水葫蘆水鱉人工濕地對城市生活污水的凈化研究

黃鶴飛

摘 要：人工濕地對城市生活污水具有較好的凈化效果。本實驗對比分析了夏季、秋季和冬季氣候條件下以浮水植物水葫蘆、水鱉為主體的人工濕地對城市生活污水中COD和BOD5的去除效果。實驗結(jié)果表明，這類人工濕地在種植第一年的秋季和冬季對污水中COD的去除效果分別為50.7%和28.0%，相應(yīng)的BOD5去除效果分別為74.3%和25.0%；在種植第二年的夏季、秋季和冬季，人工濕地對污水中COD的去除效果分別為63.0%，61.7%和20.0%，而相應(yīng)的BOD5去除效果分別為78.0%，76.4%和74.5%。實驗表明季節(jié)溫度對人工濕地處理COD效果具有一定的影響。本文對人工濕地處理生活廢水具有重要的參考價值。

關(guān)鍵詞：人工濕地 水葫蘆 水鱉 城市生活污水 季節(jié)溫度

中圖分類號：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0123-02

城市生活污水主要來自家庭、商業(yè)、服務(wù)行業(yè)及其他城市公用設(shè)施等，目前我國每年近九成的廢水未經(jīng)處理就直接排出，嚴(yán)重影響對河流水及飲用水水源安全。人工濕地是通過優(yōu)化自然濕地的功能進(jìn)行設(shè)計和建造的，是一個人工建造的、工程化的和可控制的濕地系統(tǒng)，利用濕地中的物理、化學(xué)和生物的共同作用，進(jìn)行廢水的處理。人工濕地具有投資少，運營成本低，凈化效果好，廢水資源化程度高等特點，具有廣闊的應(yīng)用前景[1～4]。

人工濕地作為一種新興的生態(tài)處理技術(shù)在國內(nèi)外都得到了很好的發(fā)展。第一個用于廢水處理的人工濕地于1974年西德建成[5]。目前，各國針對各自的水環(huán)境特點，研究和實踐了各類人工濕地技術(shù)。美國有幾十家相關(guān)的工程設(shè)計公司，奧地利、比利時、丹麥、英國等國家都在使用人工濕地技術(shù)。而國內(nèi)在人工濕地治理污水的研究方面起步比較晚，但發(fā)展迅速，1990年7月，國家環(huán)保局華南環(huán)保所在深圳白泥坑建造了我國第一個規(guī)模較大的人工濕地污水處理試驗場，處理7000人的鄉(xiāng)鎮(zhèn)小區(qū)綜合污水，其出水達(dá)到了二級處理水平[6～8]。

通過對南昌市濕地植物的調(diào)查，本實驗對浮水植物水葫蘆、水鱉進(jìn)行研究，通過近2年時間的運行結(jié)果，及分別從夏季、秋季和冬季對所選擇的植物進(jìn)行處理效果研究，初步篩選出適合南昌市實際情況的濕地植物，為南昌市利用人工濕地處理生活污水工藝設(shè)計積累了第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

本課題實驗現(xiàn)場基地選擇在昌東高校區(qū)—江西師范大學(xué)新校區(qū)內(nèi)的污水處理站旁邊空地，原水COD在300～400 mg/L之間波動，平均值為350 mg/L，經(jīng)污水處理站預(yù)處理后出水COD在140～210之間波動，平均值為150 mg/L；原水BOD5在100～150 mg/L之間波動，平均值為130 mg/L，經(jīng)污水處理站預(yù)處理后出水BOD5在57～82之間波動，平均值為65 mg/L。

浮水植物選擇水葫蘆和水鱉，2005年種植量占水面面積的15%，經(jīng)1年自然成長，植物數(shù)量占水面面積的60%左右。

COD采用重鉻酸鹽法測定[9]；BOD5采用稀釋與接種法測定[10]。

1.2 工藝流程選擇

具體工藝流程見圖1所示。

1.3 設(shè)計參數(shù)

本試驗初步確定其參數(shù)范圍如下：濕床工藝尺寸：沉水區(qū)（7 m×3 m×1.5 m）、挺水區(qū)（7 m×3 m×1.5 m）、浮水區(qū)（9 m×3 m×1.5 m），占地面積為420 m2，其中長寬比：2～5∶1左右；坡度：0～2‰；水深：10～30 cm；水力負(fù)荷：2～20 cm/d；有機負(fù)荷：15～120 kgBOD/ha·d。

2 實驗結(jié)果與討論

浮水植物的選擇主要考慮不同浮水植物的生長習(xí)性、生物量、危害性、耐寒特性等因素，原則是選擇生物量大、繁殖力強的浮水植物，并觀測氣候適應(yīng)情況，以選出較適宜的水生生物塘植物品種。水葫蘆水鱉有較好的復(fù)氧作用，總體凈化效果較好[11]。

實驗過程中就2005年秋（9月）、冬（12月）兩季和2006年夏（7月）、秋（9月）、冬（12月）三季水葫蘆水鱉處理效果（COD和BOD5）進(jìn)行了分析與統(tǒng)計，其結(jié)果如下。

2.1 COD處理效果

從圖2和圖3可知，2005年秋季和冬季COD濃度分別在進(jìn)水時間第6日及第24日達(dá)到最大，說明該時間進(jìn)水污染較大，而經(jīng)水葫蘆水鱉人工濕地處理后，COD去除率分別為51%和28%。從圖4、圖5和圖6可知，2006年夏季、秋季和冬季COD濃度分別在進(jìn)水時間第21日、第5日及第18日達(dá)到最大，而經(jīng)處理后COD去除率分別為63%、62%及20%。夏季和秋季處理效果較好，而冬季處理效果較低原因可能在于冬季水溫較低，影響到水葫蘆水鱉人工濕地的處理效率。

2.2 BOD5處理效果

進(jìn)水BOD5濃度變化與COD濃度變化一致，經(jīng)過水葫蘆水鱉人工濕地處理后，2005年秋季和冬季的率分別為74%和25%左右，2006年夏季、秋季和冬季的BOD5去除率分別為78%、76%和74%左右，水中BOD5去除效果較好。

水葫蘆、水鱉種植密度為15%，經(jīng)一年的自然生長后為總水面面積的60%左右，說明水葫蘆、水鱉的生長速度較快，第一年對污水COD的去除率秋季、冬季分別為50.7%和28.0%，對污水BOD5的去除率秋季、冬季分別為74.3%和25.0%；第二年對污水COD的去除率夏季、秋季、冬季分別為63.0%、61.7%和20.0%，對污水BOD5的去除率夏季、秋季、冬季分別為78.0%、76.4%和74.5%；數(shù)據(jù)表明，浮水植物水葫蘆、水鱉對污水處理的效果較好，影響處理效果的主要因素為水葫蘆、水鱉的數(shù)量，季節(jié)對COD處理效果影響較大。實驗及數(shù)據(jù)表明，水葫蘆、水鱉適合南昌地區(qū)人工濕地植物。（如表1）endprint

3 結(jié)論

（1）適合南昌地區(qū)的人工濕地植物主要有：浮水植物包括水葫蘆和水鱉，其對污水中COD的去除效率經(jīng)一年自然生長后最大可達(dá)63.0%，對污水中BOD5的去除效率經(jīng)一年自然生長后最大可達(dá)78.0%。

（2）季節(jié)溫度對人工濕地對COD的處理效果影響較大，因此工程設(shè)計參數(shù)可按冬季進(jìn)行設(shè)計，以確保工程完全穩(wěn)定運行。

（3）利用人工和天然濕地治理南昌市城市生活污水是可行的，且是經(jīng)濟的，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王輝耀，羅燦.人工濕地處理城市生活污水的實驗研究[J].科技信息，2008（20）：13-14.

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[5] 曹優(yōu)明.美人蕉人工濕地對城市生活污水的凈化研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2009，32（7）：120-124，131.

[6] 郭杏妹，劉素娥，張秋云，等.三種人工濕地植物處理農(nóng)村生活污水的凈化效果[J].華南師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010（1）：105-109，122.

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[11] Zhao Zhen-guo， Liu li. Study on the Floating Plant Climatic Adaptation of Undercurrent Constructed Wetland in North China[J].Agricultural Science &Technology，2011，12（9）：1331-1333.endprint

3 結(jié)論

（1）適合南昌地區(qū)的人工濕地植物主要有：浮水植物包括水葫蘆和水鱉，其對污水中COD的去除效率經(jīng)一年自然生長后最大可達(dá)63.0%，對污水中BOD5的去除效率經(jīng)一年自然生長后最大可達(dá)78.0%。

（2）季節(jié)溫度對人工濕地對COD的處理效果影響較大，因此工程設(shè)計參數(shù)可按冬季進(jìn)行設(shè)計，以確保工程完全穩(wěn)定運行。

（3）利用人工和天然濕地治理南昌市城市生活污水是可行的，且是經(jīng)濟的，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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3 結(jié)論

（1）適合南昌地區(qū)的人工濕地植物主要有：浮水植物包括水葫蘆和水鱉，其對污水中COD的去除效率經(jīng)一年自然生長后最大可達(dá)63.0%，對污水中BOD5的去除效率經(jīng)一年自然生長后最大可達(dá)78.0%。

（2）季節(jié)溫度對人工濕地對COD的處理效果影響較大，因此工程設(shè)計參數(shù)可按冬季進(jìn)行設(shè)計，以確保工程完全穩(wěn)定運行。

（3）利用人工和天然濕地治理南昌市城市生活污水是可行的，且是經(jīng)濟的，值得推廣應(yīng)用。

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