水平潜流人工湿地处理农村生活污水的时空变化规律_付玉玲

第30卷第3期2011年3月环境化学ENVIRONMENTALCHEMISTRYVol.30,No.3March20112010年8月22日收稿.＊“十一五”水体污染与控制与治理科技重大专项(2009ZX07317-006)资助.＊＊通讯联系人,Tel:13966665547;E-mail:Sybnju@163.com水平潜流人工湿地处理农村生活污水的时空变化规律＊付玉玲1冯景伟2邹婷1孙亚兵1＊＊(1.南京大学环境学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京,210046;2.合肥工业大学,合肥,230009)水平潜流人工湿地技术是20世纪60年代发展起来的一种新兴的污染水体生态修复技术.该技术具有投资低、运行维护简单、无需重型机器、能耗低、生态环境效益显著、处理效果稳定等优点,比较适用于小城镇和农村地区生活污水的处理.近年来关于湿地中污染物如CODCr、NH+4-N、TP的主要去除机理已有一定研究,但植物种类和季节等参数的研究还不充分.目前对水平潜流人工湿地的研究较多停留在大规模湿地上,不能设置平行试验进行对比参照,导致试验结果科学性较差.本试验通过芦苇和香蒲两套水平潜流人工湿地小试装置,深入系统地分析了植物种类和季节对污染物去除效果的影响及污染物浓度的空间变化规律,为农村生活污水处理技术的选择提供参考.1实验部分1.1实验条件试验采用两套PVC水平潜流人工湿地装置,容积为0.39m3,长×宽×高为1.3m×0.5m×0.6m,填料为碎石,粒径由下至上从50mm逐层减小到10mm,填充高度0.5m,有效水深0.45m.湿地进水口留出100mm的进水区.两湿地分别种植芦苇和香蒲,种植密度为20—30株·m-2.装置2009年8月启动,进水采用模拟太湖地区农村生活污水的人工配水连续进水,水质见表1.进水量为120L·d-1,水力停留时间(HRT)为2.25d,水力负荷为0.44m3·m-3·d-1.表1人工配水水质时间pHDO/(mg·L-1)CODCr/(mg·L-1)NH+4-N/(mg·L-1)TP/(mg·L-1)2009.08—2010.076.49—7.161.2—2.3150—21521.63—39.006.12—10.151.2水样的采集及水质指标的检测方法对进水、出水及沿程的两个取样管(取水点距填料表层5cm)中的水质分别监测,每次上午10∶00左右取样,监测频率为每周2—3次.检测方法分别为:CODCr:重铬酸钾法;NH+4-N:纳氏试剂分光光度法;TP:钼锑抗分光光度法.2结果与讨论2.1不同季节污染物的去除效果不同季节污染物的去除效果见表2.由表2可知,随季节变化湿地中CODCr、氨氮(NH+4-N)、总磷(TP)的去除效果由高到低依次为:夏季>春季>秋季>冬季.两湿地系统夏季CODCr的去除率均在90%以上,效果最低的冬季也保持在80%以上,各季节CODCr的去除效果差别很小.氨氮的平均去除率夏季均在85%以上,而芦苇湿地高达92%.但冬季却不到50%,季节波动比较明显.系统总磷去除率夏季最高在60%以上,春秋季两植物系统对总磷的去除率保持在50%—60%,冬季相对较低.总磷去除率随季节也有一定波动,但不如氨氮明显.表2不同季节各污染物的去除率(%)CODCr芦苇香蒲NH+4-N芦苇香蒲TP芦苇香蒲2009秋季88.1985.2150.7858.3750.8654.572009冬季82.2880.9336.1343.5334.9539.222010春季88.6490.9755.6775.4951.7556.892010夏季91.7993.2592.0085.9869.2960.91720环境化学30卷另外表2中的数据显示,两种湿地系统对CODCr去除率相差不大,可推知本实验的植物种类对CODCr的去除效果影响较小,但是两湿地系统中氨氮和总磷的去除效果相差相对较大,在春、秋、冬三季香蒲湿地对氨氮和总磷的去除效果明显好于芦苇湿地,表明香蒲湿地的脱氮除磷效果好于芦苇湿地.2.2污染物在湿地水流方向的沿程变化规律试验期间,不同月份各采样点污染物浓度及变化趋势基本一致,在此以5月份的监测数据为例进行分析.比较表3中数据可见,虽然进水CODCr浓度有一定的波动,但出水CODCr浓度稳定在20mg·L-1以下,满足GB18918—2002城镇污水一级A排放标准.同时大约2/3的CODCr在进入湿地的前1/3段即被有效去除.表3水平方向不同取样点CODCr的浓度(mg·L-1)距离/cm5月8日芦苇香蒲5月11日芦苇香蒲5月13日芦苇香蒲5月15日芦苇香蒲5月18日芦苇香蒲0196.27196.27198.00198.00187.20187.20190.76190.76157.27157.274038.4031.6