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。

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。

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。

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。

正交试验优化垂直潜流人工湿地实现短程硝化

采用垂直潜流人工湿地(VSFCW)处理生活污水并实现短程硝化.将温度、pH值、溶解氧(DO)、HRT分别控制在:(30±2)℃、(8.4±0.2)、(1.5±0.2)mg/L、12h的条件下,COD去除率与NH4+-N去除率(ARE),亚硝酸盐积累率(NAR)分别为73.14%、98.51%、65.18%.向VSFCW中投加羟胺(NH2OH),来进一步提高NAR.通过设计4因素5水平正交试验获取NH2OH浓度、DO、温度、pH值的最佳控制条件.在本试验中,方差分析结果表明:NH2OH浓度和温度对NAR的影响极其显著(P≤0.01).DO与pH值对NAR的影响不显著(P>0.05).对方差分析结果进行优化验证,当投加1.0mg/L的NH2OH时,即使温度从30℃降低至23℃,NAR仍可达到89.15%.COD去除率与ARE为75.67%与88.76%.Nitrosomonas的丰度从1.62%增长至4.06%,Nitrospira的丰度从1.65%降至0.95%.

人工潜流湿地系统在查干湖养殖污水净化处理中的应用研究

为验证人工潜流湿地系统在养殖污水净化方面发挥的作用,基于查干湖野鸭湾野鸭救护繁育站为研究对象的水循环体系,以养殖尾水水质净化为目标,采用复合垂直流潜流湿地污水处理技术进行养殖污水净化处理,开展人工潜流湿地水质净化系统研究。工程建设运行后于鸭舍、沉淀池、湿地出口设置3处水质检测采样点,通过对水质检测数据进行对比分析,评价潜流湿地系统的水质净化效果,为吉林西部河湖连通区典型湖泊湿地生态修复及黑臭水体治理提供技术样板。

垂直潜流人工湿地技术在上海市农村污水处理中的应用和发展

不同规模垂直潜流人工湿地技术在上海市农村污水处理实际应用的结果表明,采用垂直潜流人工湿地处理农村地区的污水在技术上、经济上和运行管理上都是可行的,值得在农村地区推广。同时,解决了垂直潜流人工湿地技术在上海市农村污水处理应用过程存在的诸多技术瓶颈问题,提出了多种防止垂直潜流人工湿地发生堵塞雍水的对策措施。

模拟钢渣垂直潜流人工湿地的除磷性能分析

为确定钢渣作为垂直潜流人工湿地基质的可行性,开展了静态吸附和钢渣人工湿地去除生活污水中磷的试验研究。结果表明钢渣对污水中磷的吸附平衡时间较长,吸附速率较快;当温度降低时,钢渣的磷吸附容量对吸附平衡浓度的依赖性也随之降低,最大理论吸附量减少了81.79%,而其吸附强度却有所增加;当处理生活污水时,在0.5 m3/(m2.d)的负荷下对TP的平均去除率达91.90%,吸附方式包括物理吸附和化学吸附;磷的最大解吸量占最大吸附量的0.75%,因而在人工湿地的应用中应注意磷解吸形成的二次污染。

潜流-上行垂直流复合人工湿地对氮磷去除效果

研究了潜流-上行垂直流复合人工湿地工艺对NH4+-N、NO3--N、TN和TP的去除效果。在处理负荷为30 L.d-1,水力停留时间为4.8 d时,该工艺对NH4+-N、NO3--N、TN和TP具有良好的去除效果,平均去除率分别为95%、52%、79%和81%。对3种含氮化合物的去除效果可以根据运行时间分为两阶段,在两阶段中,对NH4+-N、NO3--N和TN的平均去除率分别为93%和99%,35%和98%,71%和98%。对TP的去除效果在整个试验过程中则保持稳定。

潜流式人工湿地污水处理系统硝化能力研究

研究了潜流式人工湿地内部不同填料层和沿水流方向硝化能力的变化 .结果表明 :潜流式人工湿地中 ,硝化能力沿水流方向逐渐减小 .底部填料层 ,即炉渣层的氨氧化速率常数和亚硝酸氧化速率常数分别为 1 99～6 89mg·(h·kg) - 1和 1 4 4～ 5 2 2mg(h·kg) - 1,而床体上部土壤层的氨氧化速率常数和亚硝酸氧化速率常数分别为 0 5 3～ 0 89mg·(h·kg) - 1和 0 96～ 1 3 9mg·(h·kg) - 1.因此炉渣层的硝化能力要明显高于土壤层 。

垂直潜流人工湿地堵塞机制：堵塞成因及堵塞物积累规律

为解决垂直潜流人工湿地的堵塞问题,需首先探明人工湿地的堵塞成因和堵塞物在人工湿地中的分布规律.在发生堵塞的垂直潜流人工湿地中,通过研究基质间各物质与雍水面积、基质间空隙率之间的相关关系,发现人工湿地发生堵塞的成因主要是基质层中不可滤物质的积累,并得出以砂子为基质的人工湿地每mL基质间不可滤堵塞物超过18.23 mg时即会出现雍水表观现象;同时研究发现,在本试验条件下,人工湿地布水口周围容易先产生堵塞现象,堵塞层主要分布于距布水管下10-20 cm处;基质中不可滤无机物积累的程度比不可滤有机物更明显,且有随着水流方向沿程迁移的趋势;有机物质积累于基质深度基本呈负相关性,基质越深,有机质含量越少,雍水后基质表层有机质含量高于其它各层.

垂直潜流人工湿地堵塞及其运行效果影响研究

在净化猪场沼液中开展了垂直潜流人工湿地堵塞过程及其运行效能变化的研究.结果表明,人工湿地堵塞的主要成因是由于填料层中不可滤过性物质的积累所致.不可滤过性物质是由有机物和无机物组成,且大部分不可滤过性物质的粒径均超过5.00μm.填料层的孔隙率和水力传导系数均随系统运行时间的延长而减小,而填料层中被截留物质的含量则随系统运行时间的延长而增大,其空间变化特征均受到了系统中水力流态的影响;当系统HLR为0.02m3/(m2·d)时,VSSF在运行1380d后对猪场沼液的净化开始恶化,系统对COD、TSS、TN、NH4+-N和TP的去除率分别降至37.31%、57.82%、20.80%、32.13%和51.18%.

复合垂直流与潜流人工湿地沿程脱氮除磷对比研究

针对复合垂直流和潜流人工湿地对COD、TP、NH4+-N、NO3-N和TN的沿程去除规律进行了对比研究。结果表明,夏季复合垂直流人工湿地的去除效果均好于潜流人工湿地。对于复合垂直流人工湿地,污染物的去除主要集中在下行流池,且在进水端0～20cm对COD、TP、NH4+-N和TN都有快速降解的过程。对于潜流人工湿地,进水端0～40cm主要是COD和TP的快速降解沉淀,之后硝化作用逐渐加强,潜流人工湿地沿程均会发生反硝化作用,TN浓度基本呈均匀下降趋势。

人工曝气对垂直潜流人工湿地运行效率的影响

为了进一步提高人工湿地系统的运行效能,通过设置4组不同曝气强度的单元垂直潜流人工湿地反应器,对基质内人工曝气对湿地运行效率的影响以及在不同温度条件下对保持湿地运行稳定性上的作用进行了试验研究.结果表明:当气水比为6时,反应器内部的溶解氧环境最为适宜,整体的运行效率达到最优,其COD去除率为67.10%,NH3-N去除率为62.08%,TN去除率为60.19%,TP去除率为94.97%;适当的人工曝气能够较好地保持垂直潜流湿地在不同季节条件下的运行稳定性.

反冲洗措施改善垂直潜流人工湿地水力特性的研究

人工湿地污水处理工程中难以解决的问题之一是湿地基质堵塞,本研究尝试用反冲洗措施解决此问题。采用不同反冲洗方案研究了反冲洗措施对人工湿地堵塞程度的改善效果,同时分析了反冲洗措施对垂直潜流人工湿地污染物去除效果的改变和水力特性的影响。结果表明,反冲洗措施对解决垂直潜流人工湿地的堵塞有明显地改善;人工湿地发生淤堵使COD去除率下降,反冲洗后随着实际水力停留时间的延长,COD去除率较反冲洗前有所提高;在几种反冲洗方案中,气水联合反冲洗方案在单位面积流量为8～10 L（/m^2·s）,反冲洗时间为57 min时反冲洗效果最好。

轮休措施对堵塞型垂直潜流人工湿地的影响

采用不可滤物质的定量化分析方法研究了采取轮休措施对人工湿地堵塞程度的改善效果,同时分析了轮休措施对垂直潜流人工湿地污染物去除效果的改变和植物生长的影响.结果表明,轮休措施对解决人工湿地的堵塞有明显地改善,采取轮休措施后单位基质中的不可滤物质含量较轮休前有所降低,其中不可滤有机物减少量十分明显,不可滤无机物量在短期和长时间轮休前后分别表现出基本稳定和较大幅度降低的特性;短期轮休后COD、TP和TN的去除率都较轮休前有所降低,氨氮的去除率在人工湿地轮休后较轮休前高;应结合人工湿地的基质、植物种类调整运行工况,进行不同时间长度和方式的轮休,以确保植物生长不受该措施的影响.

潜流型人工湿地污水处理系统中芦苇的生长特性及净化能力

芦苇具有较强的耐污能力，在潜流型人工湿地污水处理系统中生长良好，其光合作用能力高于对照组，原因是对光合作用有正效应的乙醇酸氧化酶、硝酸还原酶、超氧化物歧化酶、叶绿素含量增加，积累较多具有解毒作用的游离脯氨酸。芦苇人工湿地去除负荷分别为３５．０９ｋｇＢＯＤ／ｄ·ｈｍ２、５７．１８ｋｇＣＯＤ／ｄ·ｈｍ２、２．１６ｋｇＴＮ／ｄ·ｈｍ２和０．２２ｋｇＴＰ／ｄ·ｈｍ２。

水平流-垂直流复合人工湿地系统对污水的净化效果研究

采用人工处理池,将水平流与垂直流湿地系统组合成复合式人工湿地处理系统,研究了此系统在停留时间为5d时对城市污水的净化效果。结果表明,水平流-垂直流复合人工湿地系统处理效果相当稳定,其对化粪池出水中COD,BOD5,TP,TN,SS的平均去除率分别为72%,80%,83%,33%和60%以上。而种植系统去除效果明显高于无种植系统。

潜流与复合垂直流人工湿地处理村镇生活污水试验

针对村镇生活污水,开展水力负荷对潜流与复合垂直流人工湿地脱氮效果影响的研究,结果表明:两种人工湿地对村镇生活污水均有较好的处理效果;随水力负荷升高,两种人工湿地除碳、脱氮率不同程度降低。潜流人工湿地除碳效果优于复合垂直流人工湿地,复合垂直流人工湿地脱氮效果更佳;水力负荷≤0.25 m3/(m2·d),两种人工湿地对COD去除率均大于90%,复合垂直流人工湿地对NH3-N、TN去除率保持在60%以上,出水水质优于一级A标准。动力学研究表明一级动力学模型能较好拟合两种人工湿地的COD、NH3-N、TN去除规律。