垂直流人工濕地處理生活污水影響因素分析

1、垂直流人工濕地處理生活污水影響因素分析摘要：實驗應(yīng)用垂直流人工濕地處理生活污水，在實驗運行一年期間內(nèi)，對人工濕地廢水常規(guī)指標(biāo)COD、氨氮、總磷進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理和分析，并研究了水力停留時間、水力負(fù)荷、溫度以及不同濕地植物等因素對人工濕地處理污染物效果的影響。結(jié)果說明：較長停留時間(24h)，較低水力負(fù)荷0.3m/d，污染物的去除率好；隨著溫度的升高，處理效果提高；濕地中植物長勢好于自然環(huán)境中，4種植物中酸模的生長速度最快，凈化能力最好，其生長成熟時，氨氮、總磷的去除率穩(wěn)定在95%左右，COD的去除率在60%左右。論文關(guān)鍵詞：垂直流人工濕地,生活污水,影響因素1材料與方法1.1植物的選擇實驗選用了4

2、個陸生植物：鳶尾Lis Tectorum、酸模Rumex acetosa Linn、蘭草Cymbidium Spp、蔥蘭Zephyranthes candida Herb。1.2人工濕地系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法：采取平均取樣。1.3原水水質(zhì)試驗原水采自安徽工業(yè)大學(xué)賓館的生活污水，COD濃度為33.52 144.40 mgL-1，氨氮5.9026.30 mgL-1，TP 0.377.56 mgL-1， 濁度9.33106.70 NTU，pH為7.78.1。1.4 水質(zhì)與植物的分析方法水質(zhì)指標(biāo)采用標(biāo)準(zhǔn)方法分析：COD、氨氮、TP分別為重鉻酸鉀法、納氏試劑比色法、鉬銻抗分光光度法3。植物測定的生理指標(biāo)：高度

3、，干重。高度從植物的根部測量到頂部，干重是在108烘24h。2結(jié)果與討論2.1運行參數(shù)對人工濕地處理效果影響水力停留時間HRT決定了污水與濕地的接觸程度，和處理效果有很大的關(guān)系，根據(jù)實驗運行情況，設(shè)計了4個水平：6h、12h、24h和48h，其污染物去除效果如表1所示：表1 不同HRT條件下濕地對污染物的去除率Tab.1 The removal rate of pollutants in constructed wetland under different HRT植物COD去除率(%) 氨氮去除率(%) TP去除率(%)6h 12h 24h 48h6h 12h 24h 48h6h 12h 2

4、4h 48h鳶尾56.7 57.0 60.2 61.3 96.3 97.1 98.3 97.0 82.8 84.5 89.4 87.0蔥蘭61.4 71.5 76.5 72.8 99.0 98.0 98.7 98.1 91.3 92.3 93.3 92.8酸模50.4 60.7 72.4 72.9 97.7 97.1 98.2 97.7 93.9 96.0 97.4 95.2蘭草51.3 56.4 65.4 58.8 98.1 98.3 98.4 99.4 86.0 88.6 94.6 93.7由表1可見：隨HRT增大，COD、氨氮、TP的去除率也隨之提高，HRT=24h時濕地系統(tǒng)的綜合去除效

5、果最好。各植物系統(tǒng)COD去除率24h均到達(dá)60%以上。因為硝化細(xì)菌的增殖速度為1d左右，因此HRT為24h時，微生物數(shù)量驟增，氨氮去除率到達(dá)98%，48h時去除率沒有太大變化。當(dāng)HRT低于24h時，無法到達(dá)微生物中降解有機(jī)磷所用的時間【4】，而且原先被吸附在填料和植物根系外表的磷也很快被水流帶走，沒有足夠的時間反響消耗，所以磷的去除率偏低，到24h時，各植物去除率根本上到達(dá)90%95%，到48h時，由于污水停留時間加長，污水中出現(xiàn)局部厭氧狀態(tài)，促進(jìn)了聚磷菌對磷的釋放，所以去除率略有下降。水力負(fù)荷HLR是濕地單位面積上承受的水量，對濕地的處理效果有影響。根據(jù)濕地運行情況設(shè)計3個水力負(fù)荷：0.2m

6、/d，0.3m/d，0.4m/d。表2 不同HLR條件下濕地對污染物的去除率Tab. 2 The removal rate of pollutants in constructed wetland under different HLR植物COD去除率(%) 氨氮去除率(%) TP去除率(%)0.2m/d 0.3m/d 0.4m/d0.2m/d 0.3m/d 0.4m/d0.2m/d 0.3m/d 0.4m/d鳶尾42.7 69.1 62.6 96.5 97.2 98.2 81.2 92.8 91.7蔥蘭41.2 42.0 41.7 97.1 98.3 98.9 83.4 92.3 88.2酸

7、模52.3 80.3 63.4 97.2 98.5 97.0 83.0 96.0 89.7蘭草64.5 68.9 58.5 97.2 98.4 98.2 84.0 92.2 91.5表2說明：低HLR0.2m/d時，其對污水中COD、TP的去除率不高；研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)HLR過大時，污水在系統(tǒng)內(nèi)停留時間短，局部吸附在生物膜外表的有機(jī)物來不及降解就被水流帶出系統(tǒng)外，使COD的去除率下降。HLR對氨氮去除率的影響與COD相似，但影響明顯小些。實驗證明：HLR為0.3 m/d，濕地系統(tǒng)的去除效果最好。實驗期內(nèi)的環(huán)境溫度為1535，選擇對鳶尾的濕地床進(jìn)行觀察，進(jìn)水濃度根本不變。人工濕地去除污染物主要依靠植物

8、的吸附和微生物的分解等作用來完成的，這些作用較易受溫度的影響。圖1中可看出，隨著溫度的升高，濕地的去除污染物的能力增強(qiáng)。當(dāng)溫度從15到35時，COD的出水濃度由開始的26.8 mgL-1下降到14.8 mgL-1。較高的溫度促進(jìn)了植株的生長，使根系興旺，提高了輸氧能力，增加了對氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。較高的溫度促進(jìn)微生物繁殖，提高了其生物活性，增加了對有機(jī)污染物的去除。氨氮的去除主要依靠微生物硝化作用和反化作用，它與溫度和pH有密切關(guān)系。本實驗中pH較穩(wěn)定，溫度的提高有利于硝化細(xì)菌的繁殖，35左右在硝化細(xì)菌的最適宜溫度范圍內(nèi)，此時氨氮去除率到達(dá)最高，到達(dá)98.7%出水濃度只有0.1 mgL-1

9、。TP的去除主要依靠微生物的物理作用和植物的吸收【4】。溫度的升高有利于微生物的反響速度和植物的生長，因此TP的去除率也到達(dá)了90%。2.2 濕地植物對處理效果的影響在HRT=24h，HLR=0.3 m/d 條件下，不同植物凈化污水能力如圖2所示。人工濕地中，COD、氨氮的去除和植物關(guān)系密切，植物根系周圍存在近根系的好氧區(qū)與遠(yuǎn)根系的厭氧區(qū)的交替環(huán)境，植物根系興旺，周圍微生物多，去除COD、氨氮的能力強(qiáng)。4種植物中，蘭草的根系長勢的密度最大，酸模、鳶尾的根系長勢比擬長，蔥蘭的根系比擬短而且長勢不茂盛。因此酸模、鳶尾、蘭草的COD的去除能力要略大于蔥蘭；但各植物出水系統(tǒng)的NH3-N的去除率相差不大

10、，此時植物處在很好的生長期對氨氮的吸收能力很強(qiáng)，因此氨氮根本上被植物消耗或基質(zhì)截留。對TP 的去除能力由大到小的次序為酸模蘭草蔥蘭鳶尾花。酸模根系興旺，根系粗壯，好氧區(qū)范圍較大，抑制了磷的釋放，使得磷的去降效率較高。從綜合凈化能力上看，酸模對氨氮和總磷的去除率的效果最好，COD的去除率也是居中，因此選擇酸模作為人工濕地植物。濕地中種植酸模，研究植物生長情況與處理效果的關(guān)系。在濕地裝置中選取3個植株，分別標(biāo)號1#，2#，3#。同時，在每種植物的原始生長地也分別選了3棵植株，分別標(biāo)號4#，5#，6#，以作比照。本試驗主要通過植株高度來代表植物的生長量，考查其生長量與污染物去除率的關(guān)系，每隔1周對植

11、物高度作一次測量，結(jié)果如表3所示。表3酸模在實驗前后的高度以及重量的變化Tab. 3 The change of the height and weights Rumex acetosa Linn under experiment condition高度cm凈重g植株編號1# 2# 3# 4# 5# 6#第1次第2次第3次第4次第5次平均增長%平均增長量30.5 37.1 33.9 31.2 27.2 4136.6 40.2 41 33.1 31.5 46.542.8 50.5 58.2 42.1 38.8 51.275 68.5 77.5 45.8 40.2 53.593 75 88.6 4

12、5.8 43.7 5734 19.7 27.5 10.5 15.7 1046.7 36.8 46.4 10 14.8 9.1在實驗測定期內(nèi)，植株高度增長很快，平均增長率27%，而自然生長的植株增長率為12%，因此，濕地中植物生長明顯快于自然環(huán)境下植物。在第4-5次測定時間內(nèi)，自然生長的植物生長緩慢，而濕地床中植物一直保持良好的生長狀態(tài)，因此，濕地中植物延長了生長期。酸模在在降雨前后生長速度變化最快。從表看出在濕地條件下種植的植物增長重量要很大于自然情況下，濕地在處理生活污水相當(dāng)于給植物提供了氮肥，磷肥。從圖3可以看出COD的去除率隨著植株的高度的增長而變高，在植株到達(dá)45.0cm后COD的去除

13、率到達(dá)70%。但是在第4周出現(xiàn)了病蟲害現(xiàn)象，導(dǎo)致植物莖葉損傷，使之下降，雖然及時治理，但對污水的去除效果仍有一些影響。1周后根本上恢復(fù)到正常水平，去除率到達(dá)60%左右。隨著植物生長量的增加，氨氮、TP的去除率也上升，最終根本上穩(wěn)定在95%左右，由于進(jìn)水中氨氮、磷的濃度相對較低，植物的蟲害沒有對其去除率造成太大影響。3. 結(jié)論在垂直流人工濕中，運行參數(shù)對處理效果有很大的影響。水力停留時間不宜低于1d，水力負(fù)荷在0.3m/d時，污染物去除率最好。溫度對濕地的處理有顯著影響，當(dāng)溫度在35時，去除率最好。濕地床中的植株增長率根本上要比自然界中的植株增長率高出15%，不同植物系統(tǒng)對污染物的去除效果不同，酸模的綜合處理能力好，隨著生長量的增加，對氮、磷的去除率增加。酸模的缺點是生長周期較短，容易為蟲害所影響，須加強(qiáng)日常管理。除了運行參數(shù)與植物以外，其他的一些因素也會對處理效果產(chǎn)生影響，如植物的適應(yīng)性，濕地內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定等，有待于進(jìn)一步深入研究。參考文獻(xiàn)：【1】劉超翔, 胡洪營. 人工復(fù)合生態(tài)床處理低濃度農(nóng)