人工生态床净化农村污水研究_李理锋

宁夏农林科技2010年第4期表1各单元床体的植物布置方式项目1号（ck）2号3号4号植物种类无芦苇前1/3段为芦苇，后2/3段为茭白。前1/3段为芦苇，后2/3段为菖蒲。种植密度（株/m2）16芦苇∶茭白为16∶12芦苇∶菖蒲为16∶20表2污水水质COD(mg/L)TN(mg/L)氨氮(mg/L)TP(mg/L)DO(mg/L)pH50~802~82~40.5~1.00.5~1.07.0~8.0表3运行条件水力负荷(cm/d)COD负荷[g/(m2·d)]TN负荷[g/(m2·d)]TP负荷[g/(m2·d)]停留时间(d)3021.61.970.211近年来，随着农业和农村经济发展，农村水污染和水资源紧张问题越来越严重，已经引起了各级领导和农民群众的广泛关注。据统计，全国农村每年有超过2500万吨生活污水直接排入河流、水塘，造成水污染，影响村民居住环境，威胁村民身体健康和生态安全。尤其是雨天，雨水、污水与牲畜粪便、垃圾混合混溶，使人无处下脚。解决农村水污染问题，是农村环境治理的重要方面，也是建设社会主义新农村、实现村容整洁目标的必然要求。兴建人工湿地，是治理、解决农村水污染的好办法。人工复合生态床系统是在人工湿地的基础上选择最佳的植物栽种方式，并在床体内部填充多孔、有较大比表面积的介质，以改善湿地的水力学性能，为微生物提供更大的附着面积，同时增强系统对污染物(尤其是氮、磷)的去除能力。人工复合生态床作为湿地系统的一种，具有工艺简单、运行管理方便、生态环境效益显著、投资少等优点，适合于村镇生活污水的处理。对于潜流式湿地，若按常规的水力负荷(一般为2~15cm/d)设计要占很大的面积[1]，因此，如何提高系统负荷、减少占地面积，已成为人工复合生态床研究的重点。1试验装置及方法1.1试验装置试验系统结构如图1所示。首先，污水自流进入调节池，然后通过PVC管送入各个单元床体。人工复合生态床水流为潜流式，每个床体宽1m、长6m、深0.7m，坡度为1%，床体底部铺设10cm厚的碎石（直径为2~4cm）层，中部为40cm厚的炉渣层，上部为10cm厚的土壤层，污水在床体内部水平流动。布水区和集水区宽度均为40cm，内部分别填充直径为2~5cm的卵石，集水区底部安装一根多孔集水管，且与外部一根出水高度可调的竖管相联接。经测定，床体平均孔隙率为50%，填充炉渣的水力传导系数为3.47×10-3mm/s。为了比较不同水生植物的处理效果，在各单元床体种植了不同的植物（具体布置见表1），其中1号床为空白对照。1.2植物栽培试验选用常见的水生植物：芦苇、茭白和菖蒲。选择20cm×20cm×40cm（长×宽×高）的带土芽尖并将其移植到各单元床体（种植密度见表1），栽完后立即充水并使根部浸泡在水中，半个月后开始进污水[2]。1.3试验条件试验所用污水来自某沟渠的下游段，以生活污水为主，混有一部分农田排灌水及雨水，其特点是污染物浓度低于生活污水，但水量很大。系统运行期间的进水水质见表2，运行条件见表3。试验过程中参照国家环保局的推荐方法分析COD（化学含氧量）、TN（总氮）、氨氮和TP（总磷）等水质指标（每周1~2次）。2结果与讨论2.1对污染物的去除效果湿地系统中具有沉降性的有机物通过沉积和过滤可很快被去除，可溶性有机物主要通过微生物的降解而去除，氮则是通过硝化与反硝化反应及水生植物的吸收而被去除，而磷的去除主要靠沉淀、吸附及水生植物的吸收[1］。值得指出的是，复合生态床中的植物长势非常良好，在4个月内芦苇、茭白和菖蒲分别由0.4m长高到2.0、2.5和1.2m，而且枝叶繁密，生长速度明显高于天然环境中的植株。人工复合生态床对污染物的去除效果见表4。从表4可以看出，2、3号床对污染物的去除效果较好，1号空白床的去除效率最低。这是因为水生植物都有通过水面上的枝叶从大气中吸收和输送氧气的能力，它们把氧气送到根部的气体导管，所以与根或茎直接接触的土壤会呈好氧状态，其他部位的人工生态床净化农村污水研究李理锋（固原市原州区扶贫扬黄灌溉管理局，宁夏固原756000）中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1002-204X（2010）04-0012-02图1潜流式人工复合生态床结构收稿日期：2010-04-15122010年第4期宁夏农林科技表5各床体ORP及出水DO项目1号（ck）2号3号4号出水DO(mg/L)0.71.51.31.1床体ORP(mV)-200-48-84-120表6各植物的氮、磷含量和含水率项目芦苇茭白菖蒲全氮*2.902.342.04全磷*0.300.250.32含水率（%）61.2553.8161.47*干物质含量。表7各床体植物的收收割量（湿重）床号芦苇茭白菖蒲1号（ck）2号20.83号7.916.74号9.65土壤则呈厌氧状态