葡萄糖添加量与曝气时间对垂直潜流人工湿地脱氮的影响

【目的】探究葡萄糖添加量与间歇曝气时间对不同粒径级配基质填充垂直潜流人工湿地脱氮的影响。【方法】设置了2组试验,第1组试验设置了10、20、30 g葡萄糖外加碳源和细粒径、中粒径、粗粒径、正级配、反级配5种不同级配粒径沸石基质,研究葡萄糖添加量与沸石基质粒径对人工湿地脱氮的影响;基于第1组试验所得脱氮效果最佳的碳源及基质级配粒径组合,第2组试验研究了曝气0、2、4、6、8 h对人工湿地脱氮效果影响。【结果】葡萄糖添加量相同时,细粒径(2~4 mm)基质填充装置整体脱氮效果较好;粒径级配相同填充装置中,10g葡萄糖添加量处理的脱氮效果整体优于20、30g葡萄糖添加量处理;正级配、反级配基质填充的垂直潜流人工湿地装置的孔隙度减小程度最小;10g葡萄糖添加量、细粒径沸石基质填充装置的垂直潜流人工湿地脱氮效果最佳,TN的平均去除率达到50%左右。在此试验基础上,曝气时间为4 h时脱氮效果最佳,TN平均去除率达到86.9%。【结论】因此,添加10g葡萄糖且细粒径沸石基质填充的垂直潜流人工湿地曝气4h时脱氮效果最佳。

潜流人工湿地脱氮除磷基质的应用研究及展望

基质的选择直接影响着潜流人工湿地全生命周期及污水处理效果,不同类型的基质对脱氮除磷具有差异性效果。综述了不同类型潜流人工湿地基质的研究现状,分析了其脱氮除磷机理,总结了各类基质的应用效果,展望了天然矿石基质、固体废弃物基质和人工合成基质研究方向和研究重点,以期为潜流人工湿地脱氮除磷基质的研发提供参考。

潜流人工湿地基质在污水净化中同步脱氮除磷影响因素分析

分析与研究了潜流人工湿地基质同步脱氮除磷效果因素的利弊,对这些因素从湿地内部组分、湿地外部环境和湿地运行调控三个方面进行考察。在湿地内部组分方面,包括潜流人工湿地类型、植物和微生物的影响。这些组分直接参与人工湿地脱氮除磷过程和间接为基质构建不同的脱氮除磷环境,对其效果产生影响。湿地外部环境主要考虑温度和pH值。温度和pH值可以影响人工湿地的生化过程和微生物代谢活性,从而影响基质同步脱氮除磷效果。湿地运行调控主要考虑水力负荷率和水力停留时间。合理的水力负荷率和水力停留时间可以提供适宜的环境条件,有利于人工湿地基质对氮和磷的同步去除。通过深入分析和研究这些影响因素,可以为优化潜流人工湿地的设计与运营提供科学依据,并提高对水体中氮和磷的去除效率。

潜流人工湿地处理农田退水的温室气体排放特征研究

人工湿地作为一种生态、低耗的污水处理技术,在去除污染物的同时,也产生和排放温室气体。本研究基于处理农田退水的中型人工湿地系统,探讨了不同运行方式、湿地构型和水力停留时间等因素对温室气体排放的影响。结果表明:运行方式对温室气体排放的影响受到水力停留时间的制约。水力停留时间1d时,连续运行的潜流湿地的CH4排放通量[-0.062mg/(m^(2)·h)]显著高于间歇运行的潜流湿地[-0.225mg/(m^(2)·h)](P<0.01),间歇运行的潜流湿地N_(2)O排放通量略高于连续运行的潜流湿地。水力停留时间1—3d时,水平潜流湿地的CH4排放通量和N_(2)O排放通量均显著高于垂直潜流湿地的CH4排放通量和N_(2)O排放通量(P<0.01);水力停留时间与温室气体排放通量呈正相关。研究结果可为降低人工湿地的温室气体排放提供参考。

复合垂直潜流人工湿地处理分散型农村生活污水工程设计

根据高岙村生活污水的特点,采用“格栅过滤-隔油沉砂池-厌氧水解池-IVCW系统-砂滤池”的模式处理居民居住距离>2km的较分散的生活污水,处理规模为2.3m^(3)/d。结果表明,该工艺具有处理效果好、投资费用低、景观价值高等优点,能提升农村生活污水处理效率,对有效解决分散型农村生活污水问题具有积极的指导意义。

两种不同基质的垂直潜流人工湿地对尾水的处理效果研究

为提高人工湿地对污水处理厂尾水的处理效率,采用以黄铁矿和砾石为基质的两种垂直潜流人工湿地处理武汉某污水处理厂尾水,研究了不同水力负荷下人工湿地去除污染物的效果,并分析了基质的微生物群落结构。结果表明,在低水力负荷(0.4~0.7 m^(3)/(m^(2)·d))下,两种人工湿地对尾水化学需氧量(COD)、总氮(TN)、NO_(3)^(-)和总磷(TP)具有较好的去除效果;在高水力负荷(1.0~1.3 m^(3)/(m^(2)·d))下,对氨氮去除效果较好。黄铁矿人工湿地对尾水COD、TN、NO_(3)^(-)和TP的去除效果好于砾石,分析基质微生物发现,黄铁矿人工湿地中反硝化脱氮菌属主要为硫杆菌属(Thiobacillus)和硫氧化菌属(Sulfurifustis),相对丰度分别为16.68%和4.62%,且硫杆菌属具有提高磷去除能力的功能;而砾石人工湿地中反硝化脱氮菌属主要为类固醇杆菌属(Steroidobacter),相对丰度为4.56%,采用黄铁矿为基质后,人工湿地中的脱氮除磷菌丰度和多样性升高,有利于人工湿地对尾水的脱氮除磷。黄铁矿人工湿地出水存在SO_(4)^(2-)含量偏高的现象,建议工程应用中在人工湿地底部填充黄铁矿以达到出水SO_(4)^(2-)含量降低的目的。

两种基质下水平潜流人工湿地处理污水厂尾水的中试

为比较页岩陶粒和砾石两种基质的水平潜流人工湿地在不同水力负荷条件下对污染物的去除效果,搭建一套人工湿地中试装置对武汉某污水处理厂尾水进行处理,并通过高通量测序技术比较分析两种基质中的微生物群落结构。结果表明:水平潜流湿地在低水力负荷[0.3~0.6m^(3)/(m^(2)·d)]运行时,COD、NH3-N和TN得到较好的去除,而在高水力负荷[1.2m^(3)/(m^(2)·d)]运行时,TP的去除效果较好。与砾石水平潜流人工湿地相比,页岩陶粒水平潜流人工湿地在不同水力负荷下对污染物的去除效果较优,且湿地中的Pseudomonas、Flavobacterium、Arenimonas、Saccharimonadales、Paracoccus、Nitrospira、Terrimonas等功能菌属丰度更高,有利于湿地对污染物的去除。页岩陶粒水平潜流人工湿地对污水厂尾水的净化效率更高,建议根据实际情况进行工程应用。

潜流人工湿地对实际农村生活污水的净化效果

农村生活污水处理已成为当前生态环境保护工作的重点。结合农村生活污水排放特征,人工湿地技术是处理农村生活污水的理想选择。本研究采用潜流人工湿地处理实际农村生活污水,探讨了系统对污染物的净化效果。结果显示,潜流人工湿地对实际农村生活污水中化学需氧量(COD)和氨氮(NH_(3)-N)去除效果良好,但对磷酸盐(PO_(4)^(3-)-P)和总磷(TP)去除效果欠佳。因而,在应用潜流人工湿地处理农村生活污水时应着重提升系统对磷酸盐的去除效果,确保出水达标排放。

基于数值模拟的水平潜流人工湿地结构优化研究

水平潜流人工湿地被广泛应用于城市和农村地区,为了缓解水平潜流人工湿地发生堵塞的时间,提升其水力学性能,建立了水平潜流人工湿地试验系统,利用数值模拟构建其水力模型,并基于此进行结构优化,研究了挡板设置对试验系统的流场和颗粒累积效果的影响。结果表明,设置挡板能够有效提高颗粒物的沉积效率,且垂直挡板效果更好(彻底堵塞发生时间延长了15%,水力效率提升21%)。说明在进行水平潜流人工湿地结构设计时,增设垂直挡板可以有效缓解物理堵塞时间,改善水力性能。

波式潜流人工湿地处理生活污水的试验研究

提出了一种新型潜流构造湿地—波式潜流人工湿地(WavySubsurfaceFlowConstructedWetland,简称W-SFCW)并进行了在相同试验条件下与水平潜流人工湿地(HorizontalSubsurfaceflowConstructedWetland,简称SFCW)进行对比试验。结果表明,W-SFCW在污染物去除方面明显优于SFCW,在相同试验条件下W-SFCW出水COD、NH4+-N和TP分别为47.1、10.4和0.42mg·L-1,去除率分别比SFCW提高8.2%、13.1%和6.6%;但W-SFCW系统水流阻力大于SFCW系统,在本试验条件下W-SFCW的湿地床体的水头损失220mm,而SFCW水头损失70mm;W-SFCW及SFCW在冬季运行期间COD、NH4+-N去除率受环境温度影响明显,但未出现恶化现象;磷去除在低温期间几乎不受影响。

基于AHP-FCE法的垂直潜流人工湿地堵塞影响评价

堵塞已成为限制人工湿地健康长久运行的关键问题。应用AHP-FCE法构建了垂直潜流人工湿地堵塞影响因素综合评价体系,从水质特征、工艺参数、管理措施和环境条件4个方面共选取了17个评价指标,并划分了湿地堵塞指标评价标准。以容城人工湿地为研究案例,结果表明:容城湿地的堵塞评价结果为“良”,具有较好抗堵塞能力,其中,固体悬浮物、布水集水方式及植物管理等指标在抗堵塞方面处于较优水平,可根据进水水量水质变化适当增加间歇运行频次、减小水力负荷或增设预处理措施等方式来降低湿地堵塞风险。评价结果反映了湿地堵塞风险情况,可为缓解堵塞问题提供参考。

波形潜流人工湿地污水处理技术研究

将波形潜流人工湿地(wavy subsurface flow constructed wetland,简称W-SFCW)在相同条件下与水平潜流人工湿地进行对比试验.W-SFCW床优化了传统潜流人工湿地的水流流态,使污水在W-SFCW床内进行波式流动,充分发挥了湿地系统降解污染物的能力.试验结果表明:W-SFCW在污染物去除方面明显优于传统潜流人工湿地.在相同试验条件下,W-SFCW对污水中COD,NH4+和TP的去除率分别比SFCW提高12.6％,22.0％和8.4％.

两种改进型垂直潜流人工湿地脱氮途径分析研究

通过对两种改进型垂直潜流人工湿地中垂向沿程DO浓度、氨氮浓度以及硝态氮浓度的考察,从pH角度分析了两种改进型湿地中的脱氮途径。试验发现,两种改进型垂直潜流人工湿地均能满足硝化要求,出水氨氮浓度均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准,且改进型序批式垂直潜流人工湿地(MCBW)的脱氮能力大于序批式垂直潜流人工湿地(CBW)。此外,通过理论分析和物料衡算得出,序批式垂直潜流人工湿地的脱氮途径主要以传统硝化反硝化为主,而改进型序批式垂直潜流人工湿地中存在着同步硝化反硝化。

波式潜流人工湿地对生活污水中磷的去除效果研究

通过试验测定波式潜流人工湿地(W-SFCW)与潜流人工湿地(SFCW)中基质、介质填料、植物在污水处理中所截留的磷含量,分析湿地各组成部分对磷的吸收作用,并对各组成部分的去除效果进行比较研究。试验进一步明确了W-SFCW和SFCW对磷的净化机理,从而为优化设计提供了基础。结果表明,在相同试验条件下,W-SFCW对TP的去除率比SFCW高。两种湿地系统中土壤和湿地植物截流吸附了较多的磷,石头填料对污水中的磷也有一定的吸附作用。其中,湿地植物芦苇比美人蕉对污水中磷的吸附作用更为明显。

垂直潜流人工湿地在处理西北农村生活污水中的应用

采用垂直潜流人工湿地处理西北祁连山内陆地区农村生活污水,将两级湿地串联,通过植物搭配、分块运行、出水回流,外加保温暖棚等手段,解决了西北祁连山内陆地区农村生活污水氮素含量高、水量随季节变化大、冬季处理效果不佳的问题。监测周期内,湿地出水水质COD、NH_(3)-N、TN、TP平均浓度分别为35、18.6、24.9、0.76mg/L。目前出水水质满足甘肃省农村生活污水处理设施水污染物排放标准(DB62/4014-2019)一级标准,出水作为生态用水用于绿化养护。湿地建设费用为78万元,运行费用经核算为0.45元/m^(3),有效破解了西部干旱地区农村生活污水处理和生态用水资源短缺的难题,实现了农村生活污水的减量化、资源化,达到了经济社会和生态环境效益的相统一,具有推广使用价值。

潜流人工湿地的局限性与运行问题

针对目前在潜流人工湿地技术认识上的一些分歧,从湿地植物的输氧能力、人工湿地脱氮除磷能力和设计参考依据等方面,探讨了人工湿地的应用局限性,总结了湿地运行中存在的问题及解决措施,指出了深入研究潜流人工湿地处理机制的必要性。

4种木本植物在潜流人工湿地环境下的适应性与去污效果

为解决冬季植物问题,将4种木本植物引入潜流人工湿地环境,进行植物适应性和去污效果研究,结果表明:(1)4种木本植物在潜流人工湿地环境下的净光合速率日变化规律为夹竹桃、栀子、女贞变化规律是"双峰"型,木槿则是"单峰"型;叶片气孔导度日变化规律为木槿是"单峰"型,其他3个品种没有明显规律;植物胞间CO2浓度的日变化规律与净光合速率日变化规律相反对应关系;蒸腾速率日变化规律为4种植物都呈现"单峰"型规律,且高峰出现在11:00—13:00之间。(2)除女贞外较低外,其余3种植物叶绿素含量较高但差异不大;丙二醛含量较高的是木槿与栀子,女真最低;氮磷积累量最高是夹竹桃,最低的是木槿;基质脲酶活性夹竹桃、木槿高于栀子、女贞,基质磷酸酶活性在4种植物中比较接近。(3)4种木本植物引入湿地后长出了白色的水生根系,且数量多于陆地土壤栽培条件的土培根系;在内部结构上也有较大差异,土培根系的组织非常致密,水生根系则有发达的通气组织。(4)试验期间系统TN平均去除率为40.2%,TP平均去除率为80.8%。COD Cr的平均去除率较低为15.4%,NH+4-N的平均去除率为61.8%,各月份间的差异随着季节温度的变化基本一致。

潜流人工湿地对污染物的降解特性

生活污水经酸化预处理后以间歇流方式进入潜流人工湿地进行后处理,结果表明,床体中充填适量石灰石可起到调节pH值的作用,系统中COD、NH+4-N、TP的变化基本符合推流式的运行特征。此外,间歇进、出水方式能最大程度地利用床体上层的大气复氧,缓解了水生植物根系放氧不足的矛盾。

测定潜流人工湿地根系生物量的新方法

设计了一种新方法研究潜流人工湿地植物根系的分布和生物量。采用自制的圆柱形的不锈钢网柱，安放在潜流湿地的碎石基质中，定期分层取出网柱内的碎石，可观察根系的分布特点；收获网柱内的根，可测定根系的生物量和生长量。网柱的直径20cm，高50cm，网孔直径1．80cm，不锈钢丝粗1．38mm。安装时，使网柱垂直，上端达碎石表面，下端靠近湿地床底。安装好后，装入碎石基质，观察测定时，把基质取出，观察完后，再把基质放回。用该方法，对碎石基质的潜流人工湿地中植物根系的分布和生物量进行了1a的实验测定，认为该方法是测定潜流人工湿地根系生长和分布的有效方法，它易于安装、测定方便、准确。7月和12月份两次测定的湿地根系生物量之和为331．8gm^-2，其中分布于0—5cm的根生物量为174．4gm^-2，5～15cm为142．1gm^-2，15cm以下为15．3gm^-2。种问根系生物量的差异很大，根系生物量最大的是美人蕉，为182．4gm^-2，最小的是水鬼蕉，为1．38gm^-2。根生物量似乎呈不同的季节格局，象草7月份根系生物量较大，而其他种12月份的较大。不同种根系生物量的垂直分布也有显著的差异，具根状茎的芦苇和较粗根的水鬼蕉以直径大于1mm的根为主，它们的根分布较深，而浅层根较少；象草、美人蕉和风车草，直径1mm以内的根占根生物量的80％以上甚至100％，它们的根分布较浅。

潜流人工湿地去除大庆地区湖泊水体中石油类化合物的研究

针对大庆地区石油类化合物污染湖泊水质特点和气候条件,采用包含砾石床、砾石芦苇床、炉渣芦苇床和炉渣床单元的现场试验系统,考察启动期、投加微生物、投加缓释碳源、水温低于5℃和常规运行期等工况下各单元对石油类化合物的去除效果及其去除机理.在整个试验期内4个单元石油类化合物的平均去除率分别为24.7%、28.4%、45.9%和42.9%;投加微生物和缓释碳源都可提高石油类化合物污染物的去除效果;以炉渣为填料的单元污染物去除效果显著优于以砾石为填料的单元.2005年常规运行期间,湿地床和对照床石油类化合物去除率存在显著性差异(p<0.05),植物对石油类化合物的去除起到显著的促进作用.系统运行期内通过截留去除的石油类化合物占总去除量70%左右,各单元该比例没有显著性差异(p<0.05).