不同基质湿地对污水净化效果的研究_张克宁

第42卷第21期2011年11月人民长江YangtzeRiverVol．42，No．21Nov．，2011收稿日期:2011－05－12基金项目:水利部公益性行业科研专项经费专题“洨河水电湿地高效利用技术研究与工程示范”(200901071)作者简介:张克宁，男，硕士研究生，研究方向为水资源规划管理与水环境保护。E－mail:hbzkn666@163．com通讯作者:韩会玲，女，院长，教授，博士生导师，主要研究方向为水资源规划管理与水环境保护。E－mail:cjhhl@hebau．edu．cn文章编号:1001－4179(2011)21－0078－03不同基质湿地对污水净化效果的研究张克宁，韩会玲，李文奇，张振宇(河北农业大学城乡建设学院，河北保定071001)摘要:基质是人工湿地系统中的重要组成部分，为了研究不同类型的基质材料对污水的净化能力，设计建设了5种常见基质材料的人工湿地进行污水处理效果分析。通过试验，得出了5种湿地基质对污水浊度、溶解氧、氨氮、硝酸盐氮、化学需氧量以及总磷的去除效果。根据试验分析结果，筛选出净化能力较强的基质作为人工湿地基质，可以提高人工湿地对污水的净化能力、延长材料的使用时间，减少湿地建设的投资成本。关键词:基质;浊度;磷;氨氮;炉渣;污水净化;人工湿地中图法分类号:X52文献标志码:A人工湿地是20世纪70年代发展起来的一种新的污水处理技术，它具有投资少、操作简单、管理方便、环境经济效益好的特点［1－2］。近年来，人工湿地工艺已被广泛应用于生活污水、工业废水、农业废水、面源污染的控制及净化中。该技术由于能去除水中的有机污染物和氮、磷元素，并能美化环境而备受青睐［3］。人工湿地污水处理系统主要是利用其中基质－水生植物－微生物的物理、化学以及生物的综合作用［4］，经过沉淀、过滤、吸附、溶解、离子交换、络合反应、植物吸收和微生物分解等多种途径实现对污水的净化［5］。人工湿地常采用的基质有土壤、粉煤灰、砾石、砂、沸石、膨润土、石灰石、灰岩、页岩、炉渣等。由于每种基质的性质不同，所以湿地填料应根据污水性质及湿地的构造进行选择，一般由一种或几种组成［6－7］。本实验选择了生活中常见的基质材料作为研究对象，目的是通过试验找到适合于处理本地污水的湿地基质材料。1试验材料与方案1．1试验地简介本试验在石家庄市深泽县的滹沱河段进行，此河段位于滹沱河的下游，从石家庄市区、正定、藁城、晋州来的污水及深泽县城的污水汇集在此处，影响了下游区域人们正常的生活和生产用水安全。1．2试验装置和基质材料介绍在滹沱河人工湿地用PVC板构造了Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ共5个水平潜流湿地单元。试验模型长3．5m、宽1．5m、深0．5m。其中每个湿地单元长3m、宽0．3m、深0．35m;试验装置由湿地进水系统、试验湿地、湿地排水系统3部分组成;在湿地单元尾端安置水样提取管，以便研究湿地的具体运行情况;进水系统由直径为1．2m、高1m的塑料桶以及配水管、阀门组成。试验基质选用了无烟煤颗粒、活性炭，以及当地的炉渣、粗砂、建筑垃圾5种作为研究对象。其中实验单元Ⅰ为炉渣，Ⅱ为建筑垃圾，Ⅲ为当地粗砂，单元Ⅳ中前2/3段为无烟煤颗粒，后1/3段为炉渣，实验单元Ⅴ前2/3段为活性炭，后1/3段为炉渣，具体情况见表1。表1湿地基质配置试验区基质填料粒径/mm试验区基质填料粒径/mmⅠ炉渣1～50Ⅳ无烟煤+炉渣1～5Ⅱ建筑垃圾1～60Ⅴ活性炭+炉渣1～4Ⅲ当地粗砂0．1～2DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2011.21.011第21期张克宁，等:不同基质湿地对污水净化效果的研究1．3试验方案及采样时间试验中每个湿地单元的容积为0．315m3。在湿地运行期，共设计了4种工况，即:①工况1，停留时间为24h，相应的设计流量为0．32m3/d。②工况2，停留时间为4h，设计流量为1．92m3/d。③工况3，停留时间为12h，设计流量为0．64m3/d。④工况4，停留时间为18h，设计流量为0．43m3/d。在每个工况下，湿地运行时间为2～5d，期间提取水样监测各项水质指标，具体见表2所示。表2试验工况工况水力停留时间/h运行日期/(月．日)工况水力停留时间/h运行日期/(月．日)12410．15～10．1931210．24～10．262410．20～10．2341810．27～10．29试验时间为2010年10月，每日8:30定时采集各单元进、出水口水样各5个。pH值、溶解氧、浊度、水温等指标在试验现场直接测得，TP、TN、COD、NO3－N、NH4－N等指标在实验室检测。采集原则是在5种不同的工况下分别检测，每次在同一点采集水样。1．4测定方法对pH值、溶解氧、浊度、水温、TP、TN、COD、NO3－N、NH4－N等各项水质指标均参照《水和