多功能复合型人工湿地平面布局关键技术

人工湿地有多种,本文所说人工湿地是指人工筑成水池或沟槽,底面铺设防渗漏隔水层,充填一定深度的基质层,种植水生植物,利用人工基质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用使污水得到净化。这类人工湿地按照污水流动方式,分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。

人工湿地在乌梁素海水环境治理中的应用研究

本文根据河套灌区地理特点、农业面源污染产生、发生和发展的特征,以及造成乌梁素海水污染形成的成因,提出对河套灌区排水沟旁侧低洼地进行工程改造以形成表面流人工湿地沟塘系统,探索人工表面流湿地在河套灌区的适用性,并对表面流湿地构建的关键技术开展研究,以期为今后大面积利用人工湿地净化农田排水提供理论依据,以期最大程度削减当地农田排水中的排入乌梁素海的污染物总量,从根本上改善乌梁素海水环境。

人工湿地技术对水源地雨水径流污染阻控的应用研究

设置了不同基质(砾石、加气混凝土)及是否种植美人蕉的不同人工湿地结构,通过小试实验对比各个工况对雨水径流污染的阻控效果.研究发现,加气混凝土与种植美人蕉的人工湿地组合成本略高(4.20元/工况),较其余工况高出1.00~2.90元/工况,但在运行的两个周期(交替运行30 h,落干48 h)内,NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、TN、PO_(4)^(3-)、TP和COD_(Cr)的平均去除率分别为73.3%、47.0%、85.4%、56.4%、76.0%和65.5%,平均高出其余工况10.9%~18.8%,效果最优,性价比最高,适于推广应用.

海水养殖尾水人工湿地处理系统及其脱氮过程研究进展和展望

利用人工湿地处理海水养殖尾水具有很大的应用前景,其中,脱氮是人工湿地的主要任务之一。基质上栽培的植物和附着的微生物参与的氮循环是人工湿地生物脱氮的主要路径,植物和多种氮代谢菌群在人工湿地内部相互协同与制约,构成了一个复杂的氮代谢网络。海水养殖尾水的高盐度和低碳氮比(C/N)又决定了此类人工湿地独特的处理环境和生物脱氮机制。同时,人工湿地的供氧模式、水力负荷(HRT)、水力停留时间(HLR)等水力条件参数对脱氮效能也有很大影响,对这些指标进行调控和优化,可以提高湿地的整体脱氮性能。本文从海水人工湿地的构建、基质的选取、耐盐植物的筛选、氮循环相关微生物以及运行参数调控四个方面,对近年来海水养殖尾水人工湿地生物脱氮方面的研究进展进行了综述和展望,以期为深入理解海水人工湿地脱氮机制和优化运行方式提供参考。

生物接触氧化-潜流型人工湿地组合工艺处理农村生活污水的应用案例研究

以浙江省永康市某农村的生活污水处理及灌溉回用工程为例,对“生物接触氧化-潜流人工湿地”组合工艺处理农村生活污水的设计参数、运行效果和工程效益等进行了分析。该工程设计规模为30 m^(3)/d,研究期间实际处理规模12~20 m^(3)/d,出水中TP、NH_(3)-N、COD、BOD5、SS、粪大肠菌群等11项主要指标灌溉期(4月至10月)满足《农田灌溉水质标准》,作为该村苗木基地灌溉用水,非灌溉期(11月至次年3月)出水满足《浙江省农村生活污水处理设施水污染物排放标准》,作为该村荷花种植塘的用水。工程运行期间对TP、NH_(3)-N、COD、BOD_(5)、粪大肠菌群、阴离子表面活性剂、色度、SS和浊度的平均去除率分别为44.3%、65.3%、63.8%、61.7%、76.2%、65.7%、74.2%、54.3%和50.5%。

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。

高效脱氮除磷复合人工湿地污水处理实验研究

为了提高人工湿地的处理效果,研究构建微曝气+复合垂直流人工湿地+氧化塘系统处理生活污水,分析复合系统对废水中COD、NH4_(+)^-N、TN及TP的去除性能,探索系统的较佳运行条件,适用范围及其沿程去除效率。结果表明,在改良的垂直流湿地水力停留时间(HRT)为2 d、曝气位置位于改良湿地前端、曝气充氧池内曝气时间为12 h的条件下,处理出水的氨氮(NH4_(+)^-N)、总氮(TN)、总磷(TP)等污染物去除效果最佳。在该运行条件下,该系统处理污水厂尾水的出水达到了《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)的Ⅳ级标准;处理模拟农村生活污水的出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。研究旨在为低浓度污水的进一步处理净化研究以及高效率人工湿地系统研究提供了一定的参考。

利用农业废弃物强化人工湿地处理污水处理厂尾水机理研究

为研究3种典型的农业废弃物(玉米芯、玉米秸秆和小麦秸秆)作为人工湿地外加碳源脱氮的可行性,利用三维荧光和高通量测序分析了植物碳源在人工湿地中促进废水脱氮的增强机制。结果表明:农业废弃物材料可以很好地释放有机碳,累计碳释放量为119.78~172.84 mg·g^(-1),同时分解释放的溶解性有机物(Dissolved organic matter,DOMs)主要由腐植酸和黄腐酸组成。在添加农业废弃物的人工湿地中,TN去除效率提高了30.8%~41.2%,并且脱氮菌属Pseudomonas、Thauera等的相对丰度提高了16.38%~22.02%。添加玉米秸秆的人工湿地具有较好的脱氮效果。研究表明,利用农业废弃物作为人工湿地外部碳源处理污水处理厂尾水,可以显著降低尾水中TN,这也为农业废弃物的处理找到了一个新的出路。

人工湿地在城市水环境建设中的应用研究

城市水环境恶化,将严重影响城市居民的生活质量和城市的可持续发展。为此,进行人工湿地在城市水环境建设中的应用研究。该研究以某城市一处公园水域为例,建设人工湿地,包括结构设计、基质回填、植物配置等。针对建设好的人工湿地,实施净化效果测试和观赏性评价测试,验证其兼具美观性和净水功能性。结果表明:人工湿地应用后对各项污染指标均有显著的去除效果,且处理级别越高,去除率越高;人工湿地的观赏性评分大部分达到了0.8以上,甚至二级单元达到了0.9以上。总之,证明了所设计的人工湿地在满足功能性需求的同时,也兼具了美观性。

铁碳微电解填料对人工湿地反硝化作用的影响

为探究铁碳微电解原理对人工湿地系统中反硝化作用的影响,利用液相还原法制得活性炭表面负载零价铁(Fe~0)材料,以填料不同投加配比,搭建垂直流人工湿地模拟小试装置,分别有1号纯砾石、2号砾石+3%铁碳、3号砾石+8%铁碳,观察每日进出水水质情况。结果表明:投加初期,2号与3号装置对硝态氮的去除效果显著,几乎可实现全部转化;填料表面Fe元素会伴随水流有一定损耗,且投加量越大损耗越高;两装置分别在18d和21d后出水水质达到稳定状态,硝态氮浓度稳定在11mg/L和13mg/L,略低于空白装置。

人工湿地碳汇能力计算分析——以莱阳市食品工业园污水处理厂尾水人工湿地为例

为了探讨人工湿地的碳汇能力,采用排放因子法,对山东省莱阳市食品工业园污水处理厂尾水人工湿地的碳汇能力进行研究,计算了不同类型湿地的碳汇、碳排放能力,分析了不同类型的优劣。研究表明,在人工湿地建设中通过增加浅沼泽及乔灌木沼泽湿地类型面积、乔灌草水生结合的多层次植物群落,不仅能提高湿地的碳汇量,还能充分利用立体空间增加人工湿地单位面积的绿量,为今后的人工湿地相关工程提供湿地碳汇能力参考。

水芹-绿狐尾藻人工湿地对养殖废水的处理效果

在安徽淮南构建水芹〔Oenanthe javanica(Bl.)DC.〕-绿狐尾藻(Myriophyllum quitense Kunth)人工湿地,研究人工湿地(水力停留时间37 d)对猪场养殖废水的处理效果。结果表明:水芹-绿狐尾藻人工湿地对养殖废水中总氮、总磷和化学需氧量的总去除率分别为96.52%、92.79%和65.27%。试验运行50 d时人工湿地中总氮、总磷、化学需氧量的出水浓度分别为1.96、0.14和39.60 mg·L^(-1),均达到GB 3838-2002的Ⅴ类标准,其中,总磷出水浓度达到Ⅲ类标准。植物吸收对人工湿地中总氮和总磷的去除贡献率分别为19.30%~56.32%和23.38%~97.10%,其中,绿狐尾藻吸收对总氮和总磷的平均去除贡献率分别为49.84%和90.41%,为人工湿地脱氮除磷的主要途径;绿狐尾藻湿地中总氮、总磷和化学需氧量的沿程削减模型以指数削减模型为最佳,公式分别为y=(-10.80+1.30 C_(i0))e(-0.24-0.01 C_(i 0))t、y=(0.97+1.33 C i0)e^(-0.23-0.09 C_(0)t和y=(23.56+0.83 C_(i0))e^(-0.27+0.01 C_(i0))t。采用上述模型对绿狐尾藻湿地总氮、总磷和化学需氧量的出水浓度进行预测,在水力停留时间为24 d时各污染物浓度可达到GB 8978—1996的一级标准,在水力停留时间为36 d时各污染物浓度均可达到GB 3838—2002的Ⅴ类标准。综上所述,通过经济湿地(种植水芹)与生态湿地(种植绿狐尾藻)相结合的模式,完全可以实现对养殖废水的有效处理和达标排放。

以硫自养为核心填料的人工湿地脱氮效率及工艺研究

基于现有研究已知硫自养反硝化作为一种无需外加碳源、出水无二次污染的技术,对于低C/N比值污水脱氮效果好,在此情况下,研究者们开发出了硫自养核心填料技术产品,这种新型填料能够作为缓释型电子供体驱动自养反硝化微生物脱氮。该填料目前主要应用于市政污水、工业废水的处理中,本文主要讨论了硫自养滤料在人工湿地的应用研究,通过设置实验装置,模拟人工湿地运行方式,研究以硫自养为核心填料在人工湿地的脱氮效果,及确定最适于硫自养核心填料湿地的潜流类型、进水方式,为后续工程应用提供理论依据。

生态塘-潜表流复合人工湿地对抚仙湖入湖河流水质净化效应及途径

为探明人工湿地在流域面源污染治理和高原湖泊及临湖流域水生态环境保护中的效用,本研究以尖山河流域生态塘-潜表流复合人工湿地11级功能区和4种植物为研究对象,通过测定2021年雨季6场典型降雨后各功能区污染物负荷、一个刈割周期内植物各器官及其对应土壤的氮磷含量,分析其氮磷积累量、富集系数和迁移系数的变化特点,深入探讨系统对不同面源污染物的去除效应及途径.结果表明:①生物沉砂塘对悬移质的沉积率范围为27.75%~55.00%,且逐级递减,系统对面源污染物的去除率在44.40%~78.87%之间,末端分区效果更为显著.②植物根区土壤作用(贡献率为59%~74%)是人工湿地氮去除的主要途径,植物吸收转化(贡献率为32%~42%)是磷去除的主要途径,在高污染负荷输入条件下悬移质削减率及污染物净化效应更优.③人工湿地植物营养元素的富集和株内迁移能力具有阶段性,氮、磷元素富集系数(分别为2.29~3.53、1.07~2.92)均大于1且向上迁移活跃,有利于修复环境污染.④单位面积氮磷去除速率均表现为表流湿地>潜流带状湿地,最优植物配置分别为再力花+旱伞草和香蒲+旱伞草.研究显示,合理调配土壤与植物比例及组合,高效利用不同植物配置路线对元素的敏感差异性,对入湿水体进行预处理和采用多功能、多塘系结合的人工湿地设计可稳定发挥水质净化效用.

水环境生态修复中人工湿地技术比较分析

人工湿地技术在水环境生态修复中是一种高效、经济和可持续的方法。该技术模仿自然湿地的净化机制,通过植物、微生物、基质和水体之间的相互作用去除污染物。与传统的物理和化学处理方法相比,人工湿地不仅能有效去除有机物、氮、磷等营养物质,还能为野生动物提供栖息地,增强生物多样性。此外,人工湿地还具有美化环境、调节气候、防洪减灾等多重功能。然而,人工湿地的设计和运行需要考虑到当地的气候、地形、水质等因素,以确保其长期有效运行。

人工湿地运行维护与现场管理方案分析——以沈阳市某河口人工湿地运营服务为例

人工湿地工程是污水处理厂尾水深度净化处理的一项有效措施,而科学的运行维护与规范的现场管理是保障人工湿地健康长效运转的重要保障。本文以辉山明渠河口人工湿地运营服务为例,结合现场经验与具体案例,从人员配备、设施管理、水质管理、植物管理、冬季运行及制度建立等多方面进行分析,制订综合性、全周期性的人工湿地运营管理方案,以期为人工湿地健康持续运行提供技术参考。

高排放标准下污水厂与人工湿地组合工艺工程实践

河北省某乡镇新建市政污水集中处理工程,设计近期规模6 000 m^(3)/d,由污水处理厂、人工湿地以及配套污水管网等组成,污水处理厂出水经人工湿地进一步处理后排放河道,总排放口出水水质执行地表水准Ⅱ类标准。针对该工程排放标准较高、冬季低温稳定运行难度较大等特点,设计污水处理厂采用多级AO-MBR+臭氧催化氧化的工艺流程,人工湿地采用水平潜流湿地与温室大棚相结合的形式。工程建成后已连续运行6个月,总出水COD、NH_(3)-N、TN、TP月均浓度范围分别为12.9~14.4、0.16~0.43、6.77~8.77、0.06~0.08 mg/L。介绍了该工程工艺流程及主要构筑物工艺参数、池型布置及设计特点。

固定化菌藻填料强化人工湿地去除营养盐和PFOS效果研究

针对全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane Sulfonate, PFOS)污染现状,开展3种人工湿地去除复合污染水体中营养盐和全氟辛烷磺酸的效果研究。选取普通垂直流人工湿地(Constructed Wetlands, CW)、固定化菌人工湿地(Immobilized Bacteria Constructed Wetlands, IB-CW)和固定化菌藻填料人工湿地(Immobilized Bacteria Algal Constructed Wetlands, IBA-CW)为研究对象,通过露天试验研究3种湿地在不同质量浓度PFOS下对水体中污染物的去除效果。结果显示,3种湿地对水体中的营养盐和PFOS均具有较好的去除能力,且PFOS对各营养盐的去除具有一定的影响。高质量浓度(100μg/L)PFOS抑制风车草生长,CW植物PFOS质量比达到试验最高值,为(100.56±3.28)μg/g, IB-CW和IBA-CW风车草的总生物量分别比CW增加了10.73%和18.52%。低质量浓度(1μg/L)PFOS促进风车草的生长,IBA-CW风车草总生物量达到了试验最高值,与未加PFOS的处理组相比,生物量增长了16.05%。在高质量浓度PFOS胁迫下,3种人工湿地化学需氧量(Cemical Oxygen Demand, COD)、NH3-N、总氮(Total Nitrogen, TN)和总磷(Total Phosphorus, TP)的去除效果均有所降低。其中,与对照组(无PFOS)相比,IBA-CW对COD、NH3-N、TN、TP的去除率分别降低了(4.23±0.21)百分点、(10.50±0.45)百分点、(13.33±0.51)百分点和(6.87±0.25)百分点,比其他两种湿地降幅小。3种人工湿地均可以有效去除废水中的PFOS,IBA-CW对PFOS的去除率优于CW和IB-CW。3种人工湿地中填料吸附占比均大于植物占比,IBA-CW中填料贡献率比CW高12.90百分点,比IB-CW高5.51百分点。

不同含铬废水对薏苡人工湿地残根分解及铬化学形态的影响

为探讨生活污水与营养液两种不同的水源对六价铬[Cr(Ⅵ)]污染人工湿地残根分解及铬化学形态转化的影响,该研究通过构建微型薏苡人工湿地处理含铬废水[分别以生活污水(DWS)和1/2 Hoagland营养液(HNS)配制含0、20、40 mg·L^(-1) Cr(Ⅵ)的配制液作为模拟含铬废水],采用埋根分解法,研究残根的分解动态,以及铬化学形态转化规律。结果表明:(1)20、40 mg·L^(-1) Cr(Ⅵ)胁迫下,薏苡的生长均受到抑制,HNS处理株高和茎径均大于DWS处理,但HNS处理的株高和茎径受Cr(Ⅵ)抑制程度大于DWS处理。(2)薏苡残根分解速率随Cr(Ⅵ)处理浓度的提高而降低,HNS处理残根分解速率大于DWS处理。分解60 d后,DWS处理条件下,20、40 mg·L^(-1) Cr(Ⅵ)处理残根铬含量比埋根初期分别降低了11.70%、8.09%,HNS处理下分别下降了15.80%、18.42%。20、40 mg·L^(-1) Cr(Ⅵ)处理薏苡残根的残渣态铬占比均随埋根时间的延长而降低,而乙醇提取态铬和去离子水提取态铬占比增大,醋酸结合态铬占比则显著增大。(3)残根分解初期,HNS和DWS处理出水中的COD、TN、NH 4-N以及总铬含量均有提高,而后降低,变化趋势与残根分解进程一致,HNS处理人工湿地对废水中铬的去除效率更高。该研究结果表明在人工湿地植物收割后,根系分解可短时间内提高出水中铬含量,适当改善污水中营养状况,可以促进残根分解和湿地对铬的去除。

垂直潜流人工湿地净化水中镉、氮、磷效果及机理

矿山区域因降雨形成含镉(Cd)、氮(N)和磷(P)混合废水,对生态和人类构成威胁,本文探求一种高效人工湿地净化装置并进行机理研究。设置“生物炭(BC)+土壤+菖蒲”试验装置(CWSPB),选择“土壤+菖蒲”(CWSP)与“BC+土壤”(CWSB)装置对照。结果表明,CWSPB对Cd、NH_(4)^(+)-N和TP去除效果最好,平均去除率分别为98.65%±1.90%、72.77%±19.35%和74.46%±16.06%。CaCl_(2)和Tessier提取法表明CWSPB土壤中Cd稳定性最好。FTIR和XPS分析表明,BC表面官能团-COOH、-OH和-C=O以及离子HPO_(4)^(2-)、PO_(4)^(3-)、OH^(-)、CO_(3)^(2-)参与Cd去除。微生物群落分析表明门水平细菌变形菌、拟杆菌、厚壁菌和真菌担子菌、毛霉菌及属水平细菌普雷沃氏菌、不动杆菌和真菌青霉菌、曲霉菌、木霉菌、紫球菌相对丰度增加明显。研究显示由BC、土壤和菖蒲组成的人工湿地在处理Cd、N、P废水有较好效果与潜力。