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：将垂直流人工湿地与水平流人工湿地组成复合人工湿地系统，研究了此复合系统对化粪池出水的净化效果。结果表明，当水平流人工湿地的水力停留时间为3d天时，复合系统对COD、BOD5、TP的去除率分别达到73%、66%、87%，并通过垂直流湿地的硝化作用及水平流湿地的反硝化作用，复合系统对TN的去除率达到40%以上。关键词：垂直流人工湿地；水平流人工湿地；复合系统；净化效果PurificationEfficiencyofSepticTankEffluentbyconstructedwetlandstreatmentsystemsBasedontheCombinationofvertical-flowandhorizontal-flowAbstract:Thepaperisreviewedvertical-flowandhorizontal-flowbedsarecombinedtohybridconstructedwetlandssystems,andpurificationefficiencyforseptictankeffluentwasstudied.Theresultsshowedthatwhilethehydraulicretentiontimeofhorizontal-flowconstructedwetlandsisthreedays,theaverageremovalratesofCOD,BOD5,TPare73%,66%,87%,respectively,andtheaverageremovalrateofTNisover40%throughthenitrificationinthevertical-flowconstructedwetlandsandthedenitrificationinthehorizontal-flowconstructedwetlands.Keywords:vertical-flowconstructedwetlands;horizontal-flowconstructedwetlands;hybridsystems;purificationefficiency人工湿地因水流方式差异可分为表面流湿地、地下潜流湿地、垂直流湿地和潮汐流湿地[1-2]，作为低投资、低成本、低能耗的废水处理工艺[3]，比较适合于管理水平不高，水处理量及水质变化不大的城郊或乡村[4]。近十几年来，国内外对水平流人工湿地或垂直流人工湿地的报道较多，但有关复合人工湿地的报道较少[4-5]，特别是垂直流—水平流复合人工湿地的报道较少。本实验将垂直流人工湿地和水平潜流人工湿地组合构成复合人工湿地系统，研究了此系统对COD、BOD5、TN、TP的处理效果。1材料与方法1.1试验设计1.1.1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复合人工湿地设计本实验采用6个处理池，其中3个处理池为垂直流人工湿地（VF1，VF2，VF3），另外三个处理池为水平流人工湿地（HF1，HF2，HF3），两组串联组成复合人工湿地系统。垂直流人工湿地的长×宽×高分别为2.9m×1.1m×0.9m，采用工业废渣及碎石作为填料，其中VF1上不种植物，VF2上种植玫瑰（Rose），VF3上种植美人蕉（Cannageneralis）；水平流人工湿地的长×宽×高分别为2.7m×1.1m×0.9m，采用煤渣及碎石作为填料，其中HF1上不种植物，HF2上种植蕹菜（Ipomoeaaquatica），HF3上种植西洋菜（Nasturtiumofficinale）。*基金项目：广东省重点科技计划项目（2003C32912）和广东省自然科学基金项目（04020599）1.1.3运行管理方式垂直流湿地以进水流速0.01m3/min，干湿交替的方式运行；水平流采用连续运行方式，水力停留时间（HRT）为3天。1.2供试污水的特性供试污水取自华南农业大学5号楼公厕化粪池出水，由于人口流动、季节变化以及冲厕用水量的不同而造成了污水浓度的变化。其水质状况如表1所示。表1供试污水水质状况(mg.L-1)们Table.心1Char强acteri拨stico脚fsewa垂geuse纠dfor嘴experi动ment(临mg柳/l棍)地COD欢动阵BOD旷5堤框TN捧TP丢PH泪51椒~4返5层1次厉饭55臣~市223多5晕6保~19像4贱岗4布~报15授6~射8鸦1.3削脆分析方法叹COD朋接—榜枕重铬酸钾法虎，绿BOD怜5玩—夫歌五日培养碘量振法萄，读T-N笨来—品布过硫酸钾消鼻解钥—庭紫外分光光度舰法芝，茧T-P垦泊—牢药过硫酸钾消依解沿—孙钼锑抗分光光雀度法。骂2筹蹲结果与分析嘉2.1货喷复合人工湿地悔对赚CO判D享的去除效果惊CO倒D纳反映了水中受学还原性物质污猛染的程度，作满为有机物的相申对含量的指标藏之一，反映能肥被氧化的有机毯物的污染。从吃表协2劣及催图连1厚可以看出，垂用直流人工湿地抽（侵V企F逝）尚对饮CO轧D等的去除率达呜51岗%况以上，其出水忍浓度摇在毅150mg/箱L宅左右；水平流抗人工湿地梯（蹈H抄F执）的出及水零CO眉D叼浓度院在稠50mg/筝L膝左右。在垂直巨流湿地中，植滤物悦对表CO输D认的去除效果影表响不大，而在异水平流湿地中堵，种植蕹菜的挤湿地（唉HF养2津）剪对搭CO留D世的去除率高于察另两个湿地。菊随着污僵水用CO各D惠浓度的不同，源系统落对膝CO依D储的去除率差异购达到极显著水钉平蛛（罩P晓＜到0.01蹦)女。肉表辜2益金复合人工湿地个对义CO仙D昆的去除效果口(栏%)休T筒able丑.业2Aver鹅age深remova寄lrates犬萄of制COD爸ofthe狡hybri奸d铅syste粗ms年取样日期免VF撤1乒VF乌2厕VF饭3烟HF谈1财HF扫2膏HF么3袄污水浓度屿（桥mg/截L遭）弊3廊月构1黄7遣日屿51.34适55.74收61.37泄79.73罩79.86钳75.74单451.16欠4银月怜1辩0临日庆57.38齿39.45留45.15扔78.94遗84.48碧75.45牌390.12众5仰月斩1侄2否日批80.02凯73.56缸43.95车89.84谜97.32周77.38乎244.01骄6托月太2诞5古日黎82.42输80.47耐67.77幻81.24邮92.18浸74.98晒164卵.00度7杏月痕1碌4抛日贵10帅13.33棋28.67施56.42便60.38误50.47喘50.79将8农月犬9取日幼57.81使48.13移67.19唇84.13拖88.82旅85.34狸214.68回平均值左56.5±芦11.69鲜51.78±必10.87谋52.35±挑6.99悠78.38±覆5.13艳83.84±平5.81垄73.23±樱5.28脑252.46唤图悄1趁废复合人工湿地音系统进出味水阵CO拆D皆浓度变化洒Figure袭1冒Change宇sof好COD沿concen辨tratio帜nofi步nfluen蓬tand故efflue申ntin芦the团hybrid华syste孕ms鞋2.2斧谱复合人工湿地睬对怠BOD朋5毛的去除效果嫁有机物在水体怨中分解时要消刃耗大量的溶解揪氧，从而破坏探水体中氧的平跃衡薯，塘BOD造5倦即是利用水中拒有机物在一定洞条件所消耗的性氧来间接表示后水体中有机物笋的含量的指标小。从容表旗3血及图２可以看斑出，垂直流人混工湿地葬（战V探F寒）妥对赞BOD达5雹的去除率谁达使44藏%体以上，其出水城浓热度纹50mg/蚂l归左右；水平流逐人工湿地吹（奏H声F头）出蕉水通BOD趁5派浓度诉在峰35mg/扯l廊左右。且植物容对垂直流湿地逼（运V久F哈）和水平流湿鲁地保（缓H库F蝴）法BOD目5移的去除效果影载响不大。随着像污灵水撤BOD厘5投浓度的不同，投系统庙对桌BOD樱5嘴的去除率差异谜达到了极显著但水平牢（关P掘＜诱0.01腐)突。貌表役3者背复合人工湿地态对巧BOD快5喉的去除效果飘(盐%)尺T寇able搁.3脖Avera不ge泥remova梯lrates显房of悄BOD叫5屑ofthe品hybri披d骂syste糟ms秃取样日期况VF饶1纽VF纷2锹VF诵3拍HF骂1膏HF杆2蔬HF绢3床污水浓度授（嫩mg/跳L撒）垫3寸月桐1丽7恐日乖52.1吗51.39枪46.11博62.58很68.66普74.41脸222.75想4签月隙1旧0搭日幕10.84珍5.581应8.339山62.76甩70.76跃69.88剥114.44竿5岗月冰1裕2碧日毯51.66对56.82惹53.01狐58.51汪58.51侧56.5公96.9永0篮6份月墙2去5岗日朝45.8诞78.68消70.12轿66.31残55.5携53.02末94.9曾6肠7沫月剑1子4田日哗69.95炮84.76蔽81.1甩85.52唉92.81论92.69慈105.24文8胁月黎9裤日板36.23品46.52睁26.22商69.41惰65.3牺50.49前54.9辈9母平均值现44.43±比8.85女53.96±没12.60依47.48±武12.10隶67.51±拥4.28脚68.59±练5.92龟66.17±务7.20蹈114.88各图龄2踏调复合人工湿地甘系统进出框水妥BOD舟5亡浓度变化旺Figure历2臭Change即sof货BOD间5毕concen块tratio峰nofi吊nfluen强tand因efflue宾ntin柴the瓶hybrid帜syste策ms恼2.友3把复合人工湿地客对贷T堡N祖的去除效果沙人工湿地处理阿系统轨对矮N驾的去除作用包励括基质的吸附兵、过滤、沉淀各以及氨的挥发巡，植物的吸收越和湿地中微生寨物作用下经硝搅化央—昏反硝化作用下沈转化去除编[6]锣。其脱氮能力猜受浑NO惑3患-凉-N弯-鹅和有机碳的浓箱度及环境因子顾的影响，宽如口p芒H沙、温度膏、愤D象O男等乒[7]匪。从吹表尿4议可以看出，复狮合系统众对京T淋N克的去除率主要啦依靠水平流人唤工湿地范（肤H性F浆），其原理是贤利用垂直流湿刘地进行硝化作搏用，再进入水贱平流湿地进行糊反硝化，从而括达到睛对周T问N恒的去除。且种渗蕹菜的湿地（姑HF1栽）鞋对壤T拳N货的去除有一定宜的斯提高，而种西虚洋菜的湿地（咳HF2极）叠对周T肠N预的去除影响不史大。从肺图阶3光来看，出水协中沾T绍N梅的浓度求除貌3哗月半1诸7敲日外，其余均含在廊50mg/洗L己左右，且污滥水城T古N装浓度的变化对笋垂直流湿地塞（深V砌F辉）出絮水其T速N讨浓度影响较大茅，差异达到极逗显著水平脑（侦P划＜老0.0笛1娃）。当污益水雷T病N斯浓度过低时，敌垂直流湿地垦（考V错F素）的出垦水等T艇N亡浓度比污水还船高，其原因可幕能是由于垂直努流进水时将填查料上附着叛的拖N幕淋洗出来，从教而增加六了改T范N川的浓度。竞表盖4脚沾复合人工湿地胜对扒T邮N子的去除效果隐(您%)似T煤able瞎.4伙Averag提e疗remova卷lrates询所of蹄TN念ofthe掠hybri闪d笼syste慈ms尸取样日期晋VF痰1乓VF页2悠VF耍3存HF役1巨HF御2兵HF鸭3显污水浓度芬（令mg/岂L瞧）后3歼月泛1辨7芽日旱3.603煎2.03棒1.17芬17.91督7.97星5.68泼145.32耍4肯月植1怀0杨日税19.29伟8.85常3.59荡62.1拌64.3鹅60.8填193.92心5视月兵1俩2漠日兔32.16杂5.62拨11.7买55.53财61.1盟54.4聋130.5穷0的6歼月或2脱5惹日辰1.729缎17.2悲27.2船56.75样53.7清46.4储107.83送7演月或1音4缝日丰-溜-众-春29.27事33.1谊18.7擦56.45戚8愧月鸽9虹日吊30.45戒20.8澡17.1定58.69拜62.9涉53.3勒169.58只平均值堡-砌-卡-箱46.71±禾8.23色47.2±予10.00哀39.9±嘉9.98晌133.94果图技3恳归复合人工湿地向系统进出录水悼T霉N叶浓度变化佛Figure歇3拜Change头sof乌TN仅concen协tratio态nofi诸nfluen键tand枣efflue筛ntin咱the姿hybrid太syste臂ms黑2.4盈疮复合人工湿地扎对旋T砌P月的去除效果谊水体中总磷主倡要由有机磷和盏无机磷组成，见其中每部分又秀分为可溶性和凶不溶性两种形渔态旨[8]条，人工湿地系辜统对磷的去除侮作用主要包括文填料的物理作在用、化学作用低和微生物的同誓化作用以及植抹物摄取作用良[9]蕉。从柏表吊5森可知，复合系们统及对遵T返P糕的去除主要作率用在于垂直流学（颂V绢F鹊），且种植美岁人蕉的湿地税（亮VF最3明）说对集T捞P援的去除效果明咐显好于种植玫声瑰的湿地厦（蛮VF闸2郑）及不种植物声的湿地绍（溉VF池1辣），且污笑水台T乓P跪浓度的变化对砍复合系统篮对边T摆P鲁的去除效果有储一定的影响。汇从郊图以4钱来看，除第二滤次取样外，其荣余各次取样的畅垂直流检（渗V律F芽）出耗水都T阻P悄浓度均娇在繁2mg/叮L动以下。页表呆5梳肃复合人工湿地绕对秀T隆P糊的去除效果妻(固%)念T测able挣.5苏Averag养e俱remova环l拒of挺TP桶ofthe傲system驼s帆取样日期渣VF输1验VF昏2嘴VF村3身HF执1尺HF帮2维HF昌3饺污水浓度畜（回mg/育L海）渣3利月抬1幸7圆日秃53.55考95.9双87.3撒88.2等88.2远90.4侧15.3哲4遣月皆1绩0向日懂58.12碑69.7隐80.2洪82.8惭84.5括84.8制13.4堂5咸月厅1财2服日屈62.89勒87.9稀88.5衬87.5窄88妖89.5安9.82谷6热月午2韵5狂日债78.69没88.8伤89暮89腰90.1肠91.1君8.33灿7细月归1签4愈日舅68.72擦89.8蒜90.2辞89.2僵91雷91.7莲3.78音8鸣月宾9芦日巩83.11盲90.1踪95.7待87.1南87.6亩88.1贼15.3域平均值怀67.51±豪5.19蔑87±矩4.01忘88.5±咸2.25侮87.3±茫1.05猪88.2±缴1.01焦89.3±捉1.13兵11态.00芦图鸽4菊恳复合人工湿地南系统进出炎水旧T酒P婶浓度变化挨Figure熟4打Change酿sof微TP蚕concen矩tratio隆nofi见nfluen许tand牲efflue喂ntin刷the肃hybrid饰syste闸ms3结论窗3.俩1遵对踏CO显D钢、姐BOD腔5泽、叉T饭N届、瓦T辟P亲的对除效果均下效好，且复合惯系统对污水的穴净化效果比单塌一的垂直流湿堵地有所提高，责其中分别提高逗了赠45列%负、松40急%病、麻65浊%馆。际3.2突切植物对系统污么水净化效果的牧总体影响不大绝。垂直流湿地粘中美人蕉对污消水关中狠T壮P找的去除有一定甚提高，水平流灶湿地中蕹菜对孝污水刊中敏CO叹D稻、轨T鸽N蛮的去除有一定加提高，但提高样辐度均不大。攻3.3番陆垂直榨流烘—防水平流复合人盐工湿地系统中鞭，对污水级中劈T守P经的去除主要依介靠垂直流湿地积中填料的吸附斧，而对污水厅中盏T猎N梁的去除，先通蚁过垂直流湿地伞进行硝化，然抢后进入水平流概湿地进行反硝五化，从而达到运对墙T扛N圈的去除目的。挖3.4殃薪从结果可以看皮出，复合系统三特别是垂直流好湿地的耐负荷菌冲击能力不很遣高，如何提高欠垂直刃流么—养水平流复合人捏工湿地系统的姥耐负荷冲击能善力，应作为今朴后研究的重点浅之一。参考文献士[1]仇船吴晓良磊你.嗽此人工湿地废水纺处理机构理玉.腔竭环境科度学芒,1995肠,16(3乓):83-8撒6怎[2]与尽孙躲权仗,眉曲郑颠正妈,痒鸭周遣涛纤.揭促人工湿地污水怠处理工瓣艺顾.和盾污染防治技壤术壮,2001磁,14(4非):20-2塔3接[3]慕竹朱蜂莉摔.选壶斯托弗拆著予.兴[宪英奏].百启张康生拉译的.闻洗水危滨机流—蔬—肠