植物浮岛湿地处理太湖流域农村生活污水效果_张文艺

第26卷第8期农业工程学报Vol.26No.82010年8月TransactionsoftheCSAEAug.2010279植物浮岛湿地处理太湖流域农村生活污水效果张文艺，姚立荣，王立岩，赵婷婷，李定龙（常州大学环境与安全工程学院，常州213164）摘要：为了探讨植物浮岛人工湿地对农村生活污水的处理效果，选用女贞、小叶女贞、红冬青和蕙兰4种陆生植物，构建植物浮岛湿地，进行农村生活污水处理试验。结果表明，在模拟自然条件下，水力停留时间为6d，COD、氨氮、总磷和浊度的去除率分别达到60%、65%、60%和70%；而在间歇增氧条件下，可使COD、氨氮和浊度去除率提高至80%以上，水力停留时间缩短至5d。动力学分析表明，间歇增氧植物浮岛系统中COD降解过程符合一级反应，其中，女贞的反应速率常数k为-0.591，蕙兰的反应速率常数k为-0.978。氨氮的降解符合零级反应，女贞和蕙兰对氨氮的降解速率分别为46.32mg/d和43.76mg/d。在间歇增氧植物浮岛湿地中，植物根系及其表面生物膜对污水中污染物的降解有较好的协同作用。示范工程1a多连续运行表明，人工植物浮岛湿地一年四季对农村生活污水均有较好的处理效果，出水指标可达《污水综合排放标准(GB8978-1996)》一级B排放要求。该研究对于指导江南（太湖）及类似地区采用植物浮岛湿地处理农村生活污水有一定的参考价值。关键词：农村地区，生活污水处理，植物，植物浮岛，人工湿地，太湖流域doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2010.08.047中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1002-6819(2010)-08-0279-06张文艺，姚立荣，王立岩，等.植物浮岛湿地处理太湖流域农村生活污水效果[J].农业工程学报，2010，26(8)：279－284.ZhangWenyi,YaoLirong,WangLiyan,etal.EffectsofruraldomesticsewagetreatmentinTaihuLakeValleybywetlandofplantfloatingisland[J].TransactionsoftheCSAE,2010,26(8):279－284.(inChinesewithEnglishabstract)0引言太湖流域的农村经济比较发达，城镇化速度较快，人口密度大，居民生活水平较高，污水排放量较大。由于污水处理设施跟不上农村工农业发展的步伐，致使农村水环境污染形势严峻[1-2]。严重的水环境污染已成为现代工农业可持续发展的瓶颈。环太湖地区水体环境污染的严重性主要表现在河流、湖泊、池塘污染日益加剧，且不断向城市郊区及偏远乡村蔓延[3]，这些污染水体中的污染物最终进入太湖，是太湖富营养化的主要来源。近年来人工湿地技术被视为一种有良好应用前景的污水处理技术[4]。C.H.House[5]等人利用人工湿地使生活污水回用于农田灌溉和景观水体，取得良好效果。J.Vymazal[6]指出，人工湿地可应用于多种类型的废水处理。D.P.L.Rousseau[7]指出，通过合理设计和科学管理，人工湿地出水可以达到回用标准，并能促进营养物质的循环。人工湿地作为低成本、易管理的污水处理技术在国内也得到广泛地关注和应用[8-10]，并取得良好效果。高等植物对湿地的运行有着重要作用，目前对适合构建人工湿地的高等植物的研究多集中在芦苇、美人蕉、菖蒲、凤眼莲等[11-15]水生植物。多数水生植物，只在夏季生长良好，对污水收稿日期：2010-02-02修订日期：2010-06-24基金项目：江苏省自然科学基金项目（SBK200930405）；“十一五”国家科技重大专项（2008ZX07101-007-01）作者简介：张文艺（1968－），男，博士，教授，主要研究方向：水污染控制与生态修复。常州常州大学环境与安全工程学院，常州市武进区滆湖路1号，213164。Email:zwy@jpu.edu.cn有去污功效，冬季效果不佳，如芦苇、香蒲、千秋菜和风车草等[16-17]。因此，本试验选择太湖地区冬季可以生长的陆生常绿植物，其分别为女贞、小叶女贞、红冬青和蕙兰，构建植物浮岛人工湿地，对太湖地区农村生活污水进行处理，以研究其净化效果。1材料与方法1.1试验材料试验选用女贞、小叶女贞、红冬青和蕙兰作为研究植物。女贞、小叶女贞和红冬青为常绿灌木，蕙兰为多年生草本植物，冬季可持续生长，具有一定的耐寒、耐污性，是南方常见城区绿化植物。1.2试验方法1）实验室试验。将生长良好，根系发达的女贞、小叶女贞、红冬青和蕙兰种植在直径20cm、深10cm的花盆中，花盆的底面多孔，使根系可以穿过底部的孔洞生长至花盆外，悬挂在容积约为10L的水桶中，在水桶中充装生活污水，使水面刚好到达花盆