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　　農村生活污水具有廣泛性、分散性、來源多、增長快等污染特點，農田灌溉污水具有隨機性、蔓延性、難監測性、時空變化性、污染滯后性和潛在威脅性等污染特點，我國農村往往這兩種污水同時存在。因此，對兩種混合污水進行處理十分必要。人工濕地與其他污水處理技術相比，具出水水質穩定、抗沖擊力強、操作簡單、建設及運行費用低、污染物去除效果好且兼具美學價值等優點，適合我國國情，尤其是滿足農村污水處理要求。

　　株洲攸縣某公園人工濕地的進水來源主要為上游居民區生活污水及農田灌溉污水，水量為1000～1200 m3/d。在比較各類型人工濕地優缺點后，選擇“表流-潛流”串聯組合人工濕地模式來處理農村生活與農田灌溉污水的混合污水。

　　1 材料與方法

　　1.1 工藝流程與參數

　　本系統采用“表流-潛流”串聯組合人工濕地模式，設計水量為1200 m3/d，人工濕地總面積為1500m2，共有10個單元模式工藝，可分為生活污水和農田灌溉污水兩套處理系統，工藝流程見圖1，參數見表1，設計出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)一級 A 標準。

　　1.2 植物配置

　　人工濕地各單元植物配置方案見表2。

　　1.3 材料與方法

　　1.3.1 取樣方法

　　根據水體沿程流向，分別在 A1、A2 進水口及各單元的出水口處布設12個 采樣點 。取 水時間為

圖１  人工濕地系統工藝流程示意圖

　　1—12月，每隔10天取樣，取6次，以平均值計取。

　　1.3.2 實驗方法

　　水樣采集后，立即送達實驗室，樣品保存在4 ℃的冰箱中備用。選擇具有代表性的指標：COD、TN、TP、氨氮。各指標測試方法均按照文獻[1]進行。用直尺測量植物株高和最大根長;稱重法測量1 m2 植物的鮮質量，計算整個單元植物鮮質量;植物樣用自來水洗凈后濾去多余水分，稱取1kg植物裝在潔凈的信封內，在105 ℃的烘箱內殺青30 min后，將烘箱溫度調到75 ℃，烘至恒量，稱得干質量后，將烘干的植物樣用粉碎機粉碎，過60目細篩后，裝入密封袋備用。

　　1.3.3 數據處理

　　數據處理與圖表繪制使用 MicrosoftExcel和rigin軟件。

　　2 結果與討論

　　2.1 進水水質

　　根據進水質量濃度(見表3)，按單因子評價方法水質均屬于《地表水環境質量標準》(GB3838—2002)中劣Ⅴ類。系統兩個進水口各污染物濃度指標差異明顯，生活污水 COD 較高，而農田灌溉污水中 TN、TP 濃度較大。

　　2.2 污染物的去除效果分析

　　2.2.1 COD 的凈化效果

　　由圖2和圖3 可知，生活污水和農田灌溉污水處理 系 統 中 B3/B6 單 元 COD 去 除 率 分 別 為74.03%、35.45%，COD 分別為47.62、40.60 mg/L;系統出水 COD 為 39.10 mg/L，達到 GB18918—2002一級 A 標準(50 mg/L)。潛流單元，兩套系統COD 均呈現沿程降低的趨勢;表流單元，兩套系統COD 變化差異顯著，生活污水處理系統 COD 呈降低趨勢，農田灌溉水處理系統 COD 大體呈沿程增加趨勢。原因為：A1/A2 單元出水在 A3 單元混合后沉淀，防止 COD 過高導致系統負荷過大。生活污水處理系統進水 COD(183.44 mg/L)為農田灌溉污水處理系統(62.90 mg/L)的2.92倍，濃度差異極大，故在 A3 單元混合后，農田灌溉污水處理系統COD 不降反增，并導致在 A3 單元去除率呈負值。同理，生活污水處理系統的 COD 去除率高于農田灌溉水系統也是由于其初始濃度較高造成的差異。

　　B1/B4、B2/B5、B3/B6平行單元之間兩兩比較，

　　COD 的去除效果呈現 B4>B1、B5>B2、B3>B6 的規律。植物根長也呈現出類似規律，植物 COD 的去除率與最大根長呈現顯著正相關(p<0.05)，這與劉霄等[2]的研究結果一致。由圖3 可知，潛流單元的 COD 單段去除率沿程呈現先升后降的趨勢，原因可能為：前端污染物濃度較高，可供植物吸收利用的有機養分較多，故去除率先升高。劉銳研究表明，COD 主要集中在濕地的前1/4 段被去除，系統后半部分對其去除率貢獻不大。沿程目標污染物基數逐漸減小，去除率又逐漸降低。具體聯系污水寶或參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。

　　2.2.2 TN 的凈化效果

　　由圖4和圖5 可知，生活污水和農田灌溉污水處理系統中B3/B6單元 TN 去除率分別為62.48%、80.23%;TN 分別為1.91、1.70 mg/L;系統出水 TN為1.52 mg/L，達到 GB18918—2002 一級 A 標準(15 mg/L)。潛流單元，兩個系統 TN 的變化趨勢基本一致，呈現沿程降低的趨勢;表流單元，生活污水處理系統 A3單元去除率呈現負值。原因是由于氮磷肥的施用，農田灌溉污水進水中的 TN 遠高于生活污水，故在 A3單元混合后，生活污水處理系統TN 不降反增。由于生活污水處理系統進水 TN(5.09 mg/L)和 農 田 灌溉污水處理系統 (8.60mg/L)的差異導致農田灌溉污水處理系統的 TN 去除率高于生活污水處理系統。

　　對 B1/B4、B2/B5、B3/B6 潛流平行單元之間單段去除率進行兩兩比較，TN 去除效果呈現 B1>B4、B2>B5、B6>B3的規律。系統 TN 去除率大體呈現沿程遞增的趨勢。單段 TN 去除率最高出現在 B1 單元，為48.31%，是平行單元 B4 的1.08 倍。B1 單元種植黃菖蒲和再力花，B4單元種植鳶尾和旱傘草，兩個系統的植物生長條件一致，說明黃菖蒲和再力花的配置組合在去除 TN 方面要優于鳶尾和旱傘草的組合。石雷等對4種濕地植物水質凈化效果的研究結果表明，再力花對污染物的去除能力強，尤其在脫氮方面，TN 和氨氮去除率明顯高于其他植物。B3、B6單元也種植了再力花，但由于沿程目標污染物基數逐漸減小，去除率也逐漸降低。

　　2.2.3 TP 的凈化效果

　　如圖6和圖7 所示，生活污水和農田灌溉污水處理系統中B3/B6單元 TP 去除率分別為66.67%、76.42%;TP 分別為0.32、0.29 mg/L;系統出水 TP為0.25 mg/L，達到 GB18918—2002 一級 A 標準(1 mg/L)。潛流單元，兩個系統 TP 變化趨勢基本一致，呈現沿程降低的趨勢;表流單元，生活污水處理系統 A3單元的 TP 有小幅上升，原因與 TN 上升一致。 由 于 生 活 污水處理系統 進 水 TP (0.91mg/L)和農田灌溉污水處理系統(1.23 mg/L)的差異導致農田灌溉污水處理系統 TP 去除率高于生活污水處理系統。

圖６  ＴＰ 沿程變化

　　B1/B4、B2/B5、B3/B6平行單元之間兩兩比較，與 COD 的去除效果一致，TP 去除率呈現 B4>B1、B5>B2、B3>B6的規律。研究表明，根系發達的植物對 TP 的去除效果更強。與 TN 不同，潛流單元去除率未呈現沿程降低的趨勢，反而 B3 單元的TP去除率最高，說明該單元種植的香蒲、再力花和

圖７ ＴＰ 去除率變化

　　美人蕉的組合對于 TP 有極好的去除效果，其他種植了再力花的B1、B6單元在 TP 去除上也有較好的表現，也為這一結論提供了佐證。

　　2.2.4 氨氮的凈化效果

　　如圖8和圖9 所示，生活污水和農田灌溉污水處理系統中B3/B6單元氨氮去除率分別為75.77%、76.41%，氨氮分別為0.86、0.71 mg/L;系統出水氨氮為0.61 mg/L，達到 GB18918—2002 一級 A 標準(5 mg/L)。除 A3 單元外，潛流和表流單元中兩個系統氨氮變化趨勢基本一致，呈現沿程降低的趨勢。由于生活污水處理系統進水氨氮(3.55 mg/L)和農田灌溉污水處理系統(3.01mg/L)差異導致生活污水處理系統整體去除率高于農田灌溉污水處理系統。

　　圖8 氨氮沿程變化

　　B1/B4、B2/B5、B3/B6平行單元之間兩兩比較，氨氮的去除效果呈現 B1 和 B4 差異不明顯、B2>B5、B6>B3的規律。表流單元的氨氮去除率較低，可能為 COD、TN 大幅度去除消耗了較多的 DO，硝化細菌生長受到抑制，限制了硝化作用，使氨氮去除速率減緩。

圖９  氨氮去除率變化

　　2.3 植物生長特性分析

　　試驗前植物的生物量為0.07～0.82kg/株(以鮮質量計)。完成試驗后，對系統中植物的總生物量進行了測定，結果見圖10(a)。表流單元植物為浮水植物狐尾藻及香菇草，其繁殖迅速且具有侵占性，故表流單元植物單位面積生物量明顯大于潛流單元，且兩種浮水植物相比，狐尾藻的單位面積生物量更大。潛流單元中單位面積生物量最大為 B2 蘆竹，其次為B6美人蕉、B1 再力花、B3 美人蕉、B6 水蔥、B1 黃菖蒲、B2 菖蒲、B6 再力花，B5 黃菖蒲、B3香蒲、B4 鳶尾、B5 夾竹桃、B3 再力花，B4 旱傘草的單位面積生物量較低。廖新俤等的研究均顯示，植物的吸收、吸附和富集作用與植株的地上部凈生長量、生物量的生產速度和根系的生物量及發達程度密切相關。王慶海等[11]研究了9 種常見濕地植物發現，菖蒲、香蒲等植物具有較大的生物量，其氮、磷含量和累積量較高，因此對水中氮、磷污染物具有較強的去除能力。MANTOVI等的研究表明，盡管植物吸收不是人工濕地去除污染物的主要途徑，但植物的存在是濕地中各種化學、物理和生物作用發生的基礎。

　　從圖10(b)可見，B1、B3 再力花的株高優勢明顯，達到250cm 以上;其次為 A1 狐尾藻、B2 蘆竹和B3香蒲，株高約200cm;A2 狐尾藻、B3 美人蕉、B4旱傘草、B6水蔥、B6再力花和 B6 美人蕉的株高為100～174cm;其他株高均小于100cm。兩種浮水植物相比較，狐尾藻株高明顯大于香菇草，這與這兩種植物的生長特性有關，香菇草葉互生，具長柄;狐尾藻葉輪生，無柄，在同樣的營養條件下，無葉柄的狐尾藻可集中向頂端發展，故其株高優勢較香菇草更明顯。

　　從圖10(c)可見，表流單元浮水植物的最大根長明顯小于潛流單元挺水植物。相比表流單元的完全厭氧環境，潛流單元對植物根系的生長更有利。潛流單元中B4旱傘草、B5 夾竹桃的最大根長優勢明顯，約30cm;B2菖蒲、B2 蘆竹、B3 香蒲、B3 再力花及B5黃菖蒲最大根長約25cm;其他植物的最大根長均小于25cm。

　　3 結 論

　　(1)“表 流-潛 流”組 合人工濕地模式，出 水中COD、TN、TP、氨氮分別為 39.10、1.52、0.25、0.61mg/L，均達到 GB18918—2002 一級 A 標準，實現了設計目標。

　　(2)表流單元的狐尾藻和香菇草生物量遠高于潛流單元的挺水植物，但其最大根長卻遠小于潛流單元的植物，挺水植物再力 花株高明顯高于其他植物。(來源：中南林業科技大學環境科學與工程學院)

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