連續(xù)流微型人工濕地處理富營養(yǎng)化水體研究

羅 樂 劉 穎 張燕春 尹 濤 龍露鴻

（1中國電建集團昆明勘測設(shè)計研究院有限公司，云南 昆明 650000；2成都工業(yè)學(xué)院 建筑與環(huán)境工程學(xué)院，成都 611730）

0 引言

人工濕地生態(tài)系統(tǒng)是通過物理、化學(xué)作用及生物反應(yīng)共同凈化污水：填料基質(zhì)對水體中污染物質(zhì)進行吸附；植物利用根系截留污染物，同時利用同化作用吸收營養(yǎng)物質(zhì)，形成植物體；在植物根系、填料表面生長的微生物對水體中污染物進行降解。[1，2]

1 實驗方法

1.1 構(gòu)建人工濕地

連續(xù)流人工濕地主體為PVC管材，管材外徑110mm，長6m，水平設(shè)置無坡度。人工濕地出水口設(shè)置變徑，保證濕地系統(tǒng)內(nèi)水量充足。管頂部設(shè)置植物生長孔洞，直徑50mm，21個孔洞均勻分布。在管內(nèi)分層鋪設(shè)鵝卵石及粗沙礫作為基質(zhì)，從下至上為鵝卵石30mm（粒徑10～20mm），沙礫20mm（粒徑1～3mm）。

圖1 連續(xù)流人工濕地示意圖

1.2 富營養(yǎng)化水質(zhì)

富營養(yǎng)化水樣取自農(nóng)村富營養(yǎng)化魚塘，水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 進水水質(zhì)（單位：mg/L）

1.3 濕地植物

選擇凈化作用較強的綠蘿、伊樂藻和中華天胡荽三種植物作為濕地系統(tǒng)的主要植物。挑選大小一致、長勢良好的植株，綠蘿、伊樂藻和中華天胡荽每種7株，沿水流方向?qū)⑵湟来沃踩肟锥磧?nèi)。

1.4 實驗設(shè)計

設(shè)置實驗組與空白對照組，實驗組和空白組投入等量鵝卵石和沙礫，空白組不植入植株。連續(xù)進出水，流量為0.4L/h。通過測定進出水質(zhì)指標(biāo)，評價污染物的去除效果，水質(zhì)指標(biāo)主要包括：總磷（TP）、氨氮（NH3-N）、化學(xué)需氧量（CODCr）、生化需氧量（BOD5）和懸浮物濃度（SS）。

1.5 計算方法

去除率＝（C0-Ci）/C0×100%。

式中：C0——進水濃度；Ci——出水濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長情況

植物的耐污能力可通過觀察植物的生長情況得到驗證和反映。實驗組中，綠蘿生長情況最佳，生物量變化大。中華天胡荽的生物量無明顯變化。伊樂藻生物量變化不顯著，但培養(yǎng)期間陸續(xù)有新芽生長，有進一步形成成熟植株的趨勢和可能。

2.2 污染物的處理效果

2.2.1 人工濕地對TP的去除效果

由圖2可以看出，與對照組相比，實驗組人工濕地對TP的去除作用較好，TP去除率顯著高于對照組。

濕地對磷的去除機理的主要是依靠填料基質(zhì)的吸附和過濾、植物吸收和微生物同化三種方式[3]?？扇苄缘牧着c鈣、鎂離子結(jié)合形成不溶磷酸鹽沉淀；植物根系吸收無機磷，形成植物體；聚磷菌等微生物同化吸收磷，甚至過量積累磷[4]。

對照組運行初期，對照組對TP有一定的去除效果，這是由于卵石和沙礫的吸附作用，但在運行中后期，吸附飽和，出水TP濃度接近進水濃度。實驗結(jié)果說明，只有基質(zhì)沒有植物的空白組中微生物對磷的降解作用甚微。實驗組穩(wěn)定后，TP去除效果提升，去除率穩(wěn)定在56%左右。

圖2 實驗組與對照組對TP的去除效果

2.2.2 人工濕地對氨氮的去除效果

由圖3可以看出，實驗組與對照組相比，植物對氨氮有較好的去除作用，實驗組的去除率顯著高于對照組。

人工濕地對氨氮的主要去除機理有：（1）植物對氨氮的吸附和吸收作用；（2）濕地填料基質(zhì)對氨氮的吸附和吸收作用；（3）微生物對氨氮的吸收和降解作用[5，6]。

對照組運行前期，卵石和沙礫的吸附作用對氨氮有一定的去除效果，但在運行中后期，吸附飽和，出水氨氮濃度接近進水濃度。系統(tǒng)穩(wěn)定后，氨氮去除效率增加到63%左右。

圖3 對氨氮的去除效果

2.2.3 人工濕地對CODcr的去除效果

由圖3可以看出，實驗組與對照組相比，植物對CODcr有較好的去除作用，實驗組的去除率顯著高于對照組。

濕地系統(tǒng)對溶解性有機物去除主要是通過植物的吸收作用以及微生物的降解作用完成[7]。

對照組運行前期，對照組對CODcr有一定的去除效果，這是由于卵石和沙礫的吸附作用，但在運行中后期，吸附飽和，出水CODcr濃度接近進水濃度。實驗組系統(tǒng)穩(wěn)定后，CODcr去除效果提升，去除率穩(wěn)定在46%左右。

圖4 對CODcr的去除效果