人工湿地研究现状与展望

自1950s开始系统性研究以来,人工湿地研究日趋深入,也得到了广泛的应用.本文基于文献报道,对人工湿地研究的历程特别是我国的研究进行了分析,分为起步探索、迅猛发展和规范应用三个阶段.梳理了人工湿地的研究现状,主要集中在如何提高脱氮除磷效率、对新兴污染物的去除、人工湿地根区微生物结构与功能以及人工湿地模型四个方面.核心还是提高人工湿地对污染物的去除效率并解释其机理.未来需要长期监测数据支撑的理论实践结合的设计规程;进一步揭示人工湿地的生物过程;建立合理简化的模型,对系统进行准确预测.

氨氮在人工湿地–微生物燃料电池耦合系统中的数值模拟研究

人工湿地–微生物燃料电池系统(CW-MFC)是将微生物燃料电池(MFC)与人工湿地(CW)耦合的一种新兴强化污水处理技术。随着研究的深入,焦点逐渐从CW-MFC产电、有机物的去除等转到了强化脱氮。在实体模型中,氨氮(NH+4-N)在开路系统中的去除率为57.6 ±1.45%,闭路系统中为67.6 ±4.74%。在此基础上开创性地借助Hydrus湿地模块建立了CW-MFC脱氮过程的数值模拟模型,以人工湿地模型为基础,构建水流运动及生化反应模型,并通过调整模型参数来拟合闭路耦合系统的强化脱氮效果,并取得了良好的仿真结果。基于模型预测结果,可通过采用单侧进水、双侧出水的方式来改善系统水流均一性问题。另外,可适当增加电极厚度以富集更多微生物,有利于提高电极的强化作用,进而提升系统的脱氮性能。实验数据与数值模拟手段的结合,有助于预测复杂耦合系统的脱氮效果,为系统设计的量化、工艺的优化、规模的放大化提供理论支撑和参考依据。