垂直流人工湿地处理生活污水影响因素分析

1、垂直流人工湿地处理生活污水影响因素分析摘要：实验应用垂直流人工湿地处理生活污水，在实验运行一年期间内，对人工湿地废水常规指标COD、氨氮、总磷进行了数据处理和分析，并研究了水力停留时间、水力负荷、温度以及不同湿地植物等因素对人工湿地处理污染物效果的影响。结果说明：较长停留时间(24h)，较低水力负荷0.3m/d，污染物的去除率好；随着温度的升高，处理效果提高；湿地中植物长势好于自然环境中，4种植物中酸模的生长速度最快，净化能力最好，其生长成熟时，氨氮、总磷的去除率稳定在95%左右，COD的去除率在60%左右。论文关键词：垂直流人工湿地,生活污水,影响因素1材料与方法1.1植物的选择实验选用了4

2、个陆生植物：鸢尾Lis Tectorum、酸模Rumex acetosa Linn、兰草Cymbidium Spp、葱兰Zephyranthes candida Herb。1.2人工湿地系统数据统计方法：采取平均取样。1.3原水水质试验原水采自安徽工业大学宾馆的生活污水，COD浓度为33.52 144.40 mgL-1，氨氮5.9026.30 mgL-1，TP 0.377.56 mgL-1， 浊度9.33106.70 NTU，pH为7.78.1。1.4 水质与植物的分析方法水质指标采用标准方法分析：COD、氨氮、TP分别为重铬酸钾法、纳氏试剂比色法、钼锑抗分光光度法3。植物测定的生理指标：高度

3、，干重。高度从植物的根部测量到顶部，干重是在108烘24h。2结果与讨论2.1运行参数对人工湿地处理效果影响水力停留时间HRT决定了污水与湿地的接触程度，和处理效果有很大的关系，根据实验运行情况，设计了4个水平：6h、12h、24h和48h，其污染物去除效果如表1所示：表1 不同HRT条件下湿地对污染物的去除率Tab.1 The removal rate of pollutants in constructed wetland under different HRT植物COD去除率(%) 氨氮去除率(%) TP去除率(%)6h 12h 24h 48h6h 12h 24h 48h6h 12h 2

4、4h 48h鸢尾56.7 57.0 60.2 61.3 96.3 97.1 98.3 97.0 82.8 84.5 89.4 87.0葱兰61.4 71.5 76.5 72.8 99.0 98.0 98.7 98.1 91.3 92.3 93.3 92.8酸模50.4 60.7 72.4 72.9 97.7 97.1 98.2 97.7 93.9 96.0 97.4 95.2兰草51.3 56.4 65.4 58.8 98.1 98.3 98.4 99.4 86.0 88.6 94.6 93.7由表1可见：随HRT增大，COD、氨氮、TP的去除率也随之提高，HRT=24h时湿地系统的综合去除效

5、果最好。各植物系统COD去除率24h均到达60%以上。因为硝化细菌的增殖速度为1d左右，因此HRT为24h时，微生物数量骤增，氨氮去除率到达98%，48h时去除率没有太大变化。当HRT低于24h时，无法到达微生物中降解有机磷所用的时间【4】，而且原先被吸附在填料和植物根系外表的磷也很快被水流带走，没有足够的时间反响消耗，所以磷的去除率偏低，到24h时，各植物去除率根本上到达90%95%，到48h时，由于污水停留时间加长，污水中出现局部厌氧状态，促进了聚磷菌对磷的释放，所以去除率略有下降。水力负荷HLR是湿地单位面积上承受的水量，对湿地的处理效果有影响。根据湿地运行情况设计3个水力负荷：0.2m

6、/d，0.3m/d，0.4m/d。表2 不同HLR条件下湿地对污染物的去除率Tab. 2 The removal rate of pollutants in constructed wetland under different HLR植物COD去除率(%) 氨氮去除率(%) TP去除率(%)0.2m/d 0.3m/d 0.4m/d0.2m/d 0.3m/d 0.4m/d0.2m/d 0.3m/d 0.4m/d鸢尾42.7 69.1 62.6 96.5 97.2 98.2 81.2 92.8 91.7葱兰41.2 42.0 41.7 97.1 98.3 98.9 83.4 92.3 88.2酸

7、模52.3 80.3 63.4 97.2 98.5 97.0 83.0 96.0 89.7兰草64.5 68.9 58.5 97.2 98.4 98.2 84.0 92.2 91.5表2说明：低HLR0.2m/d时，其对污水中COD、TP的去除率不高；研究发现，当HLR过大时，污水在系统内停留时间短，局部吸附在生物膜外表的有机物来不及降解就被水流带出系统外，使COD的去除率下降。HLR对氨氮去除率的影响与COD相似，但影响明显小些。实验证明：HLR为0.3 m/d，湿地系统的去除效果最好。实验期内的环境温度为1535，选择对鸢尾的湿地床进行观察，进水浓度根本不变。人工湿地去除污染物主要依靠植物

8、的吸附和微生物的分解等作用来完成的，这些作用较易受温度的影响。图1中可看出，随着温度的升高，湿地的去除污染物的能力增强。当温度从15到35时，COD的出水浓度由开始的26.8 mgL-1下降到14.8 mgL-1。较高的温度促进了植株的生长，使根系兴旺，提高了输氧能力，增加了对氮、磷等营养物质的吸收。较高的温度促进微生物繁殖，提高了其生物活性，增加了对有机污染物的去除。氨氮的去除主要依靠微生物硝化作用和反化作用，它与温度和pH有密切关系。本实验中pH较稳定，温度的提高有利于硝化细菌的繁殖，35左右在硝化细菌的最适宜温度范围内，此时氨氮去除率到达最高，到达98.7%出水浓度只有0.1 mgL-1

9、。TP的去除主要依靠微生物的物理作用和植物的吸收【4】。温度的升高有利于微生物的反响速度和植物的生长，因此TP的去除率也到达了90%。2.2 湿地植物对处理效果的影响在HRT=24h，HLR=0.3 m/d 条件下，不同植物净化污水能力如图2所示。人工湿地中，COD、氨氮的去除和植物关系密切，植物根系周围存在近根系的好氧区与远根系的厌氧区的交替环境，植物根系兴旺，周围微生物多，去除COD、氨氮的能力强。4种植物中，兰草的根系长势的密度最大，酸模、鸢尾的根系长势比拟长，葱兰的根系比拟短而且长势不茂盛。因此酸模、鸢尾、兰草的COD的去除能力要略大于葱兰；但各植物出水系统的NH3-N的去除率相差不大

10、，此时植物处在很好的生长期对氨氮的吸收能力很强，因此氨氮根本上被植物消耗或基质截留。对TP 的去除能力由大到小的次序为酸模兰草葱兰鸢尾花。酸模根系兴旺，根系粗壮，好氧区范围较大，抑制了磷的释放，使得磷的去降效率较高。从综合净化能力上看，酸模对氨氮和总磷的去除率的效果最好，COD的去除率也是居中，因此选择酸模作为人工湿地植物。湿地中种植酸模，研究植物生长情况与处理效果的关系。在湿地装置中选取3个植株，分别标号1#，2#，3#。同时，在每种植物的原始生长地也分别选了3棵植株，分别标号4#，5#，6#，以作比照。本试验主要通过植株高度来代表植物的生长量，考查其生长量与污染物去除率的关系，每隔1周对植

11、物高度作一次测量，结果如表3所示。表3酸模在实验前后的高度以及重量的变化Tab. 3 The change of the height and weights Rumex acetosa Linn under experiment condition高度cm净重g植株编号1# 2# 3# 4# 5# 6#第1次第2次第3次第4次第5次平均增长%平均增长量30.5 37.1 33.9 31.2 27.2 4136.6 40.2 41 33.1 31.5 46.542.8 50.5 58.2 42.1 38.8 51.275 68.5 77.5 45.8 40.2 53.593 75 88.6 4

12、5.8 43.7 5734 19.7 27.5 10.5 15.7 1046.7 36.8 46.4 10 14.8 9.1在实验测定期内，植株高度增长很快，平均增长率27%，而自然生长的植株增长率为12%，因此，湿地中植物生长明显快于自然环境下植物。在第4-5次测定时间内，自然生长的植物生长缓慢，而湿地床中植物一直保持良好的生长状态，因此，湿地中植物延长了生长期。酸模在在降雨前后生长速度变化最快。从表看出在湿地条件下种植的植物增长重量要很大于自然情况下，湿地在处理生活污水相当于给植物提供了氮肥，磷肥。从图3可以看出COD的去除率随着植株的高度的增长而变高，在植株到达45.0cm后COD的去除

13、率到达70%。但是在第4周出现了病虫害现象，导致植物茎叶损伤，使之下降，虽然及时治理，但对污水的去除效果仍有一些影响。1周后根本上恢复到正常水平，去除率到达60%左右。随着植物生长量的增加，氨氮、TP的去除率也上升，最终根本上稳定在95%左右，由于进水中氨氮、磷的浓度相对较低，植物的虫害没有对其去除率造成太大影响。3. 结论在垂直流人工湿中，运行参数对处理效果有很大的影响。水力停留时间不宜低于1d，水力负荷在0.3m/d时，污染物去除率最好。温度对湿地的处理有显著影响，当温度在35时，去除率最好。湿地床中的植株增长率根本上要比自然界中的植株增长率高出15%，不同植物系统对污染物的去除效果不同，酸模的综合处理能力好，随着生长量的增加，对氮、磷的去除率增加。酸模的缺点是生长周期较短，容易为虫害所影响，须加强日常管理。除了运行参数与植物以外，其他的一些因素也会对处理效果产生影响，如植物的适应性，湿地内生态系统稳定等，有待于进一步深入研究。参考文献：【1】刘超翔, 胡洪营. 人工复合生态床处理低浓度农