柊叶和象草波式潜流人工湿地的对比研究

为探索柊叶和象草在人工湿地中的应用及其净化机理,该研究以柊叶和象草为人工湿地植物分别构建了波式潜流人工湿地系统,分析了柊叶和象草波式潜流人工湿地对生活污水中COD_(cr)、TN和TP的净化效果,观察了柊叶和象草两种植物在不同季节的生长状况。结果表明:经过15个月的连续运行,在表面水力负荷约0.3 m·d~(-1)的条件下,柊叶和象草波式潜流人工湿地平均去除率是COD_(cr)分别为66.1%和70.1%,TN分别为60.4%和63.7%,TP分别为74.1%和75.1%。两种植物生长良好,根系发达,象草的地上生物量是柊叶的2.1倍,地下生物量相当;冬季象草生长缓慢,柊叶部分叶片的四周干枯,但二者都不会枯亡。这说明两个人工湿地对COD_(cr)、TN和TP都具有较好的去除效果,但无显著性差异,柊叶和象草能明显提高潜流人工湿地的净化效果。     

测定潜流人工湿地根系生物量的新方法

设计了一种新方法研究潜流人工湿地植物根系的分布和生物量。采用自制的圆柱形的不锈钢网柱,安放在潜流湿地的碎石基质中,定期分层取出网柱内的碎石,可观察根系的分布特点;收获网柱内的根,可测定根系的生物量和生长量。网柱的直径20cm,高50cm,网孔直径1．80cm,不锈钢丝粗1．38mm。安装时,使网柱垂直,上端达碎石表面,下端靠近湿地床底。安装好后,装入碎石基质,观察测定时,把基质取出,观察完后,再把基质放回。用该方法,对碎石基质的潜流人工湿地中植物根系的分布和生物量进行了1a的实验测定,认为该方法是测定潜流人工湿地根系生长和分布的有效方法,它易于安装、测定方便、准确。7月和12月份两次测定的湿地根系生物量之和为331．8gm^-2,其中分布于0—5cm的根生物量为174．4gm^-2,5～15cm为142．1gm^-2,15cm以下为15．3gm^-2。种问根系生物量的差异很大,根系生物量最大的是美人蕉,为182．4gm^-2,最小的是水鬼蕉,为1．38gm^-2。根生物量似乎呈不同的季节格局,象草7月份根系生物量较大,而其他种12月份的较大。不同种根系生物量的垂直分布也有显著的差异,具根状茎的芦苇和较粗根的水鬼蕉以直径大于1mm的根为主,它们的根分布较深,而浅层根较少;象草、美人蕉和风车草,直径1mm以内的根占根生物量的80％以上甚至100％,它们的根分布较浅。     

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。     

四种湿地植物在人工湿地的生长特性研究

研究了表面流人工湿地中香根草(Vetiveria zizanioides)、风车草(Cyperus flabelliformis)、芦苇(Phrogmites australis)和水鬼蕉(Hymenocallis littoralis)4种植物的根生物量和生长量、根系分布、地上部分的生长情况.风车草、香根草和水鬼蕉根系及地上部分的生长节律相似,9月或10月前生长较快,以后生长减慢甚至停止;芦苇则不同,7月以前生长缓慢,以后生长加速,冬季也保持较快的生长.全年根生长量和根生物量以水鬼蕉最大,显著高于其它植物(P<0.01),香根草最小,显著低于其它3种植物(P<0.01).香根草的根系垂直向下生长,分布较深,而其它3种植物的根系主要分布在浅层土壤中.风车草分株最多,叶面积指数最大.香根草叶面积指数最小.结果表明,在构建多种植物人工湿地群落时,可以考虑将芦苇与大多数湿地植物搭配以保证湿地全年保持较好的净化效果;水鬼蕉可以作为底层植物,和风车草等生长早、植株较高的植物构建多种湿地群落.     

波形潜流人工湿地污水处理的研究

波形潜流人工湿地包括水平流、上行流和下行流在内的混合流态,集合了潜流人工湿地和垂直流人工湿地的优点,优于传统潜流人工湿地。本文主要结合波形潜流人工湿地的特点,探讨波形人工湿地微生物群落结构及污染物去除机理,为强化波形潜流人工湿地的净化功能提供参考。     

红树林人工湿地对生活污水的净化效果

建立3条结构相同的潜流人工湿地带(长×宽×高为33 m×3 m×0.5 m),带内分别种植外来种海桑和本地种秋茄、桐花树,水力负荷为5 m3·d-1,停留时间约3 d,连续2年监测。结果表明:各湿地带对CODcr、BOD5、TN、NH3-N、TP和SP的平均去除率分别为65%、74%、53%、52%、67%和70%;不同红树植物湿地带的去除能力不同,且与植物生长状况相关;湿地运行初期,海桑生长速度最快,其去污能力最强;其后海桑受到化学试剂的影响死亡1/2,其去污能力显著低于桐花树和秋茄;各湿地带对肠道菌群的去除率均高于80%,不同植物之间无显著差异,但出水中的菌体数量远高于国家污水排放标准,应结合其他措施(如氯化消毒等)处理肠道菌群;红树林是比较理想的人工湿地净化植物,但外来种海桑对化学试剂、低温等不良环境敏感,生长不稳定,需进一步探讨红树林作为人工湿地净化植物的可行性。     

抚仙湖窑泥沟人工湿地的除磷效果研究

为了减缓和控制抚仙湖局部湖湾水体富营养化趋势,在抚仙湖北岸建设了净化面积1 hm²的人工湿地.综合利用生物氧化塘、水平潜流人工湿地和表面流人工湿地治理技术,对入湖河道窑泥沟污水中磷的去除效果进行了试验研究.结果表明,该人工湿地系统对磷具有较强的去除能力.总磷去除率在57.7%～81.10%之间,平均去除率为54.9%.单位面积磷滞留量平均为26 mg·m^-2·d^-1,其中,湿地植物同化作用磷滞留量为26.1 mg·m^-2·d^-1,约占磷滞留总量的10%,大部分磷去除是通过基质吸附和沉降作用,但主要湿地植物水芹的季节变化对相应功能区的除磷效果会产生一定影响.试验期间,各功能区单位面积磷滞留量依次为水平潜流人工湿地＞生物氧化塘＞沉淀池＞表面流人工湿地.     

两栖榕在人工湿地的生长特性及其对污水的净化效果

研究了两栖榕在潜流型人工湿地的生长特性及其对污水的净化效果。一年多的实验表明,生长在人工湿地的两栖榕具有发达的侧根和不定根,保持正常的净光合速率,蒸腾速率,根系活力生长速率。两栖榕人工湿地对TN,TP,CODCr和BOD5的去除率分别为54．2％、40．9％、72．4％和74．3％,与无植物系统相比较,去除率分别提高了17％、12％、10％和11％,此外,两栖榕人工湿地系统中,水力停留时间对去除率果有一定影响。     

4种木本植物在潜流人工湿地环境下的适应性与去污效果

为解决冬季植物问题,将4种木本植物引入潜流人工湿地环境,进行植物适应性和去污效果研究,结果表明:(1)4种木本植物在潜流人工湿地环境下的净光合速率日变化规律为夹竹桃、栀子、女贞变化规律是"双峰"型,木槿则是"单峰"型;叶片气孔导度日变化规律为木槿是"单峰"型,其他3个品种没有明显规律;植物胞间CO2浓度的日变化规律与净光合速率日变化规律相反对应关系;蒸腾速率日变化规律为4种植物都呈现"单峰"型规律,且高峰出现在11:00—13:00之间。(2)除女贞外较低外,其余3种植物叶绿素含量较高但差异不大;丙二醛含量较高的是木槿与栀子,女真最低;氮磷积累量最高是夹竹桃,最低的是木槿;基质脲酶活性夹竹桃、木槿高于栀子、女贞,基质磷酸酶活性在4种植物中比较接近。(3)4种木本植物引入湿地后长出了白色的水生根系,且数量多于陆地土壤栽培条件的土培根系;在内部结构上也有较大差异,土培根系的组织非常致密,水生根系则有发达的通气组织。(4)试验期间系统TN平均去除率为40.2%,TP平均去除率为80.8%。COD Cr的平均去除率较低为15.4%,NH+4-N的平均去除率为61.8%,各月份间的差异随着季节温度的变化基本一致。     

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。     

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)。     

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...     

Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons and linear alkylbenzene sulfonates from domestic wastewater in pilot constructed wetlands and a gravel filter

Removal efficiencies of polycyclic aromatic compounds (PAHs) and linear alkyl benzene sulfonates (LAS) were evaluated in a pilot-scale constructed wetland (CW) system combining a free water surface wetland, a subsurface wetland and a gravel filter in parallel. The effect of parameters such as temperature and mass loading rate was also examined. The subsurface constructed wetland system was found to have the overall best performance on pollutants removal. In particular, the average removal of PAHs and LAS was 79.2% and 55.5% for the SSF (Subsurface Flow) constructed wetland, 68.2% and 30.0% for the FWS (Free Water Surface) constructed wetland and 73.3% and 40.9% for the gravel filter, respectively. Removal efficiency and the estimated first-order volumetric removal rate constant (k_v) for both PAHs and LAS decreased with increasing water temperature. The experimental results suggest that the absorption in solid media is the main mechanism for xenobiotics removal in constructed wetlands and that the overall performance of the SSF wetland is significantly better than the FWS wetland or the gravel filter.     

北京地区人工湿地植物活力及污染物去除能力

研究了北京地区常见9种水生植物在水平流潜流型人工湿地中的污染物去除能力和生活力.结果表明,前边湿地单元对COD、TP、TN等污染物的去除贡献大于后边湿地单元.供试植物均可在人工湿地中正常生长,稳定生长112 d后,不同植物的氮磷含量和生物量差异显著（P<0.05）,多数植物氮磷含量地下部高于地上部,地下地上部生物量比（U/A）接近或大于1.植物体内的氮磷累积量为1.36～7.89 g·m^-2和0.19～1.07 g·m^-2.植物生物量对氮磷累积量的影响力大于氮磷含量对氮磷累积量的影响力.水生鸢尾应为北京地区首选人工湿地植物,菖蒲、香蒲和荻等次之.泽泻和芦竹在人工湿地中不能越冬成活.     

人工湿地对抗生素复合污染的净化效果及微生物群落响应

为研究人工湿地对氟喹诺酮类(FQs)、磺胺类(SFs)、四环素类(TCs)抗生素的净化性能及微生物群落的响应,以运行多年的单层及多层(3层、6层)基质结构的水平潜流入工湿地为对象,分别采用固相萃取-高效液相色谱法和高通量测序来检测抗生素含量和微生物菌落结构,分析对比分层结构湿地系统中3类8种抗生素的去除规律、对常规污染...     

嘉兴石臼漾湿地冬季浮游植物群落结构特征

2010年冬季对嘉兴石臼漾饮用水水源人工湿地水体的浮游植物群落结构进行了调查,以探索湿地净化措施对浮游植物群落结构的影响.结果表明:在石臼漾湿地共发现浮游植物77种,隶属7门39属,其中硅藻门最多,为14属33种;优势种有变异直链藻、梅尼小环藻、菱形藻、色球藻、针晶蓝纤维藻、四尾栅藻、小型黄丝藻等,梅尼小环藻优势度最大,为0.144.石臼漾湿地冬季浮游植物平均密度为1.28×106 cell·L-1;出水口密度最低,为6.80×105cell·L-1,并且出水口蓝藻细胞的密度仅为进水口的14.9％(P＜0.05).各采样点Shannon多样性指数为0.94 ～1.27.经聚类和多维尺度分析,石臼漾湿地冬季浮游植物群落可分为根孔沿岸带群落、根孔植物床流水型群落(2种)、深度净化湖区静水型群落和湿地源水群落五大类;各采样点生态环境及水体流速的不同是五类群落产生的主要影响因素.     

Design methodology accounting for the effects of porous medium heterogeneity on hydraulic residence time and biodegradation in horizontal subsurface flow constructed wetlands

Horizontal flow constructed wetlands are engineered systems capable of eliminating a wide range of pollutants from the aquatic environment. Nevertheless, poor hydrodynamic behavior is commonly found resulting in preferential pathways and variations in both (i) the hydraulic residence time distribution (HRTD) and, consequently, (ii) the wetland's treatment efficiency. The aim of this work was to outline a methodology for wetland design that accounts for the effect of heterogeneous hydraulic properties of the porous substrate on the HRTD and treatment efficiency. Biodegradation of benzene was used to illustrate the influence of hydraulic conductivity heterogeneity on wetland efficiency. Random, spatially correlated hydraulic conductivity fields following a log-normal distribution were generated and then introduced in a subsurface flow numerical model. The results showed that the variance of the distribution and the correlation length in the longitudinal direction are key indicators of the extent of heterogeneity. A reduction of the mean hydraulic residence time was observed as the extent of heterogeneity increased, while the HRTD became broader with increased skewness. At the same time, substrate heterogeneity induced preferential flow paths within the wetland bed resulting in variations of the benzene treatment efficiency. Further to this it was observed that the distribution of biomass within the porous bed became heterogeneous, rising questions on the representativeness of sampling. It was concluded that traditional methods for wetland design based on assumptions such as a homogeneous porous medium and plug flow are not reliable. The alternative design methodology presented here is based on the incorporation of heterogeneity directly during the design phase. The same methodology can also be used to optimize existing systems, where the HRTD has been characterized with tracer experiments.     

人工湿地植物对观赏水中氮磷去除的贡献

研究了处理观赏用轻度富营养化水的人工湿地中植物的生长特性和氮磷去除作用。研究发现 ,所选用的 2 1种植物中 ,有17种植物在人工湿地中生长良好 ,稳定生长 10 5 d以后 ,其平均总生物量在 15 5～ 1317g/ m2之间 ,除了鸭跖草的地上地下生物量比 (A/ U)为 2 0 .5外 ,其余都在 1.18～ 4 .2 9之间。植株地上部 N和 P的浓度分别在 10 .99～ 34.74 mg/ g和 0 .5 9～ 3.81mg/ g之间 ;地下部 N和 P浓度分别在 6 .2 0～ 2 9.5 0 mg/ g及 0 .72～ 3.83mg/ g之间。大部分植物地上部 N和 P的浓度大于地下部 (p<0 .0 5 )。植物的 N、P积累量分别在 2 .10～ 2 4 .4 8g/ m2 和 0 .2 3～ 1.95 g/ m2 之间。在处理轻度富营养化水的人工湿地中 ,植物吸收对氮磷的去除起着主要作用——贡献率分别为 4 6 .8%和 5 1.0 %。植物的氮磷积累量与浓度及生物量之间均存在显著相关 ,所以可以直接以生物量为指标选择人工湿地植物。同时考虑净化和景观效果 ,可为处理城镇轻度富营养化水的人工湿地的植物选择提供参考