垂直流-水平流复合人工湿地系统对化粪池出水的净化效果

垂直流-水平流复合人工湿地系统对化粪池出水的净化效果摘要：将垂直流流人工湿地与与水平流人工工湿地组成复复合人工湿地地系统，研究究了此复合系系统对化粪池池出水的净化化效果。结果果表明，当水水平流人工湿湿地的水力停停留时间为3d天时，复合合系统对COD、BOD5、TP的去除率分分别达到73%、66%、87%，并通过垂垂直流湿地的的硝化作用及及水平流湿地地的反硝化作作用，复合系系统对TN的去除率达达到40%以上。关键词：垂直流流人工湿地；；水平流人工工湿地；复合合系统；净化化效果PurificcationnEfficiiencyofSeepticTankEffluuentbbyconnstrucctedwwetlanndstrreatmeentsyystemssBaseedontheCombinnationnofvverticcal-fllowanndhorrizonttal-fllowAbstracct:Thhepapperissreviiewedvertiical-fflowaandhoorizonntal-fflowbbedsaarecoombineedtohybriidconnstrucctedwwetlanndssyystemss,anddpuriificattioneefficiiencyforssepticctankkefflluentwassstudieed.Thheressultsshoweedthaatwhilletheehydrrauliccreteentionntimeeofhhorizoontal--flowconsttructeedwettlandssisthhreeddays,theaaveraggeremmovalratessofCODD,BODD5,TPare773%,666%,887%,rrespecctivelly,anndtheeaverragerremovaalratteofTNissoverr40%throuughthhenittrificcationninttheveerticaal-floowconnstrucctedwwetlanndsanndtheedeniitrifiicatiooninthehhorizoontal--flowconsttructeedwettlandss.Keyworrds:vverticcal-fllowcoonstruuctedwetlaands;horizzontall-flowwconsstructtedweetlandds;hyybridsysteems;puurificcationneffiicienccy人工湿地因水流流方式差异可可分为表面流流湿地、地下下潜流湿地、垂垂直流湿地和和潮汐流湿地地[1-2]]，作为低投投资、低成本本、低能耗的的废水处理工工艺[3]，比较较适合于管理理水平不高，水水处理量及水水质变化不大大的城郊或乡乡村[4]。近十十几年来，国国内外对水平平流人工湿地地或垂直流人人工湿地的报报道较多，但但有关复合人人工湿地的报报道较少[44-5]，特特别是垂直流流—水平流复合合人工湿地的的报道较少。本本实验将垂直直流人工湿地地和水平潜流流人工湿地组组合构成复合合人工湿地系系统，研究了了此系统对COD、BOD5、TN、TP的处理效果果。1材料与方法法1.1试验设设计1.1.1试试验流程图化粪池地下引水管化粪池地下引水管调节池集水池垂直流湿地水平流湿地高位水箱水泵集水池1.1.2复合合人工湿地设设计本实验采用6个个处理池，其其中3个处理池为为垂直流人工工湿地（VF1，VF2，VF3），另外三三个处理池为为水平流人工工湿地（HF1，HF2，HF3），两组串串联组成复合合人工湿地系系统。垂直流流人工湿地的的长×宽×高分别为2.9m××1.1m××0.9m，采用工业业废渣及碎石石作为填料，其其中VF1上不种植物物，VF2上种植玫瑰瑰（Rosee），VF3上种植美人人蕉（Cannnageenerallis）；水水平流人工湿湿地的长×宽×高分别为2.7m××1.1m××0.9m，采用煤渣渣及碎石作为为填料，其中中HF1上不种植物物，HF2上种植蕹菜菜（Ipommoeaaaquatiica），HF3上种植西洋洋菜（Nassturtiiumoffficinnale）。*基金项目：广广东省重点科科技计划项目目（2003CC329122）和广东省省自然科学基基金项目（040200599）1.1.3运运行管理方式式垂直流湿地以进进水流速0.01mm3/min，干湿交替替的方式运行行；水平流采采用连续运行行方式，水力力停留时间（HRT）为3天。1.2供试污污水的特性供试污水取自华华南农业大学学5号楼公厕化化粪池出水，由由于人口流动动、季节变化化以及冲厕用用水量的不同同而造成了污污水浓度的变变化。其水质质状况如表1所示。表1供试污水水水质状况((mg.L-11)Table.11Charracterristiccofssewageeuseddforexperrimentt(mg//l)CODBOD5TNTTPPH51~45155~22356~1944~156~81.3分析方方法COD—重重铬酸钾法，BOD5—五日培养碘碘量法，T-N—过硫酸钾消消解—紫外分光光光度法，T-P—过硫酸钾消消解—钼锑抗分光光光度法。2结果与分析析2.1复合人人工湿地对COD的去除效果果COD反映了水水中受还原性性物质污染的的程度，作为为有机物的相相对含量的指指标之一，反反映能被氧化化的有机物的的污染。从表表2及图1可以看出，垂垂直流人工湿湿地（VF）对COD的去除率达达51%以上，其出出水浓度在150mgg/L左右；水平平流人工湿地地（HF）的出水COD浓度在50mg//L左右。在垂垂直流湿地中中，植物对COD的去除效果果影响不大，而而在水平流湿湿地中，种植植蕹菜的湿地地（HF2）对COD的去除率高高于另两个湿湿地。随着污污水COD浓度的不同同，系统对COD的去除率差差异达到极显显著水平（P＜0.01)。表2复合人工工湿地对COD的去除效果果(%)Table.22AverragerremovaalrateesofCODoffthehhybriddsysttems取样日期VF1VF2VF3HF1HF2HF3污水浓度（mgg//L）3月17日51.3455.7461.3779.7379.8675.74451.164月10日57.3839.4545.1578.9484.4875.45390.125月12日80.0273.5643.9589.8497.3277.38244.016月25日82.4280.4767.7781.2492.1874.98164.007月14日1013.3328.6756.4260.3850.4750.798月9日57.8148.1367.1984.1388.8285.34214.68平均值56.5±111..6951.78±1100.8752.35±66..9978.38±55..1383.84±55..8173.23±55..28252.46图1复合人人工湿地系统统进出水COD浓度变化Figure11ChanngesoofCODDconccentraationofinnfluenntanddefflluentinthhehybbridssystemms2.2复合人人工湿地对BOD5的去除效果果有机物在水体中中分解时要消消耗大量的溶溶解氧，从而而破坏水体中中氧的平衡，BOD5即是利用水水中有机物在在一定条件所所消耗的氧来来间接表示水水体中有机物物的含量的指指标。从表3及图２可以以看出，垂直直流人工湿地地（VF）对BOD5的去除率达44%以上，其出出水浓度50mg//l左右；水平平流人工湿地地（HF）出水BOD5浓度在35mg//l左右。且植植物对垂直流流湿地（VF）和水平流流湿地（HF）BOD5的去除效果果影响不大。随随着污水BOD5浓度的不同同，系统对BOD5的去除率差差异达到了极极显著水平（P＜0.01)。表3复合人工工湿地对BOD5的去除效果果(%)Table.33AverragerremovaalrateesofBOD5ofthhehybbridssystemms取样日期VF1VF2VF3HF1HF2HF3污水浓度（mgg//L）3月17日52.151.3946.1162.5868.6674.41222.754月10日10.845.5818.33962.7670.7669.88114.445月12日51.6656.8253.0158.5158.5156.596.906月25日45.878.6870.1266.3155.553.0294.967月14日69.9584.7681.185.5292.8192.69105.248月9日36.2346.5226.2269.4165.350.4954.99平均值44.43±88..8553.96±1122.6047.48±1122.1067.51±44..2868.59±55..9266.17±77..20114.88图2复合人人工湿地系统统进出水BOD5浓度变化Figure22ChanngesoofBODD5conceentrattionoofinffluenttandeffluuentiintheehybrridsyystemss2.3复合人工工湿地对TN的去除效果果人工湿地处理系系统对N的去除作用用包括基质的的吸附、过滤滤、沉淀以及及氨的挥发，植植物的吸收和和湿地中微生生物作用下经经硝化—反硝化作用用下转化去除除[6]。其脱脱氮能力受NO3--N-和有机碳的的浓度及环境境因子的影响响，如pH、温度、DO等[7]。从表4可以看出，复复合系统对TN的去除率主主要依靠水平平流人工湿地地（HF），其原理理是利用垂直直流湿地进行行硝化作用，再再进入水平流流湿地进行反反硝化，从而而达到对TN的去除。且且种蕹菜的湿湿地（HF11）对TN的去除有一一定的提高，而而种西洋菜的的湿地（HFF2）对TN的去除影响响不大。从图图3来看，出水水中TN的浓度除3月17日外，其余余均在50mg//L左右，且污污水TN浓度的变化化对垂直流湿湿地（VF）出水TN浓度影响较较大，差异达达到极显著水水平（P＜0.01）。当污水TN浓度过低时时，垂直流湿湿地（VF）的出水TN浓度比污水水还高，其原原因可能是由由于垂直流进进水时将填料料上附着的N淋洗出来，从从而增加了TN的浓度。表4复合人工工湿地对TN的去除效果果(%)Table.44AverragerremovaalrateesofTNoftthehyybridsysteems取样日期VF1VF2VF3HF1HF2HF3污水浓度（mgg//L）3月17日3.6032.031.1717.917.975.68145.324月10日19.298.853.5962.164.360.8193.925月12日32.165.6211.755.5361.154.4130.506月25日1.72917.227.256.7553.746.4107.837月14日---29.2733.118.756.458月9日30.4520.817.158.6962.953.3169.58平均值---46.71±88..2347.2±100..0039.9±9..998133.94图3复合人人工湿地系统统进出水TN浓度变化Figure33ChanngesoofTNconceentrattionoofinffluenttandeffluuentiintheehybrridsyystemss2.4复合人人工湿地对TP的去除效果果水体中总磷主要要由有机磷和和无机磷组成成，其中每部部分又分为可可溶性和不溶溶性两种形态态[8]，人工工湿地系统对对磷的去除作作用主要包括括填料的物理理作用、化学学作用和微生生物的同化作作用以及植物物摄取作用[[9]。从表5可知，复合合系统对TP的去除主要要作用在于垂垂直流（VF），且种植植美人蕉的湿湿地（VF3）对TP的去除效果果明显好于种种植玫瑰的湿湿地（VF2）及不种植植物的湿地（VF1），且污水TP浓度的变化化对复合系统统对TP的去除效果果有一定的影影响。从图4来看，除第第二次取样外外，其余各次次取样的垂直直流（VF）出水TP浓度均在2mg/L以下。表5复合人工工湿地对TP的去除效果果(%)Table.55AverragerremovaalofTPoftheesysttems取样日期VF1VF2VF3HF1HF2HF3污水浓度（mgg//L）3月17日53.5595.987.388.288.290.415.34月10日58.1269.780.282.884.584.813.45月12日62.8987.988.587.58889.59.826月25日78.6988.8898937月14日68.7289.890.289.29191.73.788月9日83.1190.195.787.187.688.115.3平均值67.51±55..1987±4.01188.5±2..22587.3±1..00588.2±1..00189.3±1..11311.00图4复合人人工湿地系统统进出水TP浓度变化Figure44ChanngesoofTPconceentrattionoofinffluenttandeffluuentiintheehybrridsyystemss3结论3.1对CODD、BOD5、TN、TP的对除效果果均效好，且且复合系统对对污水的净化化效果比单一一的垂直流湿湿地有所提高高，其中分别别提高了45%、40%、65%。3.2植物对对系统污水净净化效果的总总体影响不大大。垂直流湿湿地中美人蕉蕉对污水中TP的去除有一一定提高，水水平流湿地中中蕹菜对污水水中COD、TN的去除有一一定提高，但但提高辐度均均不大。3.3垂直流流—水平流复合合人工湿地系系统中，对污污水中TP的去除主要要依靠垂直流流湿地中填料料的吸附，而而对污水中TN的去除，先先通过垂直流流湿地进行硝硝化，然后进进入水平流湿湿地进行反硝硝化，从而达达到对TN的去除目的的。3.4从结果果可以看出，复复合系统特别别是垂直流湿湿地的耐负荷荷冲击能力不不很高，如何何提高垂直流流—水平流复合合人工湿地系系统的耐负荷荷冲击能力，应应作为今后研研究的重点之之一。参考文献[1]吴晓磊磊.人工湿地废废水处理机理理.环境科学,19995,166(3):883-86[2]孙权,,郑正,周涛.人工湿地污污水处理工艺艺.污染防治技技术,20001,144(4):220-23[3]朱莉..斯托弗著.[英].张康生译.水危机——寻找解决淡淡水污染