潜流人工湿地水力设计浅议

人工湿地水处理技术人为创建拟自然条件,利用自然界微生物学、生物学、物理和化学过程来处理污水,在发达国家应用非常广泛,目前我国对人工湿地的设计还没有形成规范化的标准和导则,系统地论述了EPA人工湿地手册中潜流人工湿地的水力设计理论、步骤等,并针对其局限性提出了改进措施,以期为国内的人工湿地工程设计提供技术参考。     

人工湿地技术在污水处理中的应用

人工湿地技术是建立在生态学原理基础上的一项新型污水处理技术,因其具有净化效果好、工艺设备简单、运行费用低、美观等特点,从而受到人们的广泛关注。现主要从人工湿地的基本构型、人工湿地分类和国内外应用现状3个方面进行了阐述,并提出了人工湿地在实际应用中的问题和未来发展方向。     

膜生物反应器与人工湿地工艺处理生活污水

针对高尔夫球场的生活污水直接排放产生的污染环境和影响人们生活等问题,结合高尔夫球场每天需要大量用水灌溉的情况,提出构筑以“膜生物反应器+人工湿地”为主体工艺的水处理和中水回用系统对工人生活区的生活污水进行深度处理。处理后的生活污水可以补给湖水,实现废水循环利用,节约水资源,降低环境污染,有效解决了生活污水排放和球场用水紧张的问题,具有一定的经济效益和社会效益。     

季节变化对人工湿地净化城市湖泊水体的影响

以西安市兴庆湖为研究对象,研究了季节变化对人工湿地净化城市湖泊水体效果的影响.结果表明:人工湿地对污染物的去除效果受季节变化的影响较大,秋季湿地对CODCr的去除率比冬季高19.58％,对TN的去除率比冬季高33.79％,而对TP去除率的影响不明显,对NH3 -N的去除率比冬季低20.03％.     

Assessment of Suspended Solid Removal in a Surface Flow Constructed Wetland Using a Three-Dimensional Numerical Model

Surface flow constructed wetlands (SFCWs) have been widely used to treat various types of wastewater and stormwater due to the advantages such as low costs for operating and maintenance compared with conventional treatment systems. In SFCW, the flow pattern, which is determined by the geometric features including bed morphology and vegetation distribution, significantly influences the removal processes of suspended solids and other pollutants. In this study, a three-dimensional computational fluid dynamics model, that integrates hydrodynamic model and the Lagrangian particle tracking model, is applied to determine the effectiveness of a SFCW in removing suspended solids based on the predicted flow characteristics and distribution of suspended solids in the wetland. After the validation, the three-dimensional numerical model is applied to illustrate the three-dimensional internal flow pattern in the wetland. The predicted concentrations of suspended solids at several cross-sections in downstream direction are compared with the field sampling data and also the results from a traditional first-order decay model. The results show that the 3D model performs reasonably well predicting complex flow fields associated with complex wetland geometry. This study indicates that the 3D model is an effective tool to support the management and operation of field SFCWs. Also, it can help to improve the design of SFCWs providing better understanding of interactions among the geometric features, the flow characteristics and the contaminants behaviors.     

水环境数学模型与人工湿地模拟

水环境数学模型这种高效、经济、简便的模拟工具有了长足的发展,欧美国家开发出QUAL,MIKE,WASP,SWM,FEFLOW等多种水环境模拟软件,并在河流、湖泊、河口、海岸等水环境预测和水污染控制中得到广泛应用。人工湿地是一种借鉴天然湿地净化污水功能的生态技术措施,近年来在世界各地逐渐得到广泛研究与应用;人工湿地数学模型与数值模拟也正在成为一项重要的研究内容。由于人工湿地处理污水技术内在机理复杂,目前尚未形成通用的人工湿地数学模型与应用程序。鉴于水环境模拟软件的广泛成功应用及模型结构的开放性,利用成熟的水环境模型工具进行人工湿地数值模拟是一种有效途径;模拟应用时需结合湿地特性对模型程序进行适用性分析、并作必要的前后处理。     

The Constructed Wetland Association UK database of constructed wetland systems.

There are now more than 1,000 constructed wetland systems (CWs) in the UK. The first UK CW database was constructed by Water Research Centre (WRc) and Severn Trent Water Ltd to accompany a book on the design and performance of these systems. In that database, constructed by Gareth Job et al., only 154 beds were listed, most of which were tertiary sewage treatment sites in Severn Trent Water. The Constructed Wetland Association (CWA) was formed in 2000 as a UK water industry body in response to problems caused by unscrupulous constructors. A group of experienced, reputable designers and constructors formed the CWA to bring together best UK practice in order to counteract this problem. The group contains major water companies, designers, constructors, academics, plant growers and operators. They decided that one of the best ways of countering the problem was to assemble a database of design and performance from well-designed systems. After negotiation the CWA group took over responsibility for the database from WRc. The CWA has produced eight updates of the database which now contains information from more than 900 beds. It contains examples of the different variants of CWs in use in the UK. Most of these sites treat sewage/domestic wastewater but the database also includes examples of systems for the treatment of minewater, sludge, landfill leachate, industrial effluents, surface runoff and road runoff. Particular treatment applications are illustrated by case studies which are summary articles describing design, construction and performance.     

人工湿地填料除砷效率及影响因素试验研究

人工湿地是净化含砷水体的重要途径之一,而填料是决定人工湿地除砷效果的关键因素。通过填料如砾石、锰砂、沸石和陶粒的理化性质的测定,以及各种填料的吸附动力学、吸附等温线和吸附影响因素试验,研究了填料的除砷性能及影响因素。结果表明:4种填料均能在24 h内达到吸附平衡,一级动力学方程和二级动力学方程能很好地拟合其吸附过程;锰砂、陶粒、沸石和砾石最大吸附容量依次为36.62,25.39,11.96,7.04 mg/kg,Freundlich方程能较好地拟合填料的等温吸附过程;在0.25~0.50 mm范围内,粒径对锰砂和陶粒吸附砷影响不显著;溶液中氨氮浓度在0.50~2.50 mg/L范围内几乎不影响填料对砷的吸附;当砷初始浓度低于0.4 mg/L时,磷酸盐在0.25~0.50 mg/L范围内对填料吸附砷的影响不显著;砷初始浓度高于0.4 mg/L时,随着磷酸盐浓度从0.25 mg/L增加至0.50 mg/L时,陶粒对砷的最大吸附量降低了2.57 mg/kg,对锰砂的吸附量降低了1.85 mg/kg。     

芦苇不同部位作为碳源对人工湿地脱氮除磷效果的影响

针对人工湿地中有机碳源不足造成脱氮效率较差的问题,寻找更高效的植物碳源以改善人工湿地内部碳氮比低的状况。通过试验比较芦苇穗(芦穗)、芦苇茎(芦茎)和芦苇根(芦根)3个部位在不同预处理方式下的静态释放规律,筛选出最佳的植物碳源,并通过小试人工湿地试验分析其作为植物碳源对脱氮效果的影响。分析结果表明:碱热处理能够提高COD释放量,相较其它预处理方式,其最大COD释放浓度提高10%,并提前释放一部分氮类化合物和含磷化合物;芦穗碱热处理初期COD释放量达到各部位中的最高值182.00 mg/L;从144 h内的平均TN释放量来看,芦穗碱热处理(6.16 mg/L)＞芦根碱热处理(4.21 mg/L)＞芦茎碱热处理(2.99 mg/L),芦茎释放量最少,比芦穗少一半以上;经过碱泡、碱热处理后,TN、TP、NH⁺₄-N、NO^-₃-N和NO^-₂-N释放量均小于简单处理。碱热处理后的芦苇茎是最佳植物碳源,具有较强的持续释碳能力,并且对氮、磷积累的影响最小;在小试人工湿地系统中添加碱热处理后的芦茎在不显著提高系统出水COD前提下,显著提高了TN和TP的去除率,相对对照组分别提高了61.14%和32.53%,达到同步强化脱氮除磷的效果。     

温度变化对人工湿地净化城市湖泊水体影响研究

以西安市兴庆湖为研究对象,对湖泊的水质进行了水平潜流和自由表面流净化的实验研究。在相同的水力负荷、水深等条件下,分析了温度变化对城市湖泊中的有机物、氮、磷等主要污染物的净化效果的影响。实验结果表明,随着水体温度的降低,湿地对各污染物的去除率呈现减少的趋势。     

潜流湿地短程硝化反硝化强化脱氮研究

为探索人工湿地系统短程硝化反硝化脱氮作用对微污染水体脱氮性能的提升效果及影响因素,构建两级垂直流潜流湿地系统,对比分析了间歇进水、同步回流、预曝气等运行方式下的净水效果及含氮污染物的转化规律,结果表明:进水低碳氮比条件下,系统对COD_Cr和NH■-N的去除率稳定在60.5%～64.3%和90%以上;通过水位/水量调节方式强化湿地内部自然富氧作用,实现TN去除效果增长8%～10%,亚硝化率呈升高趋势,NO■-N的累积现象有所改善;氨氧化细菌（AOB）和氨氧化古菌（AOA）群落分布一致性和优势群菌丰度显著提升,反硝化细菌（nirS）优势种群分布同时得到改善,水位/水量调控的运行方式可以提升短程硝化效率,为反硝化反应提供更充足的底质和溶解氧条件,强化湿地系统对微污染水体的短程硝化反硝化脱氮作用。     

不同类型复合湿地对处理滏阳河水的影响

以河北邯郸滏阳河水为例,构建两组不同类型的人工湿地来处理城市污水,探究适合华北地区处理城市污水的人工湿地类型。经由实验测定结果显示,复合型人工湿地对污水处理效果较好,两组人工湿地对TN、TP、浊度、CODMn的去除率分别为41%、96%、92%、57%和27%、89%、88%、44%。基质填料限制了湿地对污染物的去除,建议采用沸石、煤渣或者组合基质,以增加湿地污染物去除效果。此外,植物的选择也影响着湿地对污染物的去除效果。     

垂直流人工湿地对河涌污水的处理效果研究

研究垂直流人工湿地系统在珠江三角洲城市河涌污水净化中的作用。以广州市猎德涌为例,采用芦苇、风车草、宽叶香蒲、美人蕉4种不同植物构成的垂直流人工湿地对污水中NH4^＋—N、CODcr及TP的去除进行实验研究。结果表明,在水力停留时间3d、连续进水的情况下,4种植物对CODcr的去除效果差异性不是很显著。     

表面流人工湿地控制农田排水污染物的作用

南方早稻期间降雨多,农田排水多、面源污染严重.为了研究生态修复技术对南方早稻期间农田排水中氮磷污染物的净化效果,本试验在广西桂林青狮潭灌区农田灌溉区域中,地势低洼处建立表面流人工湿地对农田排水进行处理.2009～2010年,早稻期间定时检测农田排水中氮磷污染物的变化情况及表面流人工湿地对氮磷污染物的去除效果,结果表明:2009～2010早稻期间,表面流人工湿地对总氮去除率分别为43.11%、48.95%;总磷的去除率分别为54.23%、43.28%,去除效果较好.     

复合垂直流人工湿地对北方污染水净化效果

针对冬夏气温变化较大的北方一年内的污染水去除率变化较大,为保证污染水一年内有较高且相对均衡的去除率,对沉淀池采取一池两用,结合复合垂直流人工湿地,对污染水进行处理,从理论上提出了本工艺的流程。     

潜流人工湿地生境因素分布及其除氮效应

详细考察了湿地系统中的生境因素分布,并以此为基础,分析了人工湿地的除氮过程.结果表明:湿地上部主要进行硝化反应,中下部主要进行反硝化反应;湿地下半部对氮的去除贡献有限;影响除氮的关键因素是DO、进水COD和pH值;沿水流方向,COD浓度逐渐下降,DO呈现出中间高、两端低的状况;垂向上,COD和DO下降;pH值在整个湿地系统变化不大;限制系统脱氮的主要因素有碳源、DO的分布与硝化反硝化作用活跃的区域错位;pH值低于微生物硝化最佳pH要求.建议在进水端设置碱性材料以提高pH,采用植物秘疏分布、床体深浅控制、水的间歇与连续流动方式交替优化分布DO,硝化后废水与原水混合再反硝化以分配碳源.     

基于能值理论的石佛寺人工湿地资源能值—货币价值评价与分析

基于奥德姆H.T.Odum创立的生态经济系统能值分析理论,针对石佛寺人工湿地生态系统的能量流动状况及其经济价值定量分析了其生态系统结构和功能的整体特征。结果表明:石佛寺人工湿地可再生能源(包括阳光、风及雨水)以及资本产出在整个生态系统中占的比重较大,应把生态服务效应的保护与利用放在首位,以保护石佛寺人工湿地生态系统平衡及经济和生态环境的可持续发展。     

灌河生态修复人工湿地的水动力水质模拟

灌河沿线分布多个城市和乡镇,为保证河道水质,针对不同河段污染特征及场地条件,沿线分别布置支流汇入口表流人工湿地、污水处理厂尾水潜流人工湿地、河道滩地溪流湿地、入河排污口生态湿地等4种不同工艺类型的人工湿地。为验证人工湿地对水质改善的效果,采用MIKE21模型对灌河进行二维水动力水质模拟,对比分析了人工湿地工程实施前后灌河控制断面水质情况,结果表明:通过对沿线生活污水排放口、支流汇入口、面源污染排放区等设置人工湿地,能够有效降低入河污染物量,人工湿地在改善河流水环境和水生态方面具有良好的效果。     

基质堵塞对人工湿地净化城市湖泊影响研究

以西安市兴庆湖为研究对象,研究了基质堵塞对水平潜流人工湿地净化城市湖泊水体的影响。针对利用基质进行过滤,生物量增长和分解,化学物质沉积和沉降时导致孔隙堵塞的问题,提出采用水解酸化预处理、间歇运行、药剂溶菌等方法解决。研究表明,基质堵塞问题的解决,使污水中悬浮物截流去除,可极大地提高后续湿地处理系统正常运行的可靠性。     

二元语义的水资源管理方案多属性递阶群决策

基于二元语义的水资源管理多属性递阶群决策模型,将水资源管理决策群体分为基层技术组A、中层专家组B和高层管理组C,提出了二元语义决策评价准则,建立了A、B、C三层决策矩阵的联合矩阵;最后由联合矩阵求出全体专家的最满意方案。绵阳市水资源合理配置决策分析的实例应用结果表明,该决策模型既能合理集结不同层次决策群体的信息,又能避免语言评价信息集结和运算中出现的信息损失和扭曲,是一种可行的建模方法。