水平潜流人工湿地去污效果研究：城镇污水处理厂尾水湿地处理技术

1.水平潜流人工湿地对氮的去除效果研究

实验期间，两种人工湿地系统进出水NH3-N浓度和去除率随运行时间的变化如图6-3所示。人工湿地开始运行的第一个月中，对进水中NH3-N的去除效果不理想。随着运行时间的增加，人工湿地逐渐进入稳定运行状态，并且随着温度上升，湿地植物也开始迅速生长，湿地中的微生物数量和活性逐渐增强，对NH3-N的去除率稳步提高，4，5月的去除率分别为65.0%，60.6%和75.4%，80.3%。在夏季（6，7，8月），尽管进水中NH3-N浓度较高，但是水平潜流人工湿地对NH3-N的去除率却仍然保持较高的水平，平均为85.8%和89.1%，8月达到峰值，为96.1%，90.0%，出水达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅰ类水标准。在秋季，湿地中的植物开始停止生长、开始枯萎，微生物数量也大量减少，系统去除NH3-N能力有限，出水NH3-N浓度平均0.223±0.095 mg/L，0.208±0.107 mg/L。在冬季，NH3-N的去除效果最低，去除率为60.7%，52.7%，虽然冬季人工湿地对NH3-N的去除率不高，但仍能保持出水达到Ⅴ类水标准。这说明人工湿地处理这类低浓度污水时，对NH3-N的去除效果也比较好，出水能够满足最大限度降低污水中污染物的要求。在一年的运行过程中，CW-2对NH3-N的去除效果要好于CW-1，这可能是由于沸石能够良好地吸附NH3-N，所以造成了两种人工湿地对NH3-N去除效果的差异。

图6-3　水平潜流人工湿地对NH3-N的去除效果比较

实验期间两种人工湿地进出水TN浓度和去除率随运行时间的变化如图6-4所示。由图可以看出两种水平潜流人工湿地对TN的去除效果较好，趋势基本一致，除去不稳定阶段的3月，去除率在46.06%～94.51%，去除率随着温度的升高而提高，季节性变化较强。总体来说，去除率季节比较：夏季＞秋季＞春季＞冬季。4月至5月，水平潜流人工湿地对TN的去除率维持在69.9%～82.0%。进入夏季后，随着湿地运行的成熟和植物良好的生长状况以及微生物的大量繁殖，平均去除率达到90%以上。随后进入秋季去除率略有下降，在夏秋两季人工湿地出水能够稳定达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ类水标准。由于春季湿地处于运行初期，植物刚栽入湿地，填料挂膜也未完成，所以春季的去除效果要低于秋季。进入冬季，系统对TN的去除率降到最低，但是其出水仍然能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准。

图6-4　水平潜流人工湿地对TN的去除效果比较(www.xing528.com)

2.水平潜流人工湿地对磷的去除效果研究

磷是导致水体富有营养化的主要限制性营养元素之一。人工湿地中的磷主要依靠基质的物理化学作用、植物的吸收作用、微生物正常的同化以及聚磷菌的过量摄磷等作用来去除，其中基质对磷的固定被认为是主要的除磷机制。磷的吸附固定机制包括物理吸附、化学沉淀和物理化学吸附，选择合适的基质对构建水平潜流人工湿地、提高磷的去除效果非常重要。一般在实际工程运用中，会优先选择那些对磷具有较高吸附效率和水力传动性能，且来源易得、使用经济的基质。本实验采用了陶粒与沸石填料作为人工湿地的基质。

图6-5　水平潜流人工湿地对TP的去除效果比较

两种人工湿地系统进出水TP浓度及其去除率变化如图6-5所示。在春季（3，4，5月），CW-1、CW-2人工湿地系统对TP的去除率在0%～75.7%，20.3%～73.7%；夏季（6，7，8月）为83.0%～96.2%，74.7%～90.8%；秋季（9，10，11月）为71.1%～86.9%，81.9%～90.6%；冬季（12月）为75.1%，70.8%，总体来说，夏季＞秋季＞春季＞冬季。从进水浓度看全年的进水水质均只达到污水排放一级B标准，经过人工湿地处理后，除了3，4月，其出水均可达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ类水标准。3月由于湿地还处于试运行稳定阶段，填料出现了一定的释磷现象，导致其去除率的降低。总的来说，水平潜流人工湿地对污水处理厂尾水中TP的去除效果良好，出水能够满足改善水体质量的要求。由图6-5还可看出，人工湿地对TP的去除能力受温度影响相对较小，去除率变化不大，两种水平潜流人工湿地的去除效果趋势比较一致，CW-1略好于CW-2湿地，基质的沉淀吸附发挥了一定的作用。