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。     

生物炭添加对人工湿地中污染物去除和基质微生物活性的影响

为提高人工湿地除污能力,探索利用生物炭强化人工湿地除污的可行性,以垂直流人工湿地为研究对象,通过单因素分析对比不添加生物炭系统（CW-1）和添加生物炭系统（CW-2）的垂直流人工湿地出水净化效果、微生物活性（基质酶活性、生物量、生物膜）大小,探究生物炭对垂直流人工湿地污水系统中总氮（TN）、氨氮（NH₄⁺-N）、总磷（TP）及化学需氧量（COD）去除效果的影响,分析生物炭对垂直流湿地基质中酶活性、生物量和生物膜量的影响。结果表明,通过添加生物炭,TN、NH₄⁺-N、TP、COD的平均去除率分别提高3.0、1.1、2.7、0.1百分点,添加生物炭湿地（CW-2）的去除率高于未添加生物炭湿地（CW-1）;生物炭添加促使湿地基质中磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶活性和生物量增加,对0～10 cm基质层中酶活性的促进作用尤其显著,0～10 cm基质层酶活性和生物量含量显著（P<0.05）高于其他2层（10～20 cm和20～30 cm）。结果证明,在人工湿地中添加生物炭可以提高氮、磷、化学需氧量的去除效果,并...     

人工湿地系统堵塞的预防与恢复

人工湿地是指利用基质、水生植物与微生物模拟自然湿地,并通过物理、化学及生物等方法净化生活污水的一类设施,但系统的堵塞一直是影响其功效发挥和稳定运行的关键问题.综述了人工湿地发生堵塞的可能原因、系统堵塞恢复及防止系统堵塞发生的措施,提出了研究展望.     

人工湿地基质类型及其去污能力的影响因素

人工湿地作为一种生态污水净化处理的系统技术,具有很高的生态环保价值,其中基质作为人工湿地中最重要的组成部分之一,对人工湿地净化污水的效果起重要作用。为人工湿地基质的应用提供参考,概述了基质的种类、去污特性,从基质粒径、填充类型、组合配置、污水性质、基质堵塞等方面分析了影响人工湿地基质去污能力的因素,同时提出了人工湿地基质今后的研究方向。     

波式潜流人工湿地基质与污水磷素去除关系研究

通过分析测试研究了波式潜流人工湿地(WavySubsurfaceFlowConstructedWetland,简称W-SFCW)运行期间基质的磷素沉积量,以便解析不同人工湿地基质对于污水磷素去除的关系。试验污水为经短时厌氧预处理的化粪池污水,并在相同试验条件下与水平潜流人工湿地(HorizontalSubsurfaceflowConstructedWetland,简称SFCW)进行了对比分析。在近2年的人工湿地连续试验期间,分别于2003年11月、2004年5月和2004年11月测定了两种人工湿地基质的磷素沉积量。结果表明,随着人工湿地运行时间的延续,污水中的磷从以人工湿地基质吸附为主,逐渐变成以难溶性磷酸盐的沉积为主;为了人工湿地持续高效地去除TP,用释放Ca2 等金属离子的基质能够促进不溶磷酸盐的沉积;W-SFCW由于使所有水流不断与土壤层、砾石层和豆石层反复接触,生成难溶性磷酸盐的几率大大高于SFCW,能够比SFCW更加显著地促进磷沉积。     

基质改良对河岸带芦苇区冬季脱氮效果及土壤-植物化学计量特征的影响

为探究基质改良对亚热带地区河岸带芦苇区冬季脱氮效果和土壤-植物化学计量特征的影响,以河岸带土壤基质为对照,通过芦苇湿地模拟实验,系统探讨不同基质(砾石、砾石+生物炭、陶粒+生物炭、改性陶粒+生物炭)添加条件下,芦苇湿地的冬季脱氮效果,以及土壤和植物各器官中C、N、P含量及其化学计量比。结果表明：基质改良能够提高芦苇湿地冬季脱氮效果,添加砾石处理使NH₄⁺-N去除率提高8.3个百分点(P<0.05),添加砾石+生物炭处理使TN和NH₄⁺-N去除率均提高8.9个百分点(P<0.05)。基质改良能够增加土壤TC、TN和TP含量,其中,添加砾石+生物炭处理使三者含量均显著增加(P<0.05)。添加生物炭的3个处理均有利于根C固定和植物N吸收,添加陶粒+生物炭和改性陶粒+生物炭处理对植物生长具有促进作用。土壤-植物化学计量特征存在一定的相关性,且土壤与植物茎和根之间的关系更大;与植物相比,基质改良使芦苇湿地冬季脱氮效果更易受到土壤化学计量特征的影响。研究表明,适当的基质改良能够提高亚热带地区...     

潮汐流人工湿地除污效果和基质酶活性

为探究植物和水位对潮汐流人工湿地净化能力的影响,对无植物和不同水位运行的黄菖蒲湿地除污效果、污染物降解动力学和基质酶活性进行了研究.结果表明,黄菖蒲使总氮(TN)和总磷(TP)去除效果分别提高26.56个百分点和21.35个百分点,低水位使铵态氮(NH+4-N)去除效果提高12.77个百分点,饱和黄菖蒲湿地整体除污效果最佳,化学需氧(CODCr)量、NH+4-N、TN和TP平均去除率分别为89.00％±2.68％、68.08％±2.90％、75.23％±2.81％和94.35％±1.18％.CODCr、NH+4-N和TP在淹没1 h内高效去除,无植物湿地淹没46 h后会发生磷解析,而TN去除需要较长的淹没时间.无植物湿地、半饱和及饱和黄菖蒲湿地脱氮限制路径分别为硝化作用、反硝化作用和硝化/反硝化协同作用.此外,不同基质酶对黄菖蒲和水位响应不同,黄菖蒲能提高脲酶和磷酸酶活性,这2种酶可作为湿地水质净化效果的评价指标,且脲酶对水位较为敏感.     

人工湿地基质去除污染物的作用机制研究进展

人工湿地因其基建投资少、运行管理简单、生态效益高、降解污染物能力强和适用范围广等优点在水处理领域得到广泛应用。湿地基质的材料特性及配置方式对湿地的运行效果产生重要影响,然而目前对于基质去除污染物的作用机制尚未见归纳总结。通过综述近些年人工湿地基质方面的相关研究进展,从物化反应及生物化学反应等多角度对基质去除污染物的作用机制进行了探讨,并总结了非基质类外源汇入颗粒对湿地功能的影响,最后对人工湿地基质研究领域今后的发展方向做出展望,以期对未来湿地科学的研究和工程设计提供理论支持。     

自动供氧型湿地系统除磷效果研究

本研究拟利用页岩空心砖内部空隙提高湿地系统内部供氧能力,以增强湿地系统的净化能力。研究表明:构建的自动供氧湿地系统(A系统)泥土层、粉煤灰层基质层溶解氧含量以及对磷的去除率均高于人工强化供氧湿地系统(B系统)对应基质层,而A系统底部砾石层基质溶解氧含量和对磷的去除率则低于B系统砾石层,经A系统处理后的废水中磷含量略低于人工强化供氧湿地系统。由此说明,构建的自动供氧型湿地系统内部具有较强的供氧能力,其内部供氧水平以及对磷的净化效果可与人工强化供氧型湿地系统相媲美     

高河水库上游人工湿地净化工程设计

兴建高河水库上游人工湿地工程的主要是为了净化高河水库入库水质,提高高河水库供水水质安全性,使高河水库水质满足地表饮用水Ⅲ类标准。本文进行了表面人工湿地设计方面的探讨,采用表面湿地系统中的物理、化学和生物作用的优化组合对入库前的河水净化处理,分析了人工湿地工程处理效果,以期为人工湿地工程的建设提供参考。     

不同人工湿地基质对磷的吸附性能研究

通过基质磷素吸附动力学、等温吸附以及基质饱和吸附后磷素解吸实验,研究陶瓷滤料、红泥、水洗砂、炉渣4种人工湿地基质净化磷素的效果,评价其基质磷素饱和吸附后磷素解吸可能造成的二次污染风险.结果表明,在溶液磷(P)浓度为5～150 mg·L-1条件下,Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能很好地描述陶瓷滤料和红泥两种基质的磷素吸附过程,陶瓷滤料用Langmuir方程比Freundlich方程的拟合程度更好,红泥则相反.4种基质对磷素的吸附量顺序依次为红泥＞陶瓷滤料＞炉渣＞水洗砂.从磷素的解吸率来看,4种基质释磷顺序依次为炉渣＞水洗砂＞陶瓷滤料＞红泥,水洗砂和炉渣吸附磷素后的解吸率较高,其他两种基质磷素解吸的比例很低.综合评价,陶瓷滤料更适合作为人工湿地污水除磷的基质.     

天然沸石对猪场厌氧发酵液中氨氮吸附作用的试验研究

为达到利用人工湿地处理高氨氮污水的目的,采用天然沸石作为人工湿地基质,对比研究了天然沸石对NH4Cl溶液和猪场厌氧发酵液中氨氮的等温吸附特征、吸附动力学过程,考察了吸附时间、氨氮初始浓度、沸石用量对沸石吸附氨氮的影响。结果表明,Freundlich方程较Langmuir方程能更为准确地描述天然沸石对两种水质中氨氮的等温吸附特征;在两种水质中,单分子层饱和吸附量分别为16.20mg·g-1和3.85mg·g-1。天然沸石对氨氮的吸附作用受吸附时间、氨氮初始浓度及沸石用量影响较大,在两种水质中,沸石对氨氮的吸附过程在0～8h内均随时间显著上升,到48h时达到吸附平衡;当采用NH4Cl溶液时,初始氨氮的浓度由10mg·L-1增加到500mg·L-1时,平衡吸附量由0.19mg·g-1增加到5.91mg·g-1;当采用猪场厌氧发酵液时,初始氨氮的浓度由39.4mg·L-1增加到502.9mg·L-1时,平衡吸附量由0.63mg·g-1增加到3.20mg·g-1;增加沸石用量,可以提高氨氮的去除率,但单位质量沸石的氨氮吸附量随之降低。准二级动力学可以很好地描述天然沸石吸附两种水质中氨氮的动力学过程;由模型得出的天然沸石...     

ZnFe-LDHs覆膜改性人工湿地基质脱氮除磷性能研究

以空心砖、蛭石、沸石、煤渣4种人工湿地常用基质为研究对象,进行ZnFe-LDHs双金属覆膜改性。以静态吸附试验为主,对改性前后的基质进行污水脱氮除磷试验研究并探讨其吸附机理,结果表明:与原始基质相比,改性后的各基质对总磷的吸附量均有不同程度的提高,改性空心砖的吸附效果最佳,总磷的吸附量提升了17%。沸石改性后对氨氮的吸附量提升了18%,增加明显,其余改性基质对氨氮吸附量增加不明显。基质改性前后对氨氮和总磷的吸附均符合Freundlich规律。     

人工湿地基质磷吸附特性研究

选取较为常见的人工湿地基质(土壤、砂、砾石),研究了它们对磷的吸附特性。结果表明,土壤对磷的吸附随着振荡时间的增加而增加;沙和砾石的的吸附量在振荡时间为8 h最大;Langmuir方程、Freundlich方程、Temkin方程都能很好地拟合人工湿地基质对磷的等温吸附数量,其中Langmuir等温式的拟合程度最好;3种基质在磷吸附上不存在竞争吸附;3种基质对磷的吸附,均随着磷浓度的增大而减慢。     

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。     

人工湿地各组分氮素削减定量及功能基因分析

为探讨人工湿地各组分氮素削减贡献度及微生物脱氮机理,本研究构建6组(3组无植物对照)不同类型人工湿地系统,3组有植物人工湿地基质分别为陶粒+煤渣、陶粒+沸石、沸石+煤渣,探究其对包头南海湖水中氮素的去除效果;采用氮稳定同位素示踪技术,量化植物、基质和微生物在人工湿地氮去除中的贡献度;并利用高通量测序技术分析人工湿地系统中微生物的群落结构及氮代谢功能基因。结果表明：陶粒+煤渣有植物组人工湿地氮去除效果最佳,对TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N的去除率分别为(41.18±2.61)%、(50.44±2.63)%、(40.93±2.32)%、(74.34±1.97)%。¹⁵N示踪发现,植物、基质和微生物对人工湿地系统NO₃^--N去除的贡献率分别为27.74%、48.43%和23.83%。高通量测序和PICRUSt2功能预测分析结果表明,植物对微生物群落组成和代谢途径有显著影响。在植物根...     

人工湿地植物石龙芮和接骨草对畜禽废水的净化能力研究

为了提高人工湿地在冬季对畜禽废水的净化效率,采用模拟人工湿地盆栽试验,测定了石龙芮和接骨草对畜禽废水中CODCr、TP、NH4+-N、TN、浊度的去除率及基质与植物对N、P的吸附效果,以及计算了植物地上地下生物量比(A/U)。结果表明,石龙芮和接骨草系统的出水水质中NH4+-N、浊度、TN和CODCr含量与无植物系统中的含量呈显著性差异(P<0.05),但出水水质中TP含量在3个系统中无显著性差异(P>0.05)。石龙芮和接骨草系统与无植物系统对P的吸附量无显著性差异(P>0.05);基质中土壤对P的吸附量显著高于河沙和砾石(P<0.05);在地上地下生物量比中,石龙芮床为0.82,接骨草达到1.18。可见,石龙芮和接骨草生长速度较快,较适合于需快速启动的人工湿地系统,覆盖度近100%,环境适应性强,可作为处理畜禽废水的人工湿地植物。     

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100 cm以内时,5种基质对11P的去除率均随深度的增加而明显增大,当深度超过100 cm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100 cm.     

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。     

木质纤维素基重金属吸附剂的制备技术研究进展

分析了木质纤维素的组成成分和结构性质,归纳出木质纤维素基吸附剂的制备路线,系统总结了木质纤维素预处理、化学改性技术方法的最新研究进展,阐述了制备过程中主要因素的影响;结合表征手段揭示了其吸附机理,介绍了其吸附及再生研究方法。结果表明,为提高木质纤维素对重金属的吸附效果,可通过化学改性在其纤维素上引入活性官能团。但纤维素被封闭在由半纤维素和木质素构成的致密网状结构内,加之其结晶度较高,使得改性效果较差,因此,在化学改性前需要先进行预处理。目前的预处理技术除了包括物理、化学和生物技术,还有微波、超声等新兴技术;化学改性技术主要包括单体接枝和直接改性。原材料和试剂的种类与用量、反应温度和反应方式等因素对制备过程影响较显著。木质纤维素基吸附剂对重金属离子的吸附机理主要是表面络合和离子交换,目前吸附研究主要采用间歇式静态吸附法,再生研究主要采用溶剂再生法。最后,指出了木质纤维素基吸附剂的制备、吸附和再生过程中存在的问题及今后的发展方向。