复合垂直流人工湿地循环净化观鱼池水的季节性效果分析_王华胜

复合垂直流人工湿地循环净化观鱼池水的季节性效果分析王华胜1,卢毅军1,高波2,栾征2,李世鹏2(1.杭州植物园,浙江杭州310013;2.浙江大学生命科学学院,浙江杭州310012)摘要人工湿地已被广泛应用于城市生活污水和工农业生产废水处理。运用人工湿地循环处理杭州植物园玉泉观鱼池水,并对1年中4个季节的运行效果进行化学分析和统计处理,结果表明:春季,TN、NH3-N、NO3--N、COD和BOD5浓度明显降低,其中TP和BOD5去除率分别为70.07%和77.36%;夏季,TN、NH3-N、COD和BOD5的浓度降低,而TP浓度变化很小,去除率仅为2.43%;秋季,TN、NH3-N、NO3--N、COD和BOD5浓度降低,其中BOD5、NH3-N、NO3--N去除率分别达到67.78%,50.58%,54.93%;冬季,除NO3--N外,其他指标浓度都有所降低,TP的去除率最高,为56.37%。初步表明,运行人工湿地能减轻水体的富营养化程度,提高观鱼池水的清澈度,是净化植物园内养殖废水的好途径。关键词人工湿地养殖废水循环净化季节性效果随着社会的发展,科学的进步,人类的生活水平得到了很大的提高。但与此同时,全球污染也日益加剧,生活环境日益恶化。尤其是水资源的供需矛盾,极为突出[1]。人工湿地(ConstructedWetland)污水处理是20世纪70年代发展起来的一种新兴的污水处理技术,它的原理主要是利用人工湿地中的基质、水生植物和各种微生物之间的相互作用,通过一系列物理、化学及生物反应,达到净化污水的目的。与活性污泥法相比,它具有处理效果好、运转维护管理方便、工程基建费用低、对负荷变化适应能力强等优点,比较适合于发展中国家[2-4]。目前,根据废水流经方式的不同来划分,人工湿地废水处理工艺的类型主要有3种形式:表面流工艺(SFW)、地下潜流工艺(SSFW)和垂直流湿地(VFW)[5]。随着对人工湿地的不断研究,其作用也逐步为人们所认可。有研究报道,人工湿地这一生态技术已被广泛用于城市生活污水、工农业生产废水和暴雨流经处理,在世界许多地方的废水管理和水污染控制方面发挥着越来越重要的作用[6]。玉泉与龙井、虎跑并称为杭州三大名泉,最初建于公元479年至482年间,历来以“玉泉观鱼”著称。由于近年来观赏鱼的种类和数量不断增加,再加上游客无规律的喂收稿日期:2006-03-27;2006-05-26修回作者简介:王华胜,男,1956年生,工程师,主要从事环境工程与水处理工作。·35·2006年第4期贵州环保科技Vol.12No.4食,导致了观鱼池水营养成分的不合理,水质变浊,不利于鱼的生存和游客的观赏。为了解决这个问题,在过去的一段时间里,杭州植物园抽取地下水更换观鱼池水,以达到净化养鱼水的目的,但效果不明显,且费用太高,使景区难以自维持。在景区内建立人工湿地处理生活污水和养殖废水的同时,又美化了景区环境,是解决这一问题的好途径。为此,杭州市园林文物局、杭州植物园与浙江大学合作在玉泉观鱼池附近建立了一个人工湿地生态工程,旨在有效地处理养鱼废水,以达到循环利用和节约地下水的目的。现对3年来运行复合垂直流人工湿地净化杭州植物园观鱼池水的总体效果进行分析,并比较不同季节之间的差异,以期通过对人工湿地运行的时间、方式和强度进行调整而提高人工湿地净化污水的效率。1人工湿地的设计1.1人工湿地结构于2001年5～8月在杭州植物园观鱼池附近建造人工湿地。湿地总面积为600m2,由3个上池(A、B、C)、2个下池(D、E)和观鱼池(F)组成(图1)。湿地底部和四周以水泥混凝土封闭,并进行防渗处理。上池和下池图1生态池平面示意均以砂和砾石为基质,砂粒径为0～5mm,砾石径为40～70mm,砾石层厚度为10cm。湿地上池主要种植美人蕉(Cannaindica)、菩提子(Coixlacryma-jobi)和黑麦草(LoliumperenneL.);下池主要种植美人蕉(Cannaindica)、灯芯草(Juncuseffusus)、香蒲(Ty-phaorientalis)等植物[7]。该人工湿地的运行流程为:观鱼池的养鱼废水经泵抽入上池布水管道,进入上池后,向下沉降,然后由上池底部流入下池底部,并向上经过砂层,被位于下池砂层表面的集水管道均匀收集,最后通过出水管流入集水池。这种独特的水流方式确保了养鱼废水与湿地基质、植物根系的充分接触,有利于提高人工湿地的净化效果。1.2人工湿地运行人工湿地的入水用水泵从观鱼池的一个角抽取,水的注入方式采用全天自动间歇式注水,3h注水1次,每次1h,每日注水8次,日注水量为160m3,日水力负荷(每平方米湿地面积每天处理的水量)为270m3/(m2·d),水力停留时间为15h。1.3研究方法本研究的人工湿地入水来自植物园