生态塘-人工湿地-生态塘复合系统对城市河水中氮的去除效果

为对滇池流域重污染河流的治理探究出一套有效、实用污水处理方案,该试验通过中试规模的生态塘1—水平潜流人工湿地—生态塘2复合系统,在不同的水力停留时间(3 d,2 d,1 d)条件下对昆明市新运粮河水中氮的去除效果进行研究。研究表明:生态塘1和生态塘2对河水中氮的处理都能保持良好的效果,且稳定性高,抗负荷能力强,总体上要优于人工湿地。其中,生态塘1在高负荷条件下的除氮效果最好,起到了蓄洪池、沉淀池等综合作用;生态塘2的处理效果表现稳定,保证了最终出水的水质,起到了生态塘和景观池的双重功效,具有良好的处理效果和景观效益;人工湿地对氮的处理效果较差,抗负荷能力较弱。在HRT为3 d、2 d和1 d条件下,复合系统对总氮(TN)的去除率分别为39.39%、25.26%、19.62%,对NH3-N的去除率分别为51.98%、29.14%、21.18%;对TN的处理均达到了城镇污水处理厂污染物一级排放标准,对NH3-N的处理均达到了城镇污水处理厂污染物二级排放标准;1 d宜作为复合系统运行的最佳HRT参数。生态塘1-水平潜流人工湿地-生态塘2复合系统对城市河水中氮的处理效果显著,可选择作为有效治理滇池流域重污染河流的工艺之一。

污水停留时间对多级人工湿地塘组合系统除氮的影响

通过多级人工湿地-塘组合系统在不同的污水停留时间下处理污染水体,对各项出水污染物进行测试对比。结果表明:在初春低温条件下,COD、TN和NH_4^+-N的去除率随着污水停留时间的增加显著提高,其中COD在污水停留时间达到5 d之后去除率开始趋于平缓,TN和NH_4^+-N的去除率在污水停留时间达到5 d之后出现下降。表明在保证处理效果的前提下,污水停留时间选在4~5 d之间较为合理。这为实际处理污染水体提供了一定的参考。

多级人工湿地-塘组合系统去除污染物研究

通过多级人工湿地-塘组合系统在不同的水力停留时间下处理污染水体,对各项出水污染物进行测试对比。结果表明:在初春低温条件下,COD,TN和NH_4^+-N的去除率随着水力停留时间的增加显著提高,在保证处理效果的前提下,水力停留时间选择4 d较为合理。在水力停留时间为4 d时进行为期12个月的试验。试验结果表明:随着季节的变化,多级人工湿地-塘组合系统对模拟农村径流污水的净化效果保持在一个合理的波动范围内,在夏季时对污水中COD,TN以及NH_4^+-N去除效果比在冬季时好。从试验去除污染物的效果可以看出,本系统可以在除污染物方面达到比较令人满意的效果,COD出水水质最好时为Ⅳ类水质,NH_4^+-N出水水质最好时接近地表水Ⅳ类水质。

不同HRT条件下生态塘与人工湿地复合系统对受污染河水中TP的处理效果

通过中试规模的生态塘1(EP1)-水平潜流人工湿地(HSFCW)-生态塘2(EP2)复合系统,在不同HRT(3,2,1 d)条件下对昆明市新运粮河水中总磷(TP)的去除效果进行研究。结果表明,复合系统在HRT为3,2,1 d的条件下,对TP去除率分别为82.20%、57.32%、34.45%,处理出水质量浓度分别为0.31,0.78,0.86 mg/L,均达到城镇污水处理厂污染物排放标准一级标准(GB18918—2002)。系统对河水中TP的处理效果总体上随着HRT的延长而提高。在较长的HRT(3,2 d)条件下,人工湿地对TP的去除率要高于生态塘,在较短的HRT(1 d)条件下,生态塘对TP的去除率要高于人工湿地。在不同HRT条件下,生态塘对河水中TP的处理效果的稳定性要高于人工湿地。

间歇曝气对垂直潜流人工湿地脱氮效果的影响

采用单级垂直潜流湿地处理城镇污水厂沉砂池出水,通过提高湿地出水水位控制淹没水深作为缺氧区;并在湿地反应柱下部安装穿孔曝气管,从而在湿地上部创造好氧环境.通过优化间歇曝气的曝气时间与间歇时间比例(间歇曝气比例)以及间歇曝气周期两个参数来提高湿地脱氮效率.结果表明,随着间歇曝气比例增大,湿地对COD和NH^+_4-N的去除率逐渐升高,而TN去除率有先升高后下降的趋势,当曝气比例为3∶1时,缺氧段污水碳氮比(C/N)值达到4.8,TN去除率达到最高为62.1%,较连续曝气提高了12.7%,出水质量浓度为15.8 mg·L^(-1).随着间歇曝气周期的延长,出水DO质量浓度逐渐降低,COD和NH^+_4-N去除率也逐渐降低,TN去除率在周期为6 h时达到最大为65.5%,当曝气周期超过湿地缺氧段水力停留时间时,TN去除率迅速下降.

水力停留时间对潜流湿地净化效果影响及脱氮途径解析

利用连续进水的垂直潜流人工湿地和水平潜流人工湿地,比较分析了4种水力停留时间对常规污染物去除效果的影响,在最佳水力停留时间下探究了两种湿地内部各基质层硝化、反硝化和氨氧化功能基因丰度以及硝化与反硝化作用强度;通过对两种湿地脱氮影响因素的冗余分析和方差分解分析,得出影响湿地氮去除的主要因素.结果表明,当水力停留时间为24 h时,两种湿地系统对常规污染物(COD、TP、TN和NH^(+)_(4)-N)去除效果最佳,去除率均大于70%,此时湿地内部对NH^(+)_(4)-N和TN的去除率以及硝化和反硝化强度皆表现出沿水流方向逐级递减的趋势;3种功能基因中,反硝化功能基因(nirS)丰度远高于硝化功能基因(nxr A)和氨氧化功能基因(AOB-amoA).在本研究中,两种潜流人工湿地氮去除能力均受环境因素和微生物因素共同影响,其中,微生物因素对脱氮贡献率最高(55%和48%).除此之外,TN和NH^(+)_(4)-N的去除率均与DO、基质比表面积、COD浓度和硝化功能基因及反硝化功能基因丰度呈正比,与pH值成反比.因此,为提高两种系统氮去除效果,均可通过提高基质层溶解氧和碳源含量以及适当地降低pH值来实现,水平潜流人工湿地还可通过更换比表面积较大的基质层来显著提高系统脱氮效果.本研究为人工湿地的设计以及最佳水力停留时间的选择提供了理论基础,脱氮途径的定量化解析对深入理解人工湿地氮去除机制以及提高氮素去除率具有重要的指导意义.

生态型微生物燃料电池同步脱氮产电效能

生态型微生物燃料电池(ecotype-microbial fuel cell,E-MFC)是1种将微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)与水生动植物结合在一起的新型废水处理技术。为研究E-MFC中微生物、水生植物和底栖动物之间的共生协同作用,设置了沉积物MFC(sediment-microbial fuel cell,S-MFC)、湿地植物MFC(wetland plant-microbial fuel cell,WP-MFC,种植水生植物)和生态型MFC(E-MFC,引入水生植物和底栖动物)3种反应装置,分别测试了其产电能力和脱氮效果,考察了水力停留时间(HRT)和阴极曝气流量对E-MFC脱氮产电效能的影响,并探讨了脱氮机理。结果表明:EMFC脱氮产电性能均优于其他2种。在处理相同量的有机废水时,E-MFC的最大产电功率密度比S-MFC和WP-MFC分别高129.4%和47.2%,NH+4-N去除率分别高37.6百分点和11.2百分点,E-MFC的NO-3-N去除率可达96%以上。进一步研究表明,当HRT为72 h,进水流量为0.50 L/d时,E-MFC获得最高产电电压为463 mV,此时输出功率密度为27.31 mW/m^(2)。当曝气流量为60 L/h时,E-MFC的最大输出功率密度可达38.12 mW/m^(2)。E-MFC中水生动物扰动等活动增强了氧传质、有机质分解和养分循环,为植物生长提供了充足的营养物质,同时植物根系泌氧也为根际微生物的生长和代谢维持了良好的环境条件。E-MFC中微生物、水生植物和底栖动物形成了一种相互促进、协同作用的关系,从而强化了水体中氮的去除。E-MFC作为可回收电能的新型生态修复技术,在污水处理领域具有良好的发展前景。