4种不同生活型湿地植物对富营养化水体的净化效果

选择4种湿地植物菖蒲、香蒲、浮萍和金鱼藻,研究单一及组合湿地植物对高浓度污水(污水处理厂进水)、低浓度污水(污水处理厂出水)中营养物质的去除效果.结果表明: 水体中总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)浓度呈现试验前期快速下降,后期缓慢下降的趋势,表明湿地植物能有效净化污水中的TN、TP、COD,但不同湿地植物及湿地植物组合的净化效果存在差异.多种湿地植物组合比单种湿地植物对TN的净化作用强,其中香蒲＋浮萍＋金鱼藻对TN的净化效果最佳;高浓度污水中,单种挺水植物对TP的净化效果较好,低浓度污水中,则是多种湿地植物组合对TP的去除率较高;高浓度污水中,湿地植物对COD的去除率为85.1%～96.0%,其中菖蒲、香蒲去除效果最佳,低浓度污水中,湿地植物对COD去除率为76.9%～94.8%,以菖蒲＋浮萍＋金鱼藻去除效果最好.总体看来,湿地植物对高浓度污水中TN、TP、COD的净化效果好于低浓度污水,两种水体的pH都得到改善.     

不同类型底栖动物对表面流人工湿地系统水质净化的影响

研究以表面流人工湿地为研究对象,探讨不同类型底栖动物在夏季和冬季对人工湿地系统氮磷去除效果的影响,并通过人工湿地系统运行前后不同介质氮磷含量变化及不同介质微生物丰度变化进行水质净化机理分析。结果表明,夏季添加河蚌和添加田螺均能增强人工湿地系统NO3-N和TN去除效果,其中添加河蚌使得系统NO3-N和TN平均去除率较对照组分别提升37.19%和24.32%,添加田螺使得系统NO3-N和TN平均去除率较对照组分别提升22.98%和12.46%。冬季添加摇蚊幼虫使得表面流人工湿地NO3-N、TN和TP平均去除率分别在37.8%、54.0%和94.8%,与对照组相比分别增加了29.51%、15.16%和37.62%,添加河蚌和田螺受底栖动物半冬眠活动和代谢降低影响没有显著水质提升效果。这表明通过添加底栖动物可以增强表面流人工湿地运行效果,选取适合的底栖动物种类组合可能在全年提升人工湿地水质净化效果。机理研究结果表明,底栖动物通过增强底泥和基质中微生物硝化反硝化作用、植物氮吸收和基质氮吸附等促进人工湿地氮去除,通过增强下层基质磷吸附沉淀和植物磷吸收提升水质磷去除。研究结果将为底栖动物在人工湿地的...     

铜和磺胺甲唑复合污染下人工湿地对禽畜养殖尾水的处理效果

为研究人工湿地同步去除养殖尾水中重金属和抗生素的效果, 文章以铜(Cu)和磺胺甲唑(Sulfamethoxazole, SMZ)为例, 设计了5组小试垂直流人工湿地模拟处理不同重金属-抗生素复合水平的养殖尾水(A: 空白; B: Cu 2 mg/L; C: Cu 2 mg/L, SMZ 5 mg/L; D: Cu 20 mg/L, SMZ 0.2 mg/L; E: Cu 20 mg/L, SMZ 5 mg/L), 探究复合污染下人工湿地处理效果的差异。结果显示, 复合污染下人工湿地对模拟禽畜养殖尾水中的N、P、化学需氧量(Chemical Oxygen Demands, COD)、Cu和SMZ仍具有较高的去除率和较为稳定的去除效果, 各组平均去除率均达到99%, 复合污染的影响主要体现在氨态氮(Ammonia Nitrogen, NH₃-N)和总氮(Total Nitrogen, TN)的去除上。添加不同浓度Cu和SMZ后, 各组NH₃-N平均去除率依次为81.75%、87.59%、79.50%、74.45%和65.41%, TN平均去除率依次为81.59%、87.63%、80.82%、74.15%和67.56%, C、D和E组植物地下部分干重分别较A组下降了 22.22%、30.58%和30.64%, 复合污染对植物产生毒害作用, 使微生物的群落结构产生变化, 一些在氮去除过程中具有重要作用的微生物比如Propionicicella和Bacillus丰度降低, 从而影响NH₃-N 和TN的去除。     

潜流型菖蒲人工湿地不同C/N对污染物的去除效率

选取炉渣和砾石为基质,以无植被为对照,分别设置低、中、高浓度的3个碳水平(C1、C2、C3)和3个氮水平(N1、N2、N3)处理,研究潜流型菖蒲人工湿地在不同C/N下净化生活污水中COD、总氮(TN)、总磷(TP)的效果。结果表明,在不同C/N下,菖蒲人工湿地对污水中COD、TN的去除效果显著高于无植被的人工湿地,菖蒲植被能增加人工湿地COD去除率10.53%,增加TN去除率6.73%;而对于TP的去除,有无植被无显著差异。随着进水N、P浓度及C/N的变化,菖蒲湿地对COD、TN和TP的去除率分别为67.57%～75.85%、20.91%～56.82%和7.15%～17.78%;同时,菖蒲植株对N、P的积累量也相应的变化,其地上部的N、P积累量为4.44～14.79和1.11～3.37g.m-2,平均占湿地N、P去除率的6.91%和10.67%;地下部的N、P积累量分别为2.35～5.20和0.74～1.41g.m-2,平均占湿地N、P去除率的2.69%和6.02%。植物地上器官对湿地N、P的积累量大于地下部,有利于通过收割作用去除湿地系统中的N、P。     

青藏高原天然湿地水环境特征和水质净化能力分析

研究以拉萨市拉鲁湿地及其相连干渠和茶巴朗湿地水体为研究对象, 分别于2020年8月(夏季)和2021年4月(春季)各采集22个水样, 测定水体氮磷营养盐和高锰酸盐指数, 分析了夏季和春季湿地的水环境特征和水质净化能力。结果表明, 拉鲁湿地和茶巴朗湿地由于流域人为污染水平不同进水水质存在差异, 拉鲁湿地进水水质主要受氮磷营养盐影响, 茶巴朗湿地水质主要受耗氧有机物影响。两湿地对水质都具有净化作用, 不同季节湿地对不同污染物的去除效果也有所差异。夏季, 拉鲁湿地对TN、NH₃-N、NO₃-N、TP和SRP的最大去除率分别为75.0%、65.2%、89.5%、82.2%和35.3%。茶巴朗湿地对TN、NH₃-N、NO₃-N、TP和SRP的去除率分别为60.7%、73.5%、12.7%、35.9%和5.0%。夏季两湿地对COD_Mn均未表现出去除作用。春季, 拉鲁湿地对TN、NH₃-N、NO₃-N、TP、SRP和COD_Mn的最大去除率分别为35.2%、65.9%、56.8%、59.5%、62.3%和17.9%。茶巴朗湿地的水质净化效果较差, 对TN、NH₃-N、NO₃-N、TP、SRP和COD_Mn的去除率分别为2.2%、10.2%、11.3%、11.3%、9.0%和26.0%。湿地水生植物、湿地结构、特殊的水动力特征及水污染负荷都可能影响高原湿地的水质净化能力, 春季高原湿地较低的水温、植物丰度和水文条件可能会降低湿地对污染物的去除效果。     

稻田湿地循环利用池塘养殖尾水效果

文章将稻田和鱼塘有机结合构建循环水养殖系统,连续两年开展了稻田湿地循环利用池塘养殖尾水效果的研究,同时应用Biolog Eco微平板技术比较了进出稻田湿地水样中微生物群落功能多样性变化特征。结果表明,在水力负荷0.51和0.74 m/d条件下,稻田湿地对池塘养殖尾水中NH₄⁺-N、NO₂--N、TN、TP和COD_Mn的百分比去除率分别为2.94%—33.38%、12.60%—92.45%、16.06%—32.36%、23.34%—48.50%和15.37%—61.12%,稻田湿地出水DO含量显著提高。通过稻田湿地对池塘养殖尾水中氮磷等营养物质的循环利用,养殖池塘尾水中TN、TP和COD_Mn的排污系数相应降低0.71—3.03、0.27—0.31和4.19—8.81 kg/t。Biolog Eco微平板技术揭示稻田湿地进出水中微生物群落碳源利用特征发生明显变化,出水微生物碳源代谢功能多样性指数显著提高;在生产功能上,循环水养殖系统中循环塘养殖产量比对照塘提高22%以上,而且水稻平...     

深型复合垂直流人工湿地对模拟污水处理厂尾水中PBDEs的去除研究

研究以四溴联苯醚(BDE-47)为目标污染物,构建了两套深型复合垂直流人工湿地小试系统(IVCW,总基质层高=180 cm)。在固定水力停留时间(HRT=3d)和水力负荷(0.3 m/d)条件下,分析测定其对BDE-47(进水浓度=25μg/L)的分段去除率,并探讨PBDEs加入对IVCW系统常规净化效果与基质微生物的影响。批实验结果表明,运行3个月后, IVCW对模拟污水中BDE-47去除率达到99.9%。与对照组相比, BDE-47处理组对氨氮的去除率由72.3%提高至82.9%,但对硝态氮的去除率显著下降,由53.0%降至28.1%,化学需氧量(COD)去除率由88.1%降至82.3%。IVCW各单元基质中BDE-47的残留量沿水流方向逐渐递减,在距离入流最近的下行流上层单元中BDE-47含量最高(约0.01μg/g);但BDE-47的加入导致基质微生物脱氢酶活性明显降低。微生物特征脂肪酸分析结果表明,实验组与对照组下行流单元微生物群落组成差异明显,分别以具有耐受型较强的微生物如革兰氏阳性厌氧菌和快速生长的好氧型革兰氏阴性菌为主。探究IVCW对BDE-47的去除潜力及迁移转化规律...     

三级串联垂直潜流人工湿地的脱氮性能及微生物学特征

探究了3种水力负荷(HLR)下三级串联垂直潜流人工湿地(T-VFCWs)对农村生活污水的处理效果,并解析了系统中的氮素转化机制。结果表明: 当系统HLR由0.10增至0.20 m³·m^-2·d^-1时,T-VFCWs始终保持着对农村生活污水高效的处理效果,系统出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准。T-VFCWs中顺次连接的3个VFCW单元(标记为V-1、V-2和V-3)在限氧环境下因其进水水质的差异可形成各自不同的氮素转化途径,并通过协同作用实现系统的高效脱氮。当T-VFCWs在试验期间连续运行时,V-1、V-2和V-3中主要的脱氮途径分别为短程硝化/反硝化作用、基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)作用和反硝化作用,上述3单元对进水中总氮(TN)和NH₄⁺-N去除的贡献率分别为(51.3±4.4)%和(63.7±2.6)%、(30.9±4.8)%和(35.5±4.5)%、(17.8±5.0)%和(0.8±0.1)%。该研究可为组合式人工湿地的研发及工程化应用提供科学依据和技术支撑。     

风车草(Cyperus alternifolius)人工湿地系统氮去除及氮转化细菌研究

研究了风车草人工湿地污水处理系统TN去除率及氮转化细菌的数量。结果表明:风车草人工湿地对TN的去除率为73.8%,与无植物人工湿地系统相比较,去除率提高了17.4%。风车草人工湿地氨化细菌为7.98×10⁵cfu·g^-1(细砂),硝化细菌为1.95×10⁵MPN·g^-1(细砂),反硝化细菌为5.89×10⁴1.95×10⁴MPN·g^-1(细砂)。与无植物系统氮转化细菌相比,氨化细菌无明显差异,硝化细菌及反硝化细菌均高出1个数量级。     

复合人工湿地对水禽污染废水的净化效果

通过在北京市野生动物救护中心构建表流湿地与潜流湿地相结合的人工湿地来处理富营养化的水体,研究该人工湿地对TP、TN、浊度和CODcr的去除作用。研究表明:表流湿地对TP、TN、浊度和CODcr的去除率可分别达到68%,31%,93%和55%,潜流湿地对TP、TN、浊度和CODcr的去除率可分别达到75%,67%,55%和50%,复合人工湿地对TP、TN、浊度和CODcr的去除率可分别达到80%,50%,95%和90%,人工湿地不同构建类型对TP、TN的去除量没有显著差异(P>0.05),对TP的去除率、浊度和CODcr的去除量及去除率之间存在显著性差异(P<0.05),而对TN的去除率没有显著性差别(P>0.05),通过拟合进出水中不同污染物的质量浓度关系发现,表流湿地、潜流湿地和复合人工湿地进出水中TP、TN及CODcr之间存在显著的线性相关关系(P<0.05),相关系数分别为0.948、0.994、0.952,0.948、0.995、0.958和0.963、0.990、0.927,人工湿地进出水中浊度符合多项式方程规律,相关系数为分别为-0.523(R²=0.451,P>0.05),0.854(R²=0.8756,P<0.05)和-0.086(R²=0.197,P>0.05)。