂直复合流人工湿地生态耦合模型。应用中试人工湿地长期运行监测数据对模型进行率定与验证。结果表明,该模型模拟CODMn、NH4+-N去除效果的平均相对误差分别为2.7%、3.7%,模拟CODMn、NH4+-N浓度的平均相对误差值均小于20%,说明该模型对CODMn、NH4+-N的模拟是有效的。     

耐寒植物人工湿地污水净化效果的季节变化

通过构建耐寒植物人工湿地,研究人工湿地对污水中总氮、总磷及有机质的去除效果,探讨季节变化对污染物去除率的影响。结果表明:西伯利亚鸢尾和花叶麦冬2种耐寒植物人工湿地对污染物具有较稳定的去除效果;即使在冬季,2种湿地植物对污染物的去除率均能达到30%以上;不同季节西伯利亚鸢尾湿地对总氮、总磷及有机质的平均去除率均高于花叶麦冬。结果表明,合理选择湿地植物,可以减少运行费用,对于维持人工湿地净化能力的持效性有重要意义,本研究为人工湿地在北方地区的应用及植物选择提供参考。     

垂直流人工湿地系统中氮去除影响因素的研究

垂直流人工湿地作为发展极为迅速的污水处理技术,在水体修复与生态建设方面发挥着重要作用。总结分析了垂直流人工湿地系统中的基质类型、植物种类、微生物过程等因素对氮去除的影响。     

基质优化人工湿地处理效率方法研究进展

植物-基质-微生物三者之间的协同作用是人工湿地去除污染物的主要机理,其中基质是系统中重要的组成部分。通过归纳基质在湿地处理过程中遇到的问题,结合国内外学者提出的解决方案,对各类影响基质作用的因素进行分析,最终提出多样化的级配方式和针对性生态床体组合,为今后构建人工湿地、优化处理效率提供依据。     

人工湿地植物系统优化管理研究

在北京官厅水库附近建立潜流人工湿地(总面积:5×20m×2m),芦苇、蒲草混合种植,研究其工艺参数对植物生长状况的影响,植物生长优劣及杂草的存在对污染物去除效率的影响。结果表明,人工湿地运行初期控制水位和水力负荷对植物生长非常重要;在相同的水力负荷下,植物生长状况良好的人工湿地污水处理效果明显高于植物生长状况差的人工湿地,污染物去除效率与植物生长的优劣呈正相关关系;大量杂草特别是浅根旱生杂草的生长会降低人工湿地的净化效率。最后分析了人工湿地生态,提出系统植物的种植、运行期和冬季的管理方法和综合利用思路。     

人工湿地去除畜禽养殖废水污染物研究进展

为研究人工湿地在畜禽养殖废水中处理污染物的现状,以“人工湿地”、“畜禽养殖废水或污水”、“畜禽养殖污染”、“营养物质”、“重金属”、“抗生素”和“抗生素基因”等为关键词,搜索ISI web of knowledge、SpringerLink、中国知网、万方数据库等数据库,对2007—2020年发表的相关文献进行归纳和分析。结果表明:1)人工湿地能有效去除畜禽养殖废水中营养物质、重金属、抗生素及ARGs等;2)人工湿地在畜禽养殖废水中的应用尚处于发展阶段,且具有较可观的应用前景,但其去除污染物的机理仍需要深入探;3)研究发现人工湿地综合去除畜禽养殖废水中的污染物能力以及评价人工湿地运行效能是今后的研究发展方向。本研究可为人工湿地处理畜禽养殖废水提供理论参考。     

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。     

潮汐流人工湿地床处理生活污水的优化研究

我国水环境污染日趋严重,传统人工湿地复氧量常小于截留污染物降解需氧量,床体氧环境较差直接影响污水处理效率,且易于堵塞。本研究以探索新型潮汐流人工湿地对污水的高效处理为目的,以室内无植物封闭柱式潮汐湿地床为研究对象,探讨5种不同运行条件下污染物去除能力和复氧效果。结果表明:不同运行条件对悬浮物的去除率影响不大,淹水时间3h,总磷(TP)和氨氮(NH3-N)的去除效果最优,且采用一级反应动力学计算得到的有机物降解常数KBOD最大,有机物降解能力较强。通过对各运行条件系统供氧和理论污染物降解需氧的恒量计算发现,在忽略植物根系泌氧和大气自由扩散复氧的前提下,排空时间3h均满足系统污染物理论需氧量的需求。不同运行条件床体基质孔隙率差别不明显,有机负荷是影响孔隙率变化的主导因素,适当轮休可有效缓解堵塞现象发生,恢复床体水流传导力。     

城市人工湿地对人工湖水体净化效果研究

以郑州市郑东新区如意湖及湿地公园为研究对象,选取净化入口、跌水曝气池、净化出口和湖中4个样点采集水样并进行相关测试,检测了人工湿地对如意湖水体中BOD5、CODMn、TN、TP的去除效果。结果表明,人工湿地能有效地去除人工湖中的BOD5、CODMn、TN、TP等污染物,对人工湖水质能起到重要的净化保护作用,经人工湿地处理后的如意湖运行平稳,水质常年保持在Ⅱ至Ⅲ类水平。     

低负荷人工湿地对城市生活污水处理效果的研究

采用模拟湿地,研究低负荷人工湿地对城市生活污水中化学需氧量(重铬酸钾法测定,CODCr)、总氮(TN)、总磷(TP)、铵态氮(NH4 -N)和硝态氮(NO-x-N)的处理效果,探讨污染负荷对污染物去除效果的影响。结果表明:以黑麦草为湿地植物的人工湿地对城市生活污水有较好的净化效果,其对CODCr、TN、TP、NH4 -N和NOx--N的去除率分别为75.6%、93.2%、95.7%、96.2%和66.5%;污水中65.7%的CODCr、87.2%的TN和95.0%的TP在进水后1 d内被去除,其中基质的物理化学固定作用是污染物快速去除的重要因素;停留5 d以上时可去除湿地中硝化作用累积的少量NOx--N。在一定的污染负荷范围内,CODCr、TN、TP和NH 4-N的去除速率均与其污染负荷呈显著线性正相关。污染负荷是低负荷人工湿地中污染物去除的重要影响因素。     

基质种类和电流强度对电解强化潜流人工湿地运行性能影响

为探究两种不同基质的电解强化潜流人工湿地对氮磷污染物的净化效果差别以及两种不同基质的电解强化潜流人工湿地的最适电流强度,构建了以沸石为基质的湿地系统A和以砖块为基质的湿地系统B,以及各自的空白a、b。在启动阶段,A对氨氮的去除效果显著高于B,说明使用沸石为基质对电解强化潜流人工湿地的氨氮去除效果更优。稳定运行阶段时,B的总氮最大去除率只达到A最大去除率的一半,说明以沸石为基质的电解强化潜流人工湿地在脱氮效果上更明显。在稳定运行阶段,A和B对磷的去除效果会随着电流强度的增强而不断变大,当电流强度为100 mA时,两系统中磷的去除率均达到最大值。而对氮的去除效果则是：当A在电流强度为30 mA时,氮的去除率最高,而B在电流强度为50 mA时,氮的去除率最高,且两系统在达到最佳电流强度后,随着电流强度的增加,两系统对氮的去除能力均会下降。综合分析,A的最佳运行电流强度为30 mA,而B的最佳运行条件为50 mA。     

亚铁作用下湿地基质对水中氮素和COD去除效应研究

采用模拟试验法,以人工湿地基质为材料,添加不同浓度的硫酸亚铁,研究湿地基质对铵态氮和硝态氮的去除效应以及COD的去除效果。结果表明:亚铁添加强化了湿地基质对铵态氮的吸附能力和硝化作用,也减少了水中硝态氮的积累,促进氮素的去除,其中150 mg/L的亚铁添加基质对总氮和铵态氮的去除效果最好,其48 h去除率分别为29.24%和33.66%;而100 mg/L的亚铁添加对硝态氮去除效果较好,其去除率可达37.16%,但是由于硝态氮异化还原成铵过程的存在,使总氮的去除效果下降。基质对铵态氮去除效应中COD的去除效果明显低于基质对硝态氮去除效应中COD的去除效果,这说明厌氧环境有利于COD的去除。本研究结果可为改进人工湿地去除污染物能力提供理论依据。     

潮汐流及水平潜流人工湿地污水处理效果比较研究

利用室内潮汐流和水平潜流人工湿地装置,对不同类型人工湿地污染物的去除效果进行对比试验.结果表明:潮汐流人工湿地有利于CODG和氨氮的去除,去除率分别达到94％和95％,灯芯草水平潜流人工湿中因为湿地植物吸收和根区效应等作用使其总氮去除率达到51％,CODCr和氨氮去除率分别为76％和49％,无植物水平潜流人工湿地中CODCr、氨氮和总氮去除率最差,分别为70％、34％和36％;潮汐运行方式可改善湿地内部的氧环境,提高微生物活性,潮汐流人工湿地中微生物活性达到0.3 mg·g-1,是水平潜流人工湿地的近3倍;三组人工湿地基质微生物硝化作用强度与对应氨氮去除效果呈显著正相关关系,相关系数r=0.89(P＜0.05),表明微生物的硝化作用是主要的氨氮脱除途径,且硝化作用强度可作为反映湿地氨氮脱除能力的一个重要指标.     

不同人工湿地基质除磷效率研究

[目的]探讨不同人工湿地基质对磷的去除效率。[方法]通过静态试验,选取钢渣、煤渣、炉渣、页岩、土壤、砂石6种基质,研究不同人工湿地基质对磷的去除效率及除磷特性。[结果]6种基质对磷的去除能力表现为钢渣煤渣炉渣页岩土壤砂石;当总磷初始浓度为5 mg/L时,6种基质对总磷的去除率分别为99.8%、85.8%、71.2%、63.0%、46.8%、11.7%。页岩和炉渣适合作潜流型人工湿地基质;煤渣适合作为可更换湿地基质,强化除磷效果;钢渣可用于潜流型湿地末端,对尾水TP进行处理。[结论]该研究为今后人工湿地基质的选取提供了理论参考。     

人工湿地基质吸附氮磷效果研究进展

结合国内外的最新研究成果,就人工湿地的概念、分类及组成、不同人工湿地基质的种类及其组成对去除氮磷的研究进行了综述,同时,还分析了基质脱氮除磷的机理,并对人工湿地技术的研究进行了展望。     

人工湿地废水处理技术的研究现状及展望

对人工湿地废水处理技术的研究现状进行综述,为深化人工湿地的研究与应用奠定基础。人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种废水处理技术,具有氮磷去除能力强、运转维护方便、运行费用低、对负荷变化适应性强等优点,已广泛应用于生活污水、工业废水、石油开采废水、养殖废水治理等领域。根据布水方式和水流形态的不同,人工湿地可分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地3大类。研究证实,人工湿地对污水中的有机物、氮、磷有较好的去除效果,其去除机理与植物根系吸收、微生物分解和系统内部物理化学作用有关。近年来我国利用人工湿地技术在处理生活污水、养殖废水、橡胶废水、油田废水、造纸废水、制革废水及印染废水等方面取得了重要进展,但我国的人工湿地技术还比较落后,存在耗地多、工艺杂乱、管理不规范等问题,有待通过深入研究来加以完善,以增强人工湿地的应用效能。     

人工湿地废水处理技术的研究现状及展望

对人工湿地废水处理技术的研究现状进行综述,为深化人工湿地的研究与应用奠定基础。人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种废水处理技术,具有氮磷去除能力强、运转维护方便、运行费用低、对负荷变化适应性强等优点,已广泛应用于生活污水、工业废水、石油开采废水、养殖废水治理等领域。根据布水方式和水流形态的不同,人工湿地可分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地3大类。研究证实,人工湿地对污水中的有机物、氮、磷有较好的去除效果,其去除机理与植物根系吸收、微生物分解和系统内部物理化学作用有关。近年来我国利用人工湿地技术在处理生活污水、养殖废水、橡胶废水、油田废水、造纸废水、制革废水及印染废水等方面取得了重要进展,但我国的人工湿地技术还比较落后,存在耗地多、工艺杂乱、管理不规范等问题,有待通过深入研究来加以完善,以增强人工湿地的应用效能。     

不同季节人工湿地处理污水效果

人工湿地是目前最自然、生态的处理废水技术。利用人工湿地植物、基质和微生物构成的生态系统,处理废水中COD、总氮、总磷和氨氮,实现水质净化。通过连续一年野外试验发现,不同时期对废水中污染物的去除效果有较大差别,春夏季对污染物的去除效果好于秋冬季,对不同污染物去除率也存在差异,人工湿地的平均去除率呈现出总磷>总氮>氨氮>COD。此外,美人蕉、菖蒲、铜钱草的耐淹性强,长达35 d,在半淹状态下90 d,植物形态上与未淹时无明显的差别,生长良好。该人工湿地造价和运行成本低,单位水量投资成本约为0.20元/(t·d),此人工湿地基本达到了净化水质、节约能源的目的。