复合垂直流人工湿地-微生物燃料电池耦合系统产电性能和水质净化

人工湿地(CW)和微生物燃料电池技术(MFC)是两种具有潜力的环境技术,用于水污染治理和可再生能源生产。目前大部分研究主要针对上流式人工湿地-微生物燃料电池进行探索,很难用到实际的人工湿地上。主要以垂直流人工湿地为研究对象,研究复合垂直流人工湿地-微生物燃料电池耦合系统的产电性能和水质净化作用。结果表明,在相同的垂直流CW-MFC系统中,产电性能和水体污染物的含量有一定的关系;在模拟自然的水流情况下,CW-MFC1阳极生物氧化产生的质子和电子迁移至CW-MFC2的阴极也能同其电子受体发生氧化还原反应,从而产生电压电流,且其电压高于单一垂直流CW-MFC系统;模拟自然情况下的CW-MFC系统对各项水质指标的去除都有不错的去除效果,其中磷酸盐和总磷的去除率为97.5%和97.9%,氨氮和总氮的去除率为86.4%和66%,COD去除率最低为36.5%,表明复合垂直流CW-MFC系统对水体污染物的去除起明显的效果。     

耐低温复合菌剂制备及在寒区人工湿地应用

针对低温条件下人工湿地系统中微生物活性下降,导致处理效果明显下降的问题,进行了低温人工湿地生物强化试验研究。在低温4℃条件下进行复合菌剂制备并投加入潜流人工湿地中进行生物强化。结果表明:脱氮菌剂构建实验中,复配比例为氨化菌∶亚硝化菌∶硝化菌∶反硝化菌=2∶3∶1∶2时氨氮及总氮降解效率最佳,去除率分别为16.59%和17.86%。复合菌剂构建实验中,除碳菌和脱氮菌剂体积比为4∶1氨氮、总氮的去除率两方面来看效果最佳,去除率分别为21.34%,18.59%。应用于潜流低温人工湿地模拟装置中,可使氨氮去除率提高5.78%,总氮去除率提高7.69%,并且总氮出水达到一级A标准。但投加10 d后各指标出水浓度均上升,因此需以10 d为周期反复投加。     

间歇曝气铁碳微电解耦合人工湿地脱氮除磷研究

在不曝气、间歇曝气和连续曝气3种条件下,对铁碳微电解耦合人工湿地和普通人工湿地去除生活污水中COD、NH4+-N、TN和TP的效果进行了对比研究。结果表明,掺杂铁碳对COD和氨氮的去除效果影响不大,其去除率都比较高,分别稳定在96%和98%以上。耦合人工湿地在3种曝气条件下,对TN的去除率较普通人工湿地分别提高24.05个、11.41个和18.45个百分点;对TP的去除率分别提高21.08个、16.98个和23.6个百分点,其中间歇曝气条件下去除率最高,故该耦合工艺以及间歇曝气均可显著提高湿地对TN以及TP的去除性能。     

河道护坡湿地类型对雨天溢流污染物去除特性

近年来城市河道面临雨天反复污染问题，泵站雨天溢流是影响城市河流水质稳定达标的重要原因。结合河道护坡地形，将潜流人工湿地构造为护坡湿地，研究不同运行工况和进出水构造条件下湿地对污染物的去除效果并分析去除机理。结果表明，护坡湿地在垂直流工况下，进水管水平长度为3.6 m(占污水处理区水平长度的90%),出水管高度为0.65 m(占污水处理区高度的81.25%)为最优进出水构造，在该进出水构造下湿地对COD_Cr、氨氮、TN、TP的去除率分别为45.0%、91.5%、42.6%、44.3%。护坡湿地按水平流工况运行时，对各项污染物的去除率低于垂直流工况，但去除负荷有显著提升。在同时设置底部和出水高度处集水的最优出水构造下，护坡湿地对COD_Cr、氨氮、TN、TP的去除负荷分别为103.0、46.79、15.64、0.41 g/(m²·d)。     

人工湿地-微生物电解池耦合系统的脱氮特性

实验构建了人工湿地-微生物电解池耦合系统（CW-MEC）,并考察了CW-MEC在阴极有无曝气及不同水力停留时间（HRT）的条件下对生活污水的处理效果。实验结果显示,降低HRT会让CW-MEC阴极、阳极的COD去除率由91.11%±7.76%、86.58%±9.54%降低为77.81%±14.84%、81.44%±11.11%,氨氮去除率由58.54%±5.80%、58.22%±5.03%降低为48.04%±12.94%、48.27%±13.40%;阴极增加曝气会让CW-MEC阴极、阳极的COD去除率分别提高到89.51%±3.92%、82.40%±1.63%,阴极氨氮去除率提高到71.51%±16.44%,而阳极氨氮去除率不受影响;增加阴极曝气条件后,系统阴、阳极开始有硝酸盐氮积累,而CW-MEC阴极的硝酸盐氮含量明显低于对照组（CW-MFC）;通过电化学性能分析,相对于CW-MFC系统,CW-MEC具有更低的内阻;通过微生物多样性分析,CW-MEC系统具有更丰富的微生物多样性。     

基于延迟往复流的强化复氧人工湿地脱氮效果初探

采用空气导管强化复氧人工湿地处理农村污水时,改进其运行方式,可显著提高单级人工湿地脱氮效果。实验结果表明,改进型强化复氧人工湿地以高浸润线7 d和落空1 d采用延迟往复流的方式连续运行,每周期平均出水氨氮质量浓度可达GB 18918-2002一级B标准,TN去除率可提高至46%。氮去除负荷为3.27 g/(m2·d),脱氮能力比传统人工湿地提高近1倍,可达两级串联湿地脱氮水平。在同等脱氮效果下,可显著减少人工湿地占地面积。     

电极间距对CW-MFC处理污泥中Zn和Ni的效果及其产电性能的影响

为有效提高传统人工湿地（CW）处理污泥重金属效能,本文构建了人工湿地微生物燃料电池（CW-MFC）用于污泥中Zn和Ni的去除,并考察了电极间距对Zn和Ni去除效果及其产电性能的影响。结果表明,不同电极间距（12cm、15cm、18cm和20cm）的CW-MFC对Zn的去除率分别为84.68%、64.56%、66.98%和50.23%,对Ni的去除率分别为74.14%、66.09%、64.00%和48.01%。其中,间距为12cm时系统对Zn和Ni去除效果最好,分别较CW提高了64%和26%,此时CW-MFC系统的最高输出电压和最大功率密度分别达到513mV和50.76mW/m³。X射线光电子能谱（XPS）分析显示污泥表层主要的重金属为Zn和Ni,且高价态的Zn和Ni被有效地转化为低价态或者单质金属。在间距为12cm的CW-MFC系统中,植物根系和电极对Zn、Ni的去除贡献最大,此时Zn在植物根系和电极中的富集率分别为23.76% 和30.97%,Ni的富集率分别为14.57%和16.78%。本研究表明CW-MFC对污泥重金属的去除及其产电性能具有较好的效果,并为CW-MFC的优化构建和城市污泥的处置及资源化利用提供了新的思路和借鉴。     

基质结构对人工湿地运行性能的影响分析

通过比较不同基质结构的水平潜流人工湿地(单层CW1,3层CW3,6层CW6)在不同负荷运行条件下对污染物的去除效果,对影响水平潜流人工湿地净化性能的3个因素——水力负荷、有机负荷和悬浮物负荷开展实验,并利用示踪实验考察运行负荷对系统水力性能的影响。结果表明,在典型高、低2种不同水力负荷(0.16、0.80 m/d)条件下,进水有机负荷(COD、TSS)与去除率呈正相关关系,同时对COD、TSS的去除率具有显著性影响。示踪试验说明多层基质结构人工湿地较单层基质结构人工湿地有延缓系统堵塞的作用,提高系统污染物的去除效果。     

潜流式人工湿地在我国干旱区的试运行

在我国干旱地区对潜流式人工湿地系统进行了15个月的现场考察,研究了在干旱地区特殊气候和环境的条件下潜流式人工湿地系统全年运行的特点和规律,并分析了在干旱地区水力停留时问和植物收割对于人工湿地污水净化效果的影响规律。结果表明,在气候条件恶劣,昼夜温差变化显著,季节性差异大的干旱地区,潜流式人工湿地依然可以正常运行,取得良好的出水效果。全年对COD、BOD,、氨氮和总磷的平均去除率分别为78．3％、61．1％、46．4％和66．2％;在干旱地区水温的降低和植物收割都会导致人工湿地系统对有机物和氨氮的去除能力下降,而对总磷的去除的影响不明显;改变水力停留时间（HRT）可以改变人工湿地系统的供氧状况,而增加水力停留时间使有机物,氨氮,总磷的去除率都表现出先增加后减少的变化趋势。     

冬季人工湿地内微生物活性和除污效率分析

利用ABR酸化预处理和人工湿地联合去除污染物,在冬季运行条件下,探讨了污染物的降解效能与湿地内微生物活性关系.结果表明,在原水COD 260～300 mg·L-1条件下,酸化出水最高去除率达到56%,温度并不是酸化反应的限制因素.湿地COD去除率与夏季水平相当,说明在一定温度范围内(水温＞5℃),低温对湿地中的有机物降解没有影响.水温降到5℃以下,cOD去除率降到50%,在此温度下会对湿地处理效率产生一定的负面影响.     

强化复氧人工湿地对有机磷去除效果研究

内部引入穿孔导管强化人工湿地复氧效果,并将其与传统湿地系统对有机磷(OP)去除效果进行对比。结果表明,微生物存在可显著提高湿地系统对有机酸盐转化无机磷酸盐的能力,并可通过同化作用去除一部分TP。引入穿孔导管后,人工湿地基质内部通气状况得到改善,基质附着微生物量增加,人工湿地对TP的去除率提高,OP向无机磷(IP)转化的时间缩短;装置对TP的去除率从5.2%提高至9.11%,运行9 h时OP去除率高达97.32%,比传统人工湿地提高约9%;人工湿地设计深度32 cm时便可将进水中OP全部转化为IP,设计深度比传统人工湿地减少10 cm以上;沿竖向深度的不同基质层均具有较高的OP去除强度,OP去除强度平均高达38.43 mg/(kg·d)。     

人工湿地污水处理系统低温脱氮研究进展

人工湿地的运行受多重因素的影响,特别是温度对其的影响尤为严重,使得人工湿地工艺受季节影响,在冬季低温地区的运行效率下降,特别是对N、P污染物的去除率偏低,限制了其在冬季低温地区的推广及应用。结合国内外冬季低温地区的人工湿地工艺的应用情况,分析了影响人工湿地低温环境下脱氮效果的原因,并对人工湿地在冬季低温条件下提高低温脱氮效率的强化措施进行了总结。     

OAO水生蔬菜型人工湿地工艺对农村无序排放污水中氮磷的去除效果

为了考察OAO水生蔬菜型人工湿地对村落无序排放污水中氮磷的净化效果,户外自然条件下,采用人工模拟试验的方法,在不同水力负荷、进水浓度和C/N比及氮源形式的单因素影响条件下,对湿地进出水中氮磷浓度进行监测。试验结果表明:当水力负荷从0. 1 m~3/(m~2·d)提高到0. 5 m~3/(m~2·d)时,氮磷的去除率呈下降趋势,去除负荷先升高后降低。综合考虑,选取该湿地最佳水力负荷为0. 3 m~3/(m~2·d),此时氨氮、硝态氮、总氮和总磷的去除率分别为70. 17%、88. 48%、69. 13%和75. 33%,相应的去除负荷分别为1. 22、0. 52、1. 5 g/(m~2·d)和0. 098 g/(m~2·d)。在一定的浓度范围内,氨氮、硝态氮、总氮和总磷的去除率随着进水浓度的增加而增加,当超过一定的浓度后,去除率会趋于稳定甚至有所下降。当进水中的C/N由2增加到8时,总氮去除率由35%提高到65%;而当C/N由8增加到20时,总氮去除率仅由65%提高到80%,增加幅度相对较小。当进水中的硝氮比例增加时,总氮的去除率较高。冬季时,湿地对氮磷的去除率有所降低,氮的去除效果降低明显,对磷的去除影响较小。     

聚氨酯填料对表面流人工湿地污水处理效果的研究

三种表面流人工湿地系统对污水的处理效果表明,S1和S2对各污染物的去除效率均达75%以上。添加聚氨酯填料后,人工湿地对污染物的去除有明显促进作用,尤其是氨氮和总氮经25 h处理后去除率分别达到86.3%和87.5%。同时,水力停留时间为15 h时,S2的氨氮和总氮去除率分别比S1提高14.1%和17.4%。本研究表明,聚氨酯填料的添加可显著缩短人工湿地的水力停留时间,可以应用于表面流人工湿地的污水处理工程中。     

水平潜流与垂直潜流人工湿地系统污水处理效果研究

研究水平潜流湿地和垂直潜流湿地两种不同的人工湿地系统,通过对进出水中COD、氨氮及总磷浓度的测定,分析各组湿地系统的净化效果及净化稳定性。结果表明,两种人工湿地系统对污水中COD、氨氮和总磷的去除效果都比较理想,水平潜流湿地对COD、氨氮和总磷的去除率分别达到81.8%、77.6%和80.5%,垂直潜流湿地对COD、氨氮和总磷的去除率分别达到85.4%、80.1%和83.9%;对比发现垂直潜流湿地比水平潜流湿地具有更好的污染物去除效果;潜流式人工湿地对污染物的净化稳定性较高,具有较强的抗冲击负荷的能力。     

海泡石填料人工湿地系统对氮磷污染物的去除研究

采用活化海泡石做为人工湿地系统的填料,考察该系统对生活污水中的氨氮和总磷去除效果。结果表明,海泡石人工湿地系统对氨氮和总磷均有较好的去除效果,进水为10L的最佳进水量时,人工湿地对氨氮去除率较高,进水浓度在12mg/L,pH在5．5时去除率可接近85％;总磷的去除在进水浓度为2mg/L,pH值为6．5时去除率可达到91．1％。     

人工湿地-微生物燃料电池耦合系统基质填料应用进展

人工湿地-微生物燃料电池耦合(constructed wetland-microbial fuel cell,CW-MFC)系统是人工湿地和生物电化学技术的有机结合,选取合适的耦合系统填料尤其重要.文中基于国内外已有的研究,将填料的功能特性和应用进行总结归纳,分别从污染物去除效果和产电能力综述了各填料对于CW-MFC系统性能的影响,总结了填料存在的问题,并对今后的研究方向进行展望,以期为CW-MFC技术的发展和推广应用提供参考.     

固定化硝化菌包埋载体去除氨氮的效果研究

以固定化硝化菌包埋载体为主要材料,采用人工配置氨氮水样,考察了不同活化时间、温度和载体投加比条件下,固定化硝化菌包埋载体对氨氮的去除效果及其与普通填料的效果比较,并对实际生活污水的氨氮去除率进行了测定。结果表明,固定化硝化菌包埋载体的最佳活化时间为15 d,并且活化稳定后在低温下(<10℃)仍具有较高的生物活性;在某个温度下,固定化硝化菌包埋载体处理废水的投加量只与进水氨氮浓度有关;同样的投加比条件下,包埋载体的去除率比普通填料高近40%;包埋载体处理生活污水,25℃和20℃时氨氮在6 h内基本降解完全,去除率均接近100%。     

人工湿地耦合微生物燃料电池产电及对污水去除研究

通过构建人工湿地耦合微生物燃料电池(CW-MFC)工艺,在不同进水COD和水力停留时间(HRT)条件下,对CW-MFC耦合工艺产电性能及处理常规污染物进行了研究。结果表明：随着进水COD由50 mg/L提高到450 mg/L,系统稳定时输出电压先增大后减小,并在COD为350 mg/L时,输出电压达到最大为646 mV(外电阻为1 000Ω);在低COD(50～150 mg/L)进水条件下,CW-MFC比CW系统的COD去除率要高;在HRT由36 h逐渐减小到12 h的过程中,HRT为30 h,实验组COD、NH₄⁺的去除率达到最大,分别为95.7%、54.9%,与空白组相比NH₄⁺的去除率差别不大,COD去除率高1.24%左右;在HRT为18 h时,CW-MFC系统的产电效果最好,最大功率密度为286.7 mW/m³。     

植物对人工湿地-微生物燃料电池耦合系统去污及产电性能的影响

介绍了人工湿地-微生物燃料电池(CW-MFC)的分类,湿地植物对去除污染物和产电性能的有利影响和不利影响,以及CW-MFC植物的选择,并提出了进一步研究的方向。