（环境工程专业论文）海泡石人工湿地处理城市生活污水的研究.pdf

摘要 人工浸地技术处理生活污水及工业废水具有投瓷节餐、工艺流程麓单、出水 水质好、易于管理的特点，受到广泛的关注，对人工湿地技术的研究方兴未艾， 国蠢外众多研究入员对入工涅穗豹设诗褐造、去污麓力、反应琢淫等等迸行了深 入的探讨，著在实践中款得了巨大的成功，资料表明，利用人工湿地技术处羰城 镇生活废水，对我国众多城镇、乡村来说，具有广阔的威用前景。 本研究在偌繁 氇久研究残暴静墓麓上，稍用海泡石这一江西特有静矿物溪为 基威，辅以香根擎等适应环境魅力强，去污效果好的植物，构成海泡石人工滠圭f 垒 系统。通过试验发现，该人工湿地对嫩活污水中有机物具有良好的去除效果，同 时藏氮豫磷翡麓力氇琵较强，溯力学研究表明，人工漫瀚对c o d 。、n h a - n 、t p 的去除满足一级动力学方程： 对c o d 。 c c 0 d = c o 0 2 5 5 7 e 删4 2 ( m g 1 ) 对n h a - n ：胛。一= c o ，一0 4 0 9 7 e 3 7 6 2 n ( r a g t ) 对t p ： c ，= c o p 0 3 5 8 e “1 2 圳( r a g 1 ) 遗过试验，表鹱了潺凌、p h 值、承力受蘅等霞索对滠遗去涂污染物静散率 数影响并不是特别骐显，固瓣瞧袁明系缝爨承夔电导率与c o d 。之润著无明显鳇 线经关系。 本骚究霹跨潜入工瀑遗去豫污染镌鹳撬臻选褥了慧结与分辑。逐过试验，氆 发现了一浆趣蹶，并提惑了巍基戆见惩，为：j 装一步深入磅窕镞了一憋妻# 麓难铸工 终，该试验遵淹爱人工澄遗楚鹫生活污承提供了一些蠢麓戆参考。 关键词：入工湿斑；海泡石；眷根革；城带生活污水；去除率；葳斑韵力学 珏 a b s t r a c t t h ec o n s t r u c t e dw e t l a n dt e c h n o l o g yw h i c ha p p l y i l l gt ot r e a tt h es e w a g ea n d i n d u s t r yw a s t e w a t e rb e i n ga r e n t i o n e dm o r ea n dm o r en o w a d a y sw i 出i t sl o w e r i n v e s t m e n t , s i m p l e rt e c h n i c s ，b e t t e ro u t f l o wq u a n t i t ya n de a s i e rm a n a g e m e n t t h es t u d y o ft h ew e t l a n d si sf a s h i o nt h r o u g h o u to ft h ew o r l d s om a n yr e s e a r c h e r sh a v es t u d i e d t h ec o n s t i t u t i o n ，t h ec a p a b i l i t yo fg e tr i do fc o n t a m i n a t i o n ，t h e o r yo fr e a c t i o na n ds o o n a n dt h ec o n s t r u c t e dw e t l a n d sh a v eb e e na p p l y i n gi n p r a c t i c e s t ot e s t i 母i t s f u n c t i o n i ts h o w st h a tt h ec o n s t r u c t e dw e t l a n dh a v eag o o df o r e g r o u n di nt h et o w n s a n dv i l l a g e so fo u rc o u n t r y t 撼sp a p e rs t u d yt h ec o n s t r u c t e dw e t l a n d st h a tb u i l d e du pw i t hs e p i l i t ew h i c hi sa k i n do fm i n e sg e tf r o ml e p i n go fj i a n g x ip r o v i n c ea n dc h o o s et h ep l a n t - - v e t i v e r i a w h i c ha d a p tt h ee n v s r o n m e n tw e l la n dc a l lg e tr i do ft h ec o n t a m i n a t i o nb yi t s c h a r a c t e r w ed r a wt h ec o i a l u s i o nt 1 1 a tt h ew e t l a n d sc a r lg e tr i do fc o d “, n h 4 - na n d t pw e l l b yt h ee x p e r i m e n t s t h e k i n e t i c s s t u d ys h o w t h a tt h ed i m i n i s ho f c o d e r ，n h 4 , ：na n dt pa r es a t i s f i e d , n i t ht h eo n e n a g ee q u a t i o n ： t oc o d c r ： c c = q o 2 5 5 7 e “2 ( r a g 1 ) t o n h 4 - n ：c ，龇一= g ，4 - n 0 。4 0 9 7 e 4 “2 ”( m g i ) t ot p ： o = c o p 0 ，3 5 8 e 2 ”( r a g ，t ) t h es t u d ya l s os h o wt h a tt h ef a c t o r ss u c ha st e m p e r a t u r e ，p h ，l o a do f h y d r a u l i c h a v el i t t l ea f f e c t i o no nc o n s t r u c t e dw e t l a n d ，a n dt h e mi sn oe v i d e n c et h a tt h e c o n d u e t i o 拄h a sr e l a t i o nw i t hc o d “o f o u t f l o w 。 a n d ，t h i sp a p e rd i s c u s st h et h e o r yo fw e t l a n d , p o i n to u tt h ep r o b l e m sw em e e ti n t h e e x p e r i m e n t ，g i v et h ee x c u s eo f m y s e l f t h es t u d yc a r lb eu s e dt oi n d i c a t et h ew o r ki n t h ef u t u r ea n di np r a c t i c e z h a o j i n 媾n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n 蛰 d i r e c t e db yp r o f w a nj i n b a o k e y w o r d s ： c o n s t r u c t e d w e t l a n d ；s e p i o l i t e ； v e t i v e r i a z i z a n i o i d e s ； u r b a n d o m e s t i c s e w a g e ；d i m i n i s hr a t i o ；k i n e t i cr e a c t i o n 班 嚣吾 漫地魁地球上的一孝中重要生态系统，人类对湿她的认识，经历了一个漫长的 过程。漫越研究最早可以追溯到1 7 凝纪，欧洲学蠹簸旱对滔浮避行了较失系统 的探讨，剁立了湿避科攀基本理埝的雉形，妻到2 0 世纪翅，浸媳学进入发展期， 大量漫地硪究成果阅世，对漫地的认识开始从感性上羚到理性，势嚣始走向系绫 与综合研炎。滠建瞧函梵套抵镶滋水、调节疑漉、改饕气僚、按刽污染、美傀琢 境和缎护区域患态乎德蒋方蘧黪更献，羧誉爻“嫩球之弩”，与淼接、海洋一莛 并歹d 为全球三大生态系统。 扶上个世纪七、八十等建开始，坏舔工馋卷及辩磷太受野戆扶控割污染瓣建 度对澎越邀行深入的磅究。通过人工藏囊然漫煺处理叟活污东及工蝗废东，鼹脊 投资少、能耗低、效率离和适于不同性旗及浓度的污农、受气候祭馋影峨较小、 较其饿低瓣城市污农处理方法 趣缝处理、稳定磐等) 占建瑟积大辐发减少等 诸多特点，成为一矮毅型污求处理技术，已失越慕越多戆入艇掰重稷秘接受。器 前，世界上有多个圜家利用人工湿地技术处理污水已经取终了工程土的成功，我 圈也已经建成几十个人王漫逢，躅于实验或实鼯工程。摄掇佶箕，萋全甏垮懑= 级污水处瑕厂处理城_ 蠢生蠖污水，最少爨投资3 0 0 亿人民蘑，并将囊封年运雩亍费 用3 0 亿元以上，按照我国匿前的财力现状，愿力十分沉重，因此，研突应耀人 工湿熄处瑷技术处理污承，在我国广大中、，l 、城枣秘众多城镇中蠢广壤豹蔻豢， 怒一顼剩圈利民的科硪项曼。 同时，我们也没意到，漫地祭统是个复杂蛉生态系绞，要突全认识这个系 统的工作殿理瓣要 蔽大澄浆王终秘磷究，遥过建立人王漫鑫羹来处理浮农豹磷究还 没有一套凳整瓣科学的设诗鞠运行管理参数，鬓辨，慕鼹不阉瓣基蔟、接糖帮遴 水方式，处理的效果也寅缀大差爨，孵蠢这些阃题，豁震要我鳃在零暹磅王炸中鹚 以瑟决，锼人王湿撼这顼耪菠术成爻绥次求污染滚题酶一熬弱瓣。 独创性声明 本人声明所垦交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我掰知，除了文中将剐加颤称注帮致谢的地方矫，论文中不包禽其 他人已经发表或撰写过敕研炎成果，也不包含为获缮番善文学或其缝教餐规 构的学位成证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均己在论文中俸了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：嘉妻，骜。 签字目期： 2 u 以砗厂月拍 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 壹笸苤鲎 有关保留、使搿学位论文的蕊定， 有蔽保謦并囱国家有关罄门鼓援撞邀交论文赘复零 孛移磁盘，是谗论文被套壤鼹 借阅。本人授权 查美基堂 可阻将学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库逃行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 缳密戆学整论文在解鬻焘逶爨本授投书) 一繇蛾一名：前， 签字目期：支矿嗒年办厝目签字日期：，年6 月f 6 目 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通流遗垃： 电话： s 编： 1 文献综述 1 1 善| 言 湿逮( w e t l a n d ) 是遗球上东篷糖互俸耀澎藏熬独特生态系统，是重要的生存环 境和自然界最富生物多样性的生态景观之一f 1 1 。湿地的功能主要表现在抵御洪 水、调节径流、改善气候、控制污染、美化环境和维护区域生态平衡等方面，有 其它系绞掰不戆替代匏俸用。被誉为“逮球之弩”、“生禽瓣摇蟹”、“文餮豹笈潺 地”和“物种的基因库”。因而在世界自然保护大纲中，漫地与森林、海洋一起并 列为全球三大生态系统。 显媳广泛分毒于擞器套基然选卷。据翱步绞毒卡，全球漫圭| 鏊慧嚣瓢为 8 5 6 x 1 0 8 h m 2 ，约占世界陆地藤积的6 4 。我困湿地霹积达6 5 9 4 1 0 4 h m a ，鼷亚 洲燕一、蠼器第四位h 1 。慰湿楚的定义，最权黢戆爨美鬣鱼秘露生动物管遴鼹提 出的【2 l ：漫越是麓生系绫襄求生蓉统之阗过渡的她，农这些建上，求经经零 在或接近地表，鼓为浅水所覆箍，漫地必须农下述兰个特性中蛇一个或一个以上： 避上至少餍裳性生长蛰优势黪承叟壤甥；基壤中不透承懿求成壤占优势 基 厦非土壤，在生长季节麴某些时f 突搜承绣镪帮竣技浅承耩覆箍。塞予漫逡蕊麓表 陆鼹类生态系统的某些特征，具鸯多葶申生态功和经济与社会馀谯，为姥，激地 科学磷究受到越来越多黪关注，已成为当今世界爨关注熬耋熹学季喜与研究壤域。 是最早爱到国嚣条终保护鲍生态答绞1 3 j 。 湿地在萋水防洪、调节气温、降麟污染、保护生物多样燃和维持区域生杰平 衡薅方嚣越罄不可替代懿痒鼷。浸避楚多耱珍爨水禽懿援患缝【4 】；潼缝可_ j ：蠹邋蒸 发秘地下渗水，瀵躐洪峰滚量，减轻洪灾蔻险【3 l ；瀑逸述缝骞激姥廷理生滋污窳、 农北排灌塌水和工业用水，大量截溅贱源营莠物厦惑氮稠惑磷，大蟠发减少 b o d 5 ，c o d 。含量【6 】。然瑟，蠡j l 予人为载爨潮、基海造瀑；掇之生涯污承粒工篷 废承的大量攘敷，造成了湿圭| 魏露积的大幅壤减少以及湿建生态繇凌静强瑟瑟纯， 进惩弓l 起珍爨鸟类减少、污染洳剥、气候劣变等系歹环境阀鬏用，这才遗搜太 稍逐灏认谈戳澄蟪镙沪载重要性，开始努力采取模羧湿筑邵入工瀑蘧麴方法遴行 生态螅镰护蠲污瘩懿处蘧，势取褥了定翡效豢。翔采鞠入王湿辘保护繁麓丹溪 鹤 8 】；用人工湿地去除乳制品废水中的b o d s 、c o d 。氨态氮和磷【9 】。在用人工 湿地处理铁矿酸一睦撼放水【1 0 1 、炸药车间排放水【1 1 】、煤矿系统排废水过程中，人 工湿地傻捉 放水憋p h 馕升态，总氮积憨磷下降，钢、铁、锤等离孑大喔度减 少。剥羯水葫芦承摹人工湿撼在褥生浆造纸疲窳避簿处理螽，其浅水求震氇 哥达到捧旅标准登可稻子表灌n 2 1 ；将遣熬源附近的天然沟渠改建成人工湿魂， 施热废水经过石获沉淀池避彳亍预处理，再经过植物塘的迸一步净化，可达到出水 中的氟亿物 芦苇 ( 5 3 1 ) 黄昌蒲( 2 9 3 ) 水葱( 1 6 5 ) 7 磷的吸收比例顺序为水葵( 2 5 5 4 0 a ，) 奖人 蕉( 6 8 9 钧 芦苇( 5 4 6 嘲 黄昌蒲( 2 3 9 ) 承葱( 1 7 8 嘲。德其进行的是盆栽试验， 有待于程湿鲶系统中得翔进一步验证。中国科举院水生奎物研究所研究表明上行 毒 漉一下行漉人工漫遣污承处理系统对藻毒索鸯一定静净仡作翔鄹j ，基矮瀚蔽辩 和细菌的降解作用是去除藻毒索的主露机制，同时，上萼亍澈一下行滤人工滠媳在 冬攀仍能较好的改善水鹱。华寝热带农监大学【3 9 1 逡抒了潜流式人工湿邃系统鲶 理天然橡胶加工废汞酾小墅试验。缩粱表骥：当进承p h 、c o d 。，、硎r n 乎均馥分 别为6 8 5 、1 5 2 3 。3 4 m g l 、2 9 7 + 2 5 m g l ，隶力受稽为0 ，0 t 6 m v m 2 d ，承力停留辩阚 为3 d 时，湿魏系统对c o d 。、b o d ；、n k n 的去除率分剐为9 0 。4 2 、9 3 2 5 、7 5 3 7 ； 该系绕耐羚蛊负萄强，出水水鹱稳定。中国巧壤科磷院文文襻【2 0 l 奁 9 9 4 1 9 9 5 年，采稻癌漂浮植物、沉水植物、挺求植物及苹滤带组成的人工湿地对控制农闲 径流污染进行r 研究。漫地占地1 2 5 7 m 2 ，剥煺低洼枣辨地改造褥成，该系统投 瓷少，运行管臻方便，生态环境效益鬣藩。中科院寓索植物所瑚l 采用入工滋迪 系统处理酸性铁矿废水，面积1 3 0 m 2 ，流量0 5 矗m ，铡离子去除9 9 。7 ，铁离子 去躲9 9 。g ，锰离子去除7 0 9 ，每年逡彳亍费5 一l o 万元。华南农娩大学热带甄 热带生态研究所【4 q 分荆以香裰荜和风车草为植被，按1 o r e x o 。5 m x o 。8 m 建立人 工漫地，邋过4 季溅试，婿究冀对猪场滚水有辊物盼净化功髓及其随季节、逡求 浓波及水力停留时间变化的瓶律，结果表明，该人工湿地对c o d 。，和b o d5 商稳 定鲍去除效聚，鼹湿蟪摭毒规受蘸游击戆力强。溉汪大学魏舞春餮【4 等菱涤入 了步，研究了人工澄蘧蕊质中磷酸酶、脲酶和蛋白酶活性的空间分布规律及与 污水净化效果之间的关系，硪究表明磷酸酶謦脲懿胞滋憋隧基威深度数增加露降 低，蛋自酶活健在基斌上鼷避离，下层次之，中艨最低；以上磷突针对漫地菜一 缎成部分懿擒物帮壤耪等鬣集中在小试躐摸进行了疆致的辑究，但中试规模灏穗 合工程运行报道结果较少，其接广盛精价德受到限制。 近年柬，全键界藏溪内掀趣了研究移剩用瀑遮懿壤污水的热灞，温通成为一 项翁景光明鹣新兴污承处理技术，被越来越多溪家蕊渡瓣联耋视和采纳，掰处淫 污求的种袋也多样化：在温魄处理污水的效率、机理以及漫地系统各组分魄作用 警方面崴襻了巨大成就。然而，茸前谴辨器国所建造的人工湿媳在工程设计、浸 没嚣积、流速、爨承东矮、流鬟疆澍、擅物群落、益瓣设备等方谣仍桶差饺大。 国内对人工漫地处理污水技术研究骢应用爨处于怒步阶段。有关工艺设计资 料和应粥实铡还不多嫩，她理效果逐不尽人懑，鸯您络会我晷不闲媳区虢爨体祷 况，深入开震研究工侮，敢褥适合予不同媳涯，不瓣环境气候祭韩及不同海水特 髓的实羽数据，敬键进冀在我国适当遣嚣的推广应用。 1 3 入工滋壹篷去污漂瀵的磷究 人工湿建舞除污染穆懿爱应梳淫+ 分复杂，其综合了耪溪、化学、生物翡共 同作用【1 7 l 【6 0 】，人工基质、水擞植物和微生物是人工湿地的主要组成部分。 对人工澡地去污原理的研究，国内外专家学者经过几十年的探索，基本上商了一 令宏蕊瓣谈谈，麸大潦静文献资料中，可疆看出，露去污涿蘧静研究，主凝包括 两种研究思路；第一种方式：以湿地构成物为研究对象，即构成湿域的基矮、水 生植物等在处理水污染物中所起的作用；第二种方式：以污染物种类为研究对象， 帮污承中静s s 、c o d 。b o d 5 、n 、p 、蓬金藩簿污染物在滏邃中酌迁移转纯蕊 律。 1 3 1 基质的净化机理研究 基蒺，纛称为壤拳毒，楚擒残人工瀑遣翡主要部分，宅凝怒污东鲶灌静圭鼙场 磺，也是微生携瓣主要载钵，同嚣雩还为永生檀黪提供营养支耨。簇葳去污舔瑾主 要恕廷穗予交换、专蛙与嚣专牲| 殁瓣、螯会终赐、沉辫反瘦等郴l 。污承在基蒺 熬缝骧中淡瀚或在瘩薄静褒甏滚动，污永中不溶毪舞撬耱逶过滋淀、过滤作鬻， 可以缀铗被罄痿截鏊下来，被基震中翡徽生物拳j 溺。棂攥研究发蕊，在漫螽鹜中藏 气的含羹是不均匀分毒鲍，枣子援甥援系的馋爨，傻棂蓉周围熬东琢撬依次量姆 氯、缺甄及厌戴状态，滋逡懿一个重簧特惩藏楚存在好氧与厌襞：器颓1 4 3 1 麸蠢馕 基艨痰氯化还联毫垃麴交栊穰度毫达1 0 0 0 m v ( - 3 0 0 - - 7 0 0 m v ) ，黼j i ：，在旗葳肉 更褥量发生氧化还原反应，鲻套极穆熬降孵反戏，众霭氧讫物懿还瑟反应，硝住 一爱磺纯反嶷，产滔反应簿。嚣蘸广泛旋矮戆人工溪缝主要戳汐靛、渗主、土壤、 石块、煤渣餐巍藻痿，薹震不蠢，对污染物鹃去除熊力瞧有差异。椽丽花、髑貘 】矮究了沸蠢、沸葛一石灰嚣、石灰磊3 秘壤糕黪入王湿壤静潦纯能力，结袋 表骥：( 1 ) 游石窝石灰葛混合镬爰，不会降海沸石鞭辫氨氮豹鬣力； 挺永梭物，不褥部位，浓缩倍数也不相同，一般掇 蓥 时，研究认为，植 物对商毒脊害物质的吸收以被动吸收为主，增加襁物和废水的接触时间，可增强 植物对其的去除率。有黧植物的根系分泌物还能杀死污水中的大肠杆菌和病源菌 湖。黄时遮i 蹋等利用灯心孳、芦苇、馨蒲进行了湿地系统处理模拟污水的舷栽 静态实验，实验发现：对c o d 。，的去除率芦苇为3 8 ，菖蒲为4 1 ，灯心革为 4 2 , - 4 6 ，并且污水的p h 慎从3 5 变为7 0 左右：李亚治【5 3 】对用水稿芦水革人 工湿地处瑷造纸疲水进行研究时发现，b o d 5 、c o d 。：、s s 豹去除率分别达到了 9 8 、9 3 和8 9 ，且系统性能稳定；成水平【5 q p 5 t 5 6 1 等系统的研究了香蒲、灯心 草在瀵地处理中的作用，并且认为灯心革是人工湿地中理想的冷水植物；彭江燕 拼1 研究了芦苇、求葱、黄蔼蒲、美入蕉、风车草篱五种授物，结聚显示，这些 撩物都能适应人工湿地的工艺条件，但不同植物的蒸数量、生物量、根密度和根 长存在较大羞异，需根据湿地的不同水流类毅，选择不同的植物；阳承胜 5 7 1 等 研究了宽许番蒲对锸，镩矿嶷水的处理能力，实验袭明：p b 、z n 、c u 、c d 的丧除 率分剃为9 3 9 8 、9 7 。0 2 、9 6 8 7 、9 6 3 9 ，水质脊明显改善。陈桂珠f 5 8 】等研 究了自骨壤，实验表明，载种了白骨壤的湿地比不栽种白骨壤的湿蚍的金属众属 净亿率要箭。e r n e s tc l a r k e l 5 9 1 等研究了灯心草、芦苇、水烛、宽叶褡蒲等植物在 去豫水中氨的能力，研究表明，控制氨在水中的派度，可以提赢植物的生长愤撼 和系统的处理能力。k r r e d d y 6 0 】等研究了风眼莲等几种水生植物净化污水的能 力，结果发现檬物去除氮的效果顺序依次为：风眼莲 浮蓬 水鳖 浮薄 橡叶 萍 紫萍。 葚 1 3 3 微生物的净纯原理磺究 微生秘在湿地养分的生物地球化拳循琢过程中往往起核心悸用，它们怒蒜类 污水中嫩先出现并对污物起吸收与降解作用的生物群体，而舅还能捕获溶解的成 分绘它们的动物戚植物麸生体利用。微生物的生物爨可 乍为一个滠地生态系统中 土壤物理仡学特征，养分含煮变化以及有机质积累与分解的一个有效反映指标 6 u 。湿生植物通过遇气缎织的运输，将氧气输送至4 根区，凌掇物根须周围微环 境中依次懑蕊荮氧嚣、藩蕊区和获氧嚣，为好氧微生耪和获戴微生物大鬃存在褥 供了祭件，泼水中大鄱分有机物程好氧区内被好氧微生物氧化分瓣，丽在还原区 域内则经厌瓴细菌的发黪作用将商机物分解。在基艨中由于含毒大量植物的缀， 形戏了凝系嚣蠛，搬毯中鹣徽生麓群体密菠魄释搬嚣土壤丈，翻筱单德麓，骰荦 稔胬属中的备种缅菌都育很强的降解有讥物的畿力，细菌能搜食氮化台物转化为 可供植物和微生物利用的含氮无机他含物，冀藏具露强大的酶系统，姥g l 起绥缨 素、术霞索、果荻镰豹分解嘲，麓分熬蛋鑫麓纯台物释放氦；旅线菌爨降解禽 氯和不含氮纯合物的积极参与者，还熊形成抗缀物横维持濠地囊锄群落酶动态平 衡；磷细菌熊将有机状态的、不可直接剿用的磷繁黪解为篾单的、可供攮妨及微 生物吸收麴磷纯耪，并在淡氧条件下携供冠键黼麓酸；硫缩蔼髓将有辊硫他耪辩 解为蠢祝硫纯钫薄从污水中除去；含氮纯合物的去滁则先出皿硝他细麓瓤戆像缀 菌在好氧条件下将其降解为硝酸和溉硝酸，又在缺氧条件下疑皮磁化纲辩搀其还 蒙舞n 2 0 域氮气f 5 霹。磺窝证实污永中b o d 5 帮c o d 矗懿去除率与激整扬数精麓 显稳关：污水中n h 4 - n 的去豫率与根嚣的硝化溺菌和度磷化纲菌数爨稠关憾极 显著；而磷元素的去除率则与根际中的磷细越数目掇正相关【删。媾元孝【6 4 1 璎 究了鼹牵荤入工滠童| 亟污水处理系统t n 去豫率及掇转纯绸菌的数虽，结槊表嬲， 与茺棱麓系绞褪魄，氯纯锈菌嚣碉遂菠辩，硝毒i 二镝蔼凝爱硝仡细菌均麓獭个数 量缀。c h a r l e sa n d r e wc o l e 6 5 崤硬究了人工浸燃中生物数量与壤有规甥之闺戆 兼系，遽过对美霹宾夕法飚亚州态造豹7 痊人王滠撼熊磅究，涎明人王浚熄与鑫 然滋缝擞警耪静麓麓剿不大。 1 3 4 赴瑾i 筵涟麓缭食终瑙飘疆辫l 蜜簖上，灏遗之所以熊够净纯浮求潞了漫媳中的德物、主壤鄹微叟甥等成分 酌分蹒佟躅外，受多的漪假还是这赡簸分的相鱼作用，导致了湿地其有强大的净 警 1 3 3 微生物的净纯原理磺究 微生物在湿地养分的生物地球化学循环过程中往往起棱心纷用，它们怒备类 污水中嫩先出现并对污物起吸收与降解作用的生物群体，而舅还能捕获溶解的成 分绘它们的动物戚植物麸生体利用。微生物的生物爨可 乍为一个滠地生态系统中 土壤物理仡学特征，养分含煮变化以及有机质积累与分解的一个有效反映指标 【6 ”。湿生植物通过遇气缎织的运输，将氧气输送至4 根区，凌掇物根须周围微环 境中依次懑蕊荮氧嚣、藩蕊区和获氧嚣，为好氧微生耪和获戴微生物大鬃存在褥 供了祭件，泼水中大鄱分有机物程好氧区内被好氧微生物氧化分瓣，丽在还原区 域内则经厌瓴细菌的发黪作用将商机物分解。在基艨中由于含毒大量植物的缀， 形戏了凝系嚣蠛，搬毯中鹣徽生麓群体密菠魄静搬嚣土壤丈，翻筱单德麓，骰荦 胞胬属中的备种缅菌都育很强的降解有讥物的憩力，细菌能搜食氮化台物转化为 可供植物和微生物利用的含氮无机他含物，冀藏具露强大的酶系统，能g l 起终馕 素、术霞索、果荻镰豹分解 6 2 1 ，麓分熬蛋鑫麓纯台物释放氦；旅线菌爨降解禽 氮和不含氮纯合物的积极参与者，还熊形成抗雏物横维持濠地囊锄群落酶动态平 衡；磷细菌熊将有机状态的、不可直接剿用的磷繁黪解为篾单的、可供攮妨及微 生物吸收麴磷纯耪，并在淡氧条件下携供冠键精麓酸；硫缩蔼髓将有辊硫他耪辩 解为蠢祝硫纯钫薄从污水中除去；含氮纯合物的去滁则先出皿硝他细麓瓤戆像缀 菌在好氧条件下将其降解为硝酸和溉硝酸，又在缺氧条件下疑皮磁化纲辩搀其还 二! 兰三三三三三三三三j 匠三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三j 显稳关：污水中n h 4 - n 的去豫率与根嚣的硝忧溺菌和度磷化纲菌数爨稠关憾极 显著；而磷元素的去除摩则与根际中的磷细越数目爆正相奖 5 9 1 1 6 3 1 。螭蠢老【6 4 1 强 纯功熬。湿圭藏主壤支撵着溅遥动穰麓与微生物敬圭会j 童程，主壤懿任 毒| | 篷状发生 改变都可能影响到生物的生长发商及其对环境的作用，从而影响到它们的净化效 果。微生物种群对泓地土壤的很多化学反应产生重要影响，土壤中各种元素的循 环与转囊二都与徽生椽终爱寮甥稳关，瑟这些徽生物过程又受土壤嚣h 与p h 懿强 烈影响。微生物的生物量随着土壤e h 的降低丽降低，结果壤酶活性与有机碳、 n 和p 的矿化反应也随之下降，它们之间有盥著的稠关性( p 7 5 对，东力条臀为霰驽，o 5 4 0 0 3 5 0 3 0 0 2 5 0 2 0 0 i 5 0 l o o 5 0 0 妒1 5 l 次q = 3 0 l 次q = 4 5 l 次 i3579l l1 31 5i 71 9 2 l2 3 2 5 次数 躅3 弓3 簸鲞滋承牵c o d 。，浓凌静交纯 1嚣mv瑙装oou 3嚣掰v避鼹oou 芦苇海泡石湿遗系统( 简称4 # 4 0 0 3 5 0 3 0 0 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 5 0 0 q = i s l 次q ：3 0 i 次q = 4 5 l 次 135 7 9 1 l1 31 昌1 71 92 12 32 5 次数 鹫3 _ 44 聋送融水中c o d 。，浓度的变纯 图3 + 1 一熙3 4 分剐湿示了各个漫地系绞奁不同水力受猿蔡传下，对不尉浓 穗的生活污水中c o d 。，酌去除情况。由于本试验采用的是间歇式进水方案，奁水 力停罄舞雩阕( h r t ) 上选择避承鼙与承力停留时间成正诧的方式，邵：避承1 5 l 时蓐熙l d ，进水3 0 l 时搏磐2 d ，避水4 5 l 时停蜜4 d 熬上。2 襻进3 0 l 永羹辩已 经达到了其最大饱和容量，因此戥只选择了t 5 l 秘3 0 l 两个流羹。浅鬣中霹以 看出：系统邈水c o d 。的交俄范围为5 7 。4 m g l 3 6 6 ，7 m g l ，l 撑爨水浓度基本维 持在6 + 7 m g l 一- 6 9 3 m g l 之闯，当进永爨小予3 0 l 时，系统出水浓度处于小于 3 9 7 m g l 艟稳定水平，当承力负荷增大，盈进水浓菠达到2 5 0 m g l 以上时，出 承承质变化波动较大，毽基本上瞧难持在7 0 m g m 承平戳下，2 榉系统黼永较其链 三座濑地相比。去除率要低一蹙，出水浓度变化蟆度比较大，最大擞水浓度达到 了1 3 3 3 m g ，l ，这可能跟基质的径质有关系，因为在建成初期沙中微生物浓度比 较小，綦蕨啜辩有税搦豹能力也磁较弱，与l 孬相比，2 簿植物的生长情况要比l 霉 套 ，l 壮挺物的醒亡章是四鏖湿缝中浸离鹣，3 襻帮4 莓国：y - 均楚海溆石敢为鏊质， 处理效粜比较棚似，植物嬲影响并没有表现褥特别踞显，扶图中帮戳肴出，尽管 逐水c o d 。交化嚆度缀大，出水一囊姚较稳定，基本维持在5 她g 兄焘右，仅在 水办受旖大且浓魔商时出求c o d 。，达到7 0 m g l 以上，经过长期遂行发瑰，漫地 舆鸯徽好静稳是梅及抗冲击负荷能力。对潼遍系统c o d 。，去除率变化的分析，可 扶慝3 - 5 - - 3 - 8 看出。 酥鳖一区 3奄m)避滏80 l o o ，、8 0 琶 褂6 0 簧4 。 昌 o 2 0 _ 1 。 ，、8 0 孳 褥e 0 豢4 0 量 2 0 0 5 79 t1 4 72 2 03 6 7 迸永c o d 负荷( m g l ) 强3 - 5i # c o d 。，去除攀与避泰c o 璇，受蔫黪关系 5 71 4 71 8 02 2 02 5 3 进永c o d 负荷( i i l g l ) 辫3 - 62 # c o d e ，去除攀鸟进求c o d 。受蒋鹣美聚 5 71 4 7 2 2 02 5 33 6 7 遴承c o d 受蘅( m g l ) 强3 73 # c o d 。，去除率与送求c o d 。受蘅的关系 2 4 鼬 舯 o *v潜鳇术是u 1 麓 s 瓣6 0 蒋4 。 8 o2 0 - r 、 0 o一一。111。“一1“o“一。”o。“o一。1。 5 79 0t 4 02 5 32 2 03 6 7 进出c 受耱( 粥忍) 图3 - 84 # c o d e ，去除宰与述水c o d 。，受荷豁关系 污染物容筷负荷的计算方法为迸水浓度与避永体积的积再除以填科床有效 昝积。从上圈中可以番出，人工瀑施对生活污求c o d 。的去除率均逸到了6 0 以上，并显隆羲鸯瓿负荷鲍增毫，去除率坚上于 憨势，从圈3 。5 可以爨出，l 鞋遴 水有机物负荷在2 2 0 9 m 3 d 时去除率达到最大值为9 4 6 ，随簧京机负萄的进一 步增大，去除牵呈现略微下降的形势，毽仍然僳持在8 0 以上的去除效果，说鹄 l 站湿地瓣冲击受嫠鸯较强熬适应貔力；扶胬3 - 6 可以看出，2 群避承有机秘负荷在 2 2 0 9 m 3 d 以下，去除搴随进水受耱的增热略膏提离，变化不蹩徽尉熬，假是有 机负荷避一步提赢詹，去除率呈现急剧下降鼹趋势，最低去除率接遗4 0 ：3 襻 与错温遣去滁牵磁较裙蒙，鼠图3 7 和圈3 - 8 上可以藿出，两条线在走势上显理 爨很好的一致性，甚至在莱些位麓，4 稃院3 稃其有受好的去除率，从整体上来看， 3 襻对蠢规受蔫的摭狰毒能力比错稽强一蹙。对这澄痊澄遗进行分析看可以认为， 在有机物去除熊力的比较上l 撑 甜 4 毋 2 聋。 3 1 。2c o d 。，去除效果髓孵阕变化趋势 浮水中鸯枫污染甥在人工激蟪中隧水力停激辩间( 掩辑) 抟交化丽变化，裰 据般翡生物魑理规律，有杌污染物浓度隧时阀的延长而减小。在实际工程中， 为了使人工湿逾其有更好的脱氮除磷鲍效果，水力箨锯时间酆比较长，一般在 2 4 d 以上，有数湿地的水力停魍对阅熨怒达剿了1 嬲甚至2 鼹，水力停甓时浅 黪延长，霹以提离出求拳溪，毽是会蹭赭滠施酶占地丽积，降低处瀵效率，本试 验抟晷的就是找遗c o d 。去除数聚随辩阅交纯趋势，从薅确庭最佳水力镣露瓣 溺。 本试验的理论水力停留时间的确定可以由公式确赳1 羽 ： r “( 3 - 1 ) 式中，f 水力停留时闻( 磁珂) ，d ； 三长度，m ； q 流量，m 3 d ； 矽宽度，m ； h 媳深，l n ； s 空隙率，m 3 m 3 。( 按海泡夏空隙搴冀，取0 。5 ) 缀计算，各流量下理论水力停留时间见表3 - 1 。 表3 - 1 理论水力停留时间( 瑚垤) 与实际水力停留时间对照表 理论水力停留时间 实际水力停留时间 5 l 4 2 5 2 4 1 6 7 4 理论水力停留时间是按连续流情况下，污水在湿地床中所能停留的时间，因 此，随着流量的增加，永力停留时间莛减小的，本次试验采用的怒间歇式进水， 可以人为控毒水力搏馨时阅斡长短，因j 墩，攫攥进求巾污豢狻浓凌鳇不弱及遴水 量的不同，停留时间也不相同，随着流糙的增加，水力停留时间也随之娥长，并 按迸水后2 h 、6 h 、2 4 h 、4 8 h 等时间间隔取样分析，以研究水中污染物随时间的 变化精况。本部分选题弱数据必1 2 胃铃取褥，霹为戴露潼缝经过凡个冀熬运行 后，性质已经比较稳定，所取得的数据更具有说服力：进水时间1 2 月1 5 日上午 9 ：2 5 ，流量3 0 l ，进永c o d 。浓度1 4 6 7 m g l 。 各个漫域睫鞋闽c o d 。变讫瓣趋势霹冕霆3 粤一图3 1 2 。 062 44 87 29 6 时间( h ) 瀚3 ，9i # c o d 。随时间变讫趋势 0262 4 4 87 29 6 时阕( h ) 圈3 1 02 # c o d 。随时间变化趋势 蚰鲫的弱o 3瓷5髓涎08簧疆 蚰毛言舱赫o 鎏v越燃8u苌露 时闻( h ) 蠲3 ，1 13 # c o d 。，驻时间变像趋势 时闻( h ) 圈3 1 24 # c o d 。，随时间变化趋势 从以上黟中可戬看滋，强瘫人工温筑中c o d 。随着时滴的变化情况有萌殛的 不雨乏赴。苜先，从进水到繁二次采样弱6 h 中，战次c o d 。呈快速下降趋努， c o d 。，去除察熬本上占最终去豫率的钧以上，特稍怒2 洋湿缝，达到了9 0 9 ， 豫l # 湿蛾外，葜讯三座滠嫩在停餐2 4 h 的出水比6 h 时有一个小幅度的翻丹，隧 震c o d 。熬含嶷墨缓浸下降趋势。这一现象，与好氧生物处瑾中鹃接触稳定法搭硼 相似，萁原理怒迸水初期，由于基质的吸附、过滤作用，造成出水c o d 。的t 降， 由于污水在滠地中酶分衣惨援 较复杂，嚣致污零中黪污染物成分不是均匀分布 翁，逮一点可以从各个取样口得到的数据的差异中得到确认，在漫地的三个取糕 如狮船0 s善馘灏m8簧弼 勰豁船瓣0 3基0越璐窭u*撼 霾联褥熬数据中，与遘拳日乎行懿2 菇取撵嗣褥裂豹篷要魄其憩鼹个取撵蜀褥至 的假大。对于1 # 湿地与其他三座湿地在图形上存在的差异，一种解释理由怒由 于撩质的性质不同造成的，从取材上看，煤渣的空隙率要比沙及海泡石大很多， 遣裁是说，在l 嚣湿遗痰孛，污染物瓣分套筠匀憋爱好予其毽三窿湿邈寒；菇磬 一点，就韪煤渣的吸附熊力比沙及海泡石要大，对这方蕊的研究，尚需要进一步 做试验以证实。 3 1 3 温度对c o d 。，去涂率的影晌 瀑菠楚影确人工潼遴对污染穆去豫效率靛毽豢之一。鑫蔻藩遍豹溪点谈为， 温腹对氮磷的去除影响明显，氮磷的去除主要是通过水生植物的吸收、土壤的过 滤作用及微生物的分解作用来完成，这些作用都会受温度的影响，温度过低，植 壤瓣生长受到季霉键，微生物静活整遴会大大下降，嚣藏，冬季楚人工滠遗楚疆效 率下降的时期。也有湿地数据褒明温度对b o d 5 、t p 及粪便大肠杆菌的去除没 有影响 l8 1 ，有人发现短期的溢度变化对氮磷的去除率影响不大，长期的温度变化 凑会导致罄莽甥葳鳇去狳率发生交仡，其暴瓣可戆是麦予长蘩豹溢度交讫使滋适 中的微生物群落为适应新的环境导致数目和种类的改变，从而影响了人工湿地对 污水中营养物质的去除效果【4 3 j 。由于湿地系统是一个复杂的生态系统，污染物 浓度照总爨减少，是在锾综复袈懿食物阚及其生态环境中完成静，对滋度在英孛 扮演的角甑，还没有完全研究清楚，特别是对b o d 5 无影响有点违反常规，嚣要 进一步讨论。 一 鲁 一 蜒 滏 盘 261 01 11 4 1 6 1 72 5 2 5 2 7 2 83 1 温度( o c ) 1 8 。 1 5 0o 1 2 0 奢 9 0 饕 6 0 薹 3 0 墓 。 图3 - 1 3c o i l 。去除憾滋随潦度烬交纯 锄瓣瓣獬燃燃鼬。 琶 祷 髓 稍 器 温度( 。c ) 图3 1 4 温度与c o d , , 去除搴之闽关系躅 从图3 1 3 帮躅3 1 辱可以餐爨，澄度与污求中有梳物去滁之简韵联系，综合 整个试验遗稷中褥到蟾数握，瀑度杰懑缝系统对蠢枧污染物戆去除申聪怒趋嚣爰 并不憝很重要，两者并不存在明显的相关性。只有当温度过低时( 1 5 0 c ) ，漫地 系统的去除c o d 。，锈力稍有下降，但是由于南昌市气候特点，连续低温时间持续 黠闽不长，澄度波动撂发大，邂常楚3 5 天携低溢对闯看，潺发潮手 较高，攒蕊 察，试验阶段冬零平均湿度达到5 。c 叹上，因此，整体上，漫圭| 蠡处理有执耪能 力随温度变化不大。从图上蓑，2 8 。c 时，3 嚣滋地慰袁枫物去除率仅露3 0 左i 右， 这与3 荐系统疑莲链力一煮保持在8 0 左右的长翘表现不捂褥台，出现这秘馕况 的殿因可能与当次实验测试失误有关，并没有反映湿圭电真实的处理能力。 另外，由于潜漉人工湿蟋蠢赛添特点，也决定了其受温度变化的影响较小， 在澄流漫蛾中，水流在壤料表瓤以下浚动，出于受到了接物程壤辩的髹护，其有 较好的傈湓性能，试验湿示，湿地中的水温较地袭水平均赢出0 5 0 7o c 。圜钋 静许多研究结果也表明湿玩对有机物的去除受温度变化影响小的特点。 3 1 。4 电等攀萄c o 秘。，鼹稠关魏研究 城市生活污水与工照泼水桷浇，其特点避污染物滚度低、污染物静类少盛容 易降祷，萄静，函内有研究阑认为电导牵与城市污水中c o d 。具霄良好熬鞠 关往，通道对电释率的测蕊可以债算出浮水中c o d 。岔激鲍大小，具有操律篱 肇、费辩辩闻短、减少试剂污染等特点。在入工湿遗系统率，电导率与有祝污染 犍之闻是否存在这种相关性，尚来见有这方蟊鲍磅究摄遒，本次试验的一个重点 内容就是研究了污水在湿地系统中随时间的变化，电导率的变化规律，并根据此 与遗出承中c o d e r 静浓度谶行分析，揉求其中存在豹规律。表3 - 2 表3 - 6 分 别列出了四虞湿地系统进、出水c o d 。与电导率c o n d 之间的对应关系。所采 用数据系运行稳定后，1 1 1 2 月份试验获得的数据。 袭3 - 2 系统进农。c 。与瞧导攀c o y a 慰艨关系 x y 、x 2 y 2 ；x y 2 2 12 0 4 81 3 0 3 2 1 4 1 9 4 3 ，0 47 3 9 3 2 8 2 0 5