人工湿地处理富营养化水体的效果研究

生态环境学报2010,19(9):2142-2148http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com基金项目：北京市科技计划重大项目（D08040600580000）；国家“十一五”科技支撑计划项目（2006BAD03A19）作者简介：崔丽娟（1968年生），女，研究员，主要从事湿地恢复研究。E-mail：lkyclj@126.com收稿日期：2010-08-20人工湿地处理富营养化水体的效果研究崔丽娟，张曼胤，李伟，张岩，赵欣胜，赵玉辉，王义飞，李胜男中国林业科学研究院湿地研究所//国家林业局湿地研究中心，北京100091摘要：通过在北京市野生动物救护中心构建表流湿地与潜流湿地相结合的复合人工湿地处理富营养化水体，研究该复合人工湿地对总氮(TN)、总磷(TP)及水体浊度的去除效果。结果表明：人工湿地对TP的去除效果好于对TN的去除效果，经过人工湿地处理的富营养化水体，表流湿地、潜流湿地和复合人工湿地对TP的平均去除率可分别达42%、55%、60%，对TN的平均去除率分别为27%、30%、34%，对水体浊度的平均去除率分别达43%、55%、75%。复合人工湿地对TP、TN以及浊度的去除效果受水体温度和溶解氧(DO)的影响，通过相关性分析发现，TP、TN和浊度的去除量与水体中的DO水平之间存在显著的负相关性，而与水体温度有正相关性，在显著性水平为0.05的条件下，相关系数分别为-0.829、-0.767、-0.765和0.674、0.757、0.774。复合人工湿地对TP、TN及浊度的去除率高于表流湿地和潜流湿地，表明复合人工湿地具有优于表流湿地和潜流湿地的整体性功能，能有效提高人工湿地对TN、TP以及浊度的去除率。关键词：人工湿地；表流湿地；潜流湿地；去除率；温度；溶解氧中图分类号：X52文献标识码：A文章编号：1674-5906（2010）09-2142-07人工湿地是由人工建造和控制运行的湿地类型，常被用于农业污水、工业废水、垃圾渗滤液等水体的净化。目前也常被用于处理城市阴湿天气时的各种径流，如农业地表径流、机场停车场等路面短期径流、暴雨径流、地下管道中的污水处理等[1-3]。人工湿地对水体中各种污染物的去除依赖于湿地生态系统内部各种物理、化学和生化反应的协同作用。根据径流方向，人工湿地分为表流湿地和潜流湿地。表流湿地一般水力负荷较小，对污水的净化效果易受温度、太阳辐射、降水等外界条件影响[4-6]。潜流湿地是污水在人工湿地的土壤表层以下流动，主要依靠基质的过滤及表面生物膜的吸附、降解作用净化污水，由于水流在地表下流动，保温性能好，处理效果受温度影响较小[7]。前人对人工湿地处理污水的净化机理做了较深入的研究[8-10]。但多集中于生活污水及工业废水中TP、TN、COD等污染物的去除，而对水禽废水的净化效果及DO和温度对人工湿地净化效果的影响研究较少。本试验在北京市野生动物救护中心建立人工湿地处理系统，旨在改善并维持救护中心人工湖湖水水质。通过研究表流湿地与潜流湿地共建的复合人工湿地对富营养化水体的净化效果，为应用人工湿地处理富营养化水体提供理论依据。1研究区概况研究区位于北京市顺义区的北京市野生动物救护中心，该中心建设各类建筑物总面积共计4359m2，各种野生动物笼网面积2563m2以及其他配套设施。此外，该中心还建设有提供野生水禽栖息、嬉戏的人工湖约1hm2，人工湖湖水主要来源于地下水，除雨水外，无流动的新鲜水源补充，水循环和水交换能力较差，加上水禽活动及其粪便的排入，湖水富营养化较严重。试验水体主要引自富营养化的人工湖水体，水力停留时间平均为24h。人工湿地由表流湿地和潜流湿地组合构成，共分为11部分(A-K)；前9部分(A-I)为表流湿地，通过配置不同湿地植物来划分9个部分，第10部分(J)为潜流湿地，最后一部分(K)不做设计和处理，即保持开敞水面(图1)，表流湿地与潜流湿地之间通过两个小型沉降池连接。设计的人工湿地为表流湿地与潜流湿地串联建设而成。在整个人工湿地中，无任何动力提升设备，完全依靠水体的自身重力自然流动。表流湿地系统由9个小单元串联组成，采用铺设土工膜防渗隔离，平均构造深度0.43m。潜流湿地系统由一个面积300m2，构造深度0.7m的人工湿地构成。其中，表流湿地进水水质TP：0.13~0.37mg·L-1，TN：1.08~3.86mg·L-1，浊度：32.87~61.80；潜流湿地进水水质TP：0.06~0.73mg·L-1，TN：0.86~2.35mg·L-1，浊度：12.10~26.93。2研究方法从2009年6月份开始连续5个月定期监测人工湿地中表流湿地进、出水处与潜流湿地进、出水处水质的变