堵塞对复合垂直流湿地水力特征的影响

复合垂直流人工湿地系统(IVCW)堵塞后其水力特征会发生变化,通过示踪剂对小试和中试系统堵塞前后的水力特征进行了研究。结果表明,堵塞后IVCW出水流量减小,小试系统实际停留时间由堵塞前21.3h延长至32.5h,中试系统实际停留时间从19.4h延长至26.8h。IVCW堵塞后容易造成下行池表面积水,既恶化了卫生条件又降低了系统的处理能力。

复合垂直流湿地反应动力学及水流流态的研究

提出一种新型的复合垂直流湿地系统(IVCW),并对其反应动力学和系统的实际流态进行了研究.经过中试的运行试验,得到了系统对COD去除的反应速率方程,由示踪剂试验确定了系统中水流的停留时间分布(RTD),提出RTD的不同是湿地处理效率差异的主要原因,进而运用串联反应器模型和离散流模型两种非理想流态模型,模拟IVCW的实际水流流态,经过比较发现离散流模型模拟的效果较好.

多介质复合垂直流湿地系统脱氮机理研究

以钢渣、沸石、砾石等多种填料为基础的多介质复合垂直流湿地系统研究河水的脱氮效果。结果表明,硝化作用主要发生在沸石单元,反硝化作用发生在钢渣单元。其中,NO_3^--N的去除占TN去除的63%,对系统脱氮贡献最大;沸石单元削减TN占全部削减量的37%,是系统脱氮的主要场所。影响系统脱氮效率的因素主要有温度、进水DO含量、HRT等。在自然条件下,温度与系统处理氮素的效果呈线性相关,随着温度升高,氮素的去除率也在增加;通过曝气装置可以增加系统脱氮效果,在进水DO饱和的条件下,系统对氮素的去除有明显的提升;TN去除率与HRT呈现"倒U型"关系,两者为复合指数函数关系。

复合垂直流人工湿地基质理化性质对nirS和nirK型反硝化菌多样性的影响

深入研究复合垂直流人工湿地基质理化性质及其对相关脱氮反硝化微生物的影响,可为解析人工湿地污水处理及提高脱氮效率提供理论依据。2020年12月采集贵州喀斯特地区复合垂直流人工湿地4口池(一级垂直流下行池、一级垂直流上行池、二级垂直流下行池、二级垂直流上行池)的基质样品,用Illumina高通量测序技术获得反硝化功能基因序列,分析其种群组成和多样性特征,并采用冗余分析揭示反硝化菌群落与基质理化性质之间的相关性。结果表明,复合垂直流人工湿地中4口池的基质理化性质存在显著差异;pH在4口池中均呈中性,溶解氧(DO)呈先下降后升高趋势,下行池的基质电导率(EC)均比上行池要高;总氮(TN)、总磷(TP)含量随着人工湿地梯级呈显著下降趋势,未出现厌氧现象;NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N含量在二级垂直流下行池中大量积累并达到峰值。在多样性分析中,nirS、nirK型反硝化菌丰度随着人工湿地梯级呈先降低后升高的趋势,多样性随人工湿地级数逐渐降低,且下行池丰度多样性显著高于上行池。基质中nirS型反硝化菌共5门9属,nirS型为6门14属,变形菌门是nirS、nirK型反硝化菌群的共同优势菌门,相对丰度为55.36%~65.72%、30.06%~45.66%。nirS、nirK型反硝化菌共有OTUs数分别为392、245,并与反硝化菌群OTUs数目趋势一致,从多角度表明nirS型反硝化菌群丰度明显高于nirK型,且共有OTUs占有率高达41.6%和41.7%,表明各级池中反硝化菌群相似度较高。冗余分析表明基质中nirS和nirK反硝化菌群的构建主要受pH、NH4+-N、DO、TP、TN影响,且nirS型对pH、nirK型对NH4+-N的响应更为强烈。

复合垂直流人工湿地污水处理系统硝化与反硝化作用

研究了复合垂直流人工湿地各基质层的硝化与反硝化菌数量以及硝化与反硝化作用强度 .结果表明 ,基质中硝化菌数量为 7 5× 10 3 ～ 1 1× 10 5MPN·g-1,反硝化菌数量为 7 5× 10 6～ 1 1× 10 7MPN·g-1.硝化作用强度为 0 0 1～ 6 35 μg·(g·d) -1,反硝化作用强度为 3 37～ 4 19μg·(g·d) -1.沿水流方向硝化菌数量和硝化作用强度明显降低 ,其变化趋势呈显著正相关 (r =0 96 6 1,p <0 0 0 1) .反硝化菌数量和反硝化作用强度比较稳定 ,沿水流方向略有上升 ,其变化趋势呈显著正相关 (r =0 772 2 ,p <0 0 2 5 ) .沿水流方向 ,硝化作用与反硝化作用强度变化呈显著负相关 (r=- 0 9776 ,p <0 0 0 1) ,这与人工湿地的溶氧状况和污水中氨氮含量较高相一致 .

复合垂直流构建湿地基质酶活性与污水净化效果

构建湿地是 2 0世纪 70年代兴起的处理污水的生态工程 ,由于其具有建造、运行和日常管理费用低廉 ,处理效果稳定 ,且适用面广 ,越来越受到世界各国的重视。这种污水处理技术在发展中国家有着十分广泛的应用前景。本文研究与揭示了复合垂直流构建湿地基质中的磷酸酶和脲酶活性及与污水净化效果的关系 :1不同类型湿地基质酶活性不同 ,甚至不同月份的酶活性也不相同。2不同深度基质中的酶活性是不相同的。 3基质磷酸酶的活性与复合垂直流构建湿地对污水中总磷 ( TP)、无机磷 ( IP)以及化学需氧量 ( CODCr)的去除率有很显著的相关关系。 4脲酶的活性与凯氏氮 ( KN)的去除率相关性极显著。这些为利用酶活性强度作为评价净化效果和挑选合适湿地植物的指标提供了理论依据。

基于复合垂直流人工湿地的循环水养殖系统净化养殖效能与参数优化

该文对基于复合垂直流人工湿地(IVCW)的循环水养殖系统的净化效率、养殖效果和系统优化设计进行了研究。结果表明,在420 mm/d的水力负荷下,湿地可有效地去除循环水中的总悬浮物(去除率85%)、CODCr(去除率50%)、BOD5(去除率44%)、总氨氮(去除率53%)、亚硝酸盐(去除率83%)和硝酸盐(去除率54%),能够满足养殖用水的要求,整个试验期间系统实现了零污水排放。经过5个月的养殖,成功地将斑点叉尾鮰(Ictalurus punctatus)鱼苗(1.8 cm,0.08g)培育成鱼种(15.9 cm,33.9g),成活率达到92.6%。在养殖容量、病害控制、成活率以及鱼体生长速度等方面均优于常规池塘养殖模式。建立了一个预测湿地与养殖池塘面积配比的数学模型,为实际应用和优化设计提供依据。

复合垂直流人工湿地中基质生物膜的特性

从基质生物膜量、生物膜厚度和脱氢酶活性等方面研究了以复合垂直流人工湿地中基质颗粒作为附着生长载体的生物膜的特性。结果表明，复合垂直流人工湿地中，基质生物膜的形成时间为40～60d。进水水质不同，基质生物膜的形成时间有差异，进水中相对高的营养水平有利于基质生物膜的积累，60d内形成的稳定生物膜量相差1．59倍；生物膜活性也较大，平均相差1．5倍。不同发育程度的生物膜表现出的活性不同，最佳活性厚度为150um。人工湿地中不同层次基质生物膜厚度差异显著，最表层0～5cm层次基质生物膜厚度2～3倍于10cm以下层次，为最佳活性厚度的3～4倍，其生物膜的过量积累不仅不利于处理效率的提高，且易造成人工湿地的堵塞。

复合垂直流构建湿地净化污水机制研究 Ⅰ微生物类群和基质酶

构建湿地是 2 0世纪 70年代才蓬勃兴起的一种处理污水的方式 ,由于其造价和运行费用低 ,净化效果稳定 ,越来越引起各国的兴趣和高度重视。现已广泛应用于城市生活污水、工业污水和农业污水的控制 ,有着十分广阔的应用前景。虽然关于构建湿地净化污水的研究已有不少报道 ,但关于湿地基质中的微生物类群和基质酶在污水净化中的作用仍不清楚。通过对生长在复合垂直流构建湿地和天然环境条件下菰和石菖蒲根区微生物类群数量及其根区基质酶活性的测定发现 :同种植物在复合垂直流构建湿地根区微生物的数量比天然条件下的要高 ,特别是硝化细菌和反硝化细菌的数量 ,最高可达 3个数量级以上 ;同时复合垂直流构建湿地中不同植物根区的酶活性有较大差别 ,这为研究复合垂直流构建湿地净化污水的机理和以酶活性强弱作为净化效果的评价指标提供了科学资料 。

复合垂直流人工湿地氧化还原特征及不同功能区净化作用研究

研究了复合垂直流人工湿地系统氧化还原电位(Eh)的时空变化规律及不同功能区中污染物的净化效果。结果表明:湿地系统下行流池表层、两池底层、上行流池表层Eh的变化范围分别为402~585、-87^-130、308~432mV,沿水流方向依次形成了好氧A区/缺氧、厌氧区/好氧B区3个功能区。好氧A区是污染物去除的主要区域,BOD5、CODCr、NH4+-N的去除率分别为43.0%、48.4%、54.1%,特别是NH4+-N去除率占总去除率的79%;缺氧、厌氧区主要是进行反硝化反应和有机物的厌氧分解;好氧B区则主要是去除厌氧分解后的有机物以及进一步脱氮。另外,NH4+-N的去除率与系统各功能区Eh呈显著相关关系(p<0.01),而BOD5、CODCr、NO3--N的去除率与系统各功能区Eh相关性不显著。

复合垂直流人工湿地对不同氮污水的净化

通过向天然湖水中分别添加硝酸钾、碳酸铵和尿素配制成含不同态氮的人工污水,研究了复合垂直流人工湿地对不同含氮污水的处理效率。结果表明,增加硝酸钾量,随着进水硝态氮浓度的增大,TN、硝态氮的去除率先增大后减小,亚硝态氮去除率减小;增加碳酸铵量,TN、氨氮去除率先增大后减小,硝态氮、亚硝态氮去除率减小;增加尿素量,TN的去除率先增大后减小,无机氮的去除率呈下降趋势。本文同时分析了不同形态氮在湿地系统中的转化机制以及系统进出水理化参数的变化。

复合垂直流人工湿地在奥林匹克森林公园龙型水系的应用

介绍了北京奥林匹克森林公园人工湿地系统的设计,跟踪调查了复合垂直流人工湿地在龙型水系水质改善中的功能和效果。复合垂直流人工湿地系统占地面积为41 500 m2,处理水量为2 600 m3/d的污水处理厂尾水(再生水)和20 000 m3/d的主湖循环水。一年多的运行表明,该系统与其他生态工程的协同作用有效地改善了公园内的龙型水系水质,特别是在奥运期间,在保证了奥运主湖水质良好的同时,为运动员和观众提供了优美的休息环境,取得了良好的生态、环境、经济和文化等综合效益。

复合垂直流人工湿地微生物特征对典型污水的响应差异

污水性质是影响人工湿地微生物特征的重要因子,而微生物对人工湿地污染物净化功能的发挥至关重要.运用两组IVCW（复合垂直流人工湿地）分别处理模拟生活污水和污水处理厂尾水,比较研究两组系统下行流、上行流池的基质酶活性及硝化反硝化强度,并通过脂肪酸甲酯图谱分析系统中的微生物群落结构,以解析人工湿地微生物特征对两种污水的响应差异.结果表明：处理生活污水的IVCW下行流池中脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶及硝酸盐还原酶活性均显著高于其他单元,四者平均值分别为其他单元的2.8-4.6、7.9-10.3、19.3-41.7和4.5-10.8倍.处理生活污水IVCW基质的硝化强度是尾水处理系统对应单元的1.4-5.3倍（下行流）和1.3-3.9倍（上行流）,而两组IVCW对应单元基质的反硝化强度之间无显著差异.IVCW下行流池中特征脂肪酸比值及微生物群落结构受污水类型的影响较小,均以厌氧细菌和革兰氏阳性菌为优势菌;上行流池微生物群落结构则受到污水类型的一定影响,真菌的相对丰度较高.两种污水对IVCW基质酶活性和硝化强度的影响高于对反硝化强度和微生物群落结构的影响.

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。

微型复合垂直流人工湿地处理农村灰水试验研究

针对北方农村家庭生活污水以灰水为主的状况,采用微型复合垂直流人工湿地处理模拟农村灰水。试验结果表明,稳定运行的微型复合垂直流湿地对灰水中COD的去除率为70%,对总氮的去除率为99%。通过从微型湿地不同高度处取样分析,研究了湿地内各形态氮间的降解规律。由于受到灰水中碳源不足和垂直流湿地供氧条件的限制,湿地内的硝化、反硝化作用不充分。通过增加曝气设备和补充天然碳源物质,可明显增强湿地内的硝化和反硝化作用。

复合垂直流人工湿地对氮的净化效果

采用复合垂直流人工湿地处理武汉东湖污染水的中试结果表明 ,出水中NH+ 4-N、NO- 2 -N和凯氏氮 (KN)浓度均显著降低 ,而NO- 3-N含量有所上升 ;系统最佳运行水力负荷为 80 0mm/d ,超过此负荷后系统净化效果随负荷增加而下降 ;在东湖现有的污染负荷下 ,处理系统仍呈现出继续承载污染量的潜力 ;就基质中KN的分布而言 ,水平方向为下行流池含量高于上行流池 ,垂直方向为上层 >中层 >下层 ,而在植物体内的分布则为叶片中含量最高。

复合垂直流人工湿地基质生化活性研究

文章测定了复合垂直流人工湿地基质生物膜生物量的空间分布、纤维素分解作用强度、氨化作用强度、酚分解作用强度、耗氧速率、厌氧活性等指标,结果表明:下行流池基质的纤维素分解作用、氨化作用、酚分解作用、耗氧速率等均高于上行流池,表层高于中下层,各指标变化趋势与生物膜生物量的空间分布存在明显的一致性;下行流池表层基质是污染物降解的主要空间;但上行流池基质的厌氧活性高于下行池;同时发现钴离子对基质厌氧微生物活性存在一定的影响,随着浓度的升高表现为先激活后降低。这些研究为阐明人工湿地净化机理提供了理论依据。

复合垂直流人工湿地用于滨湖型校园湖泊水体修复

结合武汉市江汉大学校区内三角湖湖泊水体的水质、水量特征,采用复合垂直流人工湿地工艺对滨湖型校园湖泊水体进行修复处理。该工程兼顾水体修复、生态系统重建与景观改善的功能,湖泊水质得以明显改善。

复合垂直流人工湿地对海水养殖外排水脱氮效率的研究

为了提高复合垂直流芦苇人工湿地系统的脱氮效率,并将其运用于高效处理海水养殖外排水,构建了复合垂直流人工湿地对海水养殖外排水脱氮效率的研究实验。养殖外排水选择海水养殖大菱鲆外排水;水生植物选择芦苇,种植密度为64株/m2;湿地系统基质填料选择珊瑚石、蛭石和细砂。在系统未循环的情况下稳定运行一段时间,探究不同基质层与系统氮效率的关系。在系统循环条件下,探究添加硝化细菌和调节间歇进水方式对系统脱氮效果的影响。实验结果表明,添加硝化细菌可以提高系统对DIN的去除率,且可以在短时间内迅速提高系统对NH_4^+-N去除率,添加硝化细菌可以作为提高系统对DIN的去除率和短时间内提高系统对NH_4^+-N去除效率的一种调控手段;选择不同的间歇进水方式表明,间歇进水可以提高系统对NO_3^--N和DIN的去除率,且连续进水、间歇6 h、间歇12 h进水时,系统对NH_4^+-N的去除率较其它调节方式高,综合考虑系统运行的合理性和高效脱氮性,间歇进水12 h较为合理,调节间歇进水时间可以作为调控系统脱氮效率的一种手段。

武汉三角湖复合垂直流人工湿地对重金属元素的去除研究

对武汉三角湖复合垂直流人工湿地进出水口中10种重金属元素(As、Ba、Cd、Cr、Cu、Li、Mn、Ni、Pb、Zn)去除进行了周年监测(2007年2月—12月)。人工湿地进水口重金属含量较低,无超标重金属元素。三角湖人工湿地进水口重金属元素含量排序为:Ba>Mn>Zn>Li>Cu>As>Pb>Cr>Ni>Cd。三角湖人工湿地出水口对重金属去除效果排序为:Cd>As>Mn>Pb>Zn>Cr>Cu>Ba>Li>Ni。研究表明复合垂直流人工湿地可以有效的去除重金属,对受污染水体水质改善和水生态系统恢复具有重要意义。