复合垂直流人工湿地对氮的净化效果
湖滨带复合型人工湿地氮磷的去除效果
生 态 环 境 ２ ０ ， ６４ ： １０ １６ ０ ７ １（） １６ －１５
Ｅｃ ｌ ｇ ｎ ｖ ｒ ｎ ｎ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｍｅ ｔ ｏ
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造湖滨湿地 ，可有效净化人湖径流 中携带 的部分有机污染物 、营养盐等 。以云南抚仙湖北岸 的湖滨 湿地一 马料河复合人 工湿 地为研究对象 ，探讨 了湿地不 同功能区去除氮磷 的效果 。研 究表明 ，沉淀池除氮效果最不 明显 ，在该 区内有机氮可 能发 生矿 化作 用而转变 为氨氮 。有植物 系统 的潜 流和表 流区除 氮效果 较为 明显 ，潜 流区对 氨氮 、硝氮 和总氮 的平 均去除 率分别 达 １．％、１ ．％和 ２ ．％；表流 区对三者 的平 均去除率分别达 ５ ．％ 、３ ．％和 ４ ．％。沉淀池 对磷 有一定的截 留作用 ，且 ８ ０ ９７ ２６ ０ ４ ５９ ３５ 在进水污染物 质量浓度 较高时表现 明显 ，平均截 留率 为 １ ．％。潜流 和表 流区除磷效果不 明显 ，可能是 因为湿地运行 了两年 ４９ 多，土壤 吸附交换达 到平衡 ，影响 了表 流区 的除磷效 果 。潜流 区除磷 效果受降雨影 响较大 ，雨 季时 ，总磷 的平均截 留率为 １ ．％，主要是不溶性磷 的吸附和沉积 ；雨季末期 ，湿地流量较小 ， ２１ 水体 流动性差 ，系统 内处于厌 氧状 态 ，出现磷释放现象 。 关键词 ：复合 型人 工湿 地 ；功能区 ；氮 ；磷 ；抚仙湖
２ 世纪 ６ 年代 ，ｅ ｅ与 Ｋ ｃｕ 合作并 由Ｋ ｃｕ ０ ０ Ｓｉ ｌ ｉ ｔ ｄ ｋｈ ｉ ｔ ｋｈ 于 １７ 年提 出了根区理论 。８ 年代末和 ９ 年代 ９２ Ｊ ０ ０ 初 人 工 湿 地 作 为 一 种 新 型 污 水 处 理 技 术 进 入 了水 污染 控 制领 域 。 目前 ，国 内外对 人 工湿 地 的研究 很 多 ，但 是 大部分 工 作主 要用 湿地 来 处理 城市 生 活污 水以及小规模 的运行 ，而对于在人湖河 口处建造复 合 型人 工湿 地 以及实 地 观测 的研 究 工作 较 为缺乏 。 抚仙湖为我 国重要的深水湖泊 ， 近年来 由于人 类 活动 影 响 ，面 源对 湖泊 的污 染 日益加 剧 ，湖泊 水 质 恶化 问题 也尤 为 突 出 ，表 现 出 由贫 营养 型 向 中营 养 型发展 的趋势 。研究 表 明 ，农 耕 区地 表径 流 和 生 活污水等面源污染 占抚仙湖陆 源氮磷 污染 负荷 的 ９ ．％和 ９ ．％， 主 要 的污染 源 【。 了拦 截河 道 ９１ ８ ５ 是 ｏ 为 Ｊ
人工湿地在含氮废水中的应用
2017年4月人工湿地在含氮废水中的应用191人工湿地在含氮废水中的应用赵宇(葫芦岛市环境保护监测中心站，辽宁葫芦岛125000)摘要:潜流湿地除N的机理包括植物的吸收、基质的吸附及微生物的降解（硝化反 硝化反应），在不同的处理系统中，三者发挥的作用不同。
我国城市污水处理率仅为20%左右，人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统，利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化作用，其特点特别适合小城市污水处理。
关键词:人工湿地含氮废水氮1人工湿地在含氮废水中的应用在富营养化污染日益严重的今天,如何防止富营 养化现象的发生成为科研工作者的一项重要的研究课 题，采用潜流人工湿地系统处含N的废水是其中研究 较多的一种方案。
潜流湿地除N的机理包括植物的吸收、基质的吸 附及微生物的降解（硝化反硝化反应），在不同的处理 系统中，三者发挥的作用不同。
李旭东[19]等研究得知，沸石芦苇床潜流湿地冬季 和春季对T N的平均去分别为38. 89%和58. 16%，春 季效果优于冬季。
污水中的T N主要由NH4+ - N、N03_ - N、有机氮 及M V - N组成，系统对NH4+ - N的去除效果最好，N03_ -N、N02- -N的稍差，冬季运行阶段的三者的 平均去除率分别为93%以上、10%、38. 81% ,进人春季 后各自的去除率均有较大变化,分别为78. 8%、49%、98.5%。
A.Lenz等设计了三块不同的湿地进行研究，湿地 1和2直接进原水，3的进水为2的出水，其中1和3的水深为0.2m，2的为0.4 m。
从1998年7月到1999年12月，N03_ - N的去除 率在3块湿地中分别为65%、92%、69%,有机氮的去 除率分别为32%、37%、30%。
崔玉波[1]等研究了间歇式潜流人工湿地中NH/-N的动态变化特征，在第1年运行期间，水温平均在 20丈，运行第7 d，NH4+ - N去除率相对较低，第9 d以后，NH4+ - N去除率基本稳定在50% ~60%，最高达 70%,而且有随时间升高的趋势。
0694.高效垂直流人工湿地系统水质净化技术介绍
高效垂直流人工湿地系统水质净化技术介绍工艺原理人工湿地系统水质净化技术是一种生态工程方法，其基本原理是在一定的填料上种植特定的湿地植物，从而建立起一个人工湿地生态系统，当污水通过系统时，其中的污染物质和营养物质被系统吸收或分解，使水质得到净化。
方法特点人工湿地系统具有建造成本较低、运行成本很低、出水水质非常好、操作简单等优点，同时如果选择合适的植物品种还有美化环境的作用。
但另一方面具有占地面积较大的缺点。
适用范围经过人工湿地系统系统处理后的出水水质可以达到地面水水质标准，因此它实际上是一种深度处理的方法。
特别适用于饮用水源和景观用水保护，处理后的水可以直接排入饮用水源或景观用水的湖泊、水库或河流中。
因此特别适合处理饮用水源或景观用水区附近的生活污水或直接对受污染水体的水进行处理，或者为这些水体提供清洁的水源补充。
基建与运行费用基建费用与很多因素有关：地形特征、地层结构、选用的前处理方法、进水水质情况、出水水质要求、外观要求等等因素有关。
因而根据情况的不同有很大差异，但比二级污水处理厂低很多。
人工湿地系统运行费用特别低，如果仅以电费计，通常不会超过0.05元/吨/天（主要用于提高进水水位，如果水位不需提升则没有此项费用），另外需要工人进行简单的操作和维护管理。
处理效果出水水质可以因进水水质或停留时间的不同达到地面水水质标准(GB3838-88)II至V类标准。
系统可以根据进水水质状况和出水水质要求进行设计。
研究与应用实例1．研究工作1996年以来，深圳市环境科学研究所开展了热带和亚热带区域水质改善、回用与水生态系重建的生物工艺学对策研究（1996.9-1999.9）项目，此项目为为欧盟科学，研究与发展部主管的与第三世界国家和国际组织合作项目，是由中国、德国和奥地利的六个研究单位合作开展的。
该课题研究的主导思想是利用能耗低、运行费用低的人工湿地系统和生态学方法净化地面水，可应用于饮用水、景观用水的净化和污水处理。
人工湿地氮的去除机理
人工湿地氮的去除机理引言随着全球湖泊富营养化程度的加剧, 入湖污染源的氮的去除成为日益紧迫的问题, 而湿地在湖泊富营养化的防治中有重要作用, 天然湿地再辅以合理的人工举措后可大大提高污染物去除效率和提高生态效应, 人工湿地的氮去除是一项重要功能, 对人工湿地中氮去除机理的总结可为湿地的设计、运行和研究提供良好的理论依据。
1 人工湿地的氮去除机理湿地系统通过多种机理去除进水中的氮, 这些机理主要包括生物、物理和化学反应几方面的协同作用。
详见表1在防渗湿地系统中, 忽略湿地和周围水体的氮交换量, 湿地中的氮去除机理包括挥发、氨化、硝化反硝化、植物摄取和基质吸附。
许多研究表明, 湿地中的主要去氮机理是微生物硝化反硝化。
在Santee的报道中, 硝化反硝化去氮量占氮去除总量的60 %～86 %。
湿地中氮的形态转化情况见图 1 。
未防渗湿地需要考虑湿地系统和周围水体的交换量, 即图1 中的⑩。
1.1 氨挥发氨挥发是物化过程, 水中的氨氮离解平衡方程为：淹没土壤和沉积物中的NH3挥发和pH 值密切相关:(1)pH =9.3 ,NH3 和NH+4的比例为1∶1 , 氨挥发显著;(2)pH=7.5 ～8.0 , 氨挥发不显著;(3)pH <7.5 , 氨挥发可忽略。
湿地中藻类、浮水植物和沉水植物的光合作用常导致pH 值升高。
水平潜流湿地系统中可以忽略氨挥发作用, 因为此系统中的pH 值一般不超过8.0。
氨挥发由水中的pH 值、NH+4浓度、温度、风速、太阳辐射、水生植物种类、状态和数量以及系统的pH 值日变化等多种因素来综合决定。
例如在有自由漂浮大型植物的系统中, 氨挥发是重要的氮去除途径。
1.2 氨化氨化(矿化)将有机氮转化为无机氮(尤其是NH4+ -N)。
有氧时利于氨化, 而厌氧时氨化速度降低。
湿地中氨化速度与温度、pH 值、系统的供氧能力、C N 比、系统中的营养物以及土壤的质地与结构有关。
温度升10 ℃, 氨化速度提高1 倍。
2种人工湿地的水力停留时间及净化效果
第6卷第3期环境工程学报Vol ．6，No ．32012年3月Chinese Journal of Environmental EngineeringMar ．20122种人工湿地的水力停留时间及净化效果靳同霞1张永静1王程丽1代克岩1郭萌1徐婷婷1马剑敏1，2*(1．河南师范大学生命科学学院，新乡453007;2．河南省环境污染控制重点实验室，新乡453007)摘要以复合垂直流人工湿地(IVCW )和水平潜流人工湿地(HSCW )为研究对象，研究了2种湿地运行的季节性最佳水力停留时间(HRT )参数，并监测了2种湿地在最佳HRT 参数下运行时对污水的净化效果。
结果显示:(1)在IVCW 中，最佳HRT 在春、秋季为8 10h ;夏季为6h ;冬季为12h 。
在HSCW 中，最佳HRT 在春、秋季为10 12h ;夏季为6 8h ;冬季为24 36h 。
(2)2种湿地对COD 的去除率均无显著的季节性差异;湿地进水中NH +4-N /TN 比值与TN 去除率显著负相关;不同季节下IVCW 对TN 的去除效果均高于HSCW 。
(3)水温对TN 、TP 去除率的影响在IVCW 中比HSCW 中的明显;水温高时，2种湿地中的TN 去除率较高，IVCW 中的TP 去除率也较高，但HSCW 中的TP 去除率则较低，它们间均未达到显著的相关性。
关键词复合垂直流人工湿地水平潜流人工湿地水力停留时间污水净化中图分类号X703文献标识码A文章编号1673-9108(2012)03-0883-08Hydraulic retention time and purification effectof two kinds of constructed wetlandsJin Tongxia 1Zhang Yongjing 1Wang Chengli 1Dai Keyan 1Guo Meng 1Xu Tingting 1Ma Jianmin 1，2(1．College of Life Sciences ，Henan Normal University ，Xinxiang 453007，China ;2．Henan Key Laboratory for Environmental Pollution Control ，Xinxiang 453007，China )Abstract Two kinds of constructed wetlands were as the research objects ，integrated vertical flow construc-ted wetland (IVCW )and horizontal subsurface flow constructed wetland (HSCW )．The optimum hydraulic re-tention time (HRT )was studied in the two constructed wetlands in different seasons．The effects of wastewater purification were got when the two constructed wetlands were with the best HRT respectively．The results showed that :(1)The best HRT in IVCW was eight to ten hours in spring and autumn ，six hours in summer ，twelve hours in winter．The best HRT in HSCW was ten to twelve hours in spring and autumn ，six to eight hours in summer ，twenty four hours to thirty six hours in winter．(2)The removal efficiency of COD were no significant seasonal variations in the two kinds of constructed wetlands．Between the proportion of NH +4-N /TN (total nitro-gen )in the two wetlands ’influent sewerage and TN removal efficiency there was a significant negative correla-tion．TN removal efficiency in IVCW was higher than that in HSCW in four seasons．(3)The effects of water temperature on removal efficiency of TN and TP in IVCW were more obvious than those in HSCW．When the wa-ter temperature of the wetland was high ，the TN removal efficiency in the two wetlands and TP removal efficiency in the IVCW were high ，whereas the TP removal efficiency in the HSCW was low．There was not obvious correla-tion between the water temperature and the removal efficiency of TN or TP．Key words integrated vertical flow constructed wetland ;horizontal subsurface flow constructed wetland ;hydraulic retention time ;wastewater purification基金项目:河南省教育厅科技攻关计划项目(2009A180010);河南省科技攻关计划项目(0624440039);新乡市科技攻关计划项目(08S045)收稿日期:2010－07－21;修订日期:2010－10－02作者简介:靳同霞(1964 )，女，硕士，主要从事环境生物学方面的研究工作。
复合垂直流-水平流组合人工湿地对污水的净化效果
复合垂直流-水平流组合人工湿地对污水的净化效果闫晖敏;漆志飞;程花;林超;张艳晴【摘要】采用下行流和上行流复合垂直流及水平流组合人工湿地系统对污水进行处理,研究该系统在不同季节、不同水力负荷条件下对污水的净化效果.组合人工湿地系统对TP的去除率在秋季水力负荷为0.3 m3/(m2·d)时最大;TN的去除率在夏季水力负荷为0.1 m3/(m2· d)时最大;NH3-N去除率基本遵循秋季＞夏季＞春季＞冬季的规律,同时随着水力负荷的增加而降低;高锰酸盐指数在水力负荷为0.3 m3/(m2·d)时去除效果最好,在冬季的处理效果最弱.【期刊名称】《工业用水与废水》【年(卷),期】2016(047)006【总页数】5页(P39-43)【关键词】组合人工湿地系统;水力负荷;季节;去除效果【作者】闫晖敏;漆志飞;程花;林超;张艳晴【作者单位】江苏江达生态科技有限公司,江苏无锡214061;江苏江达生态科技有限公司,江苏无锡214061;江苏江达生态科技有限公司,江苏无锡214061;江苏江达生态科技有限公司,江苏无锡214061;江苏江达生态科技有限公司,江苏无锡214061【正文语种】中文【中图分类】X703.1人工湿地是一个自适应系统，它是近20 a发展起来的一种污水处理技术，具有出水水质稳定、氮磷去除能力强、运行维护管理方便、工程基建与运行费用低，以及对负荷变化适应性强等优点，非常适合在我国中小城市推广［1－3］。
根据人工湿地系统中污水在湿地床中流动方式的不同，人工湿地通常分为表面流湿地和潜流湿地，潜流湿地又可以分为水平潜流和垂直潜流2种。
一般地，人工湿地可以按布水方式不同，分为自由表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地［4－6］。
本试验选用2种湿地类型，分别为复合垂直流人工湿地与水平潜流人工湿地，研究该系统在不同季节不同水力负荷条件下对污水的净化效果。
其中复合垂直流人工湿地是一种新型的具有独特下行流－上行流复合水流方式的湿地系统。
潜流-上行垂直流复合人工湿地对氮磷去除效果
潜流-上行垂直流复合人工湿地对氮磷去除效果作者：帖靖玺， 郑正， 钟云， 罗兴章， 王勇， 孔刚， 于鑫， TIE Jingxi， ZHENG Zheng，ZHONG Yun， Luo Xingzhang， WANG Yong， KONG Gang， YU Xin作者单位：南京大学环境学院污染控制与资源化国家重点实验室,南京,210093刊名：生态学杂志英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ECOLOGY年，卷(期)：2006,25(3)被引用次数：18次1.丁廷华污水芦苇湿地处理系统示范工程的研究 1992(02)2.丁疆华;舒强人工湿地在处理污水中的应用[期刊论文]-农业环境保护 2000(05)3.王健华;陆根法;钱瑜太湖流域面源污染控制对策研究[期刊论文]-环境保护科学 2003(02)4.冯培勇;陈兆平;靖元孝人工湿地及其去污机理研究进展[期刊论文]-生态科学 2002(03)5.刘衍君人工湿地在污水处理中的应用及其展望[期刊论文]-新疆环境保护 2003(03)6.宋志文;毕学军;曹军人工湿地及其在我国小城市污水处理中的应用[期刊论文]-生态学杂志 2003(03)7.吴晓磊人工湿地废水处理机理 1995(03)8.张毅敏;张永春利用人工湿地治理太湖流域小城镇生活污水可行性探讨 1998(05)9.夏汉平人工湿地处理污水的机理与效率[期刊论文]-生态学杂志 2002(04)10.梁威;吴振斌人工湿地对污水中氮磷的去除机制研究进展[期刊论文]-环境科学动态 2000(03)11.梁继东;周启星;孙铁珩人工湿地污水处理系统研究及性能改进分析[期刊论文]-生态学杂志 2003(02)12.Green M;Friedler E;Iris S Enhancing nitrification in vertical flow constructed wetland utilizinga passive air pump[外文期刊] 1998(12)13.Kevin DW Enhancement of nitrogen removal in subsurface flow constructed wetlands employing a 2-stage configuration,an unsaturated zone and recirculation[外文期刊] 1995(03)14.van Oostrom AJ Nitrogen removal in constructed wetlands treating nitrified meat processing effluent 1995(03)15.Sakadevan K;Bavor HJ Phosphate adsorption characteristics of soils,lags and zeolite to be used as substrate in constructed wetland systems[外文期刊] 1998(02)16.Sikora FJ;Zhu T;Behrends LL Ammonium removal in constructed wetland with recirculating subsurface flow:removals rate and mechanisms 1995(03)17.van Cuyk S;Siegrist R;Logan A Hydraulic and purification behaviors and their interactions during wastewater treatment in soil infiltration systems[外文期刊] 2001(04)18.Zhu T;Jenssen PD;Mahlum T Phosphorus sorption and chemical characteristics of lightweight aggregates (LWA)-potential filter media in treatment wetlands 1997(05)1.宋铁红.尹军.崔玉波.SONG Tie-hong.YIN Jun.CUI Yu-bo不同进水方式人工湿地除污效率对比分析[期刊论文]-安全与环境工程2005,12(3)1.刘艳.陈海波.邹琳复合垂直流人工湿地填料层高度对污染物去除率的影响[期刊论文]-供水技术 2010(3)2.张家洋.孙汝斌.周勇人工湿地处理河南固始农村生活污水设计初探[期刊论文]-农村经济与科技 2011(3)3.刘峰.梁文艳.隋丽丽.冯晶.李俊清垂直流-表流串联人工湿地处理生活污水的研究[期刊论文]-中国给水排水2011(5)4.万金保.兰新怡.汤爱萍多级表面流人工湿地在鄱阳湖区农村面源污染控制中的应用[期刊论文]-水土保持通报2010(5)5.黄德锋.李田景观植物潜流湿地对富营养化景观水的净化[期刊论文]-工业用水与废水 2007(6)6.于旭青.杨敏.徐婷婷.贺志丽人工湿地去除污染物质效果分析[期刊论文]-广东农业科学 2009(6)7.郑蕾.丁爱中.左丽丽.孔德川.钟林人工湿地设计分析[期刊论文]-北京师范大学学报（自然科学版） 2009(5)8.左丽丽.丁爱中.郑蕾.孙宗健去除预处理生活污水的潜流人工湿地中试除氮性能[期刊论文]-环境科学研究2009(9)9.王全金.李忠卫.李芳.李丽复合垂直流人工湿地除磷正交试验研究[期刊论文]-环境污染与防治 2010(6)10.黄德锋.李田不同基质复合垂直流人工湿地对富营养化景观水的净化效果[期刊论文]-环境污染与防治 2007(8)11.郭迎庆.张玉先.李定龙.王利平人工湿地生态系统脱氮除磷机理及研究进展[期刊论文]-给水排水 2009(z1)12.徐德星.海热提.丁文明.张雷.郑丙辉人工湿地对化粪池出水净化效果的对比研究[期刊论文]-环境科学与技术2009(8)13.徐敏.宋志文.杨光.昌晶.吴蕾.闫逊人工湿地与环境卫生安全[期刊论文]-生态学杂志 2007(11)14.刘婧.邢奕.金相灿.卢少勇.郭家盛复合垂直流湿地去除模拟河水中氮磷的研究[期刊论文]-环境工程技术学报2012(1)15.王宁.郭红岩.王晓蓉.朱建国.杨林章太湖河网地区农村非点源氮负荷——以宜兴市大浦镇为例[期刊论文]-生态学杂志 2008(4)16.郑康振.陈耿.郑杏雯.陈桂珠人工红树林湿地系统净化污水研究进展[期刊论文]-生态学杂志 2009(1)17.孙棋棋.张春平.于兴修.李建华.张永坤.高燕中国农业面源污染最佳管理措施研究进展[期刊论文]-生态学杂志 2013(3)18.张奎.曹文平.朱伟萍人工湿地污水处理技术的研究[期刊论文]-工业水处理 2007(8)引用本文格式：帖靖玺.郑正.钟云.罗兴章.王勇.孔刚.于鑫.TIE Jingxi.ZHENG Zheng.ZHONG Yun.Luo Xingzhang. WANG Yong.KONG Gang.YU Xin潜流-上行垂直流复合人工湿地对氮磷去除效果[期刊论文]-生态学杂志 2006(3)。
曝气对两种人工湿地污水净化效果的影响
以缓解内部的缺氧环境, 减轻对微生物的生物毒害, 增强生物膜的活性, 提高对污染物的净化能力。 曝气对人工湿地处理污水效果的影响研究国内 外均有报道。国外在该方面的研究所用的湿地类型 [ 45] 主要为水平潜流人工湿地 、 表面流与潜流湿地的 组合型工艺
[ 6]
, 侧重于氮去除及转化机理方面的研
究 , 其结果显示: 曝气有利于提高有机物及氮的去除 率。国内的除研究水平潜流湿地外, 更多的是研究 [ 7 10] 垂直流人工湿地 。其研究结果显示: 曝气对富 营养化水体
1
马
帅
1
靳同霞
1
( 1. 河南师范大学生命科学 学院 , 新乡 453007 ; 2. 河南省环境污染控制重点实验室 , 新乡 453007) 采用复合垂直流和水平潜流 2 种人工湿地处理混合污水 , 研究了在气水比 ( 曝气体积 /湿地进水体积 ) 为 2、 4 、
6、 8 和 10 时 2 种人工湿地对污水的净化效果。结果显示 : ( 1) 复合垂直流人工 湿地以气水 比为 2 进 行曝气时 , 对污水 的净 化效果 最 好 , 上 行池 出 水 的 COD、 TN、 NH + NO5 15% 、13 84 %、 4 N、 3 N 平 均 去 除 率 比 不 曝气 时 分 别 提 高 了 16 47% 、 96 91% ; 气水比为 6 时对 COD 去除效果比 2 稍好 , 在处理更高负荷污水时可采用此气水 比进行曝气。曝气对 TP 的去除率 影响不明显。 ( 2) 曝气对水 平潜 流人工 湿地 的 COD 去除 率较 不曝气 时有 显著 提高 , 气水 比为 6 时效 果最好 , 增 加 30 %; + TN、 NH 4 N 平均去除率在气水比为 2 时较对照无明显改变 , NO3 N 去除率 有大幅提高 ; 气水 比继续增大 时 , 脱 氮效果 有不 同程度的降低 ; 对 T P的去除率无显著影响 。 关键词 人工湿 地 气水比 曝气 污水净化 中图分类号 X703 文献标识码 A 文章编号 1673 9108( 2011) 02 0315 07
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复合垂直流人工湿地对氮的净化效果贺 锋, 吴振斌, 成水平, 付贵萍(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,湖北武汉430072) 摘 要: 采用复合垂直流人工湿地处理武汉东湖污染水的中试结果表明,出水中NH +4-N 、NO -2-N 和凯氏氮(K N )浓度均显著降低,而NO -3-N 含量有所上升;系统最佳运行水力负荷为800mm/d ,超过此负荷后系统净化效果随负荷增加而下降;在东湖现有的污染负荷下,处理系统仍呈现;就基质中K N 的分布而言,水平方向为下行流池含量高于上行流池,垂直方向为上层>中层>下层,而在植物体内的分布则为叶片中含量最高。
关键词: 污染湖水; 复合垂直流人工湿地; 氮的积累与分布中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1000-4602(2004)10-0018-04 基金项目:“十五”国家科技攻关课题(2002AA601021); 中国科学院知识创新工程重要方向项目(K SCX 2-SW -102);武汉市晨光计划资助项目(20025001035)E ffect of I ntegrated V ertical 2flow Constructed Wetland on NitrogenR emovalHE Feng , WU Zhen 2bin , CHE NG Shui 2ping , FU G ui 2ping(State K ey Lab.o f Freshwater Ecology and Biotechnology ,Institute o f Hydrobiology ,ChinaAcademy o f Sciences ,Wuhan 430072,China ) Abstract : A pilot test was conducted with integrated vertical 2flow constructed wetland to treat polluted water from East Lake in Wuhan.Result shows that the concentrations of NH +4-N ,NO -2-N ,K jeldahi nitrogen (K N )in the effluent is reduced remarkably while NO -3-N is increased slightly.The system optimal hydraulic load is 800mm/d.When this optimal value is overloaded ,the purification effectiveness decreases with the in 2crease of hydraulic load.Under the present pollution load in East Lake ,the system still has the potential of bearing pollution.From the K N plane distributing in substrates ,the nitrogen content of down 2flow chamber is higher than that of up 2flow chamber.From the K N vertical distribution ,the nitrogen content of top layer is high 2er than that of medium layer ,bottom layer has the minimum content.The highest concentration is in leafage based on the K N distributing in the plants. K ey w ords : polluted lake water ; integrated vertical 2flow constructed wetland ; nitrogen accumula 2tion and distribution1 材料与方法111 系统的构建复合垂直流人工湿地中试系统建于武汉东湖湖畔,面积为162m 2,由下行流和上行流两池串联而 中国给水排水2004V ol.20 CHI NA W ATER &W ASTEW ATER N o.10成,底部连通。
单池尺寸为9m×9m。
池内填充基质,下行流池深为65cm,上行流池深为55cm。
基质表层种植植物,下行流池表面铺设有进水布水管,上行流池表面铺设有出水收集管。
中试系统进水直接取自东湖子湖(水果湖),取水口距茶港排污口约80m,取水泵房用砖墙围砌,并设有栅栏保护。
受污染湖水经泵提升,输送300 m后排入蓄水池,停留624h后进入系统。
在下行池种植美人蕉(Canna genaralis),上行池种植菖蒲(Acorus calamus)。
112 系统的运行及监测中试系统于1998年5月建成并投入使用,至今仍在正常运行当中。
系统采用间歇进水方式,日常运行负荷以800mm/d为主。
① 水质监测系统自投入运行后,每月监测水质12次。
其中凯氏氮(K N)采用半微量法测定,N O-3-N采用酚二磺酸光度法测定,N O-2-N采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法测定,NH+4-N采用纳氏试剂比色法测定。
其他指标的测定均按国家环保局的标准方法进行[1]。
② 基质砂样分析在下行流和上行流池中各设5个采样点(梅花状),分别在05、2025、4045cm深度处取样,然后将每个深度的5个样混合,分别标记为“上”、“中”、“下”字样,置于通风橱中,挑去混入其中的杂物,用研钵磨碎,并通过0.25mm孔筛选取细砂,装入密封容器中待测。
对砂样的检测指标为K N,检测方法见文献[2]。
③ 植物样分析在各池中随机采样,连根采集、洗净,在60℃下烘至恒重,分不同部位(根、茎、叶)碾碎,部分植物整株碾碎,并通过0.25mm孔筛选后待测。
对植物样的检测指标为K N,检测方法见文献[2]。
2 结果与讨论211 系统进、出水氮浓度的变化运行期间进、出水氮含量变化见图1。
结果表明:①进水中无机氮(NH+4-N、NO-2-N 和NO-3-N)含量高于有机氮(K N减去NH+4-N),且NH+4-N含量最高,分别是NO-3-N和NO-2-N 含量的28和32倍;②湿地进水中NH+4-N和K N 的含量较湖水均有一定程度降低,说明蓄水池有一定的预处理功能;③经过系统处理后NO-3-N含量有所上升,说明存在着较强的硝化作用;④经过系统处理后NH+4-N、NO-2-N和K N浓度均显著降低,对K N的平均去除率为65.71%(标准差为18.78%),对NH+4-N的平均去除率为92.48%(标准差为8.52%),对NO-2-N的平均去除率为89.53%(标准差为10.17%)。
图1 中试系统进、出水氮浓度的变化Fig.1 Nitrogen concentration variation of in fluent and effluent 与文献[3、4]相比,就脱氮效果而言,垂直流湿地优于水平流;复合垂直流向较单一流向效果好;间歇运行优于连续运行。
212 不同水力负荷与脱氮效果的关系不同水力负荷下系统对氮的净化效果见图2。
图2 水力负荷对氮净化效果的影响Fig.2 In fluence of hydraulic load on nitrogenrem oval efficiency由图2可知,随着水力负荷的增加(最佳水力负荷为800mm/d),系统对氮的净化效果逐渐增强,但水力负荷>800mm/d后净化效果开始下降。
213 污染负荷与脱氮效果的关系中试系统在不同污染负荷下对氮的净化效果见图35。
图3 系统污染负荷与K N 去除负荷的关系Fig.3 Relationship between pollution load andK N rem ovalload图4 系统污染负荷与NH +4-N 去除负荷的关系Fig.4 Relationship between pollution load and NH +4-Nrem ovalload图5 系统污染负荷与NO -2-N 去除负荷的关系Fig.5 Relationship between pollution load andNO -2-Nrem oval load 可以看出,系统污染负荷与氮去除负荷之间均存在着线性关系,且相关性很好。
从试验期间的污染负荷来看,均为系统净化量随污染负荷的增加而增加,没有出现下降的拐点(系统污染承载阈值)。
这表明在东湖现有的污染水平下,对湿地系统不会存在污染负荷过重的威胁,也说明系统在较佳水力负荷(800mm/d )下仍有继续承载污染量的潜力。
214 K N 在基质中的积累与分布污水经过湿地处理后,K N 在基质中的滞留、积累和分布状况(见图6)表明,沿水平方向为下行流池的K N 含量高于上行流池;垂直方向上,K N 含量依次为:上层>中层>下层。
图6 K N 在基质中的分布状况Fig.6 K N distribution in substrate该系统由下行流和上行流两池串联而成,水流先垂直向下,通过连通层后再垂直向上,污染物质在系统中流经不同的活性层时逐级得到降解。
从水平分布上看,下行流池在前,首先接触污水,阻截的污染物质相对较多;上行流池在后,污水到达时已得到一定程度的净化,污染物浓度降低,因此表现为下行流池的K N 含量高于上行流池。
在垂直层面上分析,首先从砂样的表观来看,上层呈褐色,中层为浅褐色,下层为淡黄色,据此可初步预测各层K N 含量的大小(色深则K N 含量多,色浅则K N 含量少)。
在人工湿地的设计中一般上层基质粒径较小、比表面积相对较大、滤过和吸附能力相对较强,而污水首先接触的是下行流池的表层,其滞留量自然较大,因此K N 含量表现为上层>中层>下层的结果。
215 K N 在植物中的积累与分布对中试系统植物的根、茎、叶等部位的氮含量进行了测定(见图7),结果表明:不同植物体内氮的分布也不同,对美人蕉表现为叶>根>茎,对菖蒲表现为叶>地下部位(根+块状地下茎)。
与以前的研究[57]相比,不同的物质在不同植物的不同器官中,积累分布规律也不一样,但都存在一个大的趋势,即叶中积累量最大,其他部分次之。
图7 K N 在植物体内的分布状况Fig.7 K N distribution in plants3 结论① 间歇运行的复合垂直流人工湿地系统对氮有良好的去除效果。