模拟盐度变化对人工湿地脱氮除磷效果的影响

为探究人工湿地处理含盐生活废水的可行性,本研究构建了小尺度的人工湿地模拟系统,比较了不同盐度(0.0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)下人工湿地芦苇的生长情况以及几种典型污染物的去除效果。结果表明:①盐度对人工湿地中芦苇生长的影响表现出"低盐促进"、"高盐抑制"的特点,在0.5%进水盐度下,芦苇有最高株高1.22 m和最大基径0.48cm;②人工湿地对COD的去除率总体表现为随盐度的升高先升高后降低,在盐度为0.5%时,COD去除率达到最高84.86%;③当进水盐度为0.5%时,人工湿地对氮磷的去除几乎没有受到盐度的抑制;当进水盐度高于1.0%,随着盐度的升高,TN(总氮)、NH_4~+-N、NO_3~–-N、TP(总磷)的去除率均显著降低(P0.05),在2.0%盐度下分别下降到了44.40%、58.89%、49.23%、49.49%,相较0.0%盐度时分别降低了38.5%、23.4%、23.8%、19.2%。④不同污染物受盐分抑制程度不同,氮比磷更容易受到盐分的抑制,NH_4~+-N比NO_3~–-N更容易受到盐分的抑制。     

湿地植物对富营养化水体中氮、磷吸收能力研究

用营养液培养方法研究了11种湿地植物对氮、磷的吸收能力。结果表明,湿地植物平均生物量变化范围在9.31～49.53.g/plant(干重)之间;其地上部分与地下部分生物量的比值在1.21～3.09之间。美人蕉、菩提子、凤眼莲和芦苇有较高的地上部分生物量,而麦冬的地上部分生物量较低。地上部分植株氮、磷含量变化范围分别是22.13～33.03.mg/g和2.53～5.38.mg/g(以干重计算);湿地植物对氮、磷的吸收量分别是252.99～1279.98和23.55～251.83.mg/plant,对氮、磷去除率分别是10.91%～59.32%和50.13%～87.26%。氮和磷的吸收主要受湿地植物生物量的影响,美人蕉、菩提子、凤眼莲和芦苇对氮、磷都有较好的吸收能力。     

高盐废水人工湿地处理中耐盐植物的筛选

天津塘沽作为滨海新区核心区,是目前天津发展最快的地区之一。由于本区盐碱土壤等自然条件,污水中盐分含量较高,制约了废水的回用。本文通过模拟人工湿地实验,比较了芦苇(Phragmites australis)、盐地碱篷(Suaeda salsa)、碱蒿(Artemisia anethifolia)、黄花鸢尾(Iris wilsonii)、盐角草(Salicornia europaea)和大米草(Spartina anglica)等耐盐植物对轻污染水体中高浓度氯离子的去除能力,筛选出去除能力较强的植物,并确定植物对盐分去除率达到最大时的生态系统条件。结果表明,适合人工湿地的耐盐碱植物对氯离子的去除效果依次为:芦苇盐地碱篷碱蒿黄花鸢尾盐角草大米草,停留时间一般在第4 d时可达到平衡。该研究为利用人工湿地处理高盐废水提供了科学依据。     

湿地植物对土壤生态系统中氮含量变化的响应

氮是植物生长必需的生源要素之一,湿地生态系统中土壤氮转化过程直接影响着湿地植物可吸收利用的有效氮含量的多寡,对植物的生长、演替和初级生产力具有明显的制约作用;湿地植物在富氮土壤中生长能够获得较高的生产力;灰色关联分析表明湿地植物氮含量主要受土壤中铵态氮和硝态氮含量变化的制约;建坝、农耕、放牧、排水等人类干扰活动也可通过改变湿地土壤氮含量而对湿地植物的生长产生影响.     

廊道式人工湿地处理污水过程中氨氮的去除效果研究

通过廊道式人工湿地（CCW）的生产性试验工程,研究了该处理系统的性能及系统内部氨氮的变化规律。结果表明,CCW处理系统的去除效率高且稳定,氨氮的去除率平均为88%,质量去除率平均为（6.94±2.07） gN·m-2·d-1,系统内部第三单元的氨氮质量去除率最高;CCW处理系统的氨氮质量负荷率小于10 gN·m-2·d-1时,质量去除率与质量负荷率呈明显的线性相关,质量负荷率大于等于20 gN·m-2·d-1时,进水浓度和出水浓度之间呈明显线性相关;处理系统各处理单元及系统整体的体积去除率常数（Kv值）均大于其他湿地处理系统;CCW处理系统氨氮浓度变化与pH值的变化趋势并不一致。     

人工湿地中氮代谢微生物的共存策略及机理

人工湿地中氮元素的脱除主要依靠多种微生物的联合作用,因此氮代谢微生物的和谐共存成为人工湿地高效脱氮的基础。本文分析回顾了氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化菌、反硝化细菌及厌氧氨氧化菌等主要氮代谢微生物的共存策略及反应机理。     

植物浮岛湿地处理太湖流域农村生活污水效果

为了探讨植物浮岛人工湿地对农村生活污水的处理效果,选用女贞、小叶女贞、红冬青和蕙兰4种陆生植物,构建植物浮岛湿地,进行农村生活污水处理试验。结果表明,在模拟自然条件下,水力停留时间为6 d,COD、氨氮、总磷和浊度的去除率分别达到60%、65%、60%和70%;而在间歇增氧条件下,可使COD、氨氮和浊度去除率提高至80%以上,水力停留时间缩短至5 d。动力学分析表明,间歇增氧植物浮岛系统中COD降解过程符合一级反应,其中,女贞的反应速率常数k为-0.591,蕙兰的反应速率常数k为-0.978。氨氮的降解符合零级反应,女贞和蕙兰对氨氮的降解速率分别为46.32 mg/d和43.76 mg/d。在间歇增氧植物浮岛湿地中,植物根系及其表面生物膜对污水中污染物的降解有较好的协同作用。示范工程1 a多连续运行表明,人工植物浮岛湿地一年四季对农村生活污水均有较好的处理效果,出水指标可达《污水综合排放标准(GB8978-1996)》一级B排放要求。该研究对于指导江南（太湖）及类似地区采用植物浮岛湿地处理农村生活污水有一定的参考价值。     

曝气对垂直流湿地处理水产养殖废水脱氮的影响

人工湿地作为一种有效的污水处理技术,现已被逐渐拓展到水产养殖业中。鉴于其与养殖竞争有限土地资源的弊端,如何构建节地高效型湿地成为未来研究的重点。曝气增氧是强化潜流湿地净化效能的重要措施之一,但是关于曝气强度以及净化效率与影响因素的关系仍缺乏深入系统的研究。为此,该文设计构建了7组不同要素组合的垂直流湿地小试系统,同步或分阶段探讨了曝气强化对垂直流湿地脱氮的影响。研究结果表明,无论曝气与否,构建的7组湿地系统于试验运行工况下都存在明显的硝化过程,且空气复氧和植物根系泌氧足以弥补硝化作用耗氧量。曝气增氧进一步强化了湿地内部的矿化和硝化过程;鉴于养殖废水不缺乏碳源(该研究各组湿地进水碳氮比在28.4~30.6之间),湿地内部的反硝化几率增大,导致曝气后总氮的去除效率提高。但是曝气条件下过高的溶解氧又会进一步抑制反硝化过程,从而也会导致系统总氮去除速率的下降。因此,对垂直流湿地而言,曝气强度不是愈高愈好。为了获得更高的脱氮效率,建议可以通过延长水力停留时间或者在垂直流湿地尾部增设水平潜流湿地来补充反硝化过程,进而提高系统对总氮的去除效果。     

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。     

人工湿地的基质及其深度对生活污水中氮磷去除效果的影响

目前人工湿地常用的基质一般为土壤、河砂和砾石,这类基质净化效率低,容易吸附饱和,且除磷脱氮的能力不高,致使出水中氮、磷浓度较高。针对于此,本试验研究选择了沸石、草炭、蛭石、页岩、砂子5种基质,利用两组模拟土柱系统模拟人工湿地对生活污水的处理,主要研究基质种类及其深度对生活污水处理效果的影响,并根据各基质对生活污水中总氮（TN）、总磷（TP）的去除率进行方差分析及基质对污水处理能力的显著差异性分析。实验结果表明：（1）各基质去除TN的能力差别不明显,沸石、蛭石、页岩的处理效果稍好,对TP的去除能力依次为草炭〉页岩〉砂子〉沸石〉蛭石。（2）基质深度的增加对2个指标处理效果的影响不同。对TN来说,深度对各基质的处理效果无明显影响。对TP来说,当深度在100cm以内时,5种基质对TP的去除率均随深度的增加而明显增大,当深度超过100cm后,各基质的这种增大趋势都不太明显。因此,对这2个指标而言,基质的填充深度应为100cm。     

4种湿地植物的生理性状对人工湿地床设计的影响

野外调查分析了4种常见湿地植物的最长根长,根系体积,植物密度,植株的氮、磷和锌含量等对人工湿地去除污染物、人工湿地设计和人工湿地使用寿命的影响。结果表明,最长根长以美人蕉为最长（43.73cm）,芦苇其次（32.50cm）,黄花鸢尾最短（12.57cm）;根系体积以美人蕉最大（66.72cm^3）,芦苇其次（17.42cm^3）,黄花鸢尾最低（4.70cm^3）;密度以芦苇最高（257株·m^-2）,美人蕉其次（61株·m^-2）,茭白最低（54株·m^-2）;单位面积上芦苇、美人蕉、茭白和黄花鸢尾地上部分生物量分别是4.27、2.12、0.94和0.78kg·m^-2。相应地,单位面积上植物地上部分对氮、磷和锌的吸收量以芦苇最高,美人蕉其次,黄花鸢尾最低。不同植物对人工湿地的使用寿命没有显著影响,但植物的最长根长和密度可作为人工湿地基质深度设计和植物数量配置的依据。     

几种植物在模拟污水处理湿地中根际微生物功能群特征的研究

以美人蕉、香蒲、垂穗莎草、玉带草为材料,研究了在模拟人工湿地条件下水生植物根际与非根际土壤中的微生物数量、种群、土壤酶活性特征。结果表明,不同水生植物根际、非根际间的细菌数量无明显差异,而真菌与放线菌的根际与非根际间差异较显著。根际硝化细菌数和反硝化细菌数最多的水生植物都是香蒲,分别为2．17×10^2 个·g-1干土和6．17×10^2个·g-1干土,有机磷细菌数最多的是美人蕉为5．68×10^4 个·g-1干土,无机磷细菌数最多的是玉带草为3．72×10^3 个·g-1干土。4种不同水生植物的根际土壤脲酶、磷酸酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性都较非根际土壤高,湿地植物的根际效应显著。     

人工湿地高效好氧反硝化菌的分离鉴定及反硝化特性研究

从增氧型复合垂直流人工湿地中采集样品,利用间歇曝气法富集好氧反硝化菌,并进行分离纯化,共得到10株好氧反硝化菌。其中编号为B13的菌株在初始硝态氮含量为277.23mg·L-1、碳氮比为5的条件下,24h的硝态氮去除率达92.80%,亚硝态氮积累只有12.57mg·L-1,脱氮速率达到20.58mg·L-·1h-1。16S rDNA序列分析表明,该菌与Pseudomonas stutzeri同源性达100%。选用四因素三水平L（934）正交试验表设计实验,通过测定对硝态氮去除能力和亚硝态氮的积累量,研究碳源、碳氮比（C/N）、pH以及溶解氧含量（DO）4种不同因素对B13号菌株好氧反硝化性能的影响。结果表明,该菌株对硝态氮的去除率最大可达99.88%,几乎没有亚硝态氮积累。对硝态氮去除率影响最大的因素为碳氮比,其次为pH,溶解氧含量和碳源。对应的最优条件是碳源为葡萄糖,碳氮比为10,pH为9,溶解氧含量为1.84～3.57mg·L-1。     

七里海湿地植物种间关系的数量分析

在野外样方调查的基础上,采用χ2检验和Spearman秩相关分析方法,研究了七里海湿地40种主要植物,共780个种对间关联和相关关系。χ2检验结果有357个种对呈正相关,423个种对呈负相关;Spearman秩相关分析检验结果有356个种对呈正相关,有424个种对呈负相关。二者结果一致,与χ2检验相比,Spearman秩相关分析法更为灵敏。七里海湿地主要植物种具有显著相关性的种对数(279对)占总种对数(780对)的比例较低,为35.77%,说明大多数种间关系松散,种对间的独立性较强,植被可能处于退化状态。40个主要植物种可以划分为3个生态种组,各生态种组内的种有相似的资源利用方式和生态要求,各种组间有相互转化和演替的趋势。     

人工湿地不同植被净化污水效果及其氮磷累积研究

通过模拟垂直流人工湿地污水系统,研究了湿地植被鸢尾（Iris pseudacorus）、香蒲（Typha orientalis）、茭白（Zizania aquatica）和芦苇（Phragmites australis）对生活污水总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH₄⁺-N）、生物耗氧量（BOD₅）和化学耗氧量（COD_Cr）的去除效果及其植被对氮磷累积效应。结果发现:（1）人工湿地4种植被对生活污水的净化效果存在一定的差异,对污水各个指标的去除率随人工湿地的运营期均呈“V”型变化,基本表现为反弹期 > 稳定期 > 恢复期 > 启动期;（2）综合比较可知,通过人工湿地整个运营期来看,人工湿地植被能有效促进湿地对污水的去除效果,其中以茭白和鸢尾的去除效果较好,而4种湿地植被对TP的去除率最高,对TP,NH₄⁺-N和COD_Cr的去除率差异不显著（p > 0.05）;（3）4种湿地植被地上和地下生物量表现出一致的变化规律,基本表现为鸢尾和茭白高于芦苇和香蒲,除了鸢尾以外,其他植被地上、地下生物量比（A/U）均大于1,4种植被地下生物量占总生物量的40%以上,并且地上部分N,P浓度高于地下部分N,P浓度,地上平均N,P积累量高于地下部分N,P积累量;鸢尾和茭白地上部分和地下部分N,P浓度和N,P积累高于芦苇和香蒲;（4）相关性分析表明人工湿地不同植被N,P积累量分别与生物量、N含量、P含量均呈显著的线性关系（p < 0.01）,生物量与N,P积累量的相关系数高于N含量和P含量的相关系数,表明人工湿地植被生物量对N,P积累量的影响大于植被体内N,P含量的影响,因此可以通过生物量来评价人工湿地植被对N,P的去除效果。     

几种水生植物对湿地底泥中营养物质含量变化的影响

采集石佛寺人工湿地5种不同植物区域(空白区域、荷花区域、芦苇区域、蒲草区域、沉水和浮叶植物混合区域)中指定点域的湿地底泥,测出底泥中OM、TN、TP这3种营养物质的含量,并进行其含量变化对比分析。结果表明:影响湿地底泥中营养物质含量的因素有微生物因素、外源污染因素和水生植物因素。3种因素对于底泥中营养物质含量的影响在不同的植物生长期内各不相同。在植物快速生长发育时期,底泥中营养物质受到植物生长吸收的影响最大;在植物平稳生长期,底泥中营养物质受到外界因素影响最大;在植物死亡腐解期,底泥中营养物质受到植物腐解因素的影响最大。不同的温度,对于微生物的影响不同,进而影响底泥中营养物质含量的变化。综合以上结论可知底泥中营养物质含量的变化受植物的影响最大。     

石佛寺人工湿地不同营养特征淤积物对水生植物生长的影响

为研究淤积物营养特征对不同生长时期内水生植物生物量的影响,在石佛寺水库人工湿地采集对比了芦苇（Phragmites communis）和蒲草（Typha angustifolia）两种不同水生植物区域内的淤积物和生物植株,研究了不同营养特征淤积物对水生植物生物量的影响。结果表明:淤积物内营养特征与各时期内水生植物的生物量具有一定的相关关系。生长初期,芦苇和蒲草的生物量与淤积物中氮元素（N）和磷元素（P）呈负相关,其中与TP含量的相关性达到显著水平（p<0.05）,即较高的淤积物中营养元素含量会对水生植物的生长产生抑制作用;随着水生植物的进一步生长,这种抑制作用逐渐变小,并逐渐转变为促进作用,淤积物中营养元素含量与水生植物生物量的相关关系由负相关转为正相关;水生植物进入成熟期后,芦苇和蒲草的生物量达到最大值,淤积物内TN及TP含量均与水生植物的生物量呈显著正相关关系;之后随水生植物死亡腐解,这种关系逐渐消失。淤积物营养水平会对水生植物生长产生影响,主要表现在生物量的累积上。不同水生植物生长所受影响有所差异,蒲草的生物量与淤积物中营养元素含量的相关性更高。     

潜流人工湿地中3种基质对氮磷净化的影响

通过潜流人工湿地装置,采用间歇运行方式考察不同停留时间下土壤、砾石、炉渣基质在以NO3--N、NH4+-N和PO4--P为主要氮组分的模拟污水对污水中氮的净化效能,并研究湿地系统基质与pH变化、NO3--N和NH4+-N净化效率的关系。结果表明,当水力停留时间为10d时,土壤-炉渣湿地的N,P净化效能高于以其他基质构建的湿地。在试验周期内,各基质的人工湿地系统NH4+-N的净化效率均高于NO3--N的净化效率,氮素的净化效能上层大于下层,湿地系统中pH值先降低后升高的拐点可作为NH4+-N氧化反应结束的指示参数。     

人工湿地系统在垃圾渗滤液处理中的应用

人工湿地是一种很有前途的废水处理方法,具有对污染物的去除能力强、基建和运行费用低、维护管理方便、耐冲击负荷能力强等优点。对人工湿地系统在垃圾渗滤液处理中的表现进行了分析,结果表明,其对有机物、氮磷和金属元素均具有较高的去除率,利用人工湿地处理垃圾渗滤液的方法具有广阔的应用前景。