人工湿地系统影响因素分析_陈文婷

人工湿地系统影响因素分析陈文婷1,李万霞2(1.广东省汕尾市环境科学研究所,广东汕尾516600;2.广东省广州市海洋与渔业环境监测中心,广东广州510235)摘要:指出了人工湿地系统对处理分散生活污水具有广阔的应用前景,其核心技术主要在于对植物种植、床体深度和填料的设计,归纳了湿地类型、植物种植、床体深度和填料对净化效果影响的研究概况,对目前取得较好净化效果的工程实例与试验研究进行了分析,以期为人工湿地系统的工程设计、技术研究及运行管理提供参考。关键词:人工湿地;床体深度;填料收稿日期:2011-05-06作者简介:陈文婷(1980—),女,黑龙江讷河人,工程师,主要从事环境保护研究工作。中图分类号:F590文献标识码:A文章编号:1674-9944(2011)06-0027-031引言人工湿地污水处理系统是在自然或半自然净化系统的基础上发展起来的污水处理技术,具有投资省、运行费用低和效果良好等优点,对生活污水表现出良好的净化效果[1～3]。人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面,将污水、污泥有控制地投配到经人工建造的湿地上,污水与污泥在沿一定方向流动的过程中,主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用,对污水、污泥进行处理的一种技术。设计人工湿地系统,需根据当地条件及污水情况确定湿地类型、场址和场地面积,床体深度、填料和运行方式是设计过程中需要考虑和确定的重要内容。2湿地类型对净化效果的影响分析人工湿地可分为表面流湿地、潜流湿地、立式流湿地。表面流湿地与自然湿地相似,污水在填料表面漫流,绝大部分有机物的降解由位于植物水下茎秆上的生物膜来完成,这种类型未能充分发挥填料和丰富的植物根系的作用,且卫生条件不好;潜流湿地是水在填料表面下潜流,充分利用整个系统的协同作用,卫生条件较好,占地小,处理效果较好;立式流湿地水流情况综合了表面流湿地和潜流湿地的特点,但其建造要求高[4]。刘超翔等人采用表面流和潜流式两种人工复合生态床对滇池地区低浓度农村污水进行了处理,研究结果表明:在高水力负荷(30cm/d)条件下,潜流式床体对COD、TN、NH4+-N和TP的去除率分别为70.6%、60.6%、80.9%和66.0%,表面流床体则分别为63.1%、61.2%、90.2%和60.2%;表面流床体中芦苇、茭白等植物对氮、磷的吸收量要大于潜流式床体[5]。王晓娟等人对表面流和潜流人工湿地中不同填料层的微生物硝化和反硝化强度进行了对比研究,结果表明:人工湿地系统可以同时进行硝化和反硝化作用,表面流湿地硝化强度高于潜流湿地,潜流湿地上层土壤填料的反硝化强度最高,砾石填料反硝化强度最低,表面流湿地反硝化强度居中[6]。陈秀荣等人研究表明:人工湿地进水氮的主要形态为氨氮时,表面流人工湿地脱氮效能高于潜流人工湿地[7]。分析上面学者的研究结果得出,可根据污水性质和排放要求科学选择湿地类型,或湿地组合运行以提高污染物的去除效果。3植物对净化效果的影响分析有植物系统净化污水的能力明显优于无植物系统。何蓉等人对表面流人工湿地处理生活污水进行了探讨,研究表明:有植物系统对有机物的去除没有明显的效果,而对氮和磷均有较好的去除效果,去除率均可达到70%以上[8]。张甲耀等在研究潜流式人工湿地系统中的植物净化能力时发现,有植物系统对总氮的净化能力高于无植物系统,且芦苇湿地系统最高,茭白湿地系统次之,穿心莲子草湿地系统最差[9]。袁东海等人进行了几种湿地植物净化生活污水COD、总氮的效果比较研究,结果表明:低COD、总氮浓度条件下,无植被的人工湿地和有植被的人工湿地对污水中COD、总氮均有很好的去除效果,随着污水中COD和总氮浓度的增加,无植被人工湿地和有植被人工湿地去除COD和总氮的效果均有不同程度下降,两者差异明显,有植被的人工湿地能维持较高的COD、总氮的去除效果,无植被的人工湿地COD和总氮去除效果下降很快,植被在人工湿地系统去除污水COD和总氮过程中起着重要的作用;同无植被人工湿地COD和总氮净化效果相比,石菖蒲植被人工湿地净化效果最好,其次272011年6月JournalofGreenScienceandTechnology第6期为灯心草植被人工湿地,再次为蝴蝶花植被人工湿地[10]。常用于人工湿地的植物种类有芦苇、香蒲、美人蕉、茭草、茭白、灯心草、菖蒲、苔草、藨草等,其中芦苇和香蒲应用最多。植物的种植方式是人工湿地系统设计需要考虑的重要问题,多种植物混合种植表现出良好的净化效果。蒋玲燕等人对潜流人工湿地微生物多样性进行了研究,结果表明多种植物系统与多种填料系统在有机物与营养元素去除方面均比单一植物单一填料系统有优势[11]。刘超翔等人采用前1/3段为芦苇,后2/3段为茭白,芦苇种植密度为16株/m2,茭白种植密度为12株