复合垂直流人工湿地对氮的净化效果
复合垂直流人工湿地对氮的净化效果
贺 锋, 吴振斌, 成水平, 付贵萍
(中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室,湖北
武汉430072)
摘 要: 采用复合垂直流人工湿地处理武汉东湖污染水的中试结果表明,出水中NH +4-N 、NO -2-N 和凯氏氮(K N )浓度均显著降低,而NO -3-N 含量有所上升;系统最佳运行水力负荷为800mm/d ,超过此负荷后系统净化效果随负荷增加而下降;在东湖现有的污染负荷下,处理系统仍呈现
;就基质中K N 的分布而言,水平方向为下行流池含量高于上行流池,垂直方向为上层>中层>下层,而在植物体内的分布则为叶片中含量最高。
关键词: 污染湖水; 复合垂直流人工湿地; 氮的积累与分布
中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1000-4602(2004)10-0018-04
基金项目:“十五”国家科技攻关课题(2002AA601021); 中国科学院知识创新工程重要方向项目(K SCX 2-SW -102);武
汉市晨光计划资助项目(20025001035)
E ffect of I ntegrated V ertical 2flow Constructed Wetland on Nitrogen
R emoval
HE Feng , WU Zhen 2bin , CHE NG Shui 2ping , FU G ui 2ping
(State K ey Lab.o f Freshwater Ecology and Biotechnology ,Institute o f Hydrobiology ,China
Academy o f Sciences ,Wuhan 430072,China )
Abstract : A pilot test was conducted with integrated vertical 2flow constructed wetland to treat polluted water from East Lake in Wuhan.Result shows that the concentrations of NH +4-N ,NO -2-N ,K jeldahi nitrogen (K N )in the effluent is reduced remarkably while NO -3-N is increased slightly.The system optimal hydraulic load is 800mm/d.When this optimal value is overloaded ,the purification effectiveness decreases with the in 2crease of hydraulic load.Under the present pollution load in East Lake ,the system still has the potential of bearing pollution.From the K N plane distributing in substrates ,the nitrogen content of down 2flow chamber is higher than that of up 2flow chamber.From the K N vertical distribution ,the nitrogen content of top layer is high 2er than that of medium layer ,bottom layer has the minimum content.The highest concentration is in leafage based on the K N distributing in the plants.
K ey w ords : polluted lake water ; integrated vertical 2flow constructed wetland ; nitrogen accumula 2
tion and distribution
1 材料与方法111 系统的构建
复合垂直流人工湿地中试系统建于武汉东湖湖畔,面积为162m 2,由下行流和上行流两池串联而
中国给水排水
2004V ol.20 CHI NA W ATER &W ASTEW ATER
N o.10
成,底部连通。单池尺寸为9m×9m。池内填充基质,下行流池深为65cm,上行流池深为55cm。基质表层种植植物,下行流池表面铺设有进水布水管,上行流池表面铺设有出水收集管。
中试系统进水直接取自东湖子湖(水果湖),取水口距茶港排污口约80m,取水泵房用砖墙围砌,并设有栅栏保护。受污染湖水经泵提升,输送300 m后排入蓄水池,停留624h后进入系统。
在下行池种植美人蕉(Canna genaralis),上行池种植菖蒲(Acorus calamus)。
112 系统的运行及监测
中试系统于1998年5月建成并投入使用,至今仍在正常运行当中。系统采用间歇进水方式,日常运行负荷以800mm/d为主。
① 水质监测
系统自投入运行后,每月监测水质12次。其中凯氏氮(K N)采用半微量法测定,N O-3-N采用酚二磺酸光度法测定,N O-2-N采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法测定,NH+4-N采用纳氏试剂比色法测定。其他指标的测定均按国家环保局的标准方法进行[1]。
② 基质砂样分析
在下行流和上行流池中各设5个采样点(梅花状),分别在05、2025、4045cm深度处取样,然后将每个深度的5个样混合,分别标记为“上”、“中”、“下”字样,置于通风橱中,挑去混入其中的杂物,用研钵磨碎,并通过0.25mm孔筛选取细砂,装入密封容器中待测。对砂样的检测指标为K N,检测方法见文献
[2]。
③ 植物样分析
在各池中随机采样,连根采集、洗净,在60℃下烘至恒重,分不同部位(根、茎、叶)碾碎,部分植物整株碾碎,并通过0.25mm孔筛选后待测。对植物样的检测指标为K N,检测方法见文献[2]。
2 结果与讨论
211 系统进、出水氮浓度的变化
运行期间进、出水氮含量变化见图1。
结果表明:①进水中无机氮(NH+4-N、NO-2-N 和NO-3-N)含量高于有机氮(K N减去NH+4-N),且NH+4-N含量最高,分别是NO-3-N和NO-2-N 含量的28和32倍;②湿地进水中NH+4-N和K N 的含量较湖水均有一定程度降低,说明蓄水池有一定的预处理功能;③经过系统处理后NO-3-N含量有所上升,说明存在着较强的硝化作用;④经过系统处理后NH+4-N、NO-2-N和K N浓度均显著降低,对K N的平均去除率为65.71%(标准差为18.78%),对NH+4-N的平均去除率为92.48%(标准差为8.52%),对NO-2-N的平均去除率为89.53%(标准差为10.17%)
。
图1 中试系统进、出水氮浓度的变化
Fig.1 Nitrogen concentration variation of in fluent and effluent 与文献[3、4]相比,就脱氮效果而言,垂直流湿地优于水平流;复合垂直流向较单一流向效果好;间歇运行优于连续运行。
212 不同水力负荷与脱氮效果的关系
不同水力负荷下系统对氮的净化效果见图2
。
图2 水力负荷对氮净化效果的影响
Fig.2 In fluence of hydraulic load on nitrogen
rem oval efficiency
由图2可知,随着水力负荷的增加(最佳水力负荷为800mm/d),系统对氮的净化效果逐渐增强,但水力负荷>800mm/d后净化效果开始下降。213 污染负荷与脱氮效果的关系
中试系统在不同污染负荷下对氮的净化效果见图35。
图3 系统污染负荷与K N 去除负荷的关系
Fig.3 Relationship between pollution load and
K N rem oval
load
图4 系统污染负荷与NH +4-N 去除负荷的关系
Fig.4 Relationship between pollution load and NH +4-N
rem oval
load
图5 系统污染负荷与
NO -2
-N 去除负荷的关系
Fig.5 Relationship between pollution load and
NO -
2-N
rem oval load
可以看出,系统污染负荷与氮去除负荷之间均
存在着线性关系,且相关性很好。从试验期间的污染负荷来看,均为系统净化量随污染负荷的增加而增加,没有出现下降的拐点(系统污染承载阈值)。这表明在东湖现有的污染水平下,对湿地系统不会存在污染负荷过重的威胁,也说明系统在较佳水力负荷(800mm/d )下仍有继续承载污染量的潜力。214 K N 在基质中的积累与分布
污水经过湿地处理后,K N 在基质中的滞留、积累和分布状况(见图6)表明,沿水平方向为下行流
池的K N 含量高于上行流池;垂直方向上,K N 含量
依次为:上层>中层>下层
。
图6 K N 在基质中的分布状况
Fig.6 K N distribution in substrate
该系统由下行流和上行流两池串联而成,水流先垂直向下,通过连通层后再垂直向上,污染物质在系统中流经不同的活性层时逐级得到降解。从水平分布上看,下行流池在前,首先接触污水,阻截的污染物质相对较多;上行流池在后,污水到达时已得到一定程度的净化,污染物浓度降低,因此表现为下行流池的K N 含量高于上行流池。
在垂直层面上分析,首先从砂样的表观来看,上层呈褐色,中层为浅褐色,下层为淡黄色,据此可初
步预测各层K N 含量的大小(色深则K N 含量多,色浅则K N 含量少)。在人工湿地的设计中一般上层基质粒径较小、比表面积相对较大、滤过和吸附能力相对较强,而污水首先接触的是下行流池的表层,其滞留量自然较大,因此K N 含量表现为上层>中层
>下层的结果。
215 K N 在植物中的积累与分布
对中试系统植物的根、茎、叶等部位的氮含量进
行了测定(见图7),结果表明:不同植物体内氮的分布也不同,对美人蕉表现为叶>根>茎,对菖蒲表现为叶>地下部位(根+块状地下茎)。
与以前的研究[57]相比,不同的物质在不同植物的不同器官中,积累分布规律也不一样,但都存在一个大的趋势,即叶中积累量最大,其他部分次之
。
图7 K N 在植物体内的分布状况
Fig.7 K N distribution in plants
3 结论
① 间歇运行的复合垂直流人工湿地系统对氮有良好的去除效果。
② 中试系统的水力负荷以800mm/d 为宜,超过此水力负荷则系统净化效果随负荷增加而下降。
③ 在现有的污染负荷下,中试系统仍呈现出继续承载污染量的潜力。
④ 在基质中K N 的水平积累和分布规律表现为下行流池的含量高于上行流池,垂直积累和分布
规律表现为上层>中层>下层。
⑤ 水生植物的叶片中K N 含量最高。参考文献:
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作者简介:贺锋(1973-
), 男, 湖北黄冈人, 助理研究员, 博士研究生, 研究方向为水污染生物工艺学和生态工程。
电话:(027)62225633 87647675
E -m ail :hefeng @https://www.360docs.net/doc/0e16927784.html,
收稿日期:2004-06-11
?工程信息?
河北省沧州市供水管网改造工程
该工程改造供水管网长:34.89km ,管材:球墨铸铁管,管径:DN200DN600,投资额:4900万元,建设周期:
2004年5月—2006年5月。甲方:沧州市供水总公司,设计单位:河北省沧州市开源给水设计所。
(江西省宜春市供水公司 钟 波 供稿)
垂直流人工湿地工艺设计
收稿日期:2008-03-10 基金项目:江西省自然科学基金项目(2007GZC084),江西省教育厅自然科学研究项目(赣教技字[2007]193号)作者简介:李忠卫(1985-),男,江西吉安人,在读硕士. 文章编号:1005-0523(2008)03-0040-05 垂直流人工湿地工艺设计概述 李忠卫,王全金,李 丽 (华东交通大学土木建筑学院,江西南昌330013) 摘要:简单介绍了人工湿地的定义、类型及其运行的影响因素.阐述了垂直流人工湿地系统的主要设计内容,包括湿地床体设计、植物群落的构建、基质的选择和铺设、自动增氧系统的建设等方面,并给出了相关的设计参数.关 键 词:人工湿地;垂直流;工艺设计中图分类号:X703.1 文献标识码:A 人工湿地是一种由人工建造和监督控制的、与沼泽地类似的地面,它是利用自然生态系统中的物 理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化.湿地系统主要由各种具有透水性的基质、水生植物、水体、湿地中低等动物和好氧或厌氧微生物种群五部分组成[1].人工湿地系统运行情况是否良好取决于进水水质、湿地的设计以及出水水质要求等因素[2].Miklas Scholz 通过相关性分析得出湿地的去除率与电导率、温度、溶解氧和总悬浮物有密切关系[3].人工湿地根据水流方式的差异可分为三种:①自由表面流人工湿地(SFW ),②水平潜流人工湿地(SSFW ),③垂直流人工湿地(VFW ).为了使出水水质达到指定的排放标准,必须对湿地进行合理的设计,针对不同类型的湿地其设计方法和构建过程在某些方面会有所不同.垂直流人工湿地在净化污水方面有较好的效果,尤其是脱氮除磷方面.但人工湿地系统较传统污水处理工艺占地较大,与其他类型人工湿地相比,其基建费用相对较高.设计参考公式方面各地均有差异,相关参数不全或者较少.因此,垂直流人工湿地的设计在整个系统的建设过程中占据重要作用.本文较为全面地介绍了垂直流人工湿地系统设计方法和相应的强化措施. 1 垂直流人工湿地的设计 垂直流人工湿地系统的设计中包括选址、系统工艺、核心设施、水力负荷、植物、基质、床体结构的 设计等,其中较为重要的为人工湿地床体设计与参数的选定、湿地基质的构建、植物群落的构建三个方面. 1.1 湿地床体设计 垂直流人工湿地中水的流态满足一级推流动力学,可采用一级动力学方程计算湿地所需表面积[4]. A s =[Q (ln C 0-ln C e )]/(K T Dn ) (1) 式中:C e —出流BOD 5(mg /L ); C 0—入流B O D 5(mg /L ); K T —与温度有关的一级反应速率常数(d -1);Q —系统平均流量(m 3/d );D —床层深度(m );n —床层孔隙率;A S —系统表面积(m 2) K T 与温度的关系为K T =K 20(1.1)T -20.据有关 文献报道和实际试验,某一特定潜流湿地系统的K 20与床体填料的孔隙率n 有关,关系式为K 20=K 0 (37.3n 4.172 ),对典型城市污水取K 0=1.893d -1,高 第25卷第3期2008年6月 华 东 交 通 大 学 学 报 Journal of East China Jiaotong University Vol .25 No .3Jun .,2008
复合垂直流人工湿地对氮的净化效果
复合垂直流人工湿地对氮的净化效果 贺 锋, 吴振斌, 成水平, 付贵萍 (中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室,湖北 武汉430072) 摘 要: 采用复合垂直流人工湿地处理武汉东湖污染水的中试结果表明,出水中NH +4-N 、NO -2-N 和凯氏氮(K N )浓度均显著降低,而NO -3-N 含量有所上升;系统最佳运行水力负荷为800mm/d ,超过此负荷后系统净化效果随负荷增加而下降;在东湖现有的污染负荷下,处理系统仍呈现 ;就基质中K N 的分布而言,水平方向为下行流池含量高于上行流池,垂直方向为上层>中层>下层,而在植物体内的分布则为叶片中含量最高。 关键词: 污染湖水; 复合垂直流人工湿地; 氮的积累与分布 中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1000-4602(2004)10-0018-04 基金项目:“十五”国家科技攻关课题(2002AA601021); 中国科学院知识创新工程重要方向项目(K SCX 2-SW -102);武 汉市晨光计划资助项目(20025001035) E ffect of I ntegrated V ertical 2flow Constructed Wetland on Nitrogen R emoval HE Feng , WU Zhen 2bin , CHE NG Shui 2ping , FU G ui 2ping (State K ey Lab.o f Freshwater Ecology and Biotechnology ,Institute o f Hydrobiology ,China Academy o f Sciences ,Wuhan 430072,China ) Abstract : A pilot test was conducted with integrated vertical 2flow constructed wetland to treat polluted water from East Lake in Wuhan.Result shows that the concentrations of NH +4-N ,NO -2-N ,K jeldahi nitrogen (K N )in the effluent is reduced remarkably while NO -3-N is increased slightly.The system optimal hydraulic load is 800mm/d.When this optimal value is overloaded ,the purification effectiveness decreases with the in 2crease of hydraulic load.Under the present pollution load in East Lake ,the system still has the potential of bearing pollution.From the K N plane distributing in substrates ,the nitrogen content of down 2flow chamber is higher than that of up 2flow chamber.From the K N vertical distribution ,the nitrogen content of top layer is high 2er than that of medium layer ,bottom layer has the minimum content.The highest concentration is in leafage based on the K N distributing in the plants. K ey w ords : polluted lake water ; integrated vertical 2flow constructed wetland ; nitrogen accumula 2 tion and distribution 1 材料与方法111 系统的构建 复合垂直流人工湿地中试系统建于武汉东湖湖畔,面积为162m 2,由下行流和上行流两池串联而 中国给水排水 2004V ol.20 CHI NA W ATER &W ASTEW ATER N o.10
高效垂直流人工湿地村镇污水处理典型实例简介
高效垂直流人工湿地村镇污水处理典型实例简介 时间：2008-06-12 来源：深圳市环境科学研究所作者：莫凤鸾，彭立新，雷志洪 资料来源：深圳市环境科学研究所 摘要：通过介绍几个典型人工湿地城镇污水处理工程，论述人工湿地在城镇污水处理中的实用价值与前景。 Abstract： 关键字：城镇污水处理；高效垂直流人工湿地工艺 1前言 随着改革的深入，农村城镇化的推进，人口也不断增加，因人类生活所产生的污水日益增加并集中，在这些中小城镇需建设相应的污水处理厂，但受经济发展的制约，污水运行费用投入受到很大限制，很难正常运行。结合这些城市征地相对容易，而运行费用难筹集的具体特点，采用具有工艺技术先进、工艺成熟可靠、运行管理简单方便、投资省、运行费用低的生态节能的人工湿地污水处理系统，具有很大的实用价值和应用前景。 人工湿地是污水处理新型实用技术，具有投资较低、出水水质好、操作简单、运行费低和美化生态环境等优点，特别适用于土地资源丰富的中小城镇和广大农村。深圳环科所采用以人工湿地为核心的处理工艺建立了多例人工湿地城镇污水处理工程，系统运行效果稳定。2工程实例 2.1 铙平县城镇水资源保护人工湿地工程 2.1.1工程概况 黄冈河是广东省饶平县主要的淡水资源，全县主要的工农业生产用水和饮用水约80％来自黄冈河，县城水厂的取水点位于黄冈河的下游。随着人口的增长、农业生产方式的改变和工业的发展，黄冈河水质逐年恶化。对此省环境保护局、地方政府等相当重视，保护黄冈河饮用水源已刻不容缓。三饶镇位于黄冈河上游地区，目前镇内尚未修建任何污水处理设施，镇内生活污水及工业废水未经处理直接进入了黄冈河，黄冈河水质受到一定程度的污染。为了改善黄冈河水质，保护人民身体健康，三饶镇人民政府委托我所采用高效垂直流人工湿地就新丰镇及三饶镇生活污水进行处理。 三饶镇污水处理设计规模为5000m3/d，工程已于2006年8月竣工验收，系统运行稳定。 工程投资200万元，运行费用0.5元/吨。。 本工程针对近期削减黄冈河污染负荷，改善黄冈水库水质，同时考虑饶平县经济欠发达，因此近期工程设计中以考虑最有效地削减污染负荷为日的，系统出水水质执行DB44/26-2001中的二级标准。 表2-1 饶平县三饶镇人工湿地系统处理效果
垂直流人工湿地配水均匀性的研究
中国环境科学 2009,29(8)：828~832 China Environmental Science 垂直流人工湿地配水均匀性的研究 谢小龙1,2,贺 锋1,徐 栋1,吴振斌1*(1.中国科学院水生生物研究所,淡水生态与生物技术国家重点实验室,湖北武汉 430072；2.中国科学院研究生院,北京 100049) 摘要：从能量分配和压力水头分布出发,阐述了垂直流人工湿地穿孔管配水系统能量分布及压力水头分布状况.在此基础上,提出了影响垂直流人工湿地配水均匀性的2个关键影响因子—最不利2点流量关系及穿孔管布水系统内部配水间隔时间,得出了垂直流人工湿地配水系统中最不利2点的孔口出流流量关系式及垂直流人工湿地穿孔管布水系统内部配水间隔时间,为采用穿孔管配水的垂直流人工湿地提供了理论研究资料. 关键词：垂直流人工湿地；配水均匀性；配水时间；能量分配；穿孔管 中图分类号：X171.4文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2009)08-0828-05 Uniformity of water distribution system in vertical constructed wetland. XIE Xiao-long1,2, HE Feng1, XU Dong1, WU Zhen-bin1* (1.State Key Laboratory of Freshwater Ecology and Biotechnology, Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, China；2.Graduate Unviversity of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China). China Environmental Science, 2009,29(8)：828~832 Abstract：Energy distribution and pressure head distribution of porous pipe in the vertical-flow constructed wetland were analyzed. And then two key influencing factors most two disadvantageous points and the distributing water time that affect the uniformity in the vertical-flow constructed wetland were put forward. From pressure head analysis, discharge relationship in the distribution system of porous pipe about most two disadvantageous points (a, c) was got. Finally, the distributing water time has been set up. Key words：vertical flow constructed wetland；uniformity；distributing water time；energy distribution；porous pipe 人工湿地污水处理系统具有建造、运行费用低廉、处理效果稳定、适用面广等优点,得到国内外众多专家和学者的认可[1-7].人工湿地分为表面流和潜流人工湿地,而潜流湿地又可分为水平流和垂直流湿地.其中,垂直流湿地由于其占地面积较小,对有机物和氮有更高的净化效果,成为湿地应用中的首选[7].除了基质、植物和微生物是其基本组成外,配水系统也是其重要组成部分.为了实现高质量、低能耗、稳定可靠的工程运行,可编程逻辑控制器(PLC)已被大量应用到各种各样的污水处理工程中, PLC的应用显著降低了该类工程的运行和维护成本,但也给污水处理系统提出了新的问题,即怎样合理而高效地安排PLC 的运行工况[8]. 良好的配水系统能合理地分配PLC的运行参数、最大化地利用人工湿地净化功能及能实现来水快速均匀地分布到整个人工湿地表面,保证湿地高效运行.因此,垂直流人工湿地配水系统的均匀性问题是关系到该类型湿地能否成功发挥其应有功效和安全推广应用的重要问题.目前国内外对此方面的研究鲜见报道.本研究主要从水力学角度来探讨垂直流人工湿地中配水均匀性问题. 1 湿地配水系统管道能量分配和作用水头分布 在已报道的垂直流人工湿地中,其配水系统一般采用“丰”型或半“丰”型布水形式[6],如图1所示.图1中“丰”型的各个分支管路穿孔大小 收稿日期：2008-12-29 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50808172);国家“十一五”水专项(2008ZX07106-2-4);湖北省科技攻关重大项目(2006AA305A03) * 责任作者, 研究员, wuzb@https://www.360docs.net/doc/0e16927784.html,
高效垂直流人工湿地系统水质净化技术
高效垂直流人工湿地系统水质净化技术 摘要：垂直流人工湿地技术作为绿色环保的污水处理新技术，已成为环境科学研究的重要领域之一。本文系统地介绍了垂直流人工湿地处理系统中植物、基质和微生物等组成部分对污水的去除作用，讨论了能对净化功能造成影响的主要因素如基质选择和堵塞问题，并提出垂直流人工湿地在我国污水处理领域的应用局限及发展趋势。 关键词：垂直流人工湿地；污水；净化功能；影响因素 人工湿地是一种低投资、低能耗、低处理成本和具有氮磷去除功能的废水生态处理技术，已逐渐被世界各国所接受。在欧洲和北美，数以千计的天然湿地和人工湿地被广泛应用于处理多种废水，其中包括城市污水、工业废水、农业径流、城市暴雨、填埋场沥滤液和矿山酸性排水[1-3]。它的原理主要是利用湿地中基质、水生植物和微生物之间的相互作用，通过一系列的物理的、化学的以及生物的途径净化污水。人工湿地根据水面的位置可分为两种类型: 表流人工湿地和潜流人工湿地。相比表流人工湿地，潜流湿地保温效果好，处理效果受气候、季节的影响较小，并且运行过程中若管理得当还可以有效防止蚊蝇滋生和产生臭味，目前国内外多采用潜流人工湿地处理污水[4]。潜流人工湿地根据主导水流可分为水平流和垂直流，垂直流人工湿地占地面积更小、供氧条件好、水力操作简单，系统运行初期便有良好的净化效果[5]。复合垂直流人工湿地通常用于市政水的处理，尤其适用于对氨氮排放量有严格要求的领域，在实现水体和生态修复方面有较广泛的应用范围。 1.垂直流人工湿地的特点 垂直流人工湿地系统净化功能强。不仅能有效去除污水中悬浮物、有机污染物、氮、磷，而且对重金属、细菌、藻毒素、外源生物活性物质和环境激素类物质等也有比较理想的去除效果；适用范围广。不仅可对污水进行集中处理，而且可因地制宜进行分散处理；不仅可用于生活污水、城市综合污水处理，还可用于湖泊水体修复以及部分行业废水的处理，如农业、养殖、矿山等。常年运行比较稳定，即使在冬季也有较好的净化效果。建设、运转费用低，尤其是运转费低。与景观建设相结合，具有净化美化环境的效果。贴近自然，没有环境扰动。 目前，复合垂直流人工湿地系统已在我国许多退化和受损湖泊中成功推广应用，对生活污水、城镇综合污水和医疗废水也有较好的处理效果[6, 7]。 2.垂直流人工湿地的净化功能 垂直流人工湿地对污染物的处理综合了物理、化学、生物和植物的作用。填料表面和植物根系中生长了大量的微生物形成的生物膜，废水流经时，固体颗粒被填料及根系阻挡截留，有机质通过生物膜的吸附及同化、异化作用而得以去除。床层中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的微环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态，保证了废水中的氮、磷不仅能被植物及微生物作为营养成分直接吸收，还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用从废水中去除，最后通过湿地基质的定期更换或收割使污染物最终从系统中去除[8]。
垂直流人工湿地
垂直流人工湿地 1 引言 垂直流人工湿地因具有较高的水力负荷、污染物去除效率高、占地小等优点，越来越得到大 面积的应用.近年来，垂直流湿地多用于不同污染负荷生活污水的处理，其净化效果主要受湿地 类型构造本身、填料、植物类型、进水C/N比与启动季节等因素的影响，而关于进水C/N比对不 同植物类型处理生活污水效果的影响研究相对较少.污水C/N比是反映湿地系统内部碳氮循环的 主要指标，综合了湿地生态系统功能的变异性，容易测量，是确定废水碳氮平衡特征的一个重要 参数.湿地系统的进水C/N比特征直接影响着微生物的群落结构，从而影响污水处理效果.另外， 不同湿地植物、不同环境条件下及不同生长时期对N、P的需求量也不同.植物对N、P吸收量及 比例的变化，也会间接影响其在不同季节对污水去除效率的贡献. 本研究针对垂直流型人工湿地系统，研究水葱(Scirpus tabernaemontani)，香蒲(Typha orientalis，)菖蒲(Acorus calamus)和千屈菜(Lythrum salicaria)4种植物湿地在不同进水 C/N比条件下的污水净化能力，探讨其可能的影响机制. 2 材料和方法 2.1 人工湿地的构建 人工湿地污水处理系统于2014年1月建于复旦大学生态学实验基地温室大棚内，为垂直潜 流型人工湿地(图 1)，各湿地尺寸均为1.0 m×0.6 m×0.9 m(长×宽×高)，在长边15 cm处分 别用隔板隔开，靠近进水端15 cm的隔板底部以尺寸为0.80 m×0.15 m的矩形开口相通.布水区 填料上层为粒径约12 mm的炉渣，厚度为45 cm，炉渣在使用前经过5次冲洗，以避免其会产生 高碱度的环境，从而危害植物和根系间微生物的生长;下层为粒径约15 mm的砾石，厚度为20 cm，进出水隔板之间10 cm的高度差使得水流可以从布水区自行流入出水端.进水区采用穿孔(15 mm 的孔，间距为100 mm)PVC管均匀布水，试验于2014年1—3月先进行湿地驯化，2014年4月到2015年1月为污水处理正式运行阶段，采用连续进水方式，水力负荷为0.67 m3 · m-2 · d-1，HRT为1.5 d，填料层的孔隙率约为43%.3种不同的C/N比进水条件，每种植物湿地均为4个平 行处理，共计48个湿地单元.
垂直流人工湿地系统工程的污染物净化效率研究
垂直流人工湿地系统工程的污染物净化效率研究 刘家宝 1,2 ,唐晓斌1,莫凤鸾 3 (1.中国地质大学,北京 100083;2.深圳市宝安区环境保护局,广东深圳 518101;3.深圳市环境科学研究所,广东深圳 518001) 摘要:将传统污水处理技术与人工湿地工艺相结合,通过将强化型前处理系统引入到高效垂直流人工湿地水质净化系统,从而提高了人工湿地的处理效率。9个月的实际运行证明,该预处理装置的设置降低了湿地负荷,提高了人工湿地对污水的净化效率,特别是对有机污染物有较好的去除效果。改良后的湿地系统对合流制污水污染物净化具有良好效果,且运行成本低,适用于土地资源比较丰富、资金紧张的地区。关键词:垂直流人工湿地;污水净化效率;净化机理 中图分类号:X 703 文献标识码:A 文章编号:1001-6929(2005)06-0068-04 Study on Wa stewater Purification E fficiency of Vertical Flow Constructed Wetland Systems LI U Jia 2bao 1,2 ,T ANG X iao 2bin 1,M O Feng 2luan 3 (1.China University of G eosciences ,Beijing 100083,China ;2.Environmental Protection Bureau of Baoan ,Shenzhen 518101,China ; 3.Shenzhen Institute of Environmental Science ,Shenzhen 518001,China ) Abstract :Artificial wetland was applied in combination with traditional wastewater treatment technology ,and an intensified pre 2treatment system was introduced to high 2efficiency vertical flow constructed wetland s o as to improve the wetland treatment.Through 9m onths of running ,it had been proved that the pretreatment setting declined the pollutant am ount into the wetland ,and increased the wastewater purification efficiency.The improved wetland system had the satis factory purification effect on con fluence sewage ,and the cost was rather low.S o the treat system is suitable to the areas which have relatively rich land but fewer funds. K ey w ords :vertical flow constructed wetland ;wastewater purification efficiency ;treatment mechanisms 收稿日期:2004-11-21 作者简介:刘家宝(1959-),男,江西南昌人,博士研究生. 人工湿地作为一种低投资、低能耗、低处理成本和具有氮磷去除功能的废水生态处理技术,已逐渐被世界各国所接受。在欧洲和北美,数以千计的天然湿地和人工湿地被广泛应用于处理多种废水,其中包括城市污水、工业废水、农业径流、城市暴雨、填埋场沥滤液 和矿山酸性排水[1-3] 。垂直下行流芦苇床被认为是废水净化的可靠天然处理系统,由于其具有优良的氧转 移特性[4] ,可用于处理氨氮含量较高的污水,如城市污水等。目前,世界各国都投入了大量精力以改良人工湿地技术,并将一些传统污水处理技术引入人工湿地。笔者采用了前处理系统(水解酸化)与深圳市环境科学研究所专有技术“高效垂直流人工湿地”联合使用,经过9个月的运行,对高效垂直流人工湿地的污染物净化效率进行研究。 1 石岩人工湿地工程 111 工程概况 石岩水库是深圳市宝安区的主要饮用水源之一。 随着工业的发展和人口数量的增加,导致大量的生产废水和生活污水排入石岩河并流入石岩水库,使石岩水库的水质日益恶化。黄家庄溪是石岩河下游最大的支流,在旱季该河河水几乎完全是污水。 石岩人工湿地污水处理规模为115×104 t Πd ,可保证该条支流旱季污水全部被截流,经湿地系统处理后再排入石岩水库。湿地占地面积214×104 m 2,湿地系统分为8组,每组湿地池的面积约为3000m 2,湿地池中种有多种湿地植物,填料为不同的砂砾级配和特殊湿地填料,湿地填料高度均为112m 。布水由PVC 穿孔管在填料表面下10cm 处均匀喷洒,填料底部设PVC 穿孔集水管,水流为垂直流,水力停留时间约为12h 。工程总投资为800×104 元,运行管理简单,运行 费用仅0118元Πt ,主要由进水提升所需电费及工人进行相对简单的操作和维护管理费用。设计进水水质:ρ(C OD Cr )≤250mg ΠL ,ρ(BOD 5)≤150mg ΠL ,ρ(TP )≤6mg ΠL ,ρ(NH 4 + -N )≤15mg ΠL 。 设计出水水质:要求达到《城镇污水处理厂污染物 排放标准》(G B18918-2002)中的一级A 类标准,即 第18卷 第6期环 境 科 学 研 究 Research of Environmental Sciences V ol.18,N o.6,2005
复合人工湿地处理(资料整理版)
人工湿地处理污染河水的研究进展 关艳艳等 目前，国内外研究的人工湿地类型主要有表面流人工湿地、潜流人工湿地以及组合人工湿地系统3 类。其中潜流人工湿地根据水流形态又分为水平流和垂直流两类。Dongqing Zhang 等人比较了国内表面流、水平潜流、垂直潜流和组合系统的人工湿地运行数据，指出组合系统对TSS，BOD5，COD 和TP 的去除率是最高的。相对于垂直潜流系统，水平潜流湿地对BOD5和TP 的去除率较高，对TN 的去除则呈现出明显的优势，而垂直潜流系统对TSS 有较高的去除率。 2.1 表面流人工湿地 表面流人工湿地（SF）是各类型湿地中最接近自然湿地的一种。绝大部分有机物的去除是由长在植物水下茎、杆上的生物膜来完成，因而不能充分利用填料及丰富的植物根系目前国内较少采用，具体到应用表面流人工湿地处理污染河水，这方面的研究就更少了。 2.2 潜流人工湿地 潜流人工湿地常用的植物有香蒲、芦苇、风车草、再力花、灯芯草等。在美国，大约40%的潜流型湿地只种植香蒲一种植物。欧洲国家多数种植芦苇，也有一些是种植多种植物的系统。我国潜流人工湿地系统多采用多种植物交叉栽种。 2.2.1 水平潜流人工湿地 水平潜流人工湿地(HF)系统污水在填料床内部流动，水位较深，可以充分利用填料表面、植物根系上生长的生物膜和丰富的植物根系、表土层以及填料的截留等作用，处理效果较好。同时，该种系统的保温性较好、处理能力受气候影响小、卫生条件好，是国内外应用最广泛的人工湿地系统。 香蒲根系发达，植株较矮，去污能力强，特别是应用在人工湿地系统中时对氮和磷去除
能力较强，适合用于人工湿地污水处理系统，特别是处理低浓度废水，而其处理高浓度废水还有待进一步的研究。 在TN 的去除中硝化菌和反硝化菌占据重要作用，并且这两种菌对温度的变化较为敏感，而有机物的去除主要通过植物的吸收和微生物的转化，填料介质对磷的物理截流占总除磷量的70%左右，SS 的去除主要是植物根系和填料的吸附和截流作用，所以，温度的变化对氨氮的去除有较明显的影响，对COD、TP、SS 的影响不明显。 夏季氨氮去除率可达70%左右，但冬季水温降低到15℃以下时，氨氮去除率降低到30%以下，而温度对人工湿地COD 去除效果的影响很小。 针对冬季运行处理效率低的问题，有学者提出可以在湿地表面覆盖一层地膜。研究表明，在湿地表面覆盖塑料地膜后，氨氮平均去除率由29.4%上升到67.6%，COD的平均去除率由29.0%提高到46.6%，证明覆盖地膜能有效地提高系统对污染物的去除效果。此外，除了采用塑料膜，还可以考虑覆盖秋季收割的湿地植物保温（因为植物被水浸泡会释放一定量的氮磷等营养物质，所以该种方法只适用于正常运行的水平潜流湿地，不适用于表面有积水的表面流和垂直潜流湿地）或通过增加水力停留时间来适当弥补。 水力停留时间（HRT）对潜流湿地系统净化效果也有重要影响。HRT 较小时，随着HRT 的延长，COD、TN、TP 的去除率均不断增加，当HRT 超过一定时间之后，去除率变化不再明显。这种变化是因为一定量的植物和一定体积填料上的生物膜能处理的有机物负荷等有一定的限值，同时植物和微生物的吸收和转化需要一定的时间。SS的去除基本不受HRT 的影响。填料的选择是构建人工湿地系统时应该认真考虑的一方面内容。相对于其他污染物质来说，由于磷的去除主要是通过填料对不溶性磷的吸附和沉积作用，不同填料对磷的去除有较大影响，因此若待处理的污染河水中磷的含量较高，人工湿地最好选择飞灰或页岩为填料，其次是铝矾土、石灰石、膨润土。另外，填料的堵塞问题是影响人工湿地系统正常运行
潜流型复合人工湿地处理旅游区生活污水的...
【环科园地】 潜流型复合人工湿地处理旅游区生活污水的研究…………杜建强 1 陈晓娟2皇甫铮2许伟2张灿娟1，张瑛1（1.苏州德华生态环境科技有限公司；2.苏州市环境科学研究所） 摘要：利用潜流型复合人工湿地处理旅游区农家乐和旅游服务中心生活污水，水质监测表明，系统出水水质稳定，达到城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准。分析此潜流型复合人工湿地的设计参数、工艺分析、社会环境效益分析等，并重点分析了其工艺特点及处理效果。该处理设施用电量低，属于低能耗、低碳水处理方式；且社会环境效益显著，对于生态文明及可持续发展具有重要意义。 关键词：潜流型复合人工湿地；低能耗；可持续发展 随着太湖流域社会经济迅速发展，过度消耗自然资源，生态环境不断恶化，特别是水体污染与富营养化日趋严重。长期以来，我国乡村及偏远地区旅游区生活污水处理效果不显著，一直得不到有效的解决方法[1]。旅游区全部通过管网集中收集处理是不现实的，各地区也正在为乡村及偏远地区旅游区生活污水处理寻找科学、环境安全、维护方便、经济可行、生态可持续的手段，世界许多国家的成功经验表明应用人工湿地系统是农村旅游区污水处理的有效方法[2]。 1项目概况 本项目引进德国生态工程协会人工湿地技术，消化、吸收后进行一定的改进，采用潜流型复合人工湿地和生态景观相结合的方式，处理阳澄湖莲花岛旅游区农家乐和旅游中心生活污水，该设施现已进入正常运营阶段。 莲花岛地处苏州古城区东北20公里处的阳澄湖中心，四面环水，形似莲花，镶嵌湖中。岛上总面积1.64平方公里，家家以蟹为业，以湖为生，是集吃、住、游、乐、购为一体的原生态休闲风情小岛。 莲花岛在临湖建成农家乐及旅游服务中心，日接待能力为4000~5000人。农家乐及旅游服务中心运营后每天将产生20~30吨生活污水。为了保护阳澄湖水质和生态环境，宜建设生态型污水处理系统。 2 工艺设计 2.1设计进出水水质 考虑到旅游高峰期污水排放量将增加等情况，设计水量30 m3/d。出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB18918-2002 )中的一级A标准，设计进出水水质见表1。
复合垂直流人工湿地对低浓度养殖废水循环净化功能研究
复合垂直流人工湿地对低浓度养殖 废水循环净化功能研究 岳春雷1,常 杰2,葛 滢2,朱荫湄1 (1.浙江大学环境与资源学院环境工程系,杭州 310029; 2.浙江大学生命科学学院,杭州 310029) 摘 要:人工湿地已被广泛用于处理各种类型的废水.本项研究采用复合垂直流人工湿地循环净化杭州植物园内低浓度养鱼废水,并对其处理效果进行化学分析.湿地出水的硝态氮、总磷、化学需氧量等绝大多数指标达到了国家地面水一类标准;湿地运行以后,在不进行换水的条件下,养鱼池内水质能保持较好的状态,节约了地下水和电能,产生了显著的经济效益和生态效益. 关键词:环境工程学;人工湿地;养鱼废水;净化效果;生态效益 中图分类号:X703.1 文献识别码:A 文章编号:1001-7119(2004)01-0015-03 Studies on Circulating Purification of Low Strength Fishery W aste w ater with Compound V ertical2Flow Constructed Wetland YUE Chun2lei1,CH ANG Jie2,GE Ying2,ZHU Yin2mei1 (1.Environmental Engineering Department of Environment and Res ource C ollege,Zhejiang University,Hangzhou310029,China; 2.C ollege of life Science,Zhejiang University,Hangzhou310029,China) Abstract:C onstructed wetland has been widely applied in treating a variety of wastewater.The fishery wastewater in Hangzhou Botany G arden was purified in circulation by the compound vertical-flow constructed wetland,and its treatment efficiency was an2 alyzed.M ost indexes of outflow water,such as nitrate-N,total phosphorus and chemical oxygen demand,met the standard of first grade surface water.A fter constructed,the wetland could make water quality in the fish chamber better without applying under2 ground water.This project could bring significant economic and ecological benefits. K ey w ords:environmental engineering;constructed wetland;fishery wastewater;treatment efficiency;ecological benefit 人工湿地(C onstructed wetland)污水处理是20世纪70年代发展起来的一种污水处理技术.在过去几十年里,人工湿地在水污染控制方面的研究引起了人们广泛的讨论.与活性污泥法相比,它具有处理效果好、运转维护管理方便、工程基建和运转费用低、对负荷变化适应能力强等优点,比较适合于发展中国家采用[1～3].该生态技术已被广泛地用于处理城市生活污水、工农业生产废水和暴雨径流,在世界许多地方的废水管理和水污染控制方面发挥着越来越重要的作用[4]. 杭州玉泉景区以天然泉和鱼类观赏为特色.水源主要来自降雨和地下水补给.近年来,由于长期抽取地下水更换池水,致使天然泉枯竭.用地下水或自来水成本太高,景区难以自维持.继续大量采取地下水将被国家禁止.水资源短缺一直是制约玉泉景区可持续发展的关键问题.在风景区内通过建立人工湿地(生态绿地)对污水进行循环处理是解决这一问题的最好途径.人工湿地在处理污水的同 第20卷第1期2004年1月 科技通报 BU LLETI N OF SCIE NCE AND TECH NO LOGY V ol.20 N o.1 Jan.2004 收稿日期:2002-10-24 基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(302008) 作者简介:岳春雷,男,1969年生,河南永城人,博士.现在浙江省林业科学研究院工作.
垂直流人工湿地处理农村分散生活污水的应用与工程设计
随着我国社会经济的不断发展，生活污水的排放量也与日俱增。近年来，城市生活污水的处理率在 快速提高，并将在“十一五”末达到80%，但对于农村的污水处理情况却不容乐观，由于农村经济基础薄弱，社会发展相对滞后，而农村污水又不同于城市生活污水收集相对容易，其具有较高的分散性等特点，导致了农村污水处理率不高、处理设施不健全等现象出现。太湖是我国的第三大淡水湖泊，太湖流域是我国经济最发达的地区之一。2007年流域总人口4917万人，占全国总人口的3.7%；GDP 总量28648亿元，占全国的11.6%，人均GDP 为5.8万元，是全国平均值的3.1倍[1]。太湖是上海、无锡等地区的重要淡水水源地，保护太湖不受污染，尤其是避免出现严重富营养化状况对保障地区发展尤为重要。有资料显示[2]，太湖流域农村生活污水的排放对太湖氮、磷元素污染的贡献度分别达到了25.1%和60%。因此控制农村生活污水进入太湖流域河网总量，对农村污水中氮磷元素含量在进入河网前进行削减，具有重要的现实意义。 1农村分散生活污水的特征与处理工艺选择 1.1农村分散生活污水的特征 农村生活污水一般不同于城市生活污水相对集中产生、 集中收集和集中处理，农村生活污水由于其地域、生活习惯、经济发展状况等不同而具有其自身的特征。 （1）总量大，具有分散性。我国农村人口众多，且占全国总人口的一半以上，这决定了农村污水排放总量很大；但由于我国农村发展状况地区差异较大，经济发展状况参差不齐，农村居民居住地分散，农村人口流动性较大，且多以经济发展区和自然村落或村组为单位聚集而居，这种现象使得农村生活污水在一定程度上又具有较大的分散性。农村生活污水的分散性明显不同于城市生活污水的特点，因此，在农村生活污水治理上的工艺技术一般不适宜于农村分散生活污水的处理。 （2）污水水质差别较小。农村分散生活污水主要是冲洗厕所、洗菜、洗衣、洗澡以及农村散养畜禽产生的等污废水，其污染源主要是氮磷元素含量过大，同时也含有大量的细菌、病毒及寄生虫卵等，一般不含重金属等有毒有害污染物质。大部分农村生活污水水质差别较小，相比城市生活污水的复杂性，农村生活污水水质变化不大，相对稳定。 （3）排放的间歇性和随意性。农村分散生活污 垂直流人工湿地处理农村分散生活污水 的应用与工程设计 刘 建，胡 啸，李 轶 （河海大学环境学院，浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室，江苏南京210098） 摘要：概述了农村分散生活污水的特点及处理工艺的选择；结合工程实际情况，介绍了垂直流人工湿地的设计概 况，总结了设计特点，并指出垂直流人工湿地系统调试运行的注意事项。运行结果表明，在水力停留时间为40.08h ，水力负荷为<0.042m 3 ·m -2·h -1的条件下，系统对农村分散污水中的主要污染物具有较好的去除效果，出水中污染物COD 、TN 、TP 以及NH 3-N 的平均质量浓度分别小于60、20、1、15mg ·L -1，达到了城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918－2002）的一级排放标准。 关键词：垂直流人工湿地；农村生活污水；污水处理；工程设计中图分类号：X799.3 文献标识码：B 文章编号：1000-3770(2011)06-0132-004 收稿日期：2010-10-11基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2008ZX07101-007-02）作者简介：刘建（1981－），男，硕士，研究方向为水污染控制与生态修复技术；联系电话：139********；E-mail ：ljnyjt@https://www.360docs.net/doc/0e16927784.html, 联系作者：李轶；E-mail ：envly@https://www.360docs.net/doc/0e16927784.html, 第37卷第6期2011年6月水处理技术 TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT Vol.37No.6Jun.,2011 132
人工湿地分类
人工湿地设计
1、人工湿地技术
人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，主要利用土壤、人工介质、 植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水进行处理的技术。其作用机理包括 吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水 分和养分吸收及各类动物的作用吸收养分。 人工湿地对有机污染物有较强的降解能力。 废水中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、 过 滤作用， 可以很快地被截留进而被微生物利用； 废水中可溶性有机物则可通过植物根系生物 膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程而被分解去除。随着处理过程的不断进行，湿地床中的 微生物也繁殖生长， 通过对湿地床填料的定期更换及对湿地植物的收割而将新生的有机体从 系统中去除。人工湿地系统的出水质量好，可使污水资源化，实现中水回用于绿化，种植具 景观价值的湿生植物可改善生态住宅小区的景观状况。 人工湿地由五部分组成： A、具有各种透水性的基质，如土壤、砂、砾石； B、适于在饱和水和厌氧基质中生长的植物，如芦苇、美人蕉、旱伞草、菖蒲等； C、水体(在基质表面上或下流动的水)； D、好氧或厌氧微生物种群和微型动物。
人工湿地组成
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其中湿地植物在湿地系统中具有三个间接的重要作用： A、显著增加微生物的附着(植物的根、茎、叶)； B、湿地植物可将大气氧传输至根部，使根在厌氧环境中生长； C、增加或稳定土壤的透水性。 一般人工湿地系统都具有如下特点： A、建造和运行费用便宜； B、易于维护，技术含量低； C、可进行有效可靠的废水处理； D、可缓冲对水力和污染负荷的冲击； E、可产生效益，如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动植物栖息、娱乐和教 育。 净化主要经过以 人工湿地的污染物净化过程涉及物理、 化学和生物多方面的综合作用， 下几个途径： A、过滤、截留去除颗粒物：除去含有 C、N、P 的有机及无机颗粒物和悬浮固体； B、通过湿地介质的吸附、络合和离子交换等作用去除磷和金属离子； C、通过湿地微生物的作用（氧化—还原反应、吸收降解） ，降解有机污染物，并去除 水体中的氮； D、通过植物生长吸收去除水体中的氮磷，富集金属离子。
人工湿地脱氮系统
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