新型深层床人工湿地的开发及其在校园生活污水处理中的应用

采用新型深层床人工湿地（NDB-CWs）处理校园生活污水,以砾石、沸石和红砖屑作为人工湿地填料,水力负荷0.47 m3/（m2·d）下,研究对COD、NH4＋-N、TN及TP的去除特征及水温对其处理性能的影响。结果表明,在运行阶段出水COD和NH4＋-N、TN、PO43--P、TP的质量浓度分别平均为34.49 mg/L和0.88、42.39、0.40、0.43 mg/L,平均去除率分别为84.41%、98.57%、38.33%、86.68%及90.60%;水温由14.5℃升高至31℃时,对COD、NH4＋-N及TP的去除率变化不大,对TN去除率影响较大;沸石对磷的去除效果优于砾石,以沸石为填料的第3级人工湿地、以砾石为填料的第1级人工湿地对磷的累计吸附量分别为206.0、179.0 g/m3。NDB-CWs处理1 m3的污水所需的占地面积是常规人工湿地的8.5%～32.7%。

分段进水对深层床潮汐流人工湿地硝化-反硝化性能的影响

为了克服传统人工湿地占地面积大、TN去除率低的问题,采用深层床潮汐流人工湿地系统处理生活污水。结果表明,未分段进水条件下(水力负荷为0.42 m^3/(m^2·d)),COD和NH4^+-N平均去除率分别为82.28%和98.28%;分段进水条件下(水力负荷0.53 m^3/(m^2·d)),COD与NH_4^+-N均去除率分别为67.10%和99.48%。随着分段进水的设置,出水TN的质量浓度平均由53.22 mg/L降低至19.23 mg/L,平均去除率由33.74%升高至70.77%;在设置分段进水点的第2级人工湿地单元,硝化速率由14.40 g/(m^3·d)提高至38.39 g/(m^3·d),反硝化速率由2.79 g/(m^3·d)提高至20.96 g/(m^3·d)。在工况2条件下,每处理1 m3的生活污水需要的占地面积为1.88 m^2,仅为传统人工湿地占地面积的12.37~18.80%。

深床过滤用于垂直流人工湿地净化效果研究

针对人工湿地占地面积大的实际问题,将深床过滤原理引入垂直流人工湿地,在连续流工况下,研究深床过滤型垂直流人工湿地(床深1.5 m,记为C系统)相对于常规中床(1.0 m,B系统)和浅床(0.5 m,A系统)湿地对污染物的净化效果。结果表明,C系统相对B系统,显著提升了COD、TP和浊度去除率(p<0.05),极显著提升了NH_4^+-N降解率(p<0.01);相对A系统,显著提升了TN去除率,极显著提升了TP,NH_4^+-N和浊度去除率。湿地基质深度x(m)与出水对浊度和TP的去除率y(%)间存在正线性相关性,关系式分别为:y=13.65x+68.613(R^2=0.923 8)和y=22.44x+32.84(R^2=0.993 6)。因此,深床过滤型垂直流人工湿地能有效提高污染物综合净化效果,增加湿地处理水力负荷,减小占地面积。

深床过滤应用于垂直流人工湿地净化效果与堵塞研究

在序批式工况下,研究了深床过滤型垂直流人工湿地(深度1.5 m,C系统)相对常规0.5 m(A系统)和1.0 m床深(B系统)湿地对进水中主要污染物的净化效果和堵塞过程。结果表明,C系统污染物整体去除效果最优。A,B,C系统分别在运行约140,155,175天后严重堵塞,各系统总处理水量A B C=1.0 2.1 3.2,深床过滤垂直流人工湿地能一定程度延缓湿地堵塞,增加水处理量,水力负荷一定时,可有效减少湿地建设面积。

运行工况对序批式深床人工湿地脱氮效能的影响

针对污水厂尾水高标准深度脱氮的难点问题,以序批式深床人工湿地(DSCW)为研究对象,考察了运行工况对系统脱氮效能的影响及沿程污染物去除规律。结果表明:进水和闲置时间对系统去除NH_4^+-N影响显著,而反应时间对系统去除TN影响显著。DSCW系统的最优运行工况为"进水6 h、反应6 h、排水0.5 h、闲置4 h",在水温为25~33℃、进水C/N值为5.5条件下,出水NH_4^+-N、TN分别为1.4和1.7 mg/L,去除率分别为71.4%和92.6%,达到地表水环境质量Ⅴ类标准。对沿程污染物去除规律的分析显示,湿地深度对去除NH_4^+-N和TN无显著影响。