??????? 摘要:采用人工復(fù)合生態(tài)床處理滇池地區(qū)低濃度農(nóng)村污水的試驗(yàn)結(jié)果表明,在30cm/d的高水力負(fù)荷條件下,4個(gè)不同的單元床體對COD、TN、氨氮和TP的去除率分別為59.6%~70.6%、50.4%~60.6%、70.8%~83.0%和55.0%~66.0%。因蘆葦具有較強(qiáng)的輸氧能力,而茭白對氮、磷的吸收能力強(qiáng),因此蘆葦和茭白混種是一種較好的植物栽種方式。
??????? 關(guān)鍵詞:人工濕地;農(nóng)村污水;氮;磷;水生植物
??????? 近年隨著流域點(diǎn)源污染控制工程的實(shí)施,面源氮、磷入湖量占流入滇池總量的比例已超過50%,因此控制面源污染已成為解決滇池富營養(yǎng)化的關(guān)鍵。根據(jù)對滇池某示范控制區(qū)的調(diào)查,其地表徑流、水土流失、固體廢物和村鎮(zhèn)生活污水是主要面污染源,而河道和溝渠是污染物的最終入湖途徑,為此研究、開發(fā)了一種適合于該地區(qū)的新型人工濕地系統(tǒng)即人工復(fù)合生態(tài)床系統(tǒng)。
??????? 該系統(tǒng)是在人工濕地的基礎(chǔ)上選擇最佳的植物栽種方式,并在床體內(nèi)部填充多孔的、有較大比表面積的介質(zhì)以改善濕地的水力學(xué)性能,為微生物提供更大的附著面積,同時(shí)增強(qiáng)系統(tǒng)對污染物(尤其是氮、磷)的去除能力。人工復(fù)合生態(tài)床作為濕地系統(tǒng)的一種,具有工藝簡單、運(yùn)行管理方便、生態(tài)環(huán)境效益顯著、投資少等優(yōu)點(diǎn),適合于村鎮(zhèn)生活污水的處理。根據(jù)調(diào)查,在滇池地區(qū)農(nóng)村生活污水與排灌水相混合的現(xiàn)象十分普遍,因此農(nóng)村生活污水匯集出口處因受農(nóng)田排灌水的影響,污水濃度低、流量大。
??????? 對于潛流式濕地,若按常規(guī)的水力負(fù)荷(一般為2~15cm/d)設(shè)計(jì)要占很大的面積[1],因此如何提高系統(tǒng)負(fù)荷、減少占地面積成為人工復(fù)合生態(tài)床研究的重點(diǎn)。
??????? 1試驗(yàn)裝置及方法
??????? 1.1試驗(yàn)裝置
??????? 試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)在滇池流域某一示范控制區(qū),共有4個(gè)單元床體,結(jié)構(gòu)如圖1所示。
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??????? 首先,污水自流進(jìn)入調(diào)節(jié)池,然后通過PVC管送入各個(gè)單元床體。人工復(fù)合生態(tài)床水流為潛流式,每個(gè)床體寬為1m、長為6m、床深為0.7m、坡度為1%。床體底部鋪設(shè)10cm厚的碎石(直徑為2~4cm)層,中部為40cm厚的爐渣層,上部為10cm厚的土壤層,污水在床體內(nèi)部水平流動(dòng)。布水區(qū)和集水區(qū)的寬度均為40cm,內(nèi)部分別填充直徑為2~5cm的卵石,集水區(qū)底部安裝一根多孔集水管,且與外部一根出水高度可調(diào)的豎管相聯(lián)接。
??????? 經(jīng)測定床體平均孔隙率為50%,填充爐渣的水力傳導(dǎo)系數(shù)為3.47×10-3mm/s。為了比較不同水生植物的處理效果,在各單元床體種植了不同的植物(具體布置見表1),其中1號床為空白對照。
??????? 1.2植物栽培
??????? 試驗(yàn)選用滇池流域常見的水生植物:蘆葦、茭白和菖蒲。2001年2月底在滇池附近的沼澤地選擇20cm×20cm×40cm(長×寬×高)的帶土芽尖并將其移植到各單元床體(種植密度見表1),栽完后立即充水并使根部浸泡在水中,半個(gè)月后開始進(jìn)污水[2]。
??????? 1.3試驗(yàn)條件
??????? 試驗(yàn)所用污水來自該示范控制區(qū)某溝渠的下游段(該溝渠的水流經(jīng)農(nóng)田和村鎮(zhèn),最后進(jìn)入滇池),以生活污水為主,混有一部分農(nóng)田排灌水及雨水,其特點(diǎn)是污染物濃度低于生活污水,但水量很大。系統(tǒng)運(yùn)行期間的進(jìn)水水質(zhì)見表2,運(yùn)行條件見表3。試驗(yàn)過程中參照國家環(huán)保局的推薦方法分析COD、TN、氨氮和TP等水質(zhì)指標(biāo)(每周1~2次)。
??????? 2結(jié)果與討論
??????? 2.1對污染物的去除效果
??????? 濕地系統(tǒng)中具有沉降性的有機(jī)物通過沉積和過濾可很快被去除,可溶性有機(jī)物主要通過微生物的降解而去除,氮?jiǎng)t是通過硝化與反硝化反應(yīng)及水生植物的吸收而被去除,而磷的去除主要靠沉淀、吸附及水生植物的吸收[1]。值得指出的是復(fù)合生態(tài)床中的植物長勢非常良好,在4個(gè)月內(nèi)蘆葦、茭白和菖蒲分別由0.4m長高到2.0、2.5和1.2m,而且枝葉繁密,生長速度明顯高于天然環(huán)境中的植株。
??????? 人工復(fù)合生態(tài)床對污染物的去除效果見表4。
??????? 從表4可以看出,2、3號床對污染物的去除效果較好,1號空白床的去除效率最低。這是因?yàn)樗参锒加型ㄟ^水面上的枝葉從大氣中吸收和輸送氧氣的能力,它們把氧氣送到根部的氣體導(dǎo)管,所以與根或莖直接接觸的土壤會(huì)呈好氧狀態(tài),其他部位的土壤則呈厭氧狀態(tài),這為土壤中各種不同微生物提供了適宜的環(huán)境,從而促進(jìn)污染物的降解;而空白濕地上無植物生長且長期被淹沒,土壤幾乎都呈厭氧狀態(tài),不利于多種微生物的生長。另外污水處理系統(tǒng)中的植物被認(rèn)為是一個(gè)營養(yǎng)貯存庫,植物吸收營養(yǎng)維持生長和繁殖(這些營養(yǎng)物基本來自污水中的有機(jī)物、氮和磷),植物生長得越快則污染物減少得越多。