（生态学专业论文）两种人工湿地对污水的净化能力研究.pdf

摘要 本论文中以复合垂直流人工湿地( i v c w ) 和水平潜流人工湿地( h s c w ) 为研究 对象，主要开展了以下研究：通过监测两种湿地的进、出水指标，对其不同季节运行时 的最佳水力停留时间( h i 玎) 及污水净化效果进行了研究和对比；通过监测两种湿地进 水、湿地侧面不同高度出水的水质指标，初步研究了不同月份时两种人工湿地中不同填 料层对污水的净化效果及曝气对两种湿地的污水净化效果的影响。实验中所监测的水质 指标有：温度( t ) 、溶解氧( d o ) 、p h 、总氮( t n ) 、总磷( t p ) 、c o d c ，、铵态氮( n h 4 + - n ) 、 硝态氮( n 0 3 - n ) 。主要结论如下： ( 1 ) 两种人工湿地的h r t 参数分别为：在i v c w 中，最佳h r t 在春、秋季为8 10 小时；夏季为6 小时；冬季为1 2 小时。在h s c w 中，最佳h r t 在春、秋季为1 0 - 1 2 小时；夏季为6 8 小时；冬季为2 4 - - 3 6 小时。可见不同季节下i v c w 需要的最佳 h r t 参数小于h s c w 。 ( 2 ) 两种人工湿地对c o d c ，为1 0 0 - - - - 3 0 0 m g l 、t n 为0 5 0 1 6 0 0 m g l 、t p 为o 1 0 - - - 4 0 0m g l 的生活污水具有相似的去除效果，不同污染物的去除率存在明显的季节性差 异。不同季节下两种湿地对c o d c ，的去除率无显著差异；在不同季节下i v c w 对t n 的 去除效果均高于h s c w ；湿地进水中铵态氮占总氮含量的比重影响湿地脱氮效果，比值 越大，整个湿地的总氮去除率越低。两种湿地对t p 的去除率受到季节性磷负荷、h r t 参数及温度变化的影响，在去除率上表现出的规律性较差。两种湿地对n h 4 + - n 的去除 效果除冬季较好外，其余季节都较差。 ( 3 ) 两种湿地中水温的季节性变化与t n 去除率的变化存在一定的正相关；在 i v c w 中与t p 去除率的变化存在币相关性，而在h s c w 中与t p 去除率的变化存在负 相关性。在i v c w 中n 、p 的去除率变化受水温变化的影响比h s c w 中明显。 ( 4 ) 在两种人工湿地中，对污水中c o d c ，的去除不随填料层高度的变化而发生显 著变化。两种人工湿地的填料表层对t n 的平均去除率较高且稳定；不同月份下两种湿 地填料的中层和底层对t n 的去除率产生较大波动，可见中层和底层填料的t n 去除率 变化决定了整个湿地的t n 去除效果。 i v c w 中，对n h 4 + - n 的去除主要发生在填料的底层，其表层、中层填料的n h 4 + - n 去除效果略差于底层；填料表层对n h 4 + - n 的去除率波动较大。h s c w 中，对n h 4 + - n 去除主要发生在填料表层和底层，中层的去除效果最差。 ( 5 ) i v c w 的表层、中层填料除磷效果稳定；不同月份下表层填料的去除率存在显 著差异。h s c w 中，除磷主要发生在填料的底层；受温度、h r t 、磷污染负荷条件的共 同影响，其表层和中层填料容易出现明显的基质磷释放现象。 ( 6 ) 水环境温度对i v c w 中t n 、n h 4 + - n 、t p 的去除具有显著影响；对h s c w 中 各种污染物的去除影响不显著。湿地填料问隙水中d o 含量与i v c w 中的t n 、t p 、c o d c ， 的去除率间均显著正相关，与h s c w 中的t p 、n h 4 + - n 的去除率问也显著正相关。 ( 7 ) i v c w 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 c o d c ，、t n 、n h 4 + - n 、n o h - n 平均去除率比不曝气时分别提高了1 6 4 7 、5 1 5 、1 3 8 4 、 9 6 9 1 ；气水比为6 时对c o d c r 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t p 的去除率影响不明显。 ( 8 ) 曝气对h s c w 的c o d c ，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3 0 ；t n 、n h 4 + - n 平均去除率在气水比为2 时较对照无明显改变，n 0 3 。- 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：复合垂直流人工湿地，水平潜流人工湿地水力停留时间，季节性差异，污水 净化，曝气 _ a b s t r u s t i nt h i sp a p e r , t h e r ea r et w ok i n d so fc o n s t r u c t e dw e t l a n d st ob eo ft h er e s e a r c ho b j e c t s ，w h i c ha r e i n t e g r a t e dv e r t i c a lf l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n da n dh o r i z o n t a ls u b s u r f a c ef l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n d ，t ob e c a r r i e do u tt h ef o l l o w i n gs t u d i e s ，r e s p e c t i v e l y t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t si n c l u d e ：s t u d i e dt h eb e t t e rp a r a m e t e ro fs e a s o n a lh y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e a n dt h es e w a g ep u r i f i c a t i o ne f f e c to ft h et w ok i n d so fc o n s t r u c t e dw e t l a n d sw h e nt h e yw e r ew o r k i n gi nt h e f o u rs e a s o n so fay e a r ，b ym o n i t o r i n gt h ew a t e rs a m p l e sf r o mt h ei m p o r ta n de x p o r to ft h et w ok i n d so f c o n s t r u c t e dw e t l a n d sr e s p e c t i v e l y ；r e s e a r c h e dt h ep u r i f y i n ge f f e c to fp o l l u t a n t si nt h ed i f f e r e n ts u b s t r a t e l a y e r si nt h et w ok i n d so fa r t i f i c i a lw e t l a n d si nt h ed i f f e r e n tm o n t h sa n dt h ee f f e c t so fa e r a t i o no ns e w a g e p u r i f i c a t i o ni nt w ok i n d so fc o n s t r u c t e dw e t l a n d s ，b ym o n i t o r i n gt h ee f f l u e n ts a m p l e df r o mt h es i d e d i f f e r e n th e i g h t sa n dt h ei n f l o wo ft h et w ok i n d so fa r t i f i c i a lw e t l a n d sr e s p e c t i v e l y i nt h ep a p e r , t h ew a t e r q u a l i t yi n d i c a t o r sm o n i t o r e d ：t e m p e r a t u r e ( t ) ，d i s s o l v e do x y g e n ( d o ) ，p o t e n t i a lo fh y d r o g e n ( p h ) ，t o t a l n i t r o g e n ( t n ) ，t o t a lp h o s p h o r u s ( t p ) ，c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ( c o d ) ，a m m o n i u mn i t r o g e n ( n h 4 + - n ) ， n i t r a t em o s 。- n ) t h em a i nc o n c l u s i o n so ft h i st h e s i sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h eo p t i m u mp a r a m e t e ro fs e a s o n a lh y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m eo ft h et w ok i n d so fa r t i f i c i a lw e t l a n d s a l ea sf o l l o w s ： t h eo p t i m u mp a r a m e t e ro fs e a s o n a lh y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m eo fi n t e g r a t e dv e r t i c a lf l o wc o n s t r u c t e d w e t l a n da r ei nb e t w e e ne i g h ta n dt e nh o u r si ns p r i n ga n da u t u m n ，s i xh o u r si ns u m m e r , t w e l v eh o u r si n w i n t e r t h eo p t i m u mp a r a m e t e ro fs e a s o n a lh y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m eo fh o r i z o n t a ls u b s u r f a c ef l o wc o n s t r u c t e d w e t l a n da r ei nb e t w e e nt e na n dt w e l v eh o u r si ns p r i n ga n da u t u m n ，i nb e t w e e ns i xa n de i g h th o u r si n s u m m e r , i nb e t w e e nt w e n t y f o u ra n dt h i r t y s i xh o u r si nw i n t e r i tc a nc l e a r l yb es e e nt h a tt h eo p t i m u mp a r a m e t e ro fs e a s o n a lh y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m eo fi n t e g r a t e d v e r t i c a lf l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n da r el e s st h a nt h eh o r i z o n t a ls u b s u r f a c ef l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n d ( 2 ) t h et w ok i n d so fc o n s t r u c t e dw e t l a n d sh a sas i m i l a rp u r i f i c a t i o ne f f e c tt ot h ed o m e s t i cs e w a g e w h i c hc o n t a i nt h e t o t a ln i t r o g e nc o n c e n t r a t i o nb e t w e e n0 5 0a n d16 0 m i l l i g r a m sp e rl i t e r , t h et o t a l p h o s p h o r u sc o n c e n t r a t i o nb e t w e e n0 10a n d4 0 0m i l l i g r a m sp e r l i t e ra n dt h eo r g a n i cc o m p o u n d c o n c e n t r a t i o nb e t w e e n10 0a n d3 0 0m i l l i g r a m sp e rl i t e r t h e r ee x i s t sa no b v i o u ss e a s o n a lv a r i a t i o n sa b o u t t h ed i f f e r e n tp o l l u t a n t sr e m o v a li nt h et w ok i n d so fc o n s t r u c t e dw e t l a n d s t h ec h e m i c a lo x y g e nd e m a n dr e m o v a li nd i f f e r e n ts e a s o n si sn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sb e t w e e nt h e t w ok i n d so fc o n s t r u c t e dw e t l a n d s ；t h et o t a ln i t r o g e na v e r a g er e m o v a li ne a c ho ft h ed i f f e r e n ts e a s o n si s h i g h e ri ni n t e g r a t e dv e r t i c a lf l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n dt h a ni nh o r i z o n t a l s u b s u r f a c ef l o wc o n s t r u c t e d w e t l a n d t h er a t i oo fa m m o n i u mn i t r o g e nc o n t e n ti nt h ep r o p o r t i o no ft o t a ln i t r o g e na f f e c t st h en i t r o g e n r e m o v a le f f i c i e n c yi nt h et w ok i n d so fc o n s t r u c t e dw e t l a n d s t h eg r e a t e rt h er a t i oi s ，t h el o w e rt h en i t r o g e n r e m o v a le f f i c i e n c yi s t h et o t a lp h o s p h o r u sr e m o v a li nt h et w ok i n d so fc o n s t r u c t e dw e t l a n d ss h o w sap o o rr e g u l a r i t y b e c a u s eo ft h es e a s o n a le f f e c t so fp h o s p h o r u sl o a d ，h y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m ep a r a m e t e ra n dt h et e m p e r a t u r e c h a n g e a b o u tt h er e m o v a le f f i c i e n c yo fa m m o n i u mn i t r o g e n ，o n l yi nw i n t e ri sb e t t e r , t h eo t h e rs e a s o n sa r e l o w e r ( 3 ) t h es e a s o n a l v a r i a t i o n so fw a t e rt e m p e r a t u r ei nt h et w ok i n d so fc o n s t r u c t e dw e t l a n d si s s i g n i f i c a n t l yc o r r e l a t e dw i t ht h er e m o v a lc h a n g eo ft o t a ln i t r o g e n ，a n di sn o ts i g n i f i c a n tw i t ht h er e m o v a l c h a n g eo ft o t a lp h o s p h o r u s t h en ，pr e m o v a la f f e c t e db yw a t e rt e m p e r a t u r ei ni n t e g r a t e dv e r t i c a lf l o w c o n s t r u c t e dw e t l a n dw a ss i g n i f i c a n t l ym o r et h a ni nh o r i z o n t a ls u b s u r f a c ef l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n d ( 4 ) t h e r ei sn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c ea b o u tt h ec o dr e m o v a li nt h ed i f f e r e n ts u b s t r a t el a y e r so ft h e t w ok i n d so fc o n s t r u c t e dw e t l a n d s t h et na v e r a g er e m o v a li nt h ef i l lm a t e r i a ls u r f a c eo ft w ok i n d so f c o n s t r u c t e dw e t l a n d si sh i g ha n ds t a b l e ；i nt h ed i f f e r e n tm o n t h st h et nr e m o v a le f f i c i e n c yh a v eag r e a t e r v o l a t i l i t yi nt h em i d d l ea n db o t t o ms u b s t r a t el a y e r so ft h et w ok i n d so fc o n s t r u c t e dw e t l a n d s ，w h i c hc a nb e s e e nf i l l i n gt h e inr e m o v a lr a t ec h a n g e sf o rt h ew h o l ew e t l a n dt nr e m o v a l i ni n t e g r a t e dv e r t i c a lf l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n d ，t h ea m m o n i u mn i t r o g e nr e m o v a lo c c u r r e dm a i n l yi n t h eb o t t o mo ff i l l e r , i ni t ss u r f a c ea n dm i d d l ef i l l e rl a y e r st h ea m m o n i u mn i t r o g e nr e m o v a le f f i c i e n c yi s s l i g h t l yw o r s et h a nt h eb o t t o mf i l l e r ；i nt h es u r f a c es u b s t r a t el a y e ro ft h et w ok i n d so fc o n s t r u c t e dw e t l a n d s t h e r ee x i s tt h ea m m o n i u mn i t r o g e nr e m o v a lw i d e rf l u c t u a t i o nm a r g i np h e n o m e n o n i nh o r i z o n t a ls u b s u r f a c ef l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n d ，t h ea m m o n i u mn i t r o g e nr e m o v a lo c c u r r e dm a i n l y i nt h es u r f a c ea n db o t t o mf i l l e r , a n di nt h em i d d l es u b s t r a t el a y e ri ti sw o r s t 1 v ( 5 ) i ni n t e g r a t e dv e r t i c a lf l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n d ，t h es u r f a c ea n dm i d d l ef i l l e rh a v es t a b l e p h o s p h o r u sr e m o v a l ；r e m o v a l ；i nd i f f e r e n tm o n t h st h ep h o s p h o r u sr e m o v a lo fs u r f a c el a y e rt h e r ea r e s i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s i nh o r i z o n t a ls u b s u r f a c ef l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n d ，t h ep h o s p h o r u sr e m o v a lo c c u l t e m a i n l yi nt h eb o t t o mo ff i l l e r ；b e c a u s eo ft h ec o m b i n e de f f e c to ft h et e m p e r a t u r e ，h r t , p h o s p h o r u s p o l l u t i o nl o a dt h e r ee x i s t sas e r i o u sp h e n o m e n o no fp h o s p h o r u sr e l e a s i n gf r o mt h em a t r i xi nh o r i z o n t a l s u b s u r f a c ef l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n d ( 6 ) i ni n t e g r a t e dv e r t i c a lf l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n dt h e r ei ss i g n i f i c a n ti m p a c to nt h er e m o v a lo ft n ， n h 4 + - na n dt pw i t ht h ec h a n g eo fw a t e re n v i r o n m e n tt e m p e r a t u r ew i t h i nc o n s t r u c t e dw e t l a n d ；w h i l et h e r e m o v a li m p a c to fv a r i o u sp o l l u t a n t si nh o r i z o n t a ls u b s u r f a c ef l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n di sn o ts i g n i f i c a n t d oc o n c e n t r a t i o ni nt h ei n t e r s t i t i a lw a t e r , h a sas i g n i f i c a n tp o s i t i v ec o r r e l a t i o nw i t ht h er e m o v a lo ft n ，t p a n dc o do fi n t e g r a t e dv e r t i c a lf l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n d ；w i t ht h e n h 4 + - nr e m o v a lo fh o r i z o n t a l s u b s u r f a c ef l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n d ( 7 ) t h er e s u l t ss h o wt h a tu s i n gt h eg a s w a t e rr a t i oo f2t od oa e r a t i o ne x p e r i m e n ti ni n t e g r a t e dv e r t i c a l f l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n dc a ng e tt h eb e s te f f e c t so fs e w a g ep u r i f i c a t i o n t h e a v e r a g er e m o v a lr a t eo f c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d 、t o t a ln i t r o g e n 、a m m o n i an i t r o g e na n dn i t r a t en i t r o g e no ft h ee f f l u e n c eo f u p s t r e a mp o n dr e s p e c t i v e l yi n c r e a s e16 4 7 ，5 15 ，13 8 4 a n d9 6 91 t h a nn o n a e r a t e de x p e r i m e n t t h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h ee f f e c to fr e m o v a lc o da tt h eg a s w a t e rr a t i oo f6i sb e t t e rt h a n2 ，i nd e a l i n g w i t hd o m e s t i ch i g h e rl o a dc a nu s et h i sg a s - w a t e rr a t i ot oa e r a t e ( 8 ) i nh o r i z o n t a ls u b s u r f a c ef l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n d ，a e r a t i o nc a nm a k et h et r e a t i n ge f f e c to fc o d i m p r o v em o r eo b v i o u s l yt h a nn o n - a e r a t e de x p e r i m e n t ，e s p e c i a l l yw h e ng a s w a t e rr a t i oi s6t h ei n c r e a s ec a n b eu pt o3 0 ；t h ea v e r a g er e m o v a lr a t eo ft na n dn h 4 + - ni sn o to b v i o u s c h a n g ew h e nt h eg a s w a t e rr a t i o i s2 ，a n dt h e r ei sas u b s t a n t i a li n c r e a s ei nt h er e m o v a lr a t eo fn 0 3 - n ；w h e ng a s w a t e rr a t i oc o n t i n u e st o i n c r e a s e ，n i t r o g e nr e m o v a lh a v ev a r y i n gd e g r e e so fr e d u c t i o n i nt h et w ok i n d so fc o n s t r u c t e dw e t l a n d s ，t h e r e m o v a lr a t eo ft o t a lp h o s p h o r u si sn os i g n i f i c a n tc h a n g ei nt h et w oc o n d i t i o n so fa e r a t i o na n dn o n a e r a t i o n k e yw o r d s ：i n t e g r a t e dv e r t i c a lf l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n d ，h o r i z o n t a ls u b s u r f a c ef l o wc o n s t r u c t e d w e t l a n d ，h y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m ep a r a m e t e r s ，s e a s o n a le f f e c t ，s e w a g ep u r i f i c a t i o n ，a e r a t i o n v 一 3 2 1 实验装置2 3 3 2 2 运行条件一2 4 3 2 3 水样采集及测试一2 4 3 2 4 数据处理2 5 3 3 结果与分析2 5 3 3 1 对c o d c r 的去除2 5 3 3 2 对氮素的去除2 6 3 3 3 对t p 的去除2 8 v i i 3 3 4 环境因子对污染物去除的影响3 0 3 4 小结31 4 曝气对两种人工湿地污水；争化效果的影响3 3 4 1 前言3 3 4 2 材料与方法3 4 4 2 1 实验装置3 4 4 2 2 实验设计3 4 4 2 3 水样采集及数据分析3 4 4 3 结果及分析3 5 4 3 1 曝气对人工湿地中溶解氧分布的影响3 5 4 3 2 对c o d c ，的净化影响3 5 4 3 3 对氮的净化影响3 6 4 3 4 对总磷的净化影响3 9 4 4 讨论3 9 4 - 4 1 曝气与c o d c r 去除3 9 4 4 2 曝气与氮去除4 0 4 4 3 曝气与磷去除4 l 4 5 小结4 1 5 结论4 3 参考文献4 5 致谢5l 攻读学位期间发表的学术论文目录。5 3 独创性声明5 5 文献综述 1 1 农村生活污水概述 1 文献综述 农村生活污水是指居民生活过程中粪便及其冲沈水、沈浴污水、厨房污水及一些农 村分散养殖过程中所产生的污水。由于受人口密度、经济结构、作物组成、节水水平、 水资源条件等多种因素的影响，不同农村的用水指标值差别较大【2 1 。有研究显示，生活 污水中悬浮性固体含量约为1 0 0 - - 5 0 0 m g l ，最高浓度是最低浓度的5 倍；化学需氧量 约为6 2 0 6 - - - 3 1 4 0 5m g l ，最高浓度大约是最低浓度的5 0 6 倍；氨氮含量约为3 5 9 - - - 4 0 5 0 m g l ，最高浓度是最低浓度的1 1 2 8 倍；总磷含量约为0 4 5 - - - 1 2 1 1m g l ，最高浓度是 最低浓度的2 6 9 1 倍；p h 值为6 9 【3 1 。 农村生活污水的直排，造成了农村面源性的污染。针对农村的实际条件解决其面源 性污染问题，应优选投资少、管理及维护方式简单的污水处理系统。现如今，在研究农 村生活污水处理中，多采用以人工湿地为主的、与厌氧消解工艺楣结合的复合工艺。对 其的研究及应用已经取得了一定的成果，但大范围推广应用，还需要投入更多的研究工 作做支撑。 1 2 人工湿地概况 人工湿地是在自然湿地降解污水基础上发展起来的污水处理生态工程技术，是一种 由人工建造和监督控制的、工程化的沼泽地，利用自然生念系统中的物理、化学和生物 三重协同作用来实现对污水的净化【4 1 。 人工湿地也叫构筑湿地、构建湿地。人工湿地是从生态学原理出发，模仿自然生态 系统，人为地将土壤、沙、石等材料按一定比例组合成基质、并栽种经过选择的耐污植 物，培育多种微生物，组成类似于自然湿地的新型污水净化系统【5 1 。 人工湿地不仅能有效去除污水中的悬浮物、有机污染物、氮、磷等；而且能有效去 除病原微生物、重会属、藻毒素等外源尘物活性物质；城镇综合污水经过处理后可达到 二级乃至一级排放标准；受污染地表水劣v 类经处理后可达到i i i 类，有时可以达到 饮用水源水质标准；适用面广，除处理城镇生活污水外，也能广泛应用于农业、畜牧业、 食品、矿山等工农业废水的处理4 1 。 l 两种人l ：湿地对污水的净化能力研究 1 3 人工湿地的类型和特点 以水流方式分，人工湿地主要分为表面流( s u r f a c ef l o w ) 和潜流( s u b s u r f a c ef l o w ) 两种。潜流型人工湿地又分为水平流( h o r i z o n t a lf l o w ) 和垂直流( v e r t i c a lf l o w ) 两种。垂直 流人工湿地可分为单一垂直流和复合垂直流( i n t e g r a t e dv e r t i c a lf l o w ) 。各种类型的人工 湿地优缺点见表1 1 。 表1 1 各种类型人工湿地优缺点 t a b l e1 - 1a d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fv a r i o u st y p e so fc o n s t r u c t e dw e t l a n d s 1 4 人工湿地技术的发展概况 1 4 1 国外发展概况 1 9 5 3 年德国的s e i d e l 博士在研究中发现芦苇能去除大量有机和无机污染物。2 0 世 纪6 0 年代木，s e i d e l 与k i c k u t h 合作并由k i c k u t h 于2 0 世纪6 0 年代中期丌发了“根区法” ( r o o tz o n em e t h o d ) 1 5 - 1 6 】，该理论的提出掀起了人工湿地研究与应用的热潮，标志着人 工湿地作为一种污水处理技术开始受到关注【0 7 1 。 欧洲的早期工作对美国人工湿地技术产生了影响。在2 0 世纪6 0 年代术，美国n a s a 的国家空间技术实验室研究丌发了一种“采用厌氧微生物和芦苇处理污水的复合系 统”【5 j 。北美自2 0 世纪7 0 年代丌始对不同设计的人工湿地进行了广泛的试验，有1 7 0 多个人工湿地运行，出水可作为集中式生活饮用水水源地二级保护区、鱼类保护区及游 泳区的水质标准。2 0 世纪8 0 年代木和9 0 年代初在英美相继召_ 丌了人工湿地研讨会，提 出了许多有关污水净化机理和处理系统参考设计规范及数据【限2 0 1 。 白德国1 9 7 4 年首先建造人工湿地以来，该工艺在欧洲得到推广应用，在美国、加 拿大等国也得到迅速发展。1 9 9 6 年在奥地利维也纳召丌的第4 届国际研讨会标志着人工 湿地系统作为一种独特新型废水处理技术正式进入水污染控制领域【1 9 卫l l 。目前在美国有 6 0 0 多处人工湿地工程用于处理市政、工业和农业废水。欧洲有超过5 0 0 0 个潜流型人工 2 文献综述 湿地用于污水处理，应用较多的是水平潜流系统。在些东欧国家， 1 0 0 0 人口规模的乡村级社区、甚至一家一户进行生活污水处理( 2 2 。2 4 1 。 1 4 2 国内发展概况 我国进行人工湿地处理系统研究较晚，在“七五”期间4 丌始对其 工湿地处理污水的研究工作始于1 9 8 7 年。2 0 世纪8 0 、9 0 年代我国建 水面人工湿地，处理生活污水和工业废水，又在深圳建了白泥坑人工 处人工湿地进行了应用和研究【2 5 】。此后，我国各地先后建立了人工湿 地处理污水规律及其机制进行了比较系统的研究；中国环境科学研究院研究了人工湿地 控制农业区径流污染的效果；中国科学院沈阳应用生念研究所研究了人工湿地系统处理 石油废水的效果。目前，人工湿地所能处理的污水类型已经扩大到生活污水、农业面源 污染、矿山废水、农场废水等5 , 1 1 - 1 4 】。 1 5 人工湿地结构及净化机理 构建一个人工湿地所需要的材料主要有填料、植物、布水管道、防渗水层( 例如： 塑料布或水泥墙) 等，各部分相互作用，构成一个复杂的生态系统，通过植物、填料及 填料表面生长的生物膜、根际微生物共同作用来达到对污水中各种污染物去除的目的。 1 5 1 人工湿地中基质填料的应用与去污机理 。 填料是人工湿地的基质与载体，它支撑着人工湿地动植物与微生物的生命过程，填 料对污染物的截留为后续植物吸收、微生物降解、自身吸附创造了一定有利条件。在实 际应用中，对于填料的选择，应使其具有以下特点：质轻，松散容量小，有足够的机械 强度；比表面积大，孔隙率高，属多孔惰性载体；无害环保，化学性质稳定；水头损失 小，不变形，吸附能力强；滤速高，使用周期长【2 6 1 。在应用中，多采取不同性质的填料 搭配使用，为此应当考虑填料粒径与填充厚度的有效搭配，这样可以提高填料层的净化 效果【2 7 】。 填料粒径的大小是影响湿地系统水力传导性的主要因素，关系到污染物在湿地中的 停留时i 刨及系统的空隙度【2 引。在t s s 去除与解决湿地堵塞方面，粒径大小是重要因剥2 9 1 。 填料的厚度是决定人工湿地过水断面面积和污水处理效果的重要参数。一般须根据所栽 种植物的种类及根系的生长深度来确定填料的厚度，以保证湿地床中必要的好氧条件 孤种人l ：湿地对污水的净化能力研究 【3 0 1 。有研究显裂85 1 ，基质填充的深度在1 米以内时，对