連續(xù)流微型人工濕地處理富營(yíng)養(yǎng)化水體研究

羅 樂(lè) 劉 穎 張燕春 尹 濤 龍露鴻

（1中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)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(guò)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(duì)水體中污染物質(zhì)進(jìn)行吸附；植物利用根系截留污染物，同時(shí)利用同化作用吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，形成植物體；在植物根系、填料表面生長(zhǎng)的微生物對(duì)水體中污染物進(jìn)行降解。[1，2]

1 實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)6m，水平設(shè)置無(wú)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(zhǎng)孔洞，直徑50mm，21個(gè)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(yíng)養(yǎng)化水質(zhì)

富營(yíng)養(yǎng)化水樣取自農(nóng)村富營(yíng)養(yǎng)化魚(yú)塘，水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 進(jìn)水水質(zhì)（單位：mg/L）

1.3 濕地植物

選擇凈化作用較強(qiáng)的綠蘿、伊樂(lè)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(zhǎng)勢(shì)良好的植株，綠蘿、伊樂(lè)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置實(shí)驗(yàn)組與空白對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)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(jìn)出水，流量為0.4L/h。通過(guò)測(cè)定進(jìn)出水質(zhì)指標(biāo)，評(píng)價(jià)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(jì)算方法

去除率＝（C0-Ci）/C0×100%。

式中：C0——進(jìn)水濃度；Ci——出水濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長(zhǎng)情況

植物的耐污能力可通過(guò)觀察植物的生長(zhǎng)情況得到驗(yàn)證和反映。實(shí)驗(yàn)組中，綠蘿生長(zhǎng)情況最佳，生物量變化大。中華天胡荽的生物量無(wú)明顯變化。伊樂(lè)藻生物量變化不顯著，但培養(yǎng)期間陸續(xù)有新芽生長(zhǎng)，有進(jìn)一步形成成熟植株的趨勢(shì)和可能。

2.2 污染物的處理效果

2.2.1 人工濕地對(duì)TP的去除效果

由圖2可以看出，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組人工濕地對(duì)TP的去除作用較好，TP去除率顯著高于對(duì)照組。

濕地對(duì)磷的去除機(jī)理的主要是依靠填料基質(zhì)的吸附和過(guò)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(wú)機(jī)磷，形成植物體；聚磷菌等微生物同化吸收磷，甚至過(guò)量積累磷[4]。

對(duì)照組運(yùn)行初期，對(duì)照組對(duì)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(yùn)行中后期，吸附飽和，出水TP濃度接近進(jìn)水濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，只有基質(zhì)沒(méi)有植物的空白組中微生物對(duì)磷的降解作用甚微。實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組對(duì)TP的去除效果

2.2.2 人工濕地對(duì)氨氮的去除效果

由圖3可以看出，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比，植物對(duì)氨氮有較好的去除作用，實(shí)驗(yàn)組的去除率顯著高于對(duì)照組。

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

對(duì)照組運(yùn)行前期，卵石和沙礫的吸附作用對(duì)氨氮有一定的去除效果，但在運(yùn)行中后期，吸附飽和，出水氨氮濃度接近進(jìn)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(duì)氨氮的去除效果

2.2.3 人工濕地對(duì)CODcr的去除效果

由圖3可以看出，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比，植物對(duì)CODcr有較好的去除作用，實(shí)驗(yàn)組的去除率顯著高于對(duì)照組。

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

對(duì)照組運(yùn)行前期，對(duì)照組對(duì)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(yùn)行中后期，吸附飽和，出水CODcr濃度接近進(jìn)水濃度。實(shí)驗(yàn)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(duì)CODcr的去除效果