人工湿地植被净化水质效果及其氮磷累积研究

城市水质日益成为农业面源污染的关键来源之一,根据山东省城市的相关水质情况,一般对其水质净化的研究常通过表面流人工湿地系统进行,而该表面流采取的是多级串联的方式。通过对比分析人工湿地在不同运行阶段所呈现的模拟水质净化效果来对湿地系统中的COD_(Cr),BOD_5,SS,TN,TP,NH_4~+-N(化学耗氧量、生物耗氧量、悬浮物、全氮、全磷、氨氮)等沿程变化进行分析对比,从而探讨人工湿地在净化城市水质中的作用,即去除效应。结果表明:水质各指标对于人工湿地的去除效应大小并不相同,具体效应差异如下:NH_4~+-NCOD_(Cr)BOD_5TNSSTP,其中对去除效应最为明显的是NH_4~+-N(其中p0.05),而去除效应最弱的当属TP(其中p0.05);人工湿地的第一格对诸多污染物的去除效应最为显著,其中第一格对于COD_(Cr),BOD_5,SS,TN,NH_4~+-N的去除效应均超过一半,同时在人工湿地沿程进水浓度不断增加的情况下,其削减效应呈现下降趋势;通过对人工湿地的不同植被N,P积累量进行研究发现,在p0.01的显著性水平下,其分别与生物量、N含量、P含量具有较为显著的线性关系,其中生物量与N,P积累量的相关系数明显超过与N含量和P含量的相关系数,通过相关性分析发现人工湿地植被对生活污水具有明显的去除率,且去除效果与其自身的生理特性息息相关,从相关系数不难看出,人工湿地植被对TN具有较好的去除效果,且与其身体内氮素紧密相关,对TP的去除受到其自身体内磷素的显著影响。通过对湿地系统沿程氮磷浓度衰减状况进行相应的拟合及回归分析,构建了与湿地系统进口浓度密切相关的COD_(Cr),BOD_5,SS,TN,TP,NH_4~+-N浓度沿程衰减模型,通过相关分析发现其最佳的拟合模型无一不是指数衰减模型,该湿地系统在整个试验时期内都呈现出了良好的净化效果,对于显著降低城市水质对环境的污染起到了重要的作用,其中构建的指数衰减模型不仅为后续湿地设计提供了有益参考,同时也为排水水质预测提供了理论分析依据。     

不同配置人工湿地植物群落对生活污水净化效果

植物群落是湿地生态系统的重要组分,湿地植物群落物种组成对水体净化功能具有重要作用。选择茭草(Zizania caduciflora)、鸢尾(Iris tectorum)、菖蒲(Acorus calamus)和眼子菜(Potamogeton pectinatus)4种湿地常见物种和CK(无植被)的人工湿地,对不同湿地植物群落净化污水的效果进行了对比研究。结果表明:4种不同植物群落人工湿地对生活污水净化效果不同,其中BOD_5,COD_(Cr),TN,NH~+_4-N,NO~-_3-N,TP质量浓度随时间变化逐渐降低,相同月份BOD_5,COD_(Cr),TN,NH~+_4-N,NO~-_3-N,TP质量浓度大致表现为CK茭草鸢尾菖蒲眼子菜;BOD_5,COD_(Cr),TN,NH~+_4-N,NO~-_3-N,TP去除率随时间变化逐渐增加,相同月份去除率大致表现为眼子菜菖蒲鸢尾鸢尾,局部有所波动。4种不同植物群落地上生物量变化范围为25.9～39.6 g/m~2,大致表现为眼子菜菖蒲鸢尾茭草,其中眼子菜和菖蒲差异不显著(p0.05),鸢尾和茭草差异不显著(p0.05);地下生物量变化范围在31.2～41.3 g/m~2,大致表现为眼子菜菖蒲鸢尾茭草,不同植物差异均显著(p0.05);地下N,P累积量均高于地上N,P累积量,大致表现为眼子菜菖蒲鸢尾茭草,不同植物地上和地下P累积量差异均不显著(p0.05)。相关性分析表明,茭草、鸢尾、菖蒲和眼子菜TP与P累积量呈显著正相关;TN,NH~+_4-N,NO~-_3-N与N累积量呈显著正相关;COD_(Cr),BOD_5与地下生物量呈显著正相关,与地上生物量和P累积量没有显著相关性(p0.05)。由此表明,地下生物量在净化水质过程中起着重要作用,根系发达的植物具有更强的净化效果。     

折流式人工湿地对矿区降雨径流的净化研究

根据陕西省渭南市蒲白矿区降雨径流的水质和水量特征,采用新型折流式人工湿地对人工湿地不同运行阶段模拟降雨径流的净化效果进行了对比,分析了COD_Cr,SS,TN,TP,NH₄⁺-N以及重金属Pb,Zn,Cu在湿地系统中的沿程变化,探讨人工湿地的主要去除机制。结果表明:人工湿地对COD_Cr,TP,TN,NH₄⁺-N,SS的平均去除率分别为82.3%,65.9%,71.2%,73.5%,94.8%,对重金属Pb,Zn,Cu的平均去除率分别为91.3%,94.5%,81.2%,对重金属的去除率基本高于对营养元素的去除率;除了TN外,折流式人工湿地系统出水各污染物均达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）Ⅲ类质量标准,其中TN达Ⅳ类标准,出水重金属Pb,Zn,Cu均能达地表Ⅲ类水标准。降雨径流各污染物主要在人工湿地的第1格被去除,其中,COD_Cr,TP,SS和Pb均有一半以上的去除率发生在第1格。随着人工湿地沿程进水浓度的增加,其去除率逐渐下降。研究表明,折流式人工湿地系统对矿区降雨径流的净化效果显著,并且该湿地系统具有较强抗冲击负荷能力,可用于城市地面径流污染的控制和雨水利用。     

多级串联表面流人工湿地净化生活污水效果

农村生活污水已经成为农业面源污染的主要来源之一。为了研究如何在经济发展水平不高的农村建立能有效治理农村生活污水,且建设成本低、运行维护简单的人工湿地系统,该文通过在桂林市青狮潭灌区构建了多级串联的表面流人工湿地系统,研究分析了不同子系统的水质净化效果及相关检测指标浓度的沿程变化规律。研究结果表明,湿地系统对氮磷的去除效率总体呈现出随时间推移逐渐下降的趋势,同时湿地的表面积越大,其对氮磷的去除率越高。研究还发现,该湿地系统对高浓度进水具有快速、稳定的去除效果,而对低浓度进水的营养盐去除则表现得较为平缓和持久。通过对湿地系统沿程氮磷浓度衰减的拟合及回归分析,建立了与湿地系统进口浓度有关的TN、NH4+-N和TP浓度的沿程衰减模型,相关分析表明其最佳的拟合模型均为指数衰减模型。该湿地系统在整个试验时期内均表现出了良好的净化效果,有效地减轻了农村生活污水对外界水环境的破坏,指数衰减模型的建立也为后续湿地设计及排水水质预测提供了理论分析依据。     

基于城市尾水深度净化和湿地生态恢复的水资源循环利用模式

以山东省滨州市某城市生活污水处理厂区内人工湿地工程为研究对象,采用表面流人工湿地对城市生活污水处理厂尾水深度净化,湿地工程为六级串联结构。2014年7月至2014年9月,每个月对湿地工程进水口、出水口、各级湿地接口处进行采样,以考察其对COD_(Cr)、TN、NH_3—N和TP的深度净化效果。结果表明,COD_(Cr)、TN、NH_3—N和TP的总平均去除率分别可以达到70.1%,85.0%,63.4%,71.0%,湿地工程出水COD_(Cr)、TN、NH_3—N和TP浓度均达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中的Ⅲ类、Ⅴ类、Ⅳ类和Ⅳ类标准,整体出水水质优于设计标准《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅴ类,多级串联表面流人工湿地对低浓度污水净化效果良好,符合污水生态治理的发展趋势;同时以尾水利用和湿地生态恢复为核心,构建了一种新的水资源循环利用模式,具有一定的推广应用价值。     

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。     

活水公园复合人工湿地春夏净化效果对比研究

依托成都市活水公园复合人工湿地系统,于2011年1-6月,对该人工湿地系统水流沿程主要水质指标（TN,NH₃—N,TP,DP）进行监测及处理效果分析,以深入研究不同季节人工湿地水流沿程污染物的净化规律。结果表明:主要污染物总氮、氨氮、总磷及溶解性磷的去除率春季分别为45.5%,65.7%,77%,72.6%,夏季分别为56.9%,87.1%,76.9%,73.7%,对氮的去除效果存在季节性差异,而对磷的去除效果差异性不明显;并联的人工湿地塘床区左湿地系统各主要污染物净化效果明显高于右湿地系统,对氮、磷的去除率平均高4%和6%。研究认为,活水公园复合人工湿地系统春夏对不同污染物的净化存在季节差异,人工湿地塘床区不同植物组合与配置对人工湿地处理效果会产生一定的影响。     

若尔盖高原湿地水质演变特征及氮磷累积效应

为了探究若尔盖高原湿地水质演变特征及氮磷累积效应,2016—2018年以若尔盖高原湿地植被多样性为基础数据,通过野外调查和室内化验相结合的模式,并结合冗余分析(RDA)的方法研究了植被多样性、氮磷累积特征与水质之间的关系。结果表明:(1) 2016—2018年若尔盖高原湿地植被Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数随季节均表现为先增加后降低趋势,夏季和秋季明显高于春季和冬季。(2)若尔盖高原湿地不同年份水质中TN、NH~+_4-N、TP、高锰酸钾指数、BOD_5和CODcr浓度总体变化趋势相一致,均为秋季最高,夏季次之,春季最低,随季节变化呈先增加后降低趋势。TN、NH~+_4-N、高锰酸钾指数、BOD_5和CODcr浓度均值在不同年份差异均显著(p0.05),而TP浓度在不同年份和不同季节差异均不显著(p0.05)。(3)若尔盖高原湿地植被N,P积累量随季节变化呈先增加后降低趋势。2016—2018年N,P累积量均值呈增加趋势,其中N累积量均值在不同年份差异均显著(p0.05),而P累积量在不同年份和不同季节差异均不显著(p0.05)。(4)若尔盖高原湿地植被N,P积累量分别与生物量、N、P含量呈显著的线性关系(p0.05),由此可知,可以通过植被N,P含量和生物量评价湿地植被的N,P累积作用。RDA排序图显示BOD_5浓度、CODcr浓度是若尔盖高原湿地植物多样性的主要影响因素。     

有无内部存水区的植生滞留槽中氮磷营养盐去除效率研究

设计2套不同结构的模拟装置,探讨内部存水区(IWS)的设置对氮磷营养盐去除效果的影响。以物质去除效率法计算营养盐NH+4-N、NO-3-N、TN和TP的去除效率并进行ANOVA差异性分析,研究雨水径流营养盐浓度在模拟装置中的沿程变化。结果表明:IWS的设置对NH+4-N的去除无显著影响,平均去除率均大于95%;对NO-3-N、TN和TP的去除效率影响显著,NO-3-N和TN的平均去除率分别为90.98%,87.28%,显著高于无IWS的模拟装置;TP平均去除率为-45.58%,显著低于无IWS的模拟装置(90.97%),IWS区基质的磷含量较高是造成磷营养盐浸出、导致TP去除效率下降的重要原因。     

银川市阅海湖水环境容量评估

[目的]探明银川市阅海湖水环境容量及其变化趋势,为阅海湖水体污染防治及管理提供依据。[方法]分别于2015至2017年冬(1月)、春(4月)、夏(7月)、秋(10月)对阅海湖进行水样采集,设置3类水质目标情景,采用已有模型评估阅海湖2015至2017年在不同水质目标情景下高锰酸盐指数(COD_(Mn))、化学需氧量(COD_(cr))、五日生化需氧量(BOD_5)、总氮(TN)、氨氮(NH_3-N)、总磷(TP)的最大环境容量。[结果]水质目标为Ⅱ类时,BOD_5, NH_3-N有剩余环境容量,COD_(cr)需消减122.4%,142.7%,169.6%; COD_(Mn)需消减190.7%,243.8%,248.6%,TN需消减47.3%,40.5%,47.1%;TP需消减67.6%,71.9%,71.0%;水质目标为Ⅲ类时,BOD_5,NH_3-N,TN有剩余环境容量,COD_(cr)需消减0%,4.4%,40.3%;COD_(Mn)需消减7.3%,85.7%,94.1%;TP需消减35.0%,42.6%,41.8%;水质目标为Ⅳ类时,各项指标均达到水质标准且剩余环境容量呈减小趋势,其中TP浓度接近Ⅳ类水质标准限值,是阅海湖最主要污染因子。[结论] 2015至2017年阅海湖水质总体为地表水Ⅳ类,各项指标均有剩余环境容量,水质呈逐年恶化趋势。     

缓冲带截除农业面源强污染的效果

为了摸清草皮缓冲带对农田径流冲击负荷的耐受能力,通过工程尺度的现场试验,研究了高浓度污染负荷冲击对百慕大草皮缓冲带截除农业面源污染物能力的影响。结果表明:在高浓度污染负荷下,百慕大缓冲带能有效地截留农田径流中的悬浮固体(suspended solids,SS),SS浓度变化趋势与一般浓度污染负荷基本一致,前端下降速度较快,后端逐渐趋缓,2种污染负荷条件下末端出水SS质量浓度均在90mg/L以下,高浓度污染负荷冲击对农田径流SS的去除基本没有影响。缓冲带对高浓度氮磷污染负荷具有一定的净化效果,径流途径总氮(total nitrogen,TN)、氨态氮(ammonia nitrogen,NH4+-N)、总磷(total phosphorus,TP)的末端去除率为23%、16%和26%,分别为一般浓度污染负荷下末端去除率的59%、55%和70%;百慕大草皮缓冲带对渗流途径TN、TP具有一定的净化效果,2种浓度污染负荷下渗流水TN、TP浓度变化趋势基本一致,两者无显著差异(p>0.05),但TP去除速率较TN慢。该文为滨岸缓冲带的优化设计、维护管理及推广应用提供了依据。     

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。     

不同植物人工湿地处理畜禽废水的效能研究

以鱼腥草、蟛蜞菊、牛耳草和繁缕4种湿地植物,构建不同植物的人工湿地系统,研究其高浓度畜禽废水处理效果,比较4种人工湿地植物的畜禽废水处理能力。研究结果表明,各植物人工湿地系统对畜禽废水中CODcr、NH+4-N和TP的处理效果均高于未栽种植物的空白系统。在对各污染物的去除中,鱼腥草CODcr去除能力最好,牛耳草和繁缕次之,最后是蟛蜞菊;不同植物人工湿地系统对畜禽废水中的高浓度NH+4-N均有较高的净化能力,其去除率均可以达到90%以上;各植物人工湿地系统的TP净化能力有限,最高去除率为81.2%,其中鱼腥草和繁缕系统处理效果较牛耳草和蟛蜞菊系统好。     

人工模拟污水净化系统去除生活污水氮、磷效果的比较研究

在温室内,分别以炉渣、沸石和土壤为湿地基质,水芹(Oenanthe javanica)、黑麦草(Lolium mut-liflorum)和香根草(Vetiveria zizanioides)为植被构建了模拟人工湿地和无基质的浮床植物系统处理生活污水,比较研究了不同污水净化系统去除氮、磷的效果。结果表明,在较低氮、磷负荷和水力停留时间为6 d的条件下,炉渣、沸石和土壤基质人工湿地系统对生活污水中的全氮(TN)、NH4+-N和全磷(TP)均表现出很好的净化效果,平均去除率均在91.0%以上;对NO3--N的去除率较低,为58.0%~85.5%。浮床系统因承受较高的负荷,对TN、NH4+-N、NO3--N和TP的去除率均明显低于各基质湿地。而从污染负荷的去除率来看,土壤基质湿地对TN、NH4+-N、NO3--N和TP的负荷去除率低于炉渣和沸石基质湿地;浮床各系统NO3--N负荷去除率的负增加使TN的负荷去除率降低,但其NH4+-N的负荷去除率均高于各湿地系统;浮床水芹和黑麦草系统的TP负荷去除率也高于各湿地系统。植物种类不同,其吸收N、P的能力存在很大差异。以黑麦草为植被的人工湿地和浮床系统,植物的吸收作用是各系统去氮除磷的主要机制;水芹和香根草吸收的氮、磷总量在人工湿地中远小于黑麦草,其吸收作用仅是各湿地系统去除氮、磷的一个途径;而水芹和香根草对磷的吸收则是浮床系统除磷的主要机制。     

快速城市化地区小流域降雨径流污染特征

降雨径流污染对快速城市化地区的水环境安全造成巨大威胁.在对深圳市石岩水库6条入库支流的4次降雨径流事件进行水文水质监测的基础上,选择CODcr、NH3-N、TN、TP、SS和BOD5 6种常见水质测试指标对该区域的降雨径流污染的水质状况、空间差异和初始冲刷效应等基本特征进行了分析.结果表明,研究区降雨径流中耗氧性污染物...     

宁波地区4种典型农村生活污水处理工艺污染物去除率比较分析

选择宁波地区的A/O一体化、生物滤池、生物转盘和人工湿地等4种典型农村生活污水处理工艺为研究对象,于2013年1月—2015年12月期间开展各工艺终端处理设施的进出水水质跟踪监测,进行各处理工艺的污染物去除率和稳定性比较分析。结果表明,4种处理工艺的COD、BOD_5、SS多年平均去除率大小顺序均为A/O一体化生物滤池生物转盘人工湿地,TN多年平均去除率大小顺序为生物滤池生物转盘A/O一体化人工湿地,其中A/O一体化、生物滤池和生物转盘工艺的COD、BOD_5、TN平均去除率均显著高于人工湿地工艺;A/O一体化、生物滤池和生物转盘工艺随着终端处理设施运行年限的延长,COD、BOD_5、SS、TN去除率均保持稳定,而人工湿地工艺的COD、BOD5、TN去除率均呈现明显的下降趋势;各处理工艺在低温期(11月—次年4月)和高温期(5月—10月)的SS去除率差异不明显,但各处理工艺的COD、BOD_5、TN去除率在低温期明显低于高温期,其中A/O一体化工艺差异相对较小,生物滤池工艺差异最大。     

模拟人工湿地不同植物配植对富营养化水体修复能力研究

选用临汾本土的3种湿生植物薄荷、芦苇和藨草,按芦苇+藨草、芦苇+薄荷、藨草+薄荷、芦苇+藨草+薄荷4种组合方式配植,构建小型模拟人工湿地,通过测定其对TP(总磷)、TN(总氮)、NH+4-N(氨氮)、COD(化学需氧量)的去除率来研究不同植物组合对不同浓度富营养化水体的修复能力。试验结果表明:轻度处理下,对TP、TN、NH+4-N去除效果最好的是芦苇+藨草组合,对COD去除效果最好的是芦苇+藨草+薄荷组合;中度处理下,对TP、TN、COD去除效果最好的是芦苇+藨草+薄荷组合,对NH+4-N去除效果最好的是芦苇+藨草组合;重度处理下,对TP、NH+4-N去除效果最好的是芦苇+藨草组合,对TN、COD去除效果最好的是芦苇+藨草+薄荷组合。     

负荷对渗滤系统控制农业径流污染物的影响

为了考察负荷变化对渗滤系统拦截削减农业径流污染物性能的影响,在重庆市万州高峰镇鹿山河旁建立多级渗滤系统,开展了农业径流污染物净化效果的试验研究。结果显示,系统对污染物具有较好的去除效果,对化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的平均去除率分别为35%、73%、37%和54%。污染物出水浓度随进水负荷的升高而升高,具有明显的线性关系。单位面积污染物去除负荷与进水负荷近似服从对数关系,低进水负荷时系统运行稳定,高进水负荷时系统污染物去除负荷波动较大。随着渗滤系统级数的增加,污染物出水负荷和去除负荷沿程上均体现出逐渐降低的趋势。渗滤系统沿程污染物负荷的变化兼具滨岸缓冲带、植被过滤带和生物接触氧化池的特点。     

改进型和传统型复合垂直流人工湿地的净化效果研究

通过构建传统型复合垂直流人工湿地系统（IntegratedVerticalFlowConstructedWetlandsSystem：IVFCWS）和改进型复合垂直流人工湿地系统（ImprovedIntegratedVerticalFlowConstructedWetlandsSystem：IIVFCWS）,并在其中分别种植彩叶草-太阳草（Coleusblumei-Toninafluviatilis：CT）和美人蕉-大水剑（Cannaindica-Acoruscalamus：CA）,以无植物人工湿地系统为对照,比较研究不同植物组合下两种构型的人工湿地系统对生活污水的净化效果。结果表明,IIVFCWS对CODCr、NH4＋-N、TN的净化效果显著优于IVFCWS,而对TP的去除效果则是IVFCWS较IIVFCWS强。有植物的人工湿地系统去除污染物的效果较无植物的对照系统好,其中彩叶草-太阳草组合湿地系统的去除效果较美人蕉-大水剑组合的强,分别为：CODCr的平均去除率在80．8％-52．8％之间;NH4-N的去除率在93．6％-52．3％之间;TN的去除率在96．4％～67．6％之间,TP的平均去除率均达93．6％以上。     

基于暴雨径流过程监测的渭河非点源污染特征及负荷定量研究

2006年6-12月,对渭河临潼水文站断面5次暴雨洪水过程和3次基流的原状水和上清液进行了监测.结果表明,洪水期间,SS,浑水COD,浑水TP,NO2-N,NO3-N,浑水总氮(TN)等指标监测值都远大于基流监测值.浑水中COD,总磷(TP),TN监测值高与表层土壤中天然腐殖质有关.上清液中TN和TP分别以水溶性氯和固态磷为主,浑水中COD,TP,TN与SS有很好的相关性.采用平均浓度法计算了各指标的非点源污染平均浓度,运用水质水量相关法建立了各指标非点源污染负荷与地表径流量的相关方程.将以上两种方法所得非点源污染平均浓度和相关方程分别用于1991-1999年临潼断面非点源污染负荷预测的结果表明,基于该监测数据的两种方法计算所得结果具有较好的可靠性.