人工湿地系统对污水磷的净化效果

建立以亚热带湿生、水生植物为主的十二套下流行一上流－上行流人工湿地系统作为处理城镇生活污水的对策。以其中四套研究其在不同的水力负荷及气候条件下对污水中磷的去除效果。人工湿地系统随处理运行时间的推移趋于稳定,对污水中的总磷、无机磷显示较好的净化效率,平均去除率在冬季达到４０％以上,夏季达到６０％以上,出水达到国家地面水Ⅲ级标准。水生植物在系统中起到明显作用,有植物系统的除磷效率及稳定性均高于无植物对照,其中２号茭白－石菖蒲系统的效果最好,总磷平均去除率为６５％。４号9蔗－苔草系统在高水力负荷下的净效果优于２号。水力负荷的增加对系统的净效果没有明显影响。     

人工湿地净化污水处理厂低浓度尾水的效果

文章构建一种以双向横流过滤单元为核心的人工湿地系统,以实际污水处理厂尾水为进水,研究了尾水湿地系统净化效果,发现采用该湿地模式的出水能稳定提升1个等级。为了进一步探究湿地系统除污机理,以污水处理厂实际低浓度尾水为进水,研究了该湿地系统不同植物单元污染物去除功效,讨论了植物、基质与微生物的协同作用机制。研究结果表明:(1)在不同植物的去污效果对比实验中,花叶芦竹植物单元对COD、TN、NH₄⁺-N和TP的平均去除率最高,分别为20.11%、17.17%、28.08%和18.12%;(2)不同运行阶段时基质进出水端主要微生物群落差异较小;(3)系统反向进水时,湿地系统TN去除率可提升50.00%。研究结果对于尾水湿地建设具有一定指导意义。     

5种湿地植物对生活污水净化效果研究

选择芦苇、水葱、千屈菜、扁秆藨草、长苞香蒲5种常见湿地植物分别构建人工湿地小试系统,测试它们对生活污水的净化作用,分析污水净化过程中氮磷元素在植物体内和土壤中的动态分布,以明确各湿地植物对污水的综合净化能力。结果表明:（1）5种湿地植物对生活污水中的CODcr、铵态氮、总氮和总磷的去除效果显著高于无植物对照;随处理时间延续,污水中CODcr、铵态氮、总氮和总磷浓度均呈下降趋势,定植土壤中的总氮和总磷含量呈先上升后下降的变化趋势。（2）5种植物能够吸收污水中89.7%～97.9%的磷元素,污水中剩余的磷元素量较少（2.1%～10.3%）;污水中氮元素在植物体、污水和土壤中分布因植物种类不同有很大差别,芦苇、水葱和长苞香蒲可吸收污水中76.1%～83.4%的大部分氮元素,而千屈菜和扁秆藨草对氮元素吸收量较少（分别为45.0%和46.8%）,在污水和土壤中滞留的氮元素较多（21.7%～31.6%）。（3）5种植物对氮元素的积累能力显著大于对磷元素的积累能力;5种湿地植物对生活污水的综合净化能力差异较大,从强到弱依次为芦苇＞长苞香蒲＞水葱＞扁秆藨草＞千屈菜。     

刈割对人工湿地风车草生长及污水净化效果的影响

刈割对人工湿地植物的生长和净化作用的影响,国内外学者的意见存在分歧。实验于2010年7月至2011年1月在华南师范大学生物园进行。利用水池(2m×2m×0.6m)构建风车草人工湿地生活污水处理系统,研究了刈割对人工湿地风车草生长和污水净化效果的影响。结果表明,刈割组风车草在整个实验过程中均保持着良好的生长态势,而对照组在11月以后生长减缓。刈割组风车草2010年7月至2011年1月的累积地上生物量、累积地上氮磷含量以及新增分蘖数均大于对照组,表现为超补偿生长。刈割组风车草的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔传导率均显著高于对照组。刈割组和对照组的TN、TP、NH4-N和NO3-N的平均去除率分别为77%、84%、64%、72%和65%、67%、55%、63%,前者显著大于后者。刈割组和对照组的CODcr和BOD5平均去除率分别为58%、79%和54%、76%,两者差异不显著。总之,刈割对人工湿地风车草的生长和污水净化效果有明显的促进作用,这可为风车草人工湿地的科学管理提供参考。     

人工红树林湿地系统净化污水研究进展

咸淡水交接处这种特殊的生境造就了红树植物“抗污”和“降污”的功能,但能否将自然红树林湿地作为污水处理场所目前仍有争议。按照构建的人工红树林湿地的类型,分为三大类：模拟潮汐湿地系统、人工红树林污水处理系统以及红树林种植-养殖生态耦合系统。第一类系统模拟了自然海滩上的潮涨潮落的情形,第二类系统与一般人工湿地相类似,而第三类系统是指在养殖塘种植红树植物以去除有机物和营养盐。不同的类型反映了该领域研究工作的不断深入,展现了红树林湿地净化污水从理论探索向实际应用不断靠近的过程。应用人工红树林湿地净化污水具有较大的可行性,前景可观。     

红树植物人工湿地对生活污水的净化效果

研究了潜流型海桑（Sonneratia caseolaris）人工湿地、桐花树（Aegiceras corniculatum）人工湿地和木榄（Bruguiera gymnorrhiza）人工湿地对生活污水的净化效果。一年来,3种红树植物人工湿地对BOD5、CODCr、TP、TN、NH4^＋-N和NO2^--N的平均去除率分别达到83%、71%、41%、55%、50%和84%以上。人工湿地各处理周期之间,BOD5和CODCr去除率波动较小,而TP、TN、NH4^＋-N和NO2^--N去除率波动较大。3种红树植物人工湿地对各种污染物的净化效果存在一定的差异。海桑人工湿地和桐花树人工湿地对BOD5、CODCr、TP、TN和NH4^＋-N去除率明显高于木榄人工湿地,而海桑人工湿地和桐花树人工湿地相比较,除TP外,BOD5、CODCr、TN和NH4^＋-N去除率没有显著差异。人工湿地单一处理周期内,去除率随水力停留时间（HRT）的延长而增加。BOD5、CODCr、TN和NH4^＋-N在HRT为1d和2d的去除率分别为HRT为3d去除率的54%-65%和73%-84%,NO2^--N在HRT为1d和2d的去除率分别达到了HRT为3d的70%-81%和85%-94%,而TP在HRT为1d和2d的去除率分别只有HRT为3d的39%-50%和65%-74%。另外,红树植物人工湿地与风车草（Cyperus alternifoliu）人工湿地相比,前者的BOD5、CODCr、TP、TN和NH4^＋-N去除率明显小于后者（P〈0.05）。总体上看,3种红树植物人工湿地对生活污水的净化效果呈现海桑人工湿地≈桐花树人工湿地〉木榄人工湿地。     

复合垂直流构建湿地基质酶活性与污水净化效果

构建湿地是20世纪70年代兴起的处理污水的生态环境,由于其具有建造,运行和日常管理费用低廉,处理效果稳定,且适应面广,越来越受到世界各国的重视,这种污水处理技术在发展中国家有着十分广泛的应用前景,本文研究与揭示了复合垂直流构建湿地基质中的磷酸酶和脲酶活性及与污水净化效果的关系;（1）不同类型湿地基质酶活性不同。甚至不同月份的酶活性也不相同。（2）不同深度基质中的酶活性是不相同的。（3）基质磷酸酶的活性与复合垂直流构建湿地对污水中总磷（TP）,无机磷（IP）以及化学需氧量（CODCr)的去除率有很显著的相关关系。（4）脲酶的活性与凯氏氮（KN）的去除率相关性极显著,这些为利用酶活性强度作为评价净化效果和挑选合适湿地植物的指标提供了理论依据。     

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)。     

潜流湿地和表面流湿地的净化效果与植物生长比较

分别以砾石和土壤为填料构建成潜流人工湿地和表面流人工湿地,处以较大水力负荷的污水处理。比较了两种湿地对污水的净化效果,结果表明在较大水力负荷条件下两种湿地的净化效果都较差,但潜流湿地对各种污染物的净化能力都优于表面流湿地;土柱法测量了湿地植物的根系生物量,结果显示湿地植物地上部分长势差异不明显,但潜流湿地的根系生物量显著低于表面流湿地的根系生物量(P<0.05)。结合前期实验结果得出湿地净化效果不仅与湿地植物根系生物量有相关关系,还与其他因素有一定的相关关系。     

垂直流人工湿地的设计及净化功能初探

阐述了垂直流人工湿地小试系统的设计,并测试其冬季污水净化效果,垂直流人工湿地由下地流和上行流方式的两池组成,对受污染地面水体中的CODCr,BOD5和TSS的去除率分别为53．6％,78．7％和80．2％,对细菌,总大肠菌,粪大肠菌和藻类的平均去除率分别达99．4％,85．9％,89．7％和97．7％,。对KN,HN4^ -N和TP的平均去除率分别为39．2％,16．5％和25．8％,各系统对污染物的去除作用无明显差异。系统出水NO3^-N浓度高于进水,而有植物系统中又高于无植物的对照,表明湿地植物的存在有利于硝化,表明下行流－上行流人工湿地在冬季仍能较好地改善水质,是一种有效的水处理技术,对水体水质改善和水生态系恢复具有重要意义。     

人工湿地污水处理系统中的植物效应与基质酶活性

为了解植物在湿地污水净化系统中的作用与机理,构建了A-B-C三级串连垂直流人工湿地系统,并选择水葱(Scirpus validus)风车草(Cyperus alternifolius)、美人蕉(Canna indica)、和芦苇(Phragmites australis)作为测试植物,进行了生活污水处理试验.结果表明,系统中有植物单元单位面积污染物的去除量均高于无植物对照单元.与对照相比,在A、B、C三级系统中由植物效应产生的CODCr去除增量分别为43.52 g/(m2·d),20.38 g/(m2·d),30.94 g/(m2·d);TN去除增量为13.14 g/(m2·d),28.61 g/(m2·d),6.97 g/(m2·d);TP去除增量为1.2 g/(m2·d),0.66 g/(m2·d),0.06 g/(m2·d).从A到C级,污水中污质浓度递减,呈现根系活力显著增强,而植物生长量、过氧化物酶含量、生长量与氮磷积累量等显著下降趋势.基质酶活性在对照单元中较低,在有植物单元中,基质酶活性明显增大并与根系活力成正相关.     

潜流人工湿地中植物对氮磷净化影响效应的研究

采用潜流人工湿地系统,配制以NH⁺₄-N、NO^-₃-N和PO^3-₄-P为主要成分的模拟污水,通过间歇运行方式,考察了芦苇和小叶章的生长情况、生理生态学特性及其对污水中N、P净化效能的影响,并研究了植物对湿地系统pH变化、NO^-₃-N和NH⁺₄-N净化效率的影响。结果表明,当水力停留时间为7d时,小叶章和芦苇湿地对TN的去除率分别为65.1%和99.6%,去除负荷分别为1.66g · m^-3 · d^-1和2.53g · m^-3 · d^-1。小叶章和芦苇对去除TN的贡献率分别为14.7%、61.7%,对去除TP的贡献率分别为11.7%和12.9%;芦苇植株内N、P浓度分别为29.2mg/g和3.41mg/g。芦苇湿地的净化效能高于小叶章湿地。湿地系统中pH值先升高后降低的拐点可作为氨氧化反应结束的指示参数。     

人工湿地污水处理系统3种红树植物生理生态特性

研究了淡水条件下潜流型人工湿地污水处理系统中红树植物海桑、桐花树和木榄的生理生态特性。一年后,海桑、桐花树和木榄株高增长量分别为134、32cm和21cm,基径增长量分别为18.2、14.3mm和12.9mm,生物量增长量分别为747、113g/株和55g/株,表明海桑生长最快,桐花树次之,木榄最慢。从2004年1月至12月,海桑、桐花树和木榄各项生理指标的平均值分别为:叶片总叶绿素含量1.91、1.26、0.91mg/gFW,叶绿素a含量1.44、0.93、0.64mg/gFW,叶绿素b含量0.5、0.34、0.17mg/gFW,净光合速率9.67、6.39、3.57μmolCO2/(m2·s),蒸腾速率54、38、24mmolH2O/(m2·s),气孔导度285、222、110mmolH2O/(m2·s),电解质渗出率10.2、12.9、13.5%和SOD活性447、396、386U/gFW。结果表明光合作用和水分代谢海桑>桐花树>木榄,植物受伤害程度海桑<桐花树≈木榄。另外,3种红树植物全年的生理生态特征的变化规律基本相似,4～10月份生长较快,大部分生理指标维持高水平,1～3月份和11～12月份由于温度较低,生长比较慢,大部分生理指标处于较低水平。综合比较一年来人工湿地中3种红树植物的各项生理生态特征,结果显示海桑好于桐花树,桐花树好于木榄。     

季节性温度变化对CANON型潮汐流人工湿地脱氮的影响

探究了温度的季节性变化对基于亚硝化的全程自养脱氮(CANON)型潮汐流人工湿地(TFCW)脱氮性能及其微生物特性的影响。CANON型TFCW中的脱氮微生物群落在温度的季节性变化下会发生不同程度的改变,其脱氮途径及性能随之会出现周期性的波动。填料层温度在20.0 ℃以上时对TFCW脱氮性能及其中的优势脱氮菌群无显著影响,CANON作用是系统脱氮的主要途径。当填料层温度低于20.0 ℃时,厌氧氨氧化菌丰度与活性显著降低,在9.3~20.0 ℃时,亚硝酸盐氧化菌(NOB)的增殖及其活性的提高使TFCW中脱氮的主要途径由CANON作用演替为硝化/反硝化作用,系统对总氮(TN)的去除率仅为(34.8±13.0)%;在2.2~9.0 ℃时,TFCW中的厌氧氨氧化菌在受到抑制的同时仍保持着对NOB和反硝化菌群的相对竞争优势,系统脱氮重新依赖于CANON作用,其对TN的去除率为(54.8±4.8)%。该研究可为CANON型TFCW工艺的优化及工程化应用提供参考。     

Cr6+对人工湿地薏苡光合特性和微量元素吸收的影响

为深入了解Cr⁶⁺胁迫对人工湿地植物薏苡光合特性和微量元素吸收的影响,该文通过构筑微型垂直流薏苡(Coix lacryma-jobi)人工湿地,采用1/2 Hoagland’s营养液配制的含0、5、20、40 mg·L^-1 Cr⁶⁺废水为灌溉用水,研究铬胁迫对人工湿地植物生长、光合特性、抗氧化酶活性和微量元素吸收等的影响。结果表明：(1)低浓度(5 mg·L^-1)Cr⁶⁺对薏苡的株高、茎粗和分蘖影响不显著,高浓度(20、40 mg·L^-1)Cr⁶⁺则显著抑制薏苡的生长。(2)低浓度Cr⁶⁺处理下,薏苡叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)有不同程度的提高,提高幅度分别为6.8%～54.8%、13.0%～40.3%和9.1%～36.4%。高浓度Cr⁶⁺处理下,叶片P_n、G_s     

人工湿地除磷研究进展

从人工湿地除磷机理着手,综述了国内外有关湿地基质、湿地植物及微生物强化除磷的研究机理以及进展。深入研究多种基质组合对磷素的吸附与解析机理,可以从理论上推进诸多高效除磷基质的实际应用进程;植物间接净化作用及其与湿地水力停留时间的关系,是影响湿地植物选种和种植的重要依据;植物根际微环境以及植物与微生物的耦合作用可能是人工湿地除磷的主要途径之一;强调湿地的污水净化功能而忽视其生态服务功能,是湿地运行中普遍存在的认识错误。最后指出：湿地运行应采取高水力负荷、低污染负荷的方式,强调强化一级处理的重要性。     

Growth and Contaminant Removal Effect of Several Plants in Constructed Wetlands

The aim of the present study is to probe the relation between plant growth and its decontamination effect in constructed wetlands.Four species were studied in the small-scale mono-cuitured constructed wetlands, which were fed with domestic wastewater. Plant growth indexes were correlated with contaminant removal performance of the constructed wetlands. Wetlands planted with Cyperus flabelliformis Rottb. showed the highest growth indexes such as shoot growth, biomass, root activity, root biomass increment, and the highest contaminant removal rates, whereas wetlands planted with Vetiveria zizanioides L. Nash had the lowest growth indexes and the lowest removal rates. Above-ground biomass and total biomass were significantly correlated with ammonia nitrogen removal, and below-ground biomass with soluble reactive phosphorus removal. Photosynthetic rate had higher correlation with nitrogen removal in these species. Root activity and root biomass increment was more correlated with 5 d biochemical oxygen demand removal.Chemical oxygen demand removal had lower correlations with plant growth indexes. All four species had higher removal rates in summer and autumn. The results suggest that the effect of plant growth on contaminant removal in constructed wetlands were different specifically in plants and contaminants.     

Growth and Contaminant Removal Effect of Several Plants in Constructed Wetlands

The aim of the present study is to probe the relation between plant growth and its decontamination effect in constructed wetlands. Four species were studied in the small-scale mono-cultured constructed wetlands, which were fed with domestic wastewater. Plant growth indexes were correlated with contaminant removal performance of the constructed wetlands. Wetlands planted with Cyperus flabelliformis Rottb. showed the highest growth indexes such as shoot growth, biomass, root activity, root biomass increment, and the highest contaminant removal rates, whereas wetlands planted with Vetiveria zizanioides L. Nash had the lowest growth indexes and the lowest removal rates. Above-ground biomass and total biomass were significantly correlated with ammonia nitrogen removal, and below-ground biomass with soluble reactive phosphorus removal. Photosynthetic rate had higher correlation with nitrogen removal in these species. Root activity and root biomass increment was more correlated with 5 d biochemical oxygen demand removal. Chemical oxygen demand removal had lower correlations with plant growth indexes. All four species had higher removal rates in summer and autumn. The results suggest that the effect of plant growth on contaminant removal in constructed wetlands were different specifically in plants and contaminants.     

蚯蚓对湿地植物光合特性及净化污水能力的影响

以香蒲、芦苇和美人蕉为研究对象,并以土壤+沙子+有机质混合物为供试基质模拟人工湿地处理污水,采用向基质中加入蚯蚓与未加入蚯蚓2种处理。研究加入蚯蚓后,香蒲、芦苇和美人蕉光合速率、蒸腾速率、SPAD值和水分蒸发、蒸腾量的变化及其对净化污水能力的影响。结果表明:与未加入蚯蚓相比,加入蚯蚓后,香蒲、芦苇和美人蕉的净光合速率、蒸腾速率、SPAD值和水分蒸发、蒸腾量均增加,其中芦苇的净光合速率、蒸腾速率和水分蒸发、蒸腾量增加达到显著水平(P <0.05),而香蒲的水分蒸发、蒸腾量增加也达到显著水平(P <0.05);加入蚯蚓后,香蒲、芦苇和美人蕉对COD_Mn、NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN和TP的去除率均增加,且香蒲和芦苇对COD_Mn的去除率显著增加 (P <0.05)。加入蚯蚓后,香蒲、芦苇和美人蕉的SPAD值均增加,说明蚯蚓能提高湿地植物对氮的吸收,增加植株中的氮含量,促进湿地植物的光合速率和蒸腾速率从而提高对污水的净化能力。     

外来植物南美蟛蜞菊、裂叶牵牛和五爪金龙的光合特性

对南美蟛蜞菊、裂叶牵牛和五爪金龙的光合生理特性进行研究 ,结果表明 :(1) 3种植物都具有较强的 CO2 固定能力 ,南美蟛蜞菊的净光合速率峰值达 2 2 .1μm ol/ (m2 · s) ,高于裂叶牵牛 (17.2 μmol/ (m2 · s) )和五爪金龙 (18.6 μmol/ (m2 · s) ) ;(2 ) 3种植物光合速率、蒸腾速率的日进程曲线呈“双峰”型 ,气孔导度变化规律与蒸腾速率相似 ,在中午前后均出现一定程度的下降 ;(3)暗呼吸速率曲线呈单峰型 ,在中午时出现高峰 ,暗呼吸速率大小次序为 :五爪金龙 >裂叶牵牛 >南美蟛蜞菊。(4 )南美蟛蜞菊的光饱和点为 15 31μm ol/ (m2· s) ,光补偿点为 2 0 .0 μmol/ (m2· s) ,而裂叶牵牛的光饱和点 114 6 μmol/ (m2· s) ,光补偿点39.3μmol/ (m2· s) ;五爪金龙的光饱和点 12 6 1μmol/ (m2· s) ,光补偿点 4 4 .1μm ol/ (m2· s) ,3种植物都表现为喜阳植物的特性 ,且对弱光条件的适应力也较强 ,其中尤以南美蟛蜞菊的有效光合辐射范围最广 ,光量子利用效率较高 ,具有很强忍耐强光及适应阴生环境的能力。该项研究有助于解释南美蟛蜞菊生长迅速、生产力高、竞争性强的生物学特点