表面流人工湿地对城市径流水质的净化研究

城市径流水质已经成为农业面源污染的主要来源之一,根据武汉市径流的水质和水量特征,采用多级串联的表面流人工湿地系统对其进行了径流净化研究。对人工湿地不同运行阶段模拟径流的净化效果进行了对比,分析化学耗氧量COD_(Cr),生物耗氧量BOD_5,固态悬浮物SS,总氮TN,总磷TP,铵氮NH~+_4-N在湿地系统中的沿程变化,探讨人工湿地对城市径流污染的去除效应。结果表明:各指标在人工湿地中的去除效应大小依次为NH~+_4-NCOD_(Cr)BOD_5TNSSTP,其中对NH~+_4-N的去除效应显著高于其他指标的去除效应(p0.05),对TP的去除效应最弱(p0.05);人工湿地对COD_(Cr),BOD_5,SS,TN,TP,NH~+_4-N的去除效应在1—7月呈逐渐增加趋势,局部有所波动,9月达到最大值,9月以后去除效应趋于平稳;除了TN外,人工湿地系统出水各指标均达到《地表水环境质量标准—GB》质量标准,其中TN达Ⅳ类标准。径流各指标主要在人工湿地的第1格被去除,随着人工湿地沿程进水浓度的增加,其去除效应逐渐下降。相关性分析表明,各径流各指标之间存在一定的相关性,而TP与各指标之间没有相关性(p0.05)。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COD_(Cr),BOD_5,SS,TN,TP,NH~+_4-N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,有效地减轻了城市径流水质对外界水环境的破坏,可用于城市地面径流污染的控制和利用,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。     

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。     

垂直流人工湿地处理生活污水的试验

通过将强化混凝引入到垂直流人工湿地水质净化系统,从而提高了人工湿地的处理效率。试验证明,该预处理装置的设置降低了湿地负荷,提高了人工湿地对污水的净化效率,特别是对有机污染物有较好的去除效果。改良后的湿地系统对生活污水污染物净化具有良好效果,且运行成本低,适用于土地资源比较丰富、资金紧张的地区。     

学术之声

垂直流人工湿地系统工程的污染物净化效率研究人工湿地作为一种低投资、低能耗、低处理成本和具有氮磷去除功能的废水生态处理技术,已逐渐被世界各国所接受。研究采用了前处理系统(水解酸化)与深圳市环境科学研究所专有技术“高效垂直流人工湿地”联合使用,从而提高了人工湿地的处理效率。9个月的实际运行证明,该预处理装置的设置降低了湿地负荷,提高了人工湿地对污水的净化效率,特别是对有机污染物有较好的去除效果。改良后的湿地系统对合流制污水污染物净化具有良好效果,且运行成本低,适用于土地资源比较丰富、资金紧张的地区。(刘家宝等…     

几种挺水植物净化生活污水总氮和总磷效果的研究

研究了石菖蒲、灯心草和蝴蝶花3种不同植被系统、基质为河砂的潜流型人工湿地净化生活污水总氮和总磷的效果,并同无植被系统、相同基质的潜流型人工湿地净化效果进行了比较,结果表明:在较低浓度范围里无植被的人工湿地和3种有植被的人工湿地对污水中总氮有较好的去除作用,随着污水中总氮浓度的增加,虽然无植被的人工湿地和有植被的人工湿地去除总氮的效果均有下降的趋势,但有植被的人工湿地仍然能维持较高的总氮去除水平,无植被的人工湿地总氮去除效果则下降较快。在有植被的人工湿地中,以石菖蒲植被人工湿地氮素净化能力最强,其次为灯心草和蝴蝶花,这与植被自身吸收同化污水中氮素水平以及植物根系微生物作用有关。对于污水中总磷的去除,本研究中由于污水中磷素浓度较低,无植被和有植被的人工湿地对污水中磷素均有很好的去除作用,没有明显差异,但不同的植物体中磷素仍有明显的吸收同化富集现象,其中石菖蒲吸收同化磷素能力最强,其次为蝴蝶花和灯心草,植被在人工湿地系统中对于污水中总氮和总磷的去除起着重要的作用。     

几种挺水植物净化生活污水总氮和总磷效果的研究靠

研究了石菖蒲、灯心草和蝴蝶花3种不同植被系统、基质为河砂的潜流型人工湿地净化生活污水总氮和总磷的效果,并同无植被系统、相同基质的潜流型人工湿地净化效果进行了比较,结果表明在较低浓度范围里无植被的人工湿地和3种有植被的人工湿地对污水中总氮有较好的去除作用,随着污水中总氮浓度的增加,虽然无植被的人工湿地和有植被的人工湿地去除总氮的效果均有下降的趋势,但有植被的人工湿地仍然能维持较高的总氮去除水平,无植被的人工湿地总氮去除效果则下降较快.在有植被的人工湿地中,以石菖蒲植被人工湿地氮素净化能力最强,其次为灯心草和蝴蝶花,这与植被自身吸收同化污水中氮素水平以及植物根系微生物作用有关.对于污水中总磷的去除,本研究中由于污水中磷素浓度较低,无植被和有植被的人工湿地对污水中磷素均有很好的去除作用,没有明显差异,但不同的植物体中磷素仍有明显的吸收同化富集现象,其中石菖蒲吸收同化磷素能力最强,其次为蝴蝶花和灯心草,植被在人工湿地系统中对于污水中总氮和总磷的去除起着重要的作用.     

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。     

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。     

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。     

池塘系统在农村面源污染防治中的应用

 农村生活污水是农村面源污染的重要来源。通过为期1年的农村污水水质监测,研究松花坝水源区建立池塘系统对农村污水的净化效果。结果表明:1)池塘系统对铵氮、总氮、总磷的输出具有较好的控制效果,最高去除速率分别为3.78、4.20、1.06g/(m2.d),最大去除率分别为88.35%、79.28%、86.49%;2)由于硝化和反硝化作用同时存在,硝态氮的含量变化不能准确地反映池塘对硝态氮的去除效果;3)池塘系统对污染物的去除效果与污染物的输入速率呈负相关关系。研究结果可为松华坝水源区农村面源污染治理提供一定的理论依据。     

湿地植物对农村生活污水中氮磷的净化作用

[目的] 探讨水生植物修复技术对农村生活污水的治理效果,为乡村生态综合治理提供思路借鉴和参考资料。[方法] 通过模拟室内控制试验的方法,选取不同生态型的6种湿地植物为研究对象,分析植株生物量、去除率、植物积累量、底泥吸附量等多项指标变化,研究不同水生植物及其组合对污水中氮磷的净化效果差异以及水生植物系统的脱氮除磷特征。[结果] 无论单一种植组或混合种植组,水生植物系统对污水中TN,NH₄⁺-N,TP均有较好的净化效果,平均去除率分别达到96.6%,93.2%和95.9%,显著高于对照组。单一种植的再力花长势最好,鸢尾地上和地下部分生物量的比值最大,混合种植的美人蕉以及单一种植的梭鱼草相对生长速率最低。挺水植物对氮素的吸收作用更好,苦草对磷的吸收效果更好。植物吸收氮、磷占系统总去除量的比例在6.9%~18.3%和4.1%~13.6%之间,底泥吸附氮、磷占总去除量的比例在14.0%~31.5%和26.3%~68.4%之间。微生物及其他植物的间接作用是植物系统脱氮除磷的主要影响因素。[结论] 再力花、鸢尾及苦草的镶嵌组合是在淮北平原区湿地植物种植的理想选择。对水生植物的组合方式、数量、时间等进行优化配置,能够有效用于农村生活污水的净化。     

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。     

混合基质垂直流人工湿地净化废水效果

利用两种混合基质(蛭石+高炉渣、陶粒+高炉渣)构建模拟垂直流人工湿地处理化粪池出水,运行1a试验结果表明,蛭石+高炉渣基质对总鳞(TP)、总氮(TN)、NH4+-N、CODCr的去除效果要好于陶粒+高炉渣系统,而且其4个组合系统对TP、TN、CODcr、NH4+-N去除率分别大于71%、2.5%、61%、65%;水力学负荷比污染物的去除率存在密切关系:CODcr、NH4+-N、TP在水力负荷较小(30.6cm/d)时的去除率比水力负荷61.2cm/d下高;而种植美人蕉的蛭石+高炉渣组合在水力负荷为30.6cm/d,停留时间为0.848d时的处理效果较好,其对NH4+-N、TP、CODcr的去除率分别为94.51%、89.13%、66.46%,均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。     

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。     

厌氧池-潜流人工湿地处理低浓度农村生活污水的研究

研究了厌氧池-潜流人工湿地系统（anaerobic tank-subsurface flow constructed wetland systerm,AT-SFCW）对江苏省常熟市农村生活污水的处理,探讨了该系统对生活污水中主要污染物的去除效果,并将厌氧池部分与湿地部分的处理效果进行了比较。结果表明,该系统对化学需氧量(CODcr)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH3-N)、硝氮(NO3--N)的总平均去除率分别达到44.3%、42.7%、73.9%、45.6%、37.5%,出水平均浓度分别为16.9、5.2、0.1、3.3、1.4 mg/L,达到国家城镇污水处理厂污染物排放一级A类标准（GB18918-2002）。系统中厌氧池部分对CODcr、TN、NO3--N的去除率分别达到17.4%、6.7%、57.7%。TP经厌氧池后有较明显的上升,升高率达到15.3%。系统中湿地部分对TP、NH3-N、TN、CODcr的去除起主要作用,去除率分别达到89.2%、44.5%、36.0%、26.9%。该系统对农村生活污水的处理效果较好,建设运行成本低廉,维护管理方便,适合农村地区生活污水处理的运用与推广。     

自动增氧型垂直流人工湿地处理农村生活污水试验研究

针对人工湿地中溶解氧浓度不足的问题,采用自动增氧型垂直流人工湿地处理系统进行了农村生活污水脱氮除磷对比试验研究。结果表明,自动增氧型湿地内的DO浓度比非增氧型人工湿地高0.3 mg.L-1左右,TN、NH4＋-N去除率分别达到了67.41%、69.04%,比非增氧型湿地高14.57%、19.79%,但TP去除率与非增氧型湿地差异不显著。说明自动增氧措施对于增加人工湿地中的DO浓度,提高脱氮效率是有效的,但对于除磷效率无显著影响。     

两级回流生物膜工艺处理农村生活污水效果

针对农村生活污水低碳高氮磷特点,研究两级回流连续曝气生物膜工艺处理农村生活污水的效果和机理。在平均处理量90t/d、水力停留时间为3.0d,稳定运行12个月结果表明,该工艺对化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、全氮、全磷和悬浮物的平均去除率分别为75.7%、84.8%、69.2%、68.0%、58.9%和87.9%;出水化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、全氮、全磷和悬浮物的平均质量浓度分别在51.0、15.8、10.8、16.5、2.3和15.7mg/L以下,满足天津市农村污水处理厂排水标准,改造后工艺运行更加稳定,出水NH3-N和TN有明显改善,符合农村污水处理要求。     

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。