潜流型人工湿地对农田排水的净化效果_周晓夏

第21卷第1期2005年3月西北水力发电JOURNALOFNORTHWESTHYDROELECTRICPOWERVol.21No.1Mar.2005文章编号:1671-4768(2005)01-0060-04潜流型人工湿地对农田排水的净化效果周晓夏1,贾忠华1,康思军2,刘建刚3(1.西安理工大学环境科学研究所,陕西西安710048;2.陕西水电工程局,陕西西安710068;3.西安理工大学水资源所,陕西西安710048)摘要:利用潜流型人工湿地对模拟农田排水进行了净化试验。检验了不同水力停留时间、不同水深以及不同进水浓度对农田排水中主要污染物氮、磷的去除效果的影响。结果表明,此系统的运行存在一个最佳水力停留时间3d,较大的水深有利于污水的净化,而进水浓度对处理效果影响不大。系统对总磷有较高的去除效率为63%～85%,但除氮效率相对较低,从净化机理上分析了产生此种结果的原因。关键词:人工湿地;氨氮;总氮;总磷;去除率中图分类号:X53文献标识码:B氮、磷是农田排水中的主要污染物质,是造成地表水富营养化的一个主要原因,其水质随化肥农药的施用量、区域降水过程等变化较大,农田排水这些不同于生活污水和工业废水的特点,使得传统的水处理技术难以适应,而且传统方法运行费用高,依我国经济基础薄弱的现状也无法广泛采用,因而需要寻求一种高效、经济的治理技术。利用自然过程进行污染物降解的人工湿地污水处理系统被认为可以成为许多地区农田排水的处理方式。目前我国对于人工湿地污水处理的研究大多集中在对生活污水的处理上,处理农田排水的研究较少。人工湿地的水力条件是维持系统正常运行,使系统充分发挥净化效果的重要因素[14]。探讨水力条件对湿地净化效果的影响及其规律,对人工湿地技术在控制农业污染中的推广应用,以及对实际工程中的设计管理都有着重要的意义。本试验在西安利用潜流型人工湿地研究分析了水深、水力停留时间对农田排水净化效果的影响。同时,鉴于农田排水水质变化较大的特点,考虑了进水浓度对系统的影响。1试验概况1.1试验设计人工污水存放于储水池中,经水泵加压进入高位水箱,而后通过配水管向人工湿地系统配水。流程示意图如下:储水池※水泵※高位水箱※人工湿地※出水两组处理床均为5.8m×0.5m×1m的水平潜流湿地。处理床前后分别设有宽度为0.4m的布水区和集水区,填充粒径2～8cm的卵石,尾部安装有可调高度的出水管。床体内部填充0.85m深的天然土壤,上面密植西安常见的湿地植物芦苇和香蒲。考虑到新建的湿地系统基质中碳含量较低,为保证微生物活动所需碳源在土壤中人工添加有机堆肥。1.2系统运行状况湿地植物生长状况见表1。系统正常运行时为间歇式进水,试验的第一阶段控制平均污水深度75cm,第二阶段取平均污水深度45cm(水面到池底距离),分别检测不同水力停留时间(1d、收稿日期:2004-11-16作者简介:周晓夏(1979-),女,广西柳州人,西安理工大学在读硕士;贾忠华(1967-),男,新疆塔城人,西安理工大学副教授,环境科研所副所长。表1湿地植物生长状况时间(年.月.日)植物生长状况2004.4植入带有芽孢的植物根2004.6.9芦苇高约50cm;香蒲高约130cm2004.7.16芦苇高约100cm;香蒲高约180cm2004.8.12芦苇高约150cm;香蒲高约210cm2004.9.1芦苇高约180cm,开始抽穗;香蒲高约220cm2004.11植物开始发黄并渐渐枯萎3d、5d、7d)时水中的主要污染物浓度。1.3供试污水特性供试污水特性(如表2)参考实测宁夏银南灌区农田排水水质配制。根据其特点,选取高、低两种浓度,用化肥(磷酸二铵)配制供试污水。表2供试污水特性项目高浓度低浓度水温(℃)26～29pH7.86～8.987.24～9.46TN(mg·L-1)8.50～10.112.27～3.91TP(mg·L-1)7.86～9.921.21～3.111.4水样的采集与指标测定图1为取样点分布示意图。取样点1、2、3、4距进水区分别为:0.25、1.75、3.25、4.75m。由于关心主要污染物氮、磷,因此测试中检验了氨氮、硝氮以及总氮、总磷的浓度。同时鉴于氮、磷的转化与土壤的pH值、氧化还原电位有很大的关系,这里同时进行了这两个个指标的测量。pH值、氧化还原电位用PHS-3C型pH计测定,氨氮用纳氏试剂光度法,硝氮采用紫外分光光度法[5],总氮、总磷用过硫酸钾氧化-紫外分光光度联合测定法[6]测定。图1取样点分布图2结果与分析2.1不同水力停留时间对处理效果的影响人工湿地的水力停留时间是系统中积水或达到某一水位高程的持续时间,系统的处理效率在很大程度上受污染物与微生物接触时间的影响[7、8]。图2反映了平均水深75cm、高进水浓度下水力停留时间对氨氮、总氮和总