水平潜流与表面流组合湿地的效能及影响因素

表4-4是水平潜流-表面流组合人工湿地污水强化阶段的处理效果。由表4-4可知，向生化反应器出水中混合少量城市污水，可明显增加组合人工湿地进水的CODCr浓度，湿地进水CODCr变化在53.71～80.08 mg/L，平均68.34 mg/L，CODCr去除率为65.58%，面积负荷去除率为19.03 g/（m2·d），反应动力学常数为0.46 m/d。SS去除率为44.44%。湿地污水强化处理极大地改善了氮的转化和去除率。NH3-N、-N和-N的平均去除率分别为38.33%，98.35%和70.67%。TN去除率为65.89%，面积负荷去除率为5.42 g/（m2·d），反应动力学常数为0.48 m/d。去除率改善的主要原因是，当向生化反应器出水投配少量城市污水后，显著提高了湿地进水的碳氮比（平均达3.55），从而促进了该硝化出水的脱氮进程，TN去除率明显提高。湿地污水强化处理对磷的去除无显著改善。TP去除率为22.02%，面积负荷去除率为0.29 g/（m2·d），反应动力学常数为0.11 m/d。

表4-4　水平潜流-表面流组合人工湿地污水强化阶段的处理效果

水平潜流-表面流组合人工湿地污水强化处理阶段，CODCr、TN和TP面积负荷去除率、去除率和反应动力学常数与面积负荷之间的关系如图4-23、图4-24、图4-25所示。

CODCr面积负荷去除率与面积负荷之间呈线性关系，关系式为y=0.068 6 x -1.667 0（R2=0.837 6）；CODCr反应动力学常数与面积负荷之间也呈线性关系，关系式为y=0.011 0 x -1.101 0（R2=0.434 6）。TN面积负荷去除率与面积负荷之间呈线性正相关，关系式为y=0.359 7 x+2.461 2（R2=0.529 8）；TN反应动力学常数与面积负荷之间呈线性关系，关系式为y=2.609 7 x-0.8202（R2=0.326 5）。TP面积负荷去除率与面积负荷之间呈线性关系，关系式为y=0.164 4 x -1.812 3（R2=0.487 4）；TP反应动力学常数与面积负荷之间无显著相关性。

图4-23　水平潜流-表面流组合人工湿地污水强化阶段CODCr面积负荷去除率、去除率和反应动力学常数与面积负荷的关系（HRT=0.701 d）

图4-24　水平潜流-表面流组合人工湿地污水强化阶段TN面积负荷去除率、去除率和反应动力学常数与面积负荷的关系（HRT=0.701 d）

图4-25　水平潜流-表面流组合人工湿地污水强化阶段TP面积负荷去除率、去除率和反应动力学常数与面积负荷的关系（HRT=0.701 d）

水温、水力停留时间、进水碳氮比、进水氮形态及组分等因素是影响水平潜流-表面流组合人工湿地运行效能的主要因素。在污水强化处理条件下，不同水力停留时间对CODCr、TN、TP面积负荷去除率的影响如图4-26和4-27所示。

水力停留时间对CODCr面积负荷去除率无显著影响，说明在水平潜流-表面流组合人工湿地系统中极易完成有机物的氧化分解。随水力停留时间的延长，TN、TP的面积负荷去除率反而降低。TN面积负荷去除率与水力停留时间的关系式为y=20.411 0 e-1.9517x（R2=0.884 2）。当湿地进水中碳源供应充足、氮组分以氧化态形式为主时，组合人工湿地的脱氮效率极高，这时水力停留时间并非脱氮限制因子，而进水中氮负荷供应量成为脱氮限制因子，停留时间在0.5d左右就可达到很好的脱氮效率。同样，TP面积负荷去除率与水力停留时间的关系式为y=-0.451 8 ln x+0.234 6（R2=0.524 6），原因是随水力停留时间的延长，湿地基质中的磷会重新释放到水体中而使出水磷浓度升高，从而影响处理效率。

图4-26　水平潜流-表面流组合人工湿地CODCr面积负荷去除率与水力停留时间的关系(www.xing528.com)

图4-27　水平潜流-表面流组合人工湿地TN、TP面积负荷去除率与水力停留时间的关系

水温对CODCr、TN、TP面积负荷去除率的影响如图4-28和图4-29所示。结果表明，CODCr、TP面积负荷去除率受季节因素的影响较小，因为湿地系统有机物极易氧化，磷主要通过吸附沉淀被去除。TN面积负荷去除率受季节因素影响明显，TN面积负荷去除率与水温之间呈显著线性正相关，关系式为y=0.290 8 x-0.9369（R2=0.946 0）。同样，水温也显著影响反应动力学常数，反应动力学常数与水温之间呈显著的幂函数关系，关系式为y=0.000 6 x2.1599（R2=0.900 2）。

氮组分对TN面积负荷去除率的影响如图4-30所示。结果表明，湿地进水中氧化态氮占的比例越高，越有利于湿地系统的脱氮，TN面积负荷去除率与（-N+-N）/TN之间呈显著的线性正相关，关系式为y=0.110 1 x+0.983 2（R2=0.853 5）。

CODCr/TN对TN面积负荷去除率的影响如图4-31所示。结果表明，TN面积负荷去除率与CODCr/TN之间呈显著幂函数关系，关系式为y=1.417 2 x0.6362（R2=0.801 4）。

图4-28　水平潜流-表面流组合人工湿地CODCr、TP面积负荷去除率与水温的关系

图4-29　水平潜流-表面流组合人工湿地TN面积负荷去除率、TN反应动力学常数与水温的关系

图4-30　水平潜流-表面流组合人工湿地TN面积负荷去除率与（-N+-N）/TN的关系

图4-31　水平潜流-表面流组合人工湿地TN面积负荷去除率与CODCr/TN的关系