铁碳强化潮汐流-潜流复合人工湿地处理模拟养殖尾水的启动运行效果

为探究潮汐流-潜流复合人工湿地对含四环素养殖废水处理效果的影响,本研究构建陶粒(一级系统)和铁碳+陶粒(二级CCW系统)基潮汐流-潜流复合人工湿地(TC组),以及陶粒(一级系统)和陶粒(二级PCW系统)基潮汐流-潜流复合人工湿地(对照组),研究其对模拟养殖尾水的启动运行效果及微生物群落结构特性.结果表明:①加入0.2 mg/L的四环素在一定程度上会抑制人工湿地启动期对污染物的去除,尤其对一级系统的抑制作用更加明显,CODCr、TP、NH_(4)^(+)-N和TN平均去除率分别降低0.59%、1.51%、9.57%和1.97%;②二级CCW系统去除率均高于二级PCW系统,且四环素实验组(TC组)中促进作用更为明显.CODCr、TP、NH_(4)^(+)-N、TN在TC组中平均去除率分别增加5.81%、2.47%、0.91%、1.02%,铁碳填料的加入强化了常规污染物的去除;③TC组和对照组填料表面生物膜差异较小,二级CCW系统较二级PCW系统生物膜附着更为明显,铁碳填料的加入有利于微生物的生长繁殖;④二级CCW系统物种丰富度及生物多样性高于二级PCW系统.变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)作为人工湿地典型菌落,铁碳填料的加入使二者丰富度明显增加,对氮的去除产生积极作用.研究显示,铁碳填料的加入强化了潮汐流-潜流复合人工湿地系统对氮磷的去除,该结果可为养殖尾水的净化处理提供数据支持和一定的理论支撑.

复合潜流-潮汐流人工湿地基质对微污染水体的净化性能研究

为强化组合人工湿地对微污染水体的修复,构建了两级复合潜流-潮汐流组合人工湿地(IVCW-TFCW1)和一个单独运行的潮汐流人工湿地(TFCW2)。连续运行结果表明:在进水中,COD、NH_(3)-N、TN、TP的平均浓度分别为106.69、9.36、14.36和1.03 mg·L^(-1)的条件下,IVCW-TFCW1能够有效地净化微污染河水,其对COD、NH_(3)-N、TN、TP的平均去除率分别为93.79%、98.62%、77.24%、18.16%。其中,IVCW对COD、NH_(3)-N的去除率达到87.38%和97.29%,二级TFCW1在此基础上进一步净化,使其出水浓度降至6.60和0.13 mg·L^(-1),达到了国家地表水环境质量标准(GB3838-2002)Ⅰ类标准。通过对实验结果的比较,发现不同湿地单元对COD、NH_(3)-N、TN的净化效果均表现为:IVCW-TFCW1>IVCW>TFCW2;对于TP的净化效果:TFCW1>IVCW>IVCW-TFCW1。微生物群落分析结果表明,IVCW中硝化螺菌属丰度显著高于TFCW1和TFCW2。TFCW2中具有除磷作用的黄杆菌属丰度明显高于IVCW和TFCW1,揭示了不同湿地单元微生物进行脱氮除磷机制与净化能力。

潮汐流-潜流人工湿地对城市污染水体中氮的去除

为了探索人工湿地对城市污染水体的除氮效果,构建潮汐流(TF)与潜流(SF)人工湿地模拟组合(TF–SF),探讨水生植物和微生物群落对氮的去除效果的影响.结果表明,TF–SF对氨氮和总氮都有较好的处理效果,去除率分别为55.59%-78.59%和57.52%-81.29%.黄菖蒲地上部分氮积累量分别为195.05、111.18 mg·株^(-1),地下部分氮积累量分别为36.44、32.01 mg·株^(-1),黄菖蒲对污染水体中的氮去除发挥着重要作用.高通量测序分析表明,TF中黄菖蒲根部表现出较高的微生物丰富度、多样性,不动杆菌属、硝化螺菌属和亚硝化单胞菌属是人工湿地中主要的脱氮菌属,是氮去除的主要驱动者.

两种复合人工湿地系统对东莞运河污水的净化效果

复合人工湿地系统是将不同类型的人工湿地相组合,充分发挥各类型湿地特长,实现优势互补的一种更有效的污水净化系统。研究采用复合垂直流-水平潜流人工湿地和复合垂直下行流人工湿地两种复合人工湿地系统对东莞运河的河道污水进行处理,分别监测了两套不同复合人工湿地系统第一、二级湿地单元的出水情况,研究了不同时间段和一定的水力负荷下复合人工湿地系统对河道污水的净化效果。结果表明,两种复合人工湿地系统的二级湿地单元出水各指标明显优于一级湿地单元,复合垂直流-水平潜流湿地对东莞运河污水COD、BOD5和TP的平均去除率分别达到70.52%、69.21%和55.56%;复合垂直下行流湿地系统对TP的净化尤其突出,平均去除率达到72.62%,二级出水的质量浓度在0.10～0.60mg·L-1之间,对COD和BOD5的平均去除率分别为64.74%和60.63%。两种复合系统的出水浓度均达到《城市污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级标准。由此可见,两种复合人工湿地系统对各污染物去除效果明显优于单一的湿地系统,且更具稳定性和耐冲击能力。

潮汐流-垂直潜流人工湿地对城市径流污染物净化效果

人工湿地(CW)在城市径流污染源头控制中发挥重要的作用。采用潮汐流(TFCW)-垂直潜流(VFCW)串联的复合人工湿地工艺(TF-VFCW),以砾石为填料构建人工湿地模型,探究TF-VFCW长期运行下COD_(cr)、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、TN和Cu2+的去除效果以及微生物群落变化对污染物去除效果的影响。结果表明:在80 d的运行中,TF-VFCW对COD、NH_(4)^(+)-N、TN的去除效率逐渐下降,平均去除率分别为62.92%、65.54%、80.83%;系统对NO_(3)^(-)-N的去除率先保持稳定,随后在波动中略有下降,平均去除率为95.27%;对TP的去除效果相对较为稳定,平均去除率为87.64%;对Cu^(2+)的去除率虽有较大波动但总体上呈现上升的趋势,平均去除率为40.22%。TFCW单元的去污能力明显优于VFCW单元。随着时间的推移,TFCW单元在门水平上的优势菌种由Proteobacteria(变形菌门)变为Firmicutes(厚壁菌门);在属水平上,TF-VFCW中主要除氮微生物为Thauera(索氏菌属)、Thiobacillus(硫杆菌属)、Hydrogenophaga(噬氢菌属)、Nitrosospira(亚硝化螺菌属),主要除磷微生物为Pseudomonas(假单胞菌属)、Dechloromonas(脱氯菌属)、Bacillus(芽孢杆菌)等。TFCW的除氮、除磷功能微生物的多样性要明显优于VFCW。温度对除氮、除磷功能微生物的多样性和群落结构影响较大,NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、TN的去除效果明显受到温度的影响,而磷的去除受温度影响较小,其主要通过基质吸附和植物吸收。

潮汐流-水平潜流组合人工湿地的污水处理效果

利用室内潮汐流和水平潜流人工湿地装置,构建潮汐流-水平潜流(TF-HF)和水平潜流-潮汐流(HF-TF)2种不同组合的人工湿地系统,探讨不同组合方式的水平潜流和潮汐流人工湿地复合系统对污染物的去除效果。研究结果表明:在进水条件相同、潮汐流人工湿地淹没排空比均为12h∶12h、水平潜流人工湿地水力停留时间(HRT)均为4d、系统回流比均为1∶1条件下,潮汐流-水平潜流人工湿地系统和水平潜流-潮汐流人工湿地系统对总有机碳(TOC)的去除率分别为90.2%和91.3%,无明显差异;对NH4+-N的平均去除率分别为19.5%和39.2%,总氮(TN)的平均去除率分别为10.3%和30.5%,水平潜流-潮汐流人工湿地系统表现出较好的运行效果。

SMBR-IVCW系统处理高浓度综合污水

为了提高污水处理的质量和效率,将高效的生物处理技术——膜-生物反应器(SMBR)与生态净化技术——复合垂直流人工湿地(IVCW)进行有效复合而成的SMBR-IVCW复合系统应用于高浓度综合污水的高效处理与回用中.通过对不同水力负荷组合条件下SMBR-IVCW系统对污染物净化效果的比较,得到了该复合系统的较好水力组合条件.结果表明,SMBR-IVCW具有良好的净化功效及稳定性,SMBR单元在有机物的去除、硝化作用中起到主要贡献,而IVCW单元在反硝化脱氮、深度除磷等方面进一步补充,两者的有机结合能充分发挥各自的优势.并得到了较优的水力负荷组合条件:SMBR为1000L·d-1,IVCW为375mm·d-1;在该条件下,SMBR-IVCW系统总停留时间为19.22h,处理后出水中CODCr、TP、NH4+-N浓度分别为11.0、0.086、0.44mg·L-1,均可达地表水环境质量Ⅲ类标准(GB3838-2002).SMBR-IVCW系统在此类污水处理方面具有良好的潜力.

不同组合类型人工湿地污水处理效果比较

构建室内潮汐流-水平潜流和水平潜流-潮汐流2种不同组合人工湿地系统,探讨不同组合人工湿地系统对污染物的去除效果。研究结果表明:1)当进水总有机碳平均质量浓度为75.9 mg/L,氨氮平均质量浓度为99.4 mg/L时,潮汐流-水平潜流和水平潜流-潮汐流人工湿地系统对总有机碳的去除率分别为90.2%和91.3%,氨氮平均去除率分别为19.5%和39.2%,总氮平均去除率分别为10.3%和30.5%。水平潜流-潮汐流人工湿地系统对氮素表现出较好的去除能力。2)在进水氨氮浓度不变,降低潮汐流-水平潜流组合人工湿地进水的总有机碳浓度至23.1 mg/L,同时,升高水平潜流-潮汐流进水的总有机碳浓度至105.0 mg/L时,2组湿地系统对氮素的平均去除率均得到大幅度提高,氨氮去除率分别为78.9%和80.6%,总氮平均去除率也分别升高到45.4%和51.8%。