人工湿地系统对污水磷的净化效果

人工湿地系统对污水磷的净化效果吴振斌陈辉蓉贺锋成水平付贵萍金建明邱东茹任明迅(中国科学院水生生物研究所;淡水生态与生物技术国家重点实验室,武汉430072)摘要:建立以亚热带湿生、水生植物为主的十二套下行流—上行流人工湿地系统作为处理城镇生活污水的对策。以其中四套研究其在不同的水力负荷及气候条件下对污水中磷的去除效果。人工湿地系统随处理运行时间的推移趋于稳定,对污水中的总磷、无机磷显示较好的净化效率,平均去除率在冬季达到40%以上,夏季达到60%以上,出水达到国家地面水Ⅲ级标准。水生植物在系统中起到明显作用,有植物系统的除磷效率及稳定性均高于无植物对照,其中2号茭白—石菖蒲系统的效果最好,总磷平均去除率为65%。4号草—苔草系统在高水力负荷下的净化效果优于2号。水力负荷的增加对系统的净化效果没有明显影响。关键词:人工湿地;总磷;无机磷;去除率中图分类号:X117文献标识码:A文章编号:1000-3207(2001)01-008人工湿地作为一种新兴的污水处理工艺,兴起于70年代的美国、澳大利亚、荷兰、丹麦、英国等国家,因其建造及运转费用低、维护简单、效果好、适用面广、对负荷变化的适应能力强等特点,从而成为替代生化二级污水处理厂的切实可行的途径之一[1—3]。在我国,由于中小城镇众多,人口密集,资金及技术有限,发展大型的污水处理厂有很大的困难性。因此人工湿地技术在我国有着广阔的应用前景。国内数家研究单位已在深圳白泥坑、北京昌平等地进行了人工湿地系统的有益尝试[4,5]。该文中的人工湿地系统借鉴了欧洲较先进的芦苇床技术,并结合我国实际,采用新型的下行—上行流设计方案,种植多种水生湿生植物,进行运行、管理、净化污水方面的研究。该文主要通过对系统运行一年多来对污水中磷的去除效果的研究,探讨这一新型污水处理工艺在理论和实用上的可行性。1材料与方法1.1湿地结构湿地系统共十二套,由1m×1m×1m的A、B两池串联,中有隔板、底部15cm相连。系统基质共分二层,底层15cm为直径40—80mm的花岗岩碎石,上层为粒径0—4mm的细沙。其中A池沙深55cm,B池沙深45cm。A池中表面中央为一根上半收稿日期:1999-03-18;修订日期:2000-06-06基金资助:国家杰出青年基金项目(39925007);欧洲联盟合作项目(合同号ERBIC18CT960059)作者简介:吴振斌(1956—),男,湖北省黄梅县人;研究员;主要从事环境生物学研究通讯作者:陈辉蓉。实验及论文的写作过程得到夏宜铮、刘保元、刘永定、WGrosse、谭渝云、詹发萃、邓家齐、况琪军、庄德辉、李家儒等的帮助,在此一并致谢第25卷第1期2001年1月水生生物学报ACTAHYDROBIOLOGICASINICAVol.25,No.1Jan.,2001面截除的布水管,B池填料表面为“H”型收集管,两池底部有“H”型排空管。1.2植物试验所选湿地系统的植物组合如表1。表1人工湿地系统植物组合Tab.1Compositionofmacrophytesintheconstructedwetlandsystems系统PlotsA池ChamberAB池ChamberBP1芦苇Phragmitesaustralis水葱SchoenoplectuslacustrisP2茭白Zizanialatifolia石菖蒲AcorustartarinowiiP4草Scirpustriqueter苔草CarexP6无植物(对照)Nospeciesascontrol1.3系统运转湿地系统进水来自东湖附近池塘,经蓄水池初步沉淀处理后作为湿地进水。在后文分析中,以“进水1(Inf.1)”代表池塘水,“进水2(Inf.2)”代表沉淀4—8h后的系统直接进水。系统经过三个阶段的运行,其水力负荷具体调整情况见表2。其中10月26日至11月5日期间因进行污水藻毒素冲击实验,水力负荷降低至400mm/d。表2人工湿地系统水力负荷变化Tab.2Changesofhydraulicloadinginconstructedwetland阶段运行日期水力负荷放水次数平均水量停留时间StageOperationtimeHydraulicloadFeedingtimesAveragevolumeRetention(L/d)(Times/d)(L/Times/d)time(h)11998-06-01启动200210036206—2～08—19400313318308—20～10—258004200910—26～11—5340031331811—6～800420093在此期间进行藻毒素冲击实验1.4测试人工湿地系统自1997年10月开始运行,每半月或一月采样一次,测定系统进水及出水的理化因子及N、P等各项指标。总磷用过硫酸钾消解法,可溶