（环境科学专业论文）丹河人工湿地对化工污水的处理效果探讨.pdf

太原理工大学硕上学位论文 个人二 湿地系统中，对化工类污水有较好的的去除效果。 ( 3 ) 人工湿地系统中对于难降解的氟化物和氰化物基本没有去除，出 口水平和进口基本一致，人工湿地系统对难降解的化合物基本不能去除， 如果这些污染物比较严重，应考虑湿地与其他工艺的组合。 ( 4 ) 人工湿地系统对废水的c o d 、b o d 、氨氮、总氮以及总磷的去 除效果比较明显，其中对c o d 去除率为3 0 3 7 - 6 1 4 3 ，b o d 的去除率 为3 0 6 4 7 0 2 9 ，氨氮的去除率为7 2 9 5 9 6 8 ，总氮的去除率为 9 0 5 6 3 9 5 ，总磷的去除率为。7 5 5 2 4 0 5 ；对废水的去除效果比较好， 但是磷的去除出现负值，这是由于植物中的磷向水体中释放磷的原因。 ( 5 ) 对人工湿地植物收割后进行植物：根茎叶不同部位的总氮和总磷的 测定，其中芦苇对氮的吸收能力比香蒲强，但对磷的吸收能力和香蒲的差 不多，二者对氮磷的吸收地上部分比地下部分多，说明收割植物是去除污 水氮和磷的一种可行方法。 ( 6 ) 香蒲和芦苇吸收去除污水中的总氮和总磷分别占香蒲湿地系统和 芦苇湿地系统的1 6 8 和3 9 1 ，3 0 5 和3 9 o 。植物吸收对磷的去除率 贡献较大，而对氮的去除贡献较小，但相对于整体去除率贡献较小，湿地 系统对氮磷的去除不是以植物吸收为主。 总：之本论文对丹河人工湿地一期工程处理化工污水的效果进行了探 讨，但由于时间有限和实际工程的局限，仍有很多不足之处，建议以后从 工程设计开始更多的进行改进，为湿地处理污水效果提供依据。 关键字：化工废水，丹河湿地系统，总氮去除，总磷去除，植物吸收n 、p i n v e s t i g a t i o no fc h e m i c a ls e w a g et r e a t m e n t u s i n gd a n h ea r t i f i c i a lw e t l a n d a bs t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fe c o n o m yi nr e c e n ty e a r s ，t h e r ei s ag r e a t c h a n g ea l o n gd a n r i v e rb a s i n d u et ot h es u r r o u n d e db yc h e m i c a li n d u s t r i e s ， t h ew a t e ro fd a nr i v e rb a s i nh a sb e e np o l l u t e dv e r ys e r i o u s l ya n d i t st r e a t m e n t h a sp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e i n j i n c h e n gc i t y , p l a n n i n g t h e p r o j e c to fa r t i f i c i a l w e t l a n dw i l lb e c o n s t r u c t e di no r d e rt oa c h i e v et h eb l u es k ya n dc l e a rw a t e r t h ep r o j e c t i n c l u d e st w op e r i o dp r o je c t s ，t h ef i r s tp e r i o dp r o j e c th a sb e e nc o m p l e t e da n dt h e 。 c t i t h ef c t h ef i r s t9 e r i o dp r o je c to fsecondo n e1 sc o n s t r u c t i n g 1h ep a p e rt o c u s e so nm ei l r s tp e r l o gp r o j d a n h ew e t l a n d t h ef i r s tp e r i o do ft h ep r o j e c th a sb e e na l lb u i l ti nt h ear e g i o n ， a n dt h ew e t l a n dh a sb e e nd i v i d e di n t oa1 ，a 2 ，a 3a n da 4f o u rw e t l a n db e d s c a t t a i lh a sb e e np l a n t e di na 1a n da 3a r e aa n dr e e d sh a sb e e np l a n t e di na 2 a n d 4 4a r e a 。 t h es e w a g ed e r i v e df r o mc h e m i c a li n d u s t r i e sh a sb e e nt r e a t e di n d a n r i v e ru p s t r e a mb ya r t i f i c i a lw e t l a n da n dt h ee f f e c t o fs e w a g et r e a t m e n ta t d i 脑i e n ta r e ah a sb e e nc o m p a r e di nc 。n s t r u c t e dw e t l a n di nv i e w 。f p h ，d o ， c o d ，b o d ，a m m o n i an i t r o g e n ，t o t a ln i t r o g e na n dt o t a lp h o s p h o m s 锄( 1e v e n r e m o 7 a lr a t e so ff l u o r i d ea n dc y a n i d e s o m e c o n c l u s i o n sa 1 a sf o i l o w s ： ( 1 ) t h ep hv a l u e si nt h ed i f f e r e n ta r e a ( ) fa r t i f i c i a lw e t l a n d s y s t e mc l 】【a n g e s s m o o t h l y , i tb a s i c a l l ym a i n t a i n sa tb e t w e e nj 7 4 7 6 t h ed o v a l u e si 1 1d i f f e r e n t e x p o r t so fa r t i f i c i a lw e t l a n ds y s t e mc h a n g e ss h a r p l y , t h em a i nr e a s o ni st h a tt h e d 0w d u ei sn o t 。n l yr e l a t e dt 。t h et e m p e r a t t l r e ，b u ta l s or e l a t e dw i t h 1 t h ea b i l i t y o f r a d j 【a 1 。x y g e n 。fa q u a t i cp l a n t s t h ew e t l m ds y s t e mw a t e rh a st h e r e l a c i v e l y s t r o n gs e l f - r e g u l a t i n gc a p a c i t yd u et ol a r g eb c i d i e so fw a t e r ( 2 ) t h ec h a n g e so fe a c hw a t e ri n d e xo fd i f f e r e n te x i t si na r t i f i c i a l lw e t l a n d s y s t e m 。a r ea l m o s tc o n s i s t e n t ；t h e s ei n d e x si n c l u d e c o d ，b o d ，a m l 】1 0 n i a n i t r o g e ：n ，t o t a ln i t r o g e na n dt o t a lp h o s p h o r u s t h ec o n c e n t r a t i o no fi n d ( i ne a c h e x p o r tc h a n g e sw i t ht h ec o n c e n t r a t i o no fw a t e ：ri n l e t t h e s er e s u i t si n d i c a t e it h a t t h ew e t l a n ds y s t e mc a nb ea b l e t oa c h i e v eb e t t e rr e m o v a l e f f i c i e n c ) ，f o r c h e m i c a ls e w a g e ( 3 ) t h ef l u 。r i d ea n dc y a n i d ew h i c ha r eh a r dt od e g r a d ei nw e t l a n ds y s t e m a r en o tb a s i c a l l yr e m o v e d ，a n dt h ec o n c e n t r a t i o no fe x p o r t sa n d i m p o r t s a r e a l m o s tt h es a m e t h i si n d i c a t e st h a tt h ew e t l a n d s y s t e mc a n n o tr e m o v et h eb a s i c u n d e g r a d e dc o m p o u n d s i ts h o u l db ec o n s i d e rac o m b i n a t i o no fw e t l a n da n d o t h e r t e c h n o l o g yi ft h e s ep o l l u t a n t sa r ep o l l u t e dv e r ys e r i o u s l y ( 4 ) t h er e m o v a le f f i c i e n c i e so fc o d ，b o d ，a m m 。n i an i t r o g e n ，t o t a l n i r o g e l la n dt o t a lp h 。s p h 。r u sa r eo b v i 。u s ，a n dt h ec o d r e m o v a le 瓶c i e n c y 。f l v 3 0 3 7 6 1 4 3 a n dt h eb o d r e m o v a le f f i c i e n c yo f3 0 6 4 7 0 2 9 ，a m m o n i a n i t r o 卵nr e m o v a le f f i c i e n c y o f7 2 9 5 9 6 8 a n dt o t a ln i t r o g e n r e m o v a l e f f i c i e n c vo f9 0 5 6 3 9 5 a sw e l l a st h ep h o s p h o r u sr e m o v a le f f i c i e n c y o f 一7 5 5 2 4 0 5 t h ep h o s p h o r u sr e m o v a lr a t e sa p p e a r e dn e g a t i v e v a l u e ；t h e r e a s o ni st h ep h o s p h o r u sf r o mp l a n t si n t ow a t e r ( 5 ) t h et o t a ln i t r o g e n a n dt o t a lp h o s p h o r u sh a sb e e nd e t e r m i n e d f o r d i f f e r e n tp a r t so fp l a n t ，s u c ha sr o o t s ，s t e m sa n d l e a v e sa f t e rt h ep l a n t sh a r v e s ti n a r t i f i c i a lw e t l a n d t h en i t r o g e na b s o r p t i o nc a p a c i t yb yr e e d si s b e t t e rt h a n c a t t a i l s b u tt h ep h o s p h o r u sa b s o r p t i o nc a p a c i t yb yr e e d si sa l m o s ta p p r o a c h i n g t ot h a tb vc a t t a i l s n o to n l yr e e d sb u ta l s oc a t t a i l st h en i t r o g e na n dp h o s p h o r u s a b s o r p t i o nc a p a c i t y o fa e r i a l p a n s i sb e r e rt h a nu n d e r g r o u n dp a r t s s o h a r v e s t i n gp l a n t si s au s e f u lm e t h o df o rr e m o v a ln i t r o g e na n dp h o s p h o r u so f s e w a g e ( 6 ) r e m o v a lr a t e so ft o t a ln i t r o g e n i n s e w a g eb yc a t t a i l s a n dr e e d s a b s o r p t i o nw h i c ho c c u p i e st h ep r o p o r t i o n o ft h et nr e m o v a lr a t ei nc a t t a i l s w e t l a n ds y s t e ma n dr e e d sw e t l a n ds y s t e ma r e1 6 8 a n d3 0 5 ，b u tr e m o v a l r a t e so ft o t a lp h o s p h o r u si ns e w a g eb yc a t t a i l sa n dr e e d sa b s o r p t i o nw h i c h o c c u p i e st h ep r o p o r t i o no ft h et p r e m o v a lr a t ei nc a t t a i l sw e t l a n ds y s t e ma n d r e e d sw e t l a n ds y s t e m a r e3 9 1 a n d3 9 o t h ep l a n t sa b s o r p t i o n o n p h o s p h o r u si s b e t t e rt h a nt h ea b s o r p t i o no nn i t r o g e n ，b u tt h ec o n t r i b u t i o no f p l a n t sa b s o r p t i o ni s s m a l lr e l a t i v et ot h eo v e r a l lr e m o v a le f f i c i e n c y a n dt h e p l a n t sa b s o r p t i o n i sn o tt h ed o m i n a n tp o s i t i o no nr e m o v a lo fn i t r o g e na n d v p h o s p h o r u si nw e t l a n ds y s t e m 】ns u m m 哪i nt h i sp a p e r ，t h er e i n 。v a le 施c i e n c y 。f c h e m i c a ls e w a g ei n t h ef i 】? s tp e r i 。d 。fd a nr i v e ra r t i f i c i a lw e t l a n d h a sb e e ni n v e s t i g a t e d 。b u l t 1 1 e r e a r em a n yi n a d e q u a c i e sd u et 。t i m ec 。n s t r a i n t s a n dt h el i m i t a t i 。n s 。fp r a c t i c a l e n g i n e e r i n g ，s 。i ti se s s e n t i a lt 。i m p r 。v et h ee n g i n e e r i n gf r o mt h ed e s i g na n d p r o v i d eaf o u n d a t i o nb a s i sf o rt h ee f f e c to fw e t l a n d s e w a g et r e a t m e n t k l e yw o r d s ：c h e m i c a ls e w a g e ，d a nr i v e rw e t l a n ds y s t e m ，t o t a l n i t ：r o g e n r e m o v a l , t o t a lp h o s p h o r u s r e m o v a l ，p l a l 】t s a b s o r p t i o n f o r n i t r ( 毽e n a n d p h o s p h o r u s v i 太原理工大学硕士学位论文 1 1 课题研究背景 第一章文献综述及课题选择 我国水资源短缺，虽然淡水资源占全世界的6 ，但人均水资源只有世界的四分之 一水平【。除去一些难以利用的径流和偏远地区的地下水资源后，我国能够利用的的淡 水资源更是少之又少【2 1 。目前我国城市的地下水都受到了不同程度的影响，并且有加剧 的趋势，这就导致了水资源短缺的矛盾加深，不仅使我国发展受到影响，更威胁到人类 的安全和健康【3 】。另外，我国大部分中小城镇和农村地区污水一般也是未经处理就会直 接排放，从而引起水体的严重污染，导致水环境状况日益恶化【4 j 。不仅如此，我国的几 大流域水资源都在不同程度上受到了污染f 5 ，6 】，影响水资源的质量，并且农村也开始出 现水资源短缺的情况【”。我国的地表水近年来也是受到了很严峻的污染，大流域水质问 题也日益严重i8 1 。水污染是当今社会的重大问题，不仅影响到了人类的生活，更抑制了 经济的发展p j 。 因此，处理污水、废水、改善被污染的水质，从而使有更多的水资源能够被利用是 非常紧迫的任务。而对于污水的处理一般使用物理化学处理和生物处理。一般物理处理 通常作为污水处理的一级工艺，用于去除污水中大颗粒和一些悬浮物；生物处理主要是 污水处理的二级工艺，很多污染物，通过这个过程被降解，该过程是处理污水的主要途 径；而当二级处理达不到排放标准，需要进一步进行处理的话，也就是说需要进行深度 处理的工艺一般都是化学处理工艺，比如吸附，混凝沉淀以及离子交换等化学处理方法。 而人工湿地与人工的污水处理厂相比较，是一种天然的水处理厂，在近年来对废水处理 的效果与效益越来越被人们所关注。它集中了各种物理化学方法以及生物方法，将各种 水处理方法融合在一起，人工湿地包括基质填料的吸附沉淀以及植物的吸收，还有微生 物的降解。人工湿地作为一种高效、节能的污水生态处理技术，已经应用于各种工业废 水的处理，能够达到比较理想的效果，并且其运行成本要比传统的生化处理方法低很多 ( 1 0 】，并且处理过的污水，其出水c o d 、b o d 、总氮、总磷以及氨氮均可以大幅度降低l 】。 而对于深度处理，目前常规采用的生物化学法的深度处理三级工艺，虽然可以有效的降 低污水中的氮和磷，但也存在一些弊端，比如投资和运行费用高、净化效果并不明显等 的问题【1 2 l 。而人工湿地被看作是一种天然的污水处理厂，具有很多的优点：投资低、操 太原理工大学硕士学位论文 作管理简单、处理效果较好、出水稳定等，主要通过湿地中的植物、微生物等各种资源 进行净化污水中的有机物，从而达到污水处理的效果，目前该技术已被越来越多地应用 于城市污水、工业废水和景观水体净化工程以及各种污水的处理中。 而在国外，人工湿地技术早于7 0 年代末就已经开始使用，但最初并不是用于污水 的处理【1 3 , 1 4 1 。而在8 0 年代末开始，很多国家已经开始应用该技术来进行改善湖泊、水 库等地的水质，将该技术应用于治理水质，达到污水的净化【1 5 , 1 6 。通过该技术的应用， 不仅达到去除污水的目的，还能够改善许多湖泊、水库以及公园等各种区域的景观环境， 达n - 举两得的目的1 1 7 , 1 8 】。 丹河作为山西第二大河流沁河流域的重要支流，现在已经受到了严重的污染，由于 晋城市煤化工产业的规模扩大，致使大量的污水和废水排入到作为晋城母亲河的丹河， 致使晋城市丹河水质严重超标，c o d 、n h 3 - n 等指标超出水容量十几倍，水体富营养 化加剧，河水中游鱼虾灭绝，直接威胁到城市饮水的安全。自从晋城市实施碧水蓝天工 程之后，晋城市对水处理的加大力度，采取有效措施，采取防治结合，重点对丹河流域 进行治理，同时对晋城市的总体水环境进行综合整治，从而修复丹河这条母亲河的水质， 保障晋城市的引用安全。为了改善晋城市水环境，净化丹河，晋城市在0 8 年投资了八 千万，启动了山西最大的人工湿地，丹河湿地。据统计，在2 0 1 0 年实施丹河湿地二期 工程将进一步改善丹河水质，建成丹河人工公园和生态旅游带，从而使丹河结束地表水 污染历史，成为山清水秀的生态环境。 1 2 人工湿地的概述 人工湿地是在地面上一种类似沼泽地的，由人工建造和控制运行的地面，在这种人 工修建的湿地上，人为将污水、污泥进行有控制的投配，这些污水与污泥按照一定的方 向流动，在这各流动过程中，污水和污泥将利用湿地中的土壤、基质、植物以及微生物 的物理、化学、生物共同作用，实现污水净化的一种技术。其作用机理包括基质的吸附、 滞留、过滤以及在此过程的一些化学反应，如氧化还原、沉淀等，还有微生物降解、植 物的吸收，蒸腾作用及各类原生动物和后生动物等的作用。 1 2 1 定义 人工湿地是一种利用人工将污水引流在种植植物的陆地上，以不同的方式，有效 太原理：】二大学硕士学位论文 控制停留时间，使它沿着一定的方向流动，在各种物理，化学，生物等的共同作用下实 现污水净化的一种技术【1 9 i 。 人工湿地是一种对自然湿地的生态系统的人工模拟，并且通过各种微生物和植物以 及人工基质之间的协调作用来实现对有机废水的净化和处理。2 0 世纪7 0 年代德国首次 建立人工湿地，并且用这种人工湿地来进行生活有机废水的处理，之后人工湿地已被广 泛应用于各种污水的处理，其中包括生活污水、工业废水、矿山及石油开采废水等废水 的处理【2 0 ，2 。 1 2 2 类型 人工湿地主要按不同水流方式进行划分，可以分为表面流人工湿地，潜流人工湿地， 垂直流人工湿地，各种人工湿地都有其缺点，近年来多种人工湿地的复合组成更受到关 注( 2 2 】。 1 2 2 i 表面流人工湿地 表面流人工湿地( s f ) 是所有湿地类型中最接近自然的一种湿地。在表面流人工湿 地中，污水中的污染物主要通过生长在湿地中的植物地下部分即植物茎干上所形成的微 生物群落进行去除的，表面流湿地中的植物都是浮水或挺水类的植物，因而基质填料和 植物根系的作用不能被充分利用。相比较其他的人工湿地，它最大的优点是投资省，但 是缺点是负荷低。 谭茂兰等利用表面流人工湿地对农田污灌区中德农田排水进行处理，其中t n 的 去除率分别为4 3 1 1 和4 8 9 5 ，而t p 的去除率分别为5 4 2 3 和4 3 2 8 ，去除效果比较 好。 1 2 2 2 潜流人工湿地 潜流型人工湿地是在人工构造的池子中，在其中填充上一些基质填料，主要利用人 工湿地中的基质进行吸附并利用基质上附着的生物膜去除污水中的污染物，并且对污水 的c o d 、b o d 等有机物及重金属也有很好的降解效果，保温性好，因此受季节影响较小 f 2 5 ，2 6 1 。 1 2 2 3 垂直流人工湿地 垂直流人工湿地跟潜流人工湿地类似，也是人工构造的湿地，它是主要利用湿地中 的植物、基质、微生物等三部分共同来完成污水的净化，对污水的有机物、氮、磷及重 太原理工大学硕士学位论文 金属等都有明显的去除效果，并且间歇式进水不易使基质填料堵塞，但是造价相对较高， 并且系统较复杂。相比较表面流人工湿地和潜流人工湿地，垂直流人工湿地比中水更均 匀，氧更充分，并有更好的净化效果【2 7 】。 在垂直潜流系统中，污水一般采用问歇式进水，在湿地中由表面纵向流至床底，在 此流动过程中经过湿地中不同的基质填料层，从而达到净化污水的目的。垂直流潜流式 湿地的布水系统和集水系统比其他湿地类型要完整，其优点是相对于其他类型湿地占地 面积小，污水去除效果好，并且可以在地上部分剪成绿地配合景观规划，占地面积小【2 8 】。 垂直流湿地是将水生植物种植在填料床中， 污水在填料下垂直流动，氧气通过大 气扩散和植物传输进入湿地系统。在湿地底部设有集水管，将水流流经湿地进行去除后 经排水管排出湿地系统。污水直接与填料接触，通过基质的过滤、吸附、沉淀、并联合 植物的吸收和微生物降解来实现对污水进行有效的去除。 1 2 3 特点 人：【湿地作为一种天然的综合生态系统，具有很多优点，比如说处理效果比较好、 工艺相对简单、运行费用低并且系统的缓冲能力强等特点，对于中、小城镇的污水处理 比较占优势。但也有很多的缺点：占地面积比一般污水处理厂大、容易受外界环境的影 响、生物的复杂性和水力的不同方式和不同停留时间等使其处理机制更复杂，一般湿地 的设计运行参数不精确，常常由于参数设计不合适使污水的处理不能达到排放标准，有 的人工湿地反而成了污染源。 另外，目前研究显示，当植物密度在人工湿地的上下表面增大时，人工湿地对污水 的净化效率提高，植物需要在生长2 、3 周期之后才能达到最优的效率。所以人工湿地 可能在其建成几年后才能够达到对污水的稳定处理。因此，缺乏厂区人工湿地系统的运 行研究是目前人工湿地技术最大问题。 总之，人工湿地处理系统是一种天然的处理方式，它能够最大限度的发挥这种资源 的潜力，最有较高的经济效益和社会效益，适合处理一些农村中小城市的污水。但是， 人工湿地还存在很多有待于进一步改进的地方，通过更加详细的进行研究已有的人工湿 地水质和运行数据，以便为未来人工湿地的建设提供更加合理的运行参数【2 9 1 。人工湿地 具有很强的生态修复能力，不仅可以调节生态平衡，还能调节气候，而且还具有保护生 物和提高局部景观的美学价值| 3 0 , 3 i 。 4 太原理丁大学硕士学位论文 1 2 4 人工湿地的组成 人工湿地是天然的水处理厂，近年来已经应用于工程中处理生活污水和工业污水 等，应用比较广泛。其主要是基质填料，植物，微生物等组成。 1 2 4 1 有关基质堵塞问题 基质是人工湿地中很重要的组成部分，但是基质在人工湿地中会随着时间的推移而 受一定的影响，会发生堵塞，因此基质堵塞是人工湿地的一个亟待解决的问题。填料是 影响人工湿地去除效果的一个主要因素，当填料淤堵时，湿地的去除率就会明显下降， 并且影响生物膜的生长情况，造成了湿地的日去除率降低，功能受到影响( 3 2 1 。 靖玉明等研究了潜流人工湿地中长期运行过程中填料堵塞的问题以及对去除率 的影响，结果发现在人工湿地系统运行两年后，在潜流人工湿地系统中，堵塞现象会发 生在基质填料之间，并且堵塞填料的物质主要是无机颗粒物。而植物对填料堵塞的改善 作用不是很明显，填料堵塞对中试系统中污染物的去除有一定的影响，其中氨氮的去除 率有所下降，而c o d 的去除率却有增加的趋势。另外，还有一些因素也会影响到基质， 从而导致基质堵塞。 熊佐芳等【3 4 1 研究了水力负荷对基质堵塞的影响，水力负荷小时不易发生堵塞，基质 中的积累物随基质的深度增加而减少。基质的堵塞虽然对c o d 的去除率影响不大，但对 氨氮的去除影响较显著。基质堵塞既然影响人工湿地的去除效果，因此如何进行改善基 质堵塞问题是目前人工湿地的一个重要方面。熊佐芳等1 3 5 1 研究了自然导气型垂直流人工 湿地的基质堵塞。结果发现在低水力负荷条件下自然导气对人工湿地的基质堵塞又明显 的改善作用，而在较大的水力负荷条件下改善作用不大。另外，在冬季，气温比较低， 人工湿地中的填料会被干枯的植物残留叶片所覆盖，这种积累主要发生在基质下端，在 基质表面深度大于5 厘米处，由这个原因造成的基质堵塞可以通过清理基质表面缓解这 种基质堵塞现象1 3 6 l 。 1 2 4 2 植物的筛选 植物在人工湿地处理废水过程中起着重要的作用，首先，植物根系会附着很多的微 生物，是一种有利于微生物生长的良好的环境，不仪这样，植物还可以想根部输送氧气 通过茎叶，这样就会导致在根系形成一个好氧区，促进氮磷的转化，最后植物的吸收也 是去除污染物的主要途径。一般湿地中生长的植物主要分为沉水植物、挺水植物以及浮 水植物l ”j 。 太原理工大学硕士学位论文 植物作为人工湿地的核心，不仅对污水中污染物的去除有一定的贡献，还可以使污 水中营养物质得到循环再利用，不仅如此，植物还可以绿化土地，改善区域气候【3 8 】。当 然，湿地中的植物生长，根系所形成的生物量等对污水又很好的净化效果。但是这些植 物不能充分利用的话，就会引起很严重的二次污染问题。由于植物在冬季死亡之后，温 度较低，腐烂分解的速度缓慢，而随着天气变暖后，水温的上升，植物残体分解迅速， 释放出大量大有机物质和营养液，又重新污染的周围的环境。因此植物要很好的处理f 捌。 另外，不同植物的不同部位对污水的处理效果也不同。刘倩等4 研究了垃圾渗滤液 在芦苇人工湿地中的去除效果，并分析了芦苇不同生长和各部分氮的不同分布。结果显 示了在水力负荷在0 0 2 m 3 m 2 d 的条件下，芦苇迅速生长，生物量最大值出现在8 月底。 在整个生长期内，芦苇对氮的吸收地上部分大于地下部分，并且地上部分氮的吸收量与 生物量成正相关，最大吸收量时植物吸收的总氮占湿地去除总氮的9 2 8 ，因此适时收 割芦苇有助于人工湿地去除总氮的效果。 1 2 4 3 微生物 微生物也是人工湿地中很重要的组成部分，在人工湿地中，大部分的污染物都是通 过附着在基质和植物上的微生物进行降解的。 张迎颖等1 4 i j 探讨了垂直流复合人工湿地对农村生活污水的脱氮机理，其中人工湿地 的填料为沸石和砾石。结果发现其脱氮机理主要在下行流填料柱中，微生物对可溶解的 但进行硝化和反硝化作用，而悬浮态的氮则会在填料孔隙中，发生氮释放现象。刘建等 h 2 j 研究了8 k $ 不同分泌物污染的城市生活污水在水平潜流人工湿地中的去除效果。结果 显示了在水力停留时间为4 6 d ，水力负荷0 1 7 m d ，水平流人工湿地对8 中内分泌污染物 都有去除，其去除率范围为3 9 3 一8 2 2 ，并且前段人工湿地的去除效果比后段要好， 说明人工湿地对污水的去除主要靠微生物的降解进行。 1 3 人工湿地处理效果的影响因素 1 3 1 基质填料的影响 在人工湿地中，基质填料是一个很重要的因素，一个人工湿地系统中选取什么样的 基质，对人工湿地的去除效果有着很大的影响。 郭本华等阚研究不同基质条件下人工湿地的除磷效果，其中研究了三种不同基质， 6 太原理工大学硕士学位论文 沸石，页岩陶粒以及碎石构建下的废水除磷率。结果发现，水力时间停留3 d 后，不同 基质对废水的除磷效果不同，其中碎石对废水的除磷效果最好，可达9 5 ，其次为页岩 陶粒，除磷率为6 0 ，沸石的效果最差，除磷率仅可达到3 5 ，并且除磷效果随着进 水磷浓度的变化为变化，浓度越大，效果越好，但当正磷和总磷的浓度分别达到 2 4 2 5 m g l 以及3 1 3 3 m g l 时，磷的去除率开始下降。柳文丽等畔】研究了不同填料条 件下的人工湿地磷负荷和有机负荷的基质动态以及在不同条件下的除磷效果，其中三种 不同的基质分别为河沙、页岩以及石灰石。结果显示了三种填料条件下的除磷效果是不 同的，效果依次为石灰石 河沙 页岩，并且各填料除磷效果与有机负荷有很大的关系， 人工湿地的除磷率会下降随着有机负荷的增加，其中对石灰石的影响较大，对河沙的影 响较小。 刘慎坦等1 4 5 j 对潜流人工湿地的不同基质条件下的脱氮效果进行了研究，其中基质为 混合基质和煤渣基质，结果发现，组合基质的处理效果要比煤渣基质的效果好，其中氨氮 的去除率为8 1 9 ，儿总氮的去除率为7 5 7 在混合基质的条件下，而煤渣型基质条件的 氨氮和总氮去除率分别为5 9 6 以及5 1 8 。另外对人工湿地的硝化细菌和反硝化细菌的 空问分布进行了研究，发现基质对细菌的数量和空问分布有很大的影响，其中硝化细菌 在组合基质的中的数量较多，是煤渣基质的2 8 倍，而在下层的反硝化细菌数量也很多， 是煤渣型基质的1 8 倍，说明人工湿地中上层主要以硝化为主，而下层主要以反硝化为主。 郑洁敏等【4 6 j 研究了各种人工湿地中2 1 种不同填料对污水中铵根离子的处理效果的 不同，发现在三种填料：未膨胀蛭石、活化沸石、斜发沸石和膨胀蛭石条件下，铵根离 子的减少量最多，说明这三种对铵根离子的吸附能力最强，可应用与含铵根离子的废水 的人工湿地填料。研究了各种人工湿地中2 1 种不同填料对污水中磷素的处理效果的不 同，发现排在前面的几种填料钢渣、石灰石、锰砂、麦饭石以及粉煤灰对磷素的吸附较 好，其中钢渣的饱和吸附量为1 5 1 2 7 m g g ，比其他填料的吸附要大很多f 4 列。 黄玲等1 4 8 】研究了人工湿地对生活污水中氮素的去除能力，该人工湿地采用钢渣灰 岩作为填料，并分析了该填料的填铺方式对湿地去除污水的氮素的效果的影响。结果发 现，该系统对氮素的去除有很好的效果，其中氨氮可1 扫2 5 7 7 m g l 下降至1 3 5 7 m g l ，而 总氮可由3 9 8 4 m g l 下降至6 2 8 3 m g l ，并且填料的f 反粒径混合填铺以及渗透性良好的 填料更能有利于人工湿地的除氮效果。 李怀f 等1 4 9 】研究了不同填料模拟垂直流人工湿地进行处理城市生活污水，考察了不 太原理工大学硕士学位论文 同基质对污水的去除效果，其中包括粗砂、瓜子片、高炉渣、钢渣、砾石以及煤灰渣。 结果表明，在几种不同的基质中，基质粒径小的钢渣和煤灰渣对出水的p h 值影响最大， 对废水的悬浮物去除效果越好，对有机物和氨氮去除最好的基质是砂子，对总磷去除效 果最好的是钢渣，除此外，其他基质对总磷的去除也很好。 赵占军等【5 0 1 研究了农业径流污染在人工湿地不同填料的条件下对其的去除效果，其 中不同填料为沸石、圆陶粒、粗砂、页岩、砾石。结果显示了不同级配组合对人工湿地 去除废水的效果是不同的，对氨氮的去除达到了6 0 以上，总氮的去除达到4 0 以上， 而对c o d 的去除能够达到4 0 ，其中5 号方案对污染物的整体去除效果最好。 张跃峰等【5 1 】研究了农村生活污水在不同基质人工湿地条件下的脱氮效果及影响因 素。结果显示不同基质的人工湿地对污水的处理效果不同，其中组合基质在水力负荷 1 0 c m d 的效果最好，氨氮的去除率为8 3 2 而总氮的去除率为7 6 2 ；煤渣基质的处理效 果最好在1 5 c m d ，此时氨氮和总氮的去除率为7 3 9 和7 1 1 。另外其他因素包括溶解氧、 碳源及氮形态等也会影响湿地的脱氮效果。 胡红艳等1 5 2 j 研究了制革废水在不同基质人工湿地中的净化能力，不同基质分别为粉 煤灰、鹅卵石和砂土。结果发现三种基质对制革废水的去除效果以粉煤灰最好，鹅卵石 次之，砂土最差，并且在人工湿地中低浓度的制革废水更适合被处理。 邵文生等1 5 3 】研究了建筑废弃物作为人工湿地主填料的处理效果。结果发现以等体积 的废砖块和废陶作为混合填料在处理高浓度和低浓度的有机污染物河水取得了很好的 去除效率。在进水c o d 为4 0 7 0 m g l 以及氨氮浓度为1 0 3 5 m g l 的条件下，对c o d i 约去除 率为4 0 ，氨氮的去除率为5 6 ；而当进水c o d 和氨氮的浓度分别为1 5 3 0 m l l 和 o 3 3 m g 一，l 的条件下其去除率分别为2 5 和7 0 。建筑废弃物作为人工湿地的填料有很好 的应用前景。 陈晓等1 5 4 j 研究了不同基质在人工湿地中对磷的吸附、沉淀作用，其中不同基质为宝 钢钢渣、首钢钢渣、水淬渣和陶粒。结果显示了包钢钢渣和首钢钢渣对磷有很好的去除 效果，而水碎渣和陶粒在实验9 0 d 后可达到饱和状态。另外，不同基质对磷的吸附量不 同，宝钢钢渣为7 9 2 1m g g ，首钢钢渣为7 4 9 5 m g g ，水淬渣3 3 1 7 m g g ，陶粒为1 6 2 7 m g g ， 钢渣和水碎渣具有很好的应用价值。 因此，在人工湿地中，选取合适的基质填料至：关重要，如果能够将一些废弃物合理 利用，既能减少对环境的污染，又能够变废为宝，为废水的处理做出贡献。 太原理工大学硕士学位论文 1 3 2 植物的影响 植物作为人工湿地组成的核心部分，对人工湿地系统对污水的去除效果有着不可忽 视的影响。因为植物生长在水体中，主要是一些水生植物。植物在人工湿地系统，不仅 能够本身吸收污水中的氮磷等污染物，更能够为微生物的生长提供有利的环境，促进系 统中微生物对污水的去除效果。因此选取不同的植物，人工湿地系统对污水的去除效果 是不同。 曹杰等研究了室内小型人工湿地对污水的氮磷去除效果。结果发现植物系统和无 植物系统的去除率不同，其中有植物的系统对铵态氮、总氮及总磷的去除率为5 5 0 2 、 4 5 4 4 、9 8 5 2 ，无植物的系统为3 8 0 8 、3 3 6 3 、9 1 3 7 。人工湿地中对氮磷的去 除主要是基质的吸附沉淀和微生物的硝化和反硝化作用进行脱氮除磷，另外植物吸收也 是去除氮和磷的一个重要方式。徐建新等【5 6 】研究了三种不同植物：水葫芦、大藻以及水 鳖包括它们的不同时期包括在幼苗期、成长期以及衰败期条件下的湿地对污水净化的效 果，以及不同覆盖区，分为三种1 0 0 、8 0 以及6 0 对污水的净化效果。结果发现，三 种植物在其成熟期的处理效果是最好的，明显比其他阶段对污染物的去除率效果好。另 外，三种植物不同覆盖区的处理效果也是不一样的，其中大藻的最佳覆盖区为6 0 ，而 水葫芦的为8 0 ，水鳖的则是6 0 。 陈润等【5 7 】研究了不同基质和不同植物构建的人工湿地对废水的处理效果，其中，基 质分别为：碎石、高炉渣、瓜子片，而植物分别为美人蕉、野茭白、黑三棱草。结果发 现，种植植物的人工湿地明显比未种植的效果好，并且不同植物对污水的净化效果也是 不同的，其中对氨氮和总氮的净化效果顺序为：黑三棱草 美人蕉 野茭白；而同种植物 条件下不同基质的处理效果也是不同的，其中氨氮和总氮的去除率顺序为：碎石 高炉 渣 瓜子片，因此人工湿地中采用碎石和黑三棱革效果最好。植物不仅对污水本身有着 不同的去除效果，比如不同的植物对污水中氮和磷的吸收效果不一样，并且它会影响着 微生物的生长，从而间接影响人工湿地系统中微生物的生长情况和对污水中污染物的降 解作用。 苑丹丹等5 8 1 研究了不同植物和不同人填料模拟的不同人工湿地系统对农村生活污 水的处理效果，其中不同的植物有4 种：芦苇、草、香蒲以及鸢尾和两种不同的填料： 石子和煤灰渣。分别对水质指标：t p 、t n 以及c o d 的测定，确定不同湿地的处理效果。 结果发现，湿地处理效果最好的系统是植物为香蒲而填料为石子和煤灰渣的复合组配， 9 太原理工大学硕士学位论文 处理效果次之的系统为植物是香蒲而填料为石子；但是c o d 的去除率最好的系统是植物 为草而填料为煤灰渣和石子的复配，并且进水质量浓度为2 0 m g l 时，t n 的去除最好， 而复配填料系统则表现出了良好的除磷效果，其次，进水污水浓度负荷对人工湿地的处 理效果也又影响。 奉小忧等【5 9 】探讨了不同植物条件下人工湿地的处理效果和基质上微生物的生长情 况，人工湿地采用序批式运行，不同植物有菖蒲、香蒲、千屈菜、芦苇和白鹤芋在水力 停留时间分别为1 ，3 ，5 d 条件下对人工湿地中污水的各种指标的去除影响效果，包括总磷、 氨氮和c o d 以及微生物的数量