复合垂直流人工湿地对氮的净化效果

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湖滨带复合型人工湿地氮磷的去除效果

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生态环境２０，６４：１０１６０７１（）１６－１５
ＥｃｌｇｎｖｒｎｎｏｏｙａｄＥｎｉｍｅｔｏ
ｈｔ：ｗｗ．ｅｃ．ｍｔ／ｗｊｓｉｏｐ／ｅｔ
Ｅｍａ：ｄｔｒｅｓｉｏ－ｉｅｉ＠ｊｅｃ．ｍｌｏｔ
造湖滨湿地，可有效净化人湖径流中携带的部分有机污染物、营养盐等。以云南抚仙湖北岸的湖滨湿地一马料河复合人工湿地为研究对象，探讨了湿地不同功能区去除氮磷的效果。研究表明，沉淀池除氮效果最不明显，在该区内有机氮可能发生矿化作用而转变为氨氮。有植物系统的潜流和表流区除氮效果较为明显，潜流区对氨氮、硝氮和总氮的平均去除率分别达１．％、１．％和２．％；表流区对三者的平均去除率分别达５．％、３．％和４．％。沉淀池对磷有一定的截留作用，且８０９７２６０４５９３５在进水污染物质量浓度较高时表现明显，平均截留率为１．％。潜流和表流区除磷效果不明显，可能是因为湿地运行了两年４９多，土壤吸附交换达到平衡，影响了表流区的除磷效果。潜流区除磷效果受降雨影响较大，雨季时，总磷的平均截留率为１．％，主要是不溶性磷的吸附和沉积；雨季末期，湿地流量较小，２１水体流动性差，系统内处于厌氧状态，出现磷释放现象。关键词：复合型人工湿地；功能区；氮；磷；抚仙湖
２世纪６年代，ｅｅ与Ｋｃｕ合作并由Ｋｃｕ００Ｓｉｌｉｔｄｋｈｉｔｋｈ于１７年提出了根区理论。８年代末和９年代９２Ｊ００初人工湿地作为一种新型污水处理技术进入了水污染控制领域。目前，国内外对人工湿地的研究很多，但是大部分工作主要用湿地来处理城市生活污水以及小规模的运行，而对于在人湖河口处建造复合型人工湿地以及实地观测的研究工作较为缺乏。抚仙湖为我国重要的深水湖泊，近年来由于人类活动影响，面源对湖泊的污染日益加剧，湖泊水质恶化问题也尤为突出，表现出由贫营养型向中营养型发展的趋势。研究表明，农耕区地表径流和生活污水等面源污染占抚仙湖陆源氮磷污染负荷的９．％和９．％，主要的污染源【。了拦截河道９１８５是ｏ为Ｊ

人工湿地在含氮废水中的应用

2017年4月人工湿地在含氮废水中的应用191人工湿地在含氮废水中的应用赵宇(葫芦岛市环境保护监测中心站，辽宁葫芦岛125000)摘要:潜流湿地除N的机理包括植物的吸收、基质的吸附及微生物的降解（硝化反硝化反应），在不同的处理系统中，三者发挥的作用不同。

我国城市污水处理率仅为20%左右，人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统，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作用，其特点特别适合小城市污水处理。

关键词:人工湿地含氮废水氮1人工湿地在含氮废水中的应用在富营养化污染日益严重的今天,如何防止富营养化现象的发生成为科研工作者的一项重要的研究课题，采用潜流人工湿地系统处含N的废水是其中研究较多的一种方案。

潜流湿地除N的机理包括植物的吸收、基质的吸附及微生物的降解（硝化反硝化反应），在不同的处理系统中，三者发挥的作用不同。

李旭东[19]等研究得知，沸石芦苇床潜流湿地冬季和春季对T N的平均去分别为38. 89%和58. 16%，春季效果优于冬季。

污水中的T N主要由NH4+ - N、N03_ - N、有机氮及M V - N组成，系统对NH4+ - N的去除效果最好，N03_ -N、N02- -N的稍差，冬季运行阶段的三者的平均去除率分别为93%以上、10%、38. 81% ,进人春季后各自的去除率均有较大变化,分别为78. 8%、49%、98.5%。

A.Lenz等设计了三块不同的湿地进行研究，湿地 1和2直接进原水，3的进水为2的出水，其中1和3的水深为0.2m，2的为0.4 m。

从1998年7月到1999年12月，N03_ - N的去除率在3块湿地中分别为65%、92%、69%,有机氮的去除率分别为32%、37%、30%。

崔玉波[1]等研究了间歇式潜流人工湿地中NH/-N的动态变化特征，在第1年运行期间，水温平均在 20丈，运行第7 d，NH4+ - N去除率相对较低，第9 d以后，NH4+ - N去除率基本稳定在50% ~60%，最高达 70%,而且有随时间升高的趋势。

0694.高效垂直流人工湿地系统水质净化技术介绍

高效垂直流人工湿地系统水质净化技术介绍工艺原理人工湿地系统水质净化技术是一种生态工程方法，其基本原理是在一定的填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个人工湿地生态系统，当污水通过系统时，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，使水质得到净化。

方法特点人工湿地系统具有建造成本较低、运行成本很低、出水水质非常好、操作简单等优点，同时如果选择合适的植物品种还有美化环境的作用。

但另一方面具有占地面积较大的缺点。

适用范围经过人工湿地系统系统处理后的出水水质可以达到地面水水质标准，因此它实际上是一种深度处理的方法。

特别适用于饮用水源和景观用水保护，处理后的水可以直接排入饮用水源或景观用水的湖泊、水库或河流中。

因此特别适合处理饮用水源或景观用水区附近的生活污水或直接对受污染水体的水进行处理，或者为这些水体提供清洁的水源补充。

基建与运行费用基建费用与很多因素有关：地形特征、地层结构、选用的前处理方法、进水水质情况、出水水质要求、外观要求等等因素有关。

因而根据情况的不同有很大差异，但比二级污水处理厂低很多。

人工湿地系统运行费用特别低，如果仅以电费计，通常不会超过0.05元/吨/天（主要用于提高进水水位，如果水位不需提升则没有此项费用），另外需要工人进行简单的操作和维护管理。

处理效果出水水质可以因进水水质或停留时间的不同达到地面水水质标准(GB3838-88)II至V类标准。

系统可以根据进水水质状况和出水水质要求进行设计。

研究与应用实例1．研究工作1996年以来，深圳市环境科学研究所开展了热带和亚热带区域水质改善、回用与水生态系重建的生物工艺学对策研究（1996.9-1999.9）项目，此项目为为欧盟科学，研究与发展部主管的与第三世界国家和国际组织合作项目，是由中国、德国和奥地利的六个研究单位合作开展的。

该课题研究的主导思想是利用能耗低、运行费用低的人工湿地系统和生态学方法净化地面水，可应用于饮用水、景观用水的净化和污水处理。

人工湿地氮的去除机理

人工湿地氮的去除机理引言随着全球湖泊富营养化程度的加剧, 入湖污染源的氮的去除成为日益紧迫的问题, 而湿地在湖泊富营养化的防治中有重要作用, 天然湿地再辅以合理的人工举措后可大大提高污染物去除效率和提高生态效应, 人工湿地的氮去除是一项重要功能, 对人工湿地中氮去除机理的总结可为湿地的设计、运行和研究提供良好的理论依据。

1 人工湿地的氮去除机理湿地系统通过多种机理去除进水中的氮, 这些机理主要包括生物、物理和化学反应几方面的协同作用。

详见表1在防渗湿地系统中, 忽略湿地和周围水体的氮交换量, 湿地中的氮去除机理包括挥发、氨化、硝化反硝化、植物摄取和基质吸附。

许多研究表明, 湿地中的主要去氮机理是微生物硝化反硝化。

在Santee的报道中, 硝化反硝化去氮量占氮去除总量的60 %～86 %。

湿地中氮的形态转化情况见图 1 。

未防渗湿地需要考虑湿地系统和周围水体的交换量, 即图1 中的⑩。

1.1 氨挥发氨挥发是物化过程, 水中的氨氮离解平衡方程为：淹没土壤和沉积物中的NH3挥发和pH 值密切相关:(1)pH =9.3 ,NH3 和NH+4的比例为1∶1 , 氨挥发显著;(2)pH=7.5 ～8.0 , 氨挥发不显著;(3)pH <7.5 , 氨挥发可忽略。

湿地中藻类、浮水植物和沉水植物的光合作用常导致pH 值升高。

水平潜流湿地系统中可以忽略氨挥发作用, 因为此系统中的pH 值一般不超过8.0。

氨挥发由水中的pH 值、NH+4浓度、温度、风速、太阳辐射、水生植物种类、状态和数量以及系统的pH 值日变化等多种因素来综合决定。

例如在有自由漂浮大型植物的系统中, 氨挥发是重要的氮去除途径。

1.2 氨化氨化(矿化)将有机氮转化为无机氮(尤其是NH4+ -N)。

有氧时利于氨化, 而厌氧时氨化速度降低。

湿地中氨化速度与温度、pH 值、系统的供氧能力、C N 比、系统中的营养物以及土壤的质地与结构有关。

温度升10 ℃, 氨化速度提高1 倍。

2种人工湿地的水力停留时间及净化效果

第6卷第3期环境工程学报Vol ．6，No ．32012年3月Chinese Journal of Environmental EngineeringMar ．20122种人工湿地的水力停留时间及净化效果靳同霞1张永静1王程丽1代克岩1郭萌1徐婷婷1马剑敏1，2*(1．河南师范大学生命科学学院，新乡453007;2．河南省环境污染控制重点实验室，新乡453007)摘要以复合垂直流人工湿地(IVCW )和水平潜流人工湿地(HSCW )为研究对象，研究了2种湿地运行的季节性最佳水力停留时间(HRT )参数，并监测了2种湿地在最佳HRT 参数下运行时对污水的净化效果。

结果显示:(1)在IVCW 中，最佳HRT 在春、秋季为8 10h ;夏季为6h ;冬季为12h 。

在HSCW 中，最佳HRT 在春、秋季为10 12h ;夏季为6 8h ;冬季为24 36h 。

(2)2种湿地对COD 的去除率均无显著的季节性差异;湿地进水中NH +4-N /TN 比值与TN 去除率显著负相关;不同季节下IVCW 对TN 的去除效果均高于HSCW 。

(3)水温对TN 、TP 去除率的影响在IVCW 中比HSCW 中的明显;水温高时，2种湿地中的TN 去除率较高，IVCW 中的TP 去除率也较高，但HSCW 中的TP 去除率则较低，它们间均未达到显著的相关性。

关键词复合垂直流人工湿地水平潜流人工湿地水力停留时间污水净化中图分类号X703文献标识码A文章编号1673-9108(2012)03-0883-08Hydraulic retention time and purification effectof two kinds of constructed wetlandsJin Tongxia 1Zhang Yongjing 1Wang Chengli 1Dai Keyan 1Guo Meng 1Xu Tingting 1Ma Jianmin 1，2(1．College of Life Sciences ，Henan Normal University ，Xinxiang 453007，China ;2．Henan Key Laboratory for Environmental Pollution Control ，Xinxiang 453007，China )Abstract Two kinds of constructed wetlands were as the research objects ，integrated vertical flow construc-ted wetland (IVCW )and horizontal subsurface flow constructed wetland (HSCW )．The optimum hydraulic re-tention time (HRT )was studied in the two constructed wetlands in different seasons．The effects of wastewater purification were got when the two constructed wetlands were with the best HRT respectively．The results showed that :(1)The best HRT in IVCW was eight to ten hours in spring and autumn ，six hours in summer ，twelve hours in winter．The best HRT in HSCW was ten to twelve hours in spring and autumn ，six to eight hours in summer ，twenty four hours to thirty six hours in winter．(2)The removal efficiency of COD were no significant seasonal variations in the two kinds of constructed wetlands．Between the proportion of NH +4-N /TN (total nitro-gen )in the two wetlands ’influent sewerage and TN removal efficiency there was a significant negative correla-tion．TN removal efficiency in IVCW was higher than that in HSCW in four seasons．(3)The effects of water temperature on removal efficiency of TN and TP in IVCW were more obvious than those in HSCW．When the wa-ter temperature of the wetland was high ，the TN removal efficiency in the two wetlands and TP removal efficiency in the IVCW were high ，whereas the TP removal efficiency in the HSCW was low．There was not obvious correla-tion between the water temperature and the removal efficiency of TN or TP．Key words integrated vertical flow constructed wetland ;horizontal subsurface flow constructed wetland ;hydraulic retention time ;wastewater purification基金项目:河南省教育厅科技攻关计划项目(2009A180010);河南省科技攻关计划项目(0624440039);新乡市科技攻关计划项目(08S045)收稿日期:2010－07－21;修订日期:2010－10－02作者简介:靳同霞(1964 )，女，硕士，主要从事环境生物学方面的研究工作。

复合垂直流-水平流组合人工湿地对污水的净化效果

复合垂直流-水平流组合人工湿地对污水的净化效果闫晖敏;漆志飞;程花;林超;张艳晴【摘要】采用下行流和上行流复合垂直流及水平流组合人工湿地系统对污水进行处理,研究该系统在不同季节、不同水力负荷条件下对污水的净化效果.组合人工湿地系统对TP的去除率在秋季水力负荷为0.3 m3/(m2·d)时最大;TN的去除率在夏季水力负荷为0.1 m3/(m2· d)时最大;NH3-N去除率基本遵循秋季＞夏季＞春季＞冬季的规律,同时随着水力负荷的增加而降低;高锰酸盐指数在水力负荷为0.3 m3/(m2·d)时去除效果最好,在冬季的处理效果最弱.【期刊名称】《工业用水与废水》【年(卷),期】2016(047)006【总页数】5页(P39-43)【关键词】组合人工湿地系统;水力负荷;季节;去除效果【作者】闫晖敏;漆志飞;程花;林超;张艳晴【作者单位】江苏江达生态科技有限公司,江苏无锡214061;江苏江达生态科技有限公司,江苏无锡214061;江苏江达生态科技有限公司,江苏无锡214061;江苏江达生态科技有限公司,江苏无锡214061;江苏江达生态科技有限公司,江苏无锡214061【正文语种】中文【中图分类】X703.1人工湿地是一个自适应系统，它是近20 a发展起来的一种污水处理技术，具有出水水质稳定、氮磷去除能力强、运行维护管理方便、工程基建与运行费用低，以及对负荷变化适应性强等优点，非常适合在我国中小城市推广［1－3］。

根据人工湿地系统中污水在湿地床中流动方式的不同，人工湿地通常分为表面流湿地和潜流湿地，潜流湿地又可以分为水平潜流和垂直潜流2种。

一般地，人工湿地可以按布水方式不同，分为自由表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地［4－6］。

本试验选用2种湿地类型，分别为复合垂直流人工湿地与水平潜流人工湿地，研究该系统在不同季节不同水力负荷条件下对污水的净化效果。

其中复合垂直流人工湿地是一种新型的具有独特下行流－上行流复合水流方式的湿地系统。

潜流-上行垂直流复合人工湿地对氮磷去除效果

潜流-上行垂直流复合人工湿地对氮磷去除效果作者：帖靖玺，郑正，钟云，罗兴章，王勇，孔刚，于鑫， TIE Jingxi， ZHENG Zheng，ZHONG Yun， Luo Xingzhang， WANG Yong， KONG Gang， YU Xin作者单位：南京大学环境学院污染控制与资源化国家重点实验室,南京,210093刊名：生态学杂志英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ECOLOGY年，卷(期)：2006,25(3)被引用次数：18次1.丁廷华污水芦苇湿地处理系统示范工程的研究 1992(02)2.丁疆华;舒强人工湿地在处理污水中的应用[期刊论文]-农业环境保护 2000(05)3.王健华;陆根法;钱瑜太湖流域面源污染控制对策研究[期刊论文]-环境保护科学 2003(02)4.冯培勇;陈兆平;靖元孝人工湿地及其去污机理研究进展[期刊论文]-生态科学 2002(03)5.刘衍君人工湿地在污水处理中的应用及其展望[期刊论文]-新疆环境保护 2003(03)6.宋志文;毕学军;曹军人工湿地及其在我国小城市污水处理中的应用[期刊论文]-生态学杂志 2003(03)7.吴晓磊人工湿地废水处理机理 1995(03)8.张毅敏;张永春利用人工湿地治理太湖流域小城镇生活污水可行性探讨 1998(05)9.夏汉平人工湿地处理污水的机理与效率[期刊论文]-生态学杂志 2002(04)10.梁威;吴振斌人工湿地对污水中氮磷的去除机制研究进展[期刊论文]-环境科学动态 2000(03)11.梁继东;周启星;孙铁珩人工湿地污水处理系统研究及性能改进分析[期刊论文]-生态学杂志 2003(02)12.Green M;Friedler E;Iris S Enhancing nitrification in vertical flow constructed wetland utilizinga passive air pump[外文期刊] 1998(12)13.Kevin DW Enhancement of nitrogen removal in subsurface flow constructed wetlands employing a 2-stage configuration,an unsaturated zone and recirculation[外文期刊] 1995(03)14.van Oostrom AJ Nitrogen removal in constructed wetlands treating nitrified meat processing effluent 1995(03)15.Sakadevan K;Bavor HJ Phosphate adsorption characteristics of soils,lags and zeolite to be used as substrate in constructed wetland systems[外文期刊] 1998(02)16.Sikora FJ;Zhu T;Behrends LL Ammonium removal in constructed wetland with recirculating subsurface flow:removals rate and mechanisms 1995(03)17.van Cuyk S;Siegrist R;Logan A Hydraulic and purification behaviors and their interactions during wastewater treatment in soil infiltration systems[外文期刊] 2001(04)18.Zhu T;Jenssen PD;Mahlum T Phosphorus sorption and chemical characteristics of lightweight aggregates (LWA)-potential filter media in treatment wetlands 1997(05)1.宋铁红.尹军.崔玉波.SONG Tie-hong.YIN Jun.CUI Yu-bo不同进水方式人工湿地除污效率对比分析[期刊论文]-安全与环境工程2005,12(3)1.刘艳.陈海波.邹琳复合垂直流人工湿地填料层高度对污染物去除率的影响[期刊论文]-供水技术 2010(3)2.张家洋.孙汝斌.周勇人工湿地处理河南固始农村生活污水设计初探[期刊论文]-农村经济与科技 2011(3)3.刘峰.梁文艳.隋丽丽.冯晶.李俊清垂直流-表流串联人工湿地处理生活污水的研究[期刊论文]-中国给水排水2011(5)4.万金保.兰新怡.汤爱萍多级表面流人工湿地在鄱阳湖区农村面源污染控制中的应用[期刊论文]-水土保持通报2010(5)5.黄德锋.李田景观植物潜流湿地对富营养化景观水的净化[期刊论文]-工业用水与废水 2007(6)6.于旭青.杨敏.徐婷婷.贺志丽人工湿地去除污染物质效果分析[期刊论文]-广东农业科学 2009(6)7.郑蕾.丁爱中.左丽丽.孔德川.钟林人工湿地设计分析[期刊论文]-北京师范大学学报（自然科学版） 2009(5)8.左丽丽.丁爱中.郑蕾.孙宗健去除预处理生活污水的潜流人工湿地中试除氮性能[期刊论文]-环境科学研究2009(9)9.王全金.李忠卫.李芳.李丽复合垂直流人工湿地除磷正交试验研究[期刊论文]-环境污染与防治 2010(6)10.黄德锋.李田不同基质复合垂直流人工湿地对富营养化景观水的净化效果[期刊论文]-环境污染与防治 2007(8)11.郭迎庆.张玉先.李定龙.王利平人工湿地生态系统脱氮除磷机理及研究进展[期刊论文]-给水排水 2009(z1)12.徐德星.海热提.丁文明.张雷.郑丙辉人工湿地对化粪池出水净化效果的对比研究[期刊论文]-环境科学与技术2009(8)13.徐敏.宋志文.杨光.昌晶.吴蕾.闫逊人工湿地与环境卫生安全[期刊论文]-生态学杂志 2007(11)14.刘婧.邢奕.金相灿.卢少勇.郭家盛复合垂直流湿地去除模拟河水中氮磷的研究[期刊论文]-环境工程技术学报2012(1)15.王宁.郭红岩.王晓蓉.朱建国.杨林章太湖河网地区农村非点源氮负荷——以宜兴市大浦镇为例[期刊论文]-生态学杂志 2008(4)16.郑康振.陈耿.郑杏雯.陈桂珠人工红树林湿地系统净化污水研究进展[期刊论文]-生态学杂志 2009(1)17.孙棋棋.张春平.于兴修.李建华.张永坤.高燕中国农业面源污染最佳管理措施研究进展[期刊论文]-生态学杂志 2013(3)18.张奎.曹文平.朱伟萍人工湿地污水处理技术的研究[期刊论文]-工业水处理 2007(8)引用本文格式：帖靖玺.郑正.钟云.罗兴章.王勇.孔刚.于鑫.TIE Jingxi.ZHENG Zheng.ZHONG Yun.Luo Xingzhang. WANG Yong.KONG Gang.YU Xin潜流-上行垂直流复合人工湿地对氮磷去除效果[期刊论文]-生态学杂志 2006(3)。

曝气对两种人工湿地污水净化效果的影响

以缓解内部的缺氧环境, 减轻对微生物的生物毒害, 增强生物膜的活性, 提高对污染物的净化能力。曝气对人工湿地处理污水效果的影响研究国内外均有报道。国外在该方面的研究所用的湿地类型 [ 45] 主要为水平潜流人工湿地、表面流与潜流湿地的组合型工艺
[ 6]
, 侧重于氮去除及转化机理方面的研
究 , 其结果显示: 曝气有利于提高有机物及氮的去除率。国内的除研究水平潜流湿地外, 更多的是研究 [ 7 10] 垂直流人工湿地。其研究结果显示: 曝气对富营养化水体
1
马
帅
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靳同霞
1
( 1. 河南师范大学生命科学学院 , 新乡 453007 ; 2. 河南省环境污染控制重点实验室 , 新乡 453007) 采用复合垂直流和水平潜流 2 种人工湿地处理混合污水 , 研究了在气水比 ( 曝气体积 /湿地进水体积 ) 为 2、 4 、
6、 8 和 10 时 2 种人工湿地对污水的净化效果。结果显示 : ( 1) 复合垂直流人工湿地以气水比为 2 进行曝气时 , 对污水的净化效果最好 , 上行池出水的 COD、 TN、 NH + NO5 15% 、13 84 %、 4 N、 3 N 平均去除率比不曝气时分别提高了 16 47% 、 96 91% ; 气水比为 6 时对 COD 去除效果比 2 稍好 , 在处理更高负荷污水时可采用此气水比进行曝气。曝气对 TP 的去除率影响不明显。 ( 2) 曝气对水平潜流人工湿地的 COD 去除率较不曝气时有显著提高 , 气水比为 6 时效果最好 , 增加 30 %; + TN、 NH 4 N 平均去除率在气水比为 2 时较对照无明显改变 , NO3 N 去除率有大幅提高 ; 气水比继续增大时 , 脱氮效果有不同程度的降低 ; 对 T P的去除率无显著影响。关键词人工湿地气水比曝气污水净化中图分类号 X703 文献标识码 A 文章编号 1673 9108( 2011) 02 0315 07

不同工艺组合人工湿地系统应用于生活污水除氮效果研究

收稿日期：２０１９－０９－２７不同工艺组合人工湿地系统应用于生活污水除氮效果研究何兴漾１，刘云根２，李卫东１（１云南智捷环保科技有限公司，云南文山６６３０００；２西南林业大学环境科学与工程系，云南昆明６５０２２４）摘　要：以厌氧沉淀塘、垂直潜流湿地、水平潜流湿地、表流湿地和生态景观塘为单元构建了４种不同工艺组合的人工湿地系统并应用于生活污水除氮实验研究，连续一年的实验监测结果表明：不同工艺组合人工湿地系统对生活污水除氮效果差别明显，以潜流湿地为单元构建的ＣＷ４系统对污水中氨氮和总氮的去除效果最好，分别为５２２３％～８２４６％和３８７２％～８８４６％；而ＣＷ３和ＣＷ１系统对污水中氨氮和总氮的去除率最差。

此外，不同人工湿地系统在不同季节对生活污水除氮效果差异较大。

关键词：人工湿地系统；潜流湿地；表流湿地；生活污水处理；氨氮；总氮；除氮效果中图分类号：Ｘ７０３文献标志码：Ａ文章编号：１６７３－９６５５（２０２０）０３－００５０－０５人工湿地系统是２０世纪５０年代［１］以来发展起来的一种生态工程技术手段，现在已作为一种低投入、高效率、易维护的生态工程设施在世界各地广泛应用于日常生活污水、农牧业废水及富营养化湖泊的净化处理。

人工湿地系统中的厌氧沉淀塘、垂直潜流湿地、水平潜流湿地、表流湿地、生态景观塘等单元对生活污水中氮素的去除起到不同的作用［２］。

作为传统的生活污水处理工段，厌氧沉淀池已广泛应用于污水处理的预处理工段，以实现对污水的初步沉淀［３］。

随着人工湿地技术的不断发展，厌氧沉淀塘已逐步应用于人工湿地污水处理过程［４］；表流湿地和潜流湿地已成为构建人工湿地污水处理系统的主要单元［５－６］，其形成一个独特的土壤—植物—微生物生态系统，具有良好的污染物去除效果［７］。

湿地生态系统通过植物的营养吸收［８］、氧气的输入［９］、土壤的吸附［１０］、反应沉淀［１１］和微生物的硝化［１２］、反硝化等作用［１３］达到对污水中氮的去除目的。

垂直流-水平流复合人工湿地系统对污水的净化效果研究_secret

垂直流-水平流复合人工湿地系统对化粪池出水的净化效果摘要：将垂直流人工湿地与水平流人工湿地组成复合人工湿地系统，研究了此复合系统对化粪池出水的净化效果。

结果表明，当水平流人工湿地的水力停留时间为3d天时，复合系统对COD、BOD5、TP的去除率分别达到73%、66%、87%，并通过垂直流湿地的硝化作用及水平流湿地的反硝化作用，复合系统对TN的去除率达到40%以上。

关键词：垂直流人工湿地；水平流人工湿地；复合系统；净化效果Purification Efficiency of Septic Tank Effluent by constructed wetlands treatment systems Based on the Combination of vertical-flow and horizontal-flowAbstract: The paper is reviewed vertical-flow and horizontal-flow beds are combined to hybrid constructed wetlands systems, and purification efficiency for septic tank effluent was studied. The results showed that while the hydraulic retention time of horizontal-flow constructed wetlands is three days, the average removal rates of COD, BOD5, TP are 73%, 66%, 87%, respectively, and the average removal rate of TN is over 40% through the nitrification in the vertical-flow constructed wetlands and the denitrification in the horizontal-flow constructed wetlands.Key words: vertical-flow constructed wetlands; horizontal-flow constructed wetlands; hybrid systems; purification efficiency人工湿地因水流方式差异可分为表面流湿地、地下潜流湿地、垂直流湿地和潮汐流湿地[1-2]，作为低投资、低成本、低能耗的废水处理工艺[3]，比较适合于管理水平不高，水处理量及水质变化不大的城郊或乡村[4]。

响应面法在复合垂直流人工湿地对村镇污水脱氮优化设计中的应用

果表明．复合垂直流人工湿地ＴＮ去除率随流程的增加呈上升趋势，ＴＮ主要在下行池中去除；随水力负荷增加，ＴＮ去除率呈现下
降趋势；在所研究的范围内，Ｃ／Ｎ为ｌ５．ＯＯ时ＴＮ去除效果最佳。基于正交试验设计的响应面回归方程，可作为垂直流人工湿地的ＴＮ去除率计算函数，相对误差基本控制在１Ｏ以内；使用遗传算法对响应面回归方程进行全局优化分析。对不同植物床湿地的最优点和最差点进行对比分析，这些点与湿地种植的植物相关关系不大，不同植物床湿地呈现相似的参数条件。
摘要构建复合垂直流人工湿地系统处理村镇污水，获得了不同流程、水力负荷、Ｃ／Ｎ条件下湿地系统对污水ＴＮ的净化效
果数据，并进行分析。利用响应面分析法与遗传优化算法对主要工艺参数进行优化设计，找到正交试验以外的最优点和最差点。结
李丽等响应面法在复合垂直流人工湿地对村镇污水脱氮优化设计中的应用
响应面法在复合垂直流人工湿地对村镇污水脱氮优化设计中的应用
＊
李丽王全金胡常福刘占孟聂发辉
（华东交通大学土木建筑学院，江西南昌３３００１３）
关键词响应面法复合垂直流

人工湿地对尾水中氮的去除及其机理

人工湿地对尾水中氮的去除及其机理污水处理厂尾水中污染物在人工湿地中通过多种途径得到去除，一般这些途径包括物理、化学和微生物三方面的协同作用。

其中，颗粒态的污染物进入湿地系统后可通过基质的过滤吸附、湿地植物根茎的拦截、湿地动物的摄食以及微生物的降解作用去除。

基质的吸附作用包含固体颗粒向基质颗粒表面的迁移以及被基质表面黏附两个部分。

湿地植物密集发达的根系能对固体颗粒起到吸附拦截的作用。

系统中的动物能吞食湿地系统中沉积的有机颗粒，从而将颗粒物带出体系。

此外，通过微生物部分有机态的颗粒进行降解也能去除一部分的悬浮固体。

污水中的有机物进入人工湿地系统内，不同形态的有机物通过不同的方式去除。

可沉淀的有机物在系统内经过沉淀及过滤后得到去除，溶解性有机物通常被附着在基质上的生物膜和悬浮于流动水体内的微生物代谢去除。

微生物在厌氧和好氧环境中都能对有机物实现降解，系统内的氧气是依靠自然复氧和植物根区泌氧提供。

植物也参与有机物的去除过程，但其所吸收利用的有机物远低于微生物代谢所消耗的有机物。

好氧降解反应方程式如下：CH2O+O2→CO2+H2O从方程式中可以看出如果氧气不足将会影响降解的速率，而当氧气充足时可利用的有机物的量变成了限制反应速率的关键因素。

厌氧降解较为复杂，一般分为两步，反应过程如下：第一步：C 6H12O6→CH3COOH+H2C 6H12O6→2 CH3CHOHCOOHC 6H12O6→2 CH3CH2OH+2 CO2CH3COOH，CH3CHOHCOOH，CH3CH2OH是厌氧发酵的中间产物，这个过程称为产氢产乙酸（产酸）过程。

第二步：CH3COOH+H2SO4→2 CO2+2 H2O+H2SCH3COOH+4 H2→2CH2+2 H2OCO2+4 H2→ CH4+2 H2O这个过程称为产甲烷过程。

产酸过程是由产酸菌完成，产甲烷过程由产甲烷菌完成，产甲烷菌相比于产酸菌对环境条件要求更高，适合的pH范围为6.5～7.5。

复合垂直流-水平流组合人工湿地对污水的净化效果

复合垂直流-水平流组合人工湿地对污水的净化效果摘要：采用下行流和上行流复合垂直流以及水平流组合人工湿地系统对污水进行处理。

主要分析组合人工湿地系统在不同季节、不同水力负荷条件下对污水的净化效果。

关键词：组合人工湿地系统；水力负荷；净化效果一、材料与方法（一）试验装置根据本次试验要求，在实验室中建立组合人工湿地装置，具体工艺流程是：污水首先经废水箱完成搅拌，再通过蠕动泵泵入复合垂直流人工湿地装置。

复合垂直流人工湿地分别由下行流和上行流组成，内部填充粒径为5cm左右的砾石。

其中，上行流湿地填充高度要高于下行流湿地，分别是50cm和46cm。

复合垂直流湿地出水通过上端的出水阀后流入第二级水平流湿地，采用左侧进水，右侧出水的推流式，填充基质是陶粒和砾石的混合物，基质填充高度为25cm。

湿地植物选用菖蒲。

（二）试验用水本试验污水取自某河道，河道水质为劣V类。

（三）试验方法分析不同季节、不同水力负荷条件下，组合人工湿地系统对污染物的去除效果。

在装置安装完成之后，进行试运行，定期检测出水中高猛盐酸指数、TN、TP以及氨氮的浓度。

在装置运行稳定之后，研究不同的工艺参数对运行效果的影响。

试验设置两个取样点，分别对复合垂直流人工湿地出水和水平流人工湿地出水进行取样。

二、结论与讨论（一）组合人工湿地系统对TP的去除效果TP的净化主要是通过填料床的物理和化学反应的作用、微生物的同化作用以及植物的摄取作用来完成。

在不同季节、不同水力负荷的影响下，组合人工湿地系统对于TP的净化效果如图1所示。

由图1知，组合人工湿地系统在秋季水力负荷为0.3m3（m2·d）时，对TP的净化效果最为理想。

这主要是因为在秋季时，系统中的微生物的数量最多，并且同化能力达到最强的状态。

在水力负荷过低时，容易造成系统总的氧含量急剧减少，使得微生物过量吸收的磷又重新被释放出去，降低TP的净化效果。

而在水力负荷过大时，水流速度也非常大，又容易导致之前被吸收的磷随水流直接冲出系统，从而影响TP的去除率。

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)01-0015-03Studies on Circulating Puri fication of Low Strength Fishery W aste w aterwith Compound V ertical2Flow Constructed WetlandYUE 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 com pound 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 sur face 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 LOGYV 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.时,又美化了景区的环境.1　材料与方法1.1　湿地结构以欧盟合作项目研究成果为基础,于2001年5～8月在杭州植物园内建造人工湿地,用于处理观鱼池内的养鱼废水.湿地总面积为600m 2,在结构上与传统的垂直流湿地有所不同,由上池和下池两部分组成.剖面结构如图1所示.湿地底部和四周以水泥墙封闭,并进行防渗处理.上池和下池均以沙和砾石为基质.沙粒径为0～5mm ,沙层厚度为40cm ;砾石为40～70mm ,砾石层厚度为10cm.湿地上池主要种植美人蕉(Canna indica )、紫露草(Tradescantia virginiana )和黑麦草(Lolium perenneL .);下池主要种植美人蕉(Canna indica )、灯心草(J uncus eff usus )、香蒲(Typha orientalis )等植物.通过泵站,把观鱼池的养鱼废水由输水管道注入该湿地.经埋藏在上池沙层表面的布水管,养殖废水均匀流入上池,向下沉降,经上池底部自流入下池底部,并向上经过下池的砂层,被位于下池沙层表面的集水管均匀收集,最后通过出水管流入集水池.这种独特的水流方式能确保流入湿地的废水与基质和植物根系充分地接触,有利于提高湿地的净化效果.图1　复合垂直流人工湿地结构示意图Fig.1　Diagram of com pound vertical 2flow constructed wetland1.2　湿地运行条件采用全天自动间歇式注水,每3小时注水1次,每次1h ,每日注水8次,日总注水量为160m 3,日水力负荷为270mm ,水力停留时间为15h.1.3　测试方法自2001年12月至2002年9月,对杭州植物园人工湿地出水口、观鱼池进行水样采集,同时对南塘和地下水进行取样分析.分析指标包括氨态氮(NH 42N )、硝态氮(NO 32N )、凯氏氮(K 2N )、总磷(TP )、化学需氧量(C OD Mn )、五日生化需氧量(BOD 5)、溶解氧(DO )、浊度(T URB )、pH 值.其中TP 采用过硫酸盐氧化法测定[5];NO 32N 用电极法测定;NH 42N 用纳氏试剂光度法测定;C OD 用K MnO 4法测定;BOD 用稀释与接种法测定;T URB 采用分光光度计法测定;DO 和pH 用仪器现场直接测定[6].2　结果与讨论2.1　湿地出水水质经过湿地系统处理以后的出水水质见表1.在系统运行的各个时期的湿地出水中NO 32N 含量、TP 含量、高锰酸钾指数均达到国家地面水一类水标准,但在12月NO 32N 含量相对较高;K 2N 含量在7月以前相对较高,7月以后K 2N 含量逐步下降,并达到国家一类水质标准;湿地出水的BOD 5在12月高于国家一类水标准,在其余的阶段达到国家一类水标准(<3mg/L ).浊度在12月较高,12月以后有明显的降低.综上所述,人工湿地的出水绝大多数指标最终达到了国家一类水的水质标准.在湿地系统中具有沉降性的有机物通过沉积和过滤可很快被去除,可溶性有机物主要通过微生物的降解而去除,氮则是通过硝化与反硝化反应及水生植物的吸收而被去除,而磷的去除主要靠沉淀、吸附及植物的吸收.在12月,由于在湿地中NO 32N 的去除主要通过反硝化和植物吸收完成.湿地中的基质和沉积物对细菌无毒害作用,湿地植物的生长为细菌的反硝化作用提供了碳源.因而,湿地为细菌反硝化作用创造了有利的条件[7].但是,细菌的反硝化作用受温度的影响.在10～30℃范围内,高温有利于反硝化[8].在12月,由于温度较低,反硝化作用较弱,出水中NO 32N 的含量相对较高,但仍达到了一类水的标准.P 容易被土壤颗粒和悬浮物吸附,这是P 最有可能的转移途径[9].入水流经湿地后,水的浊度明显下降,表明水中悬浮物浓度下降.湿地出水中TP 的降低可能与水中悬浮物减少有关.在湿地中,P 浓度的下降也与植物对可　16　科　技　通　报第20卷溶性P的吸收有关.表1　人工湿地出水水质状况T able1　Quality of outflow water of the constructed wetland采样时间NO32N/(mg/L)K N/(mg/L)TP/(mg/L)COD Mn/(mg/L)BOD/(mg/L)DO/(mg/L)T URB/NT U pH 2001-12 1.53340.20590.0640 1.4939 4.7009.434.57.80 2002-020.66790.50480.0060 1.4099 1.05011.30 5.57.50 2002-050.85370.75570.0111 1.8274 1.35511.30 1.07.42 2002-070.81270.12450.01790.50140.910 6.70 2.57.34 2002-09 1.32810.13390.01330.6132 1.160 6.77 4.07.412.2　观鱼池水与南塘水水质比较南塘在观鱼池的附近,也养殖一些观赏鱼,但养殖密度远远低于观鱼池.南塘水质没有经过人工湿地的净化处理.由表2可以看出,在系统运行的各个时期,观鱼池水绝大多数指标优于南塘水.以7月为例,南塘水的NO32N、K N、TP、C OD、BOD含量和浊度分别为观鱼池水的1.7、3.2、3.2、2.4、1.6、5.8倍,说明该工程能有效净化观鱼池水.表2　观鱼池水质与南塘水质比较T able2　C om paris on of water quality between Fish Chamber and S outh P ool采样时间采样地点NO32N/(mg/L)K N/(mg/L)TP/(mg/L)COD Mn/(mg/L)BOD/(mg/L)DO/(mg/L)T URB/NT U pH　2001-12观鱼池 1.0476 1.93730.0886 2.1957 4.809.10247.57.90南塘 1.0677 2.01590.1410 6.0723 5.9011.302108.30 2002-02观鱼池0.68120.64450.0188 2.4857 5.1111.80177.00南塘0.91550.94050.0199 4.2255 4.479.20157.50 2002-05观鱼池0.88990.89730.0155 3.0970 4.4011.8087.17南塘 1.2409 1.14200.2160 3.3791 4.9111.30117.07 2002-07观鱼池0.98660.18970.0377 1.1600 4.5110.70237.60南塘 1.72310.61620.0119 2.77107.2010.2047.02 2002-09观鱼池0.96460.18820.0166 1.4111 4.5711.12387.57南塘 1.04280.44900.0154 2.3485 3.0811.24307.432.3　生态效益与经济效益分析在湿地运行前,平均每年抽取地下水33540t 用于更换养鱼废水,耗电9223kW/h;水费和电费合计支出35779元.该湿地投入运行后,几乎不用抽取地下水;全年湿地运行耗电仅为2426kW/h.该工程投资10万元,按20年使用寿命计算,年设备折旧费为5000元.实际每年可节约费用为14755元.此项工程确保玉泉池水的洁净,同时节约了宝贵的地下水资源.由于以前大量开采地下水,地下水位下降,导致了泉涌的消失.该项工程实施以后,地下水位上升,池内多年不见的泉涌重新出现,每天泉涌次数达40～50次,增添了景区观赏的趣味性.因此除了能有效净化水体以外,此项工程在恢复景观水体的观赏功能方面中也发挥了重要作用.参考文献:[1]　Reed S C,Brown D S.C onstructed wetland design of the first gener2ation[J].W at Res,1992,64:776-781.[2]　Andrew P K.Natural treatment systems[J].W at Env Res,1994,66:357-361.[3]　Brix H,Schierup H H.The use of aquatic macrophytes in pollutioncontrol[J].Ambio,1989,18:100-107.[4]　Haberl R.C onstructed wetlands:a chance to s olve wastewater prob2lems in developing countries[J].W at Sci T ech,1999,40(3):11-17.[5]　钱君龙,府灵敏.用过硫酸盐氧化法同时测定水中的总磷和总氮[J].环境科学,1987,8(1):81-84.[6]　国家环保局.水和废水检测分析方法[M].北京:中国环境科学出版社,1989.[7]　Baker L A.Design considerations and applications for wetland treat2ment of high2nitrate waters[J].W at Sci T ech,1998,38(1):389-395.[8]　陈博谦,王　星,尹澄清,等.湿地土壤因素对污水处理作用的模拟研究[J].城市环境与城市生态,1999,12(1):19-21. [9]　R obert W N,W illiam J M.Phosphorus rem oval in created wetlandponds receiving river overflow[J].Ecological Engineering,2000, 14:107-126.　第1期岳春雷等.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17　。

复合垂直流-水平流人工湿地系统除氮效果的影响因素

复合垂直流-水平流人工湿地系统除氮效果的影响因素夏艳阳;崔理华【摘要】复合垂直流-水平流人工湿地系统对NH4+-N及TN去除效果的主要影响因素有水力负荷、溶解氧、植物、季节等.研究表明:复合人工湿地系统在1.2、0.8和0.4 m3/(m2·d)(高、中、低)3个水力负荷条件下对TN的平均去除率分别为58.28％、61.71％和63.94％,对NH4+-N的平均去除率分别为71.71％、59.74％和68.37％;有无充足的氧气对系统中NH4+-N和TN的去除效果影响较大,NH4-N去除率从40％～50％提升到80％,TN的去除率从30％提升到70％;有植物的系统对NH4+-N及TN的去除率要比无植物的高3％～4％,二者差异不明显(P＞0.05);夏秋季节系统对NH4+-N的去除率要高于春冬季节,二者具有明显差异(P＜0.05),且不同停留时间条件下变化规律基本一致,夏季系统对TN的去除率最高,达86.62％,春季系统对TN的去除率最低,为30％～40％,二者相比有明显差异(P＜0.05);温度和氧气是系统去除生活污水中TN和NH4+-N最主要的限制因子.【期刊名称】《环境工程技术学报》【年(卷),期】2017(007)002【总页数】6页(P175-180)【关键词】氮;复合垂直流-水平流人工湿地;水力负荷;溶解氧;植物;季节【作者】夏艳阳;崔理华【作者单位】武汉中科水生环境工程股份有限公司,湖北武汉430071;华南农业大学资源环境学院,广东广州510642【正文语种】中文【中图分类】X703人工湿地系统是20世纪70年代发展起来的污水处理工艺，利用系统中基质、水生植物、微生物的物理、化学和生物三重协同作用，通过基质过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化[1]。

人工湿地具有投资和运行费用低、处理效果稳定、出水水质好等优点，并且具有良好的生态、社会、经济效益。

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.图1 垂直流型人工湿地2.2 模拟生活污水的配制及进水水质特征对4种植物类型湿地进行碳源不同污染梯度水平的添加处理，碳源添加浓度分别为100、200、400 mg · L-1(污染负荷分别为322.64、645.35、1280.06 mg · m-3 · d-1)，N素添加浓度为40 mg · L-1(污染负荷为107.75 mg · m-3 · d-1)，P素添加浓度为5 mg · L-1(污染负荷为16.58 mg · m-3 · d-1).模拟污水的配方为 100、200、400 g · m-3 葡萄糖，80g · m-3 尿素，15 g · m-3 NaH2PO4，1.5 g · m-3 KH2PO4，4 g · m-3 CaCl2，2 g · m-3 MgSO4.3种不同C/N比进水条件分别为C1N(2.5 ∶ 1)、C2N(5 ∶ 1)和C3N(10 ∶ 1).每种湿地植物在相同进水条件下的处理均为4个平行组.模拟生活污水的进水水质特征见表 1和表 2.表1 不同进水C/N比条件下主要理化指标的进出水特征表2 不同进水C/N比条件下主要污染物的进水浓度与去除率及湿地植物收获后生物量2.3 实验步骤本研究选取本实验室前期筛选出的具有较好污染物降解效果的水葱、香蒲、菖蒲和千屈菜，均为挺水植物.2014年的2月1日每个湿地单元分别种植水葱(Scirpus tabernaemontani)、香蒲(Typha orientalis)菖蒲(Acorus calamus)和千屈菜(Lythrum salicaria)，上述4种湿地植物种植时单个湿地平均鲜重分别为0.28、0.34、0.21和0.41 kg，种植密度为 5~8 株· m-2.前期湿地用模拟生活污水灌水2个月，该阶段为湿地的驯化期.实验运行周期为10个月，时间为2014年的4月1日至2015年的1月31日，模拟污水以0.21 m3 · m-2 · d-1的水力负荷进入人工湿地单元，配水装置是一个直径5 cm的塑料管，其上分布着直径1.5 mm的小圆孔.每周通过一个200 L的大水箱向人工湿地供水5 d，另外2 d为停歇时间.2.4 水样、植物样采集与测定每周采集进出水样一次，每月测定的4个周的平均值作为该月处理水样的月平均值.COD 采用重铬酸钾法测定，TP 采用AQ2全自动间断化学分析仪(Automated Chemistry Analyzer ，England )测定，TN 采用德国产Liquor TOC 分析仪测定.物理化学指标的测试包括氧化还原电位(Eh)、pH 值、溶解氧(DO)，均是在现场实地测量，其中，DO 采用Orion Dissolved OxygenProbe(Model 862Aplus ，USA)测量，Eh 采用Orion 250Aplus ORP Field Kit 测量，pH 值采用Orion Portable pH Meter(Model 250Aplus ，USA)测量.分别采集和测定各湿地植物实验前后的生物量，本研究采用种植前与实验结束收获后湿地植物鲜重表示生物量.2.5 数据分析污染物去除率R 的计算公式如下：式中，Ci 和Ce 分别表示进水和出水的浓度(mg · L -1).1个月中每周测量值的平均值用来表示1个月中污染物的去除效果.2.6 统计分析所有的数据都采用SPSS 软件进行分析.一阶方差分析用来分析4种不同植物垂直潜流式人工湿地各种参数条件下的出水状况.二阶方差分析用来分析测试不同的碳元素添加、人工湿地植物类型、季节变化，以及其两两或者3个一起的综合影响作用.Duncan 多倍范围检验用来进一步评价方差分析中的差异显著性.3 结果3.1 主要物理化学指标的变化pH 值、氧化还原电位(Eh)和溶解氧(DO)值见表 1.对于pH 值，3种C/N 比进水条件下，4种植物湿地均表现为出水值(6.38~6.81)低于进水值(7.23~7.56)，但不同处理条件下，不同植物间差异不显著(p>0.05).对于DO 值，C1N 和C2N 处理要显著高于C3N 处理(p<0.05)，但相同处理不同植物类型间差异不显著(p>0.05).对于4种植物湿地类型，Eh 值在C1N 、 C2N 和C3N 处理中差异也不显著(p>0.05).3.2 主要污染物去除率随时间的变化主要污染物去除率在处理过程中各个月份中的变化明显，3种进水负荷下，COD 去除率在香蒲和菖蒲湿地均优于水葱和千屈菜湿地(图 2，表 2).如图 2a 所示，C1N 处理中，4种植物湿地中COD 去除率在秋末和冬初波动相对较大.在C2N 和C3N 处理中，4种植物湿地均表现出在7月和10月COD 去除率较高(图 2b 和2c).到实验结束(1月)，3种处理条件下，不同植物湿地对COD 去除率均下降到最低值，受季节影响显著.由表 3的方差分析发现，季节、植物类型与季节的交互作用对COD 的去除率影响显著(p<0.05).图2 实验期间COD去除率变化(a.C/N=2.5 ∶ 1; b.C/N=5 ∶ 1; c.C/N=10 ∶ 1)表3 湿地植物类型、碳添加、季节变化参数的方差分析如图 3所示，4种植物湿地中TN去除率在所有进水条件下均出现了较为明显的波动.在C1N 和C2N处理中，水葱湿地的TN去除率低于其他3种植物湿地(图 3a，3b)，而香蒲湿地在整个实验阶段TN去除率均较高.在C2N和C3N处理中，4种植物湿地类型在10月TN去除率明显较高，冬初(11—12月)也表现出了相对较高的去除能力(图 3b和3c)，然而到翌年1月均呈明显下降趋势，TN去除率较低.在整个实验启动期间，TN去除率受季节变化影响明显，波动时间相对较长.研究发现，季节对TN的净化效果具有显著影响(p<0.05)(表 3).图3 实验期间TN去除率变化(a.C/N=2.5 ∶ 1; b.C/N=5 ∶ 1; c.C/N=10 ∶ 1)对于TP去除率，其在所有进水负荷条件下都表现出在香蒲和水葱湿地稍高于菖蒲和千屈菜湿地(图 4).表 3分析发现，季节对TP去除率的影响明显(p<0.05).较高的TP去除率出现在4—5月，但最低值大都出现在冬季(12月，C/N=10 ∶ 1情况下最低值出现在6月)(图 4).TP去除率在菖蒲湿地总是相对较低，且受季节变化影响显著.图4 实验期间TP去除率变化(a.C/N=2.5 ∶ 1; b.C/N=5 ∶ 1; c.C/N=10 ∶ 1)4 讨论不同进水C/N比处理条件下，湿地去除能力有明显差别.很多研究结果表明，进水的污染物负荷的C/N比对污水的净化效果有较大的影响.赵永军等研究发现，微生物在不同生长阶段会根据自身需要调节所需要的C/N和P/C比，较高的生长速率不仅仅会出现在较高的C/N和P/C比下，也会出现在较低的N/P比的情况下，如细菌.合理控制C源和N源，以及进水污染物的C/N比，对于提高COD的去除率具有积极意义.本研究COD去除率达63%~78%，与在水平潜流型湿地的处理效果接近(60%)，而略低于Poach等)的研究结果.COD的去除率在香蒲湿地中相对高于其他3种湿地，其机理可能是香蒲植物向根区输氧能力更强，在植物根区的还原态介质中形成氧化态微环境，使有氧区域和无氧区域共同存在，有利于充分发挥微生物降解有机污染物的作用.利用菖蒲湿地处理生活污水时COD的去除率约为76%，与本研究进水C/N=5 ∶ 1时结果基本相同.另外，4种植物湿地均受到了进水负荷和季节变化的较大影响.COD在污染物进水负荷为C/N=5 ∶ 1时的去除率达到最大.C/N=10 ∶ 1时的结果显示，在较高的C/N负荷中，有机污染物的降解率相对较低.此结果与赵永军等的研究结果基本一致.垂直潜流人工湿地对于氮的去除主要是依靠硝化和反硝化过程实现的.当C/N=5 ∶ 1时，TN去除率比C1N和C3N处理高，而香蒲湿地也略高于其他3种植物湿地.这说明在适合的C/N比条件下，可使得硝化反应和反硝化反应达到最佳状态，适量的碳源保证了湿地反硝化过程的顺利进行.而植物的合理选择也在一定程度上提高了TN的去除效果.在不同的进水负荷条件下，平均TN去除率在香蒲湿地中达到了38%~49%，与Seo等(2008)在水平流湿地中48%的去除率接近.比较了水葱、香蒲和千屈菜等湿地植物对生活污水的TN去除率，发现香蒲的去除效果高于千屈菜，这与本实验的研究结果基本一致.另外，该研究结果表明，季节变化对于TN的去除则是有非常显著的影响，特别是在6—7月间，TN去除率达到最高值.TN在夏季有较高的去除率，其原因可能是植物在较高温度下良好生长，根系充分发育，为植物根系间微生物提供了良好的新陈代谢环境所致.人工湿地中TP的去除主要是通过湿地基质填料的吸附作用和沉降作用来实现的.为了可以达到较好的除磷效果，本研究以炉渣作为湿地填料的上层填充物，在不同进水条件下4种植物湿地均表现出了较高的TP去除率.Tanner等研的究结果表明，P在人工湿地中的吸附沉淀降解是一种有限的过程，经过一段时间以后湿地填料必须要更新或者冲洗以后才能再用，否则TP去除效果会下降.因此，人工湿地填料的选择对于TP的去除是一个非常重要的影响因素研究发现，水葱对总氮的净化效率可达到85%，好于其他挺水植物湿地.但本试验中水葱湿地虽去除率高于其他3种湿地，但仅为70%左右.这可能与研究的人工湿地类型与进水浓度不同有关.本研究发现，不同植物类型湿地间TP的去除率差异不大，可能的原因是植物对于磷元素的吸收对于整个TP去除的贡献率较小，湿地基质的吸附降解作用是其主要途径.不同C/N比处理下，TP的去除效果也差异明显，当C/N=5 ∶ 1时，具有最大值(63%~73%).这说明进水的C/N比也是影响人工湿地TP去除效果的重要因素.合理设计人工湿地进水C/N比例，有利于取得理想的TP净化效果。

污水处理中的垂直流湿地技术

污水处理中的垂直流湿地技术
汇报人：可编辑
2024-01-05
CONTENTS 目录
• 垂直流湿地技术概述 • 垂直流湿地技术在污水处理中的应用 • 垂直流湿地技术的设计与建设 • 垂直流湿地技术的运行与维护 • 垂直流湿地技术的未来发展与挑战
CHAPTER 01
垂直流湿地技术概述
定义与特点
定义
CHAPTER 02
垂直流湿地技术在污水处理中的应用
污水处理的流程
预处理
去除大块杂质和悬浮物，为后续处理做准备。
生物处理
利用微生物降解有机物，去除氮、磷等营养物质。
深度处理
进一步去除难以降解的有机物、重金属等有害物质。
消毒处理
杀灭病原微生物，确保出水安全。
垂直流湿地技术在污水处理中的优势
01
02
03
04
高效去除污染物
垂直流湿地技术能够高效去除污水中的有机物、氮、磷等污染物，达到国家排放标准。
节能环保
该技术能耗低，不产生二次污染，对环境友好。
维护简便
垂直流湿地技术结构简单，日常维护方便，降低了运营成本
。
适应性强
该技术适用于不同规模和类型的污水处理，具有广泛的适用
性。
垂直流湿地技术在污水处理中的实际应用案例
去除污水中的悬浮物和杂质。
吸附作用
02
基质表面可以吸附一些溶解性物质，如氮、磷等，有助于改善
水质。
持水能力
03
基质应具有一定的持水能力，能够为湿地中的植物提供足够的
水分。
植物的选择与配置
植物种类
选择具有较强净化能力和适应性的植物，如芦苇、香蒲、水葱等，能够有效地吸收污水中的营养物质。

生活污水湿地处理技术应用3

通过人为的选择生物种类来构建湿地生态系统，利用其生态功能来处理污水的一项技术。

它可以充分发挥资源的生产潜力，防止环境的第二次污染，比较适合于处理水量不大和管理水平不高的城市污水，在一定程度上可解决目前城市发展所面临的生态问题，正日益得到人们的关注。

城镇生活污水处理应用一、人工湿地污水处理系统其实就是生态学中的人工湿地系统，在这个系统中，生态系统能流、物流可以得到正常循环，生物多样性、人类的环境和动植物的生境均得到了很好的保护。

人工湿地建成后可以节约水资源和能源消耗，增加城市绿化面积，推动城市建设走可持续发展道路，因这人工湿地污水处理技术在生态文明建设中具有举足轻重的地位。

人工湿地污水处理技术在生态文明建设中优势明显，主要体现在以下几方面：1.1 人工湿地能耗少、维持技术低在人工湿地系统中，由于污水沿着基质的坡度自然流动，基本上不需要机电设备，于是对能源的消耗非常少，可是传统工艺中的提升泵房和鼓风机房则需要消耗大量的电能。

对于运行期间的维护，人工湿地也简单得多，主要是清理渠道及管理作物，普通人员彻底可以承担，只需个别专业人员进行定期检查即可。

1.2 显著的环境效益人工湿地的建成和运行将起到涵蓄水源、调节水量、补充地下水资源的作用，而且处理后的出水还可作为灌溉用水、工业或者城市生活用水的水源，有利于缓解用水紧缺的状况，促进区域环境的良性发展。

1.3 生态与景观效益人工湿地系统不仅可以为水禽类提供丰富的食物来源、繁茂的植物群落，也可以为多种水生生物提供栖息繁殖场所，在增加生物多样性、生态系统的复杂和稳定性、维持自然平衡、调节局部气候中起着非常重要的作用。

人工湿地的植物类型主要有2.1 飘荡植物飘荡植物中常用作人工湿地系统处理的有水葫芦、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。

飘荡植物的特点：①生命力强，对环境适应性好，根系发达；②生物量大，生长迅速；③具有季节性休眠现象；④生育周期短，主要以营养生长为主，对 N 的需求量最高。