安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),Jourmal of Anhui Agni. Sci. 2011 ,39(30) :18616 - 18617 ,18683責(zé)任編輯鄭丹丹責(zé)任校對(duì)況玲玲復(fù)合人工濕地處理生活污水的效果薛宇',趙軍”,李曉東”*(1.遼寧大學(xué)環(huán)境學(xué)院,遼寧沈陽(yáng)10036;2.遼寧省環(huán)境科學(xué)研究院,遼寧沈陽(yáng)10031)摘要[目的]對(duì)濕地污水處理技術(shù)的工藝參教進(jìn)行改進(jìn)和系統(tǒng)優(yōu)化。[方法]通過改變傳統(tǒng)間歇進(jìn)水對(duì)人工濕地增氧的方式,將兩個(gè)垂直流人工濕地串聯(lián),在好氧濕地內(nèi)增加曝氣供氧,使好氧濕地內(nèi)溶解氧保持在3 ~4 mg/L,從回流比角度出發(fā),考察了不同回流比(0、1:1、2:13:1.5:1)對(duì)復(fù)合人工強(qiáng)化濕地處理效果的影響。[結(jié)果]復(fù)合垂直流人工濕地對(duì)COD、NH,-N、TN的去除效果均可達(dá)到污水排放一級(jí)A的標(biāo)準(zhǔn)，其中不同回流比對(duì)TN的去除影響效果很大,當(dāng)回流比達(dá)到2:1時(shí),去除效果最好,去除率可達(dá)82. 5% ;但試驗(yàn)裝置對(duì)IP的去除效果較差,可從濕地基質(zhì)選材的角度考慮,選取吸附能力較強(qiáng)的填料作為濕地基質(zhì),加強(qiáng)對(duì)污水中磷的去除效果。[結(jié)論]垂直流人工濕地對(duì)生活污水的處理有較好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞人工濕地;回流比;曝氣中圖分類號(hào)X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào)0517 66112011)30- 18616 -02Research on the Wastewater Treatment in Artifncial Construction WetlandXUE Yuet al (Department of Environmental Science ,Liaoning University ,Shenyang,Liaoning 110036)Abstract [ Objective] The technical parameter in the system of the wastewalter treatmnent in arificial construction wetland was improved for itsoptimization. [ Method] The way of the oxygen- adding through the traditional method of intermittent waterinltting was improved with the hangthrough the wetland oxygen on the series of two vrical-lowing wetlands. The content of dissolved oxygen within the aerobic wetland remained inthe range of 3 -4 mg/L by means of the technique of aerating oxygen. The elect of difterent recirculation ratios(0, 1:1,2:1,3:1 or5:1) onthe treatment of arifcial construction wetland was studied. [Result ] The removal eficiency on COD, NH,-N and TN in the verical-Aowing wet-and the best removal eficiency(82. 5%) on TN was at the recirculation ratio of 2:1. However, the efect of the experimental installation on TPremoval was bad, thus , in order to improve the TP removal eficiency, the matrix material with stronger ability in absorption could be adopted inthe construction of wetland. [ Conclusion ] The construction of vertical-lowing wetland had good application prospect in the wastewater treatment.Key words Artificia wetland; Recirculation ratio; Aerating oxygen人工濕地處理系統(tǒng)源于對(duì)自然濕地的模擬，它利用自然池尺寸為0.5 mx0.5 mx1.0 m,池內(nèi)裝填礫石作為基質(zhì)。生態(tài)系統(tǒng)中植物、基質(zhì)和微生物=者的協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)水質(zhì)兩池上部由兩個(gè)出水口相連通“1。采用UPVC管在上行流的凈化作用。濕地系統(tǒng)由土壤和按-定級(jí)別充填的基質(zhì)或池底部和下行流池表面進(jìn)水管均勻進(jìn)水布水,最終從下行流填料(如礫石等)組成,并在床表面種植植物(如蘆葦?shù)?而好氧濕地底部出水至清水池內(nèi)。水流方向?yàn)樯闲辛髦料滦袠?gòu)成-一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)水通過人工濕地處理流。在好氧人工濕地池底部增加曝氣管,曝氣管用紗網(wǎng)包系統(tǒng)時(shí),通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物裹,防止堵塞,曝氣量由氣體流量計(jì)控制,使得池內(nèi)溶解氧保分解等作用,使水質(zhì)得到凈化"。與傳統(tǒng)的污水二級(jí)生化處持在維持好氧微生物正常代謝的范圍內(nèi)。理T.藝相比,人工濕地污水處理技術(shù)具有凈化效果好、去除1.2試驗(yàn)用水供試水采用模擬廢水。進(jìn)水以葡萄糖、氮磷能力強(qiáng)、工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)管理方便能耗低、生NH,Cl為主配制,作為碳源和氮源,并根據(jù)不同階段的需要態(tài)環(huán)境效益顯著并美化環(huán)境、可實(shí)現(xiàn)廢水的資源化等特調(diào)整進(jìn)水濃度;同時(shí)加入適量蛋白胨K2 HPO,、CeCl, ,并根據(jù)點(diǎn)(2-3)。因此,該技術(shù)適用于居民小區(qū)、農(nóng)村生活污水和生微生物生長(zhǎng)需要添加幾種微量元素;為保證氨氧化菌和硝化產(chǎn)廢水,以及微污染水源水等的處理。菌的最佳生長(zhǎng)條件,投加適量NaHCO, ,以保持pH在6.5~人工濕地污水處理系統(tǒng)是一種經(jīng)濟(jì)高效的污水生態(tài)處8.0。進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo):COD 200 ~450 mg/L,NH3-N 15 ~50理技術(shù),然而,濕地污水處理技術(shù)在性能上有待發(fā)展與完善，mg/L,TN 20~50 mg/L,IP4~8 mg/L。尤其需要對(duì)其工藝參數(shù)進(jìn)行不斷改進(jìn)和系統(tǒng)優(yōu)化。筆者依1.3試驗(yàn)方法進(jìn)水方式為連續(xù)進(jìn)水,水力 負(fù)荷為0.2據(jù)美國(guó)第4代人工濕地工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù),結(jié)合遼寧省環(huán)m/(m2●d)。濕地后端加設(shè)儲(chǔ)水池，采用連續(xù)回流方式,從境科學(xué)研究院污染防治技術(shù)研究所人工濕地試驗(yàn)室實(shí)際情低到高依次完成1:1 2:1 3:1、5:1 4種回流比，回流前采集況，在滿足工藝要求的前提下搭建了人工濕地小試裝置,并的處理出水樣品即為0%回流比的運(yùn)行結(jié)果。從回流比角度出發(fā),考察了不同回流比對(duì)復(fù)合人工強(qiáng)化濕地1.4水質(zhì)分析COD、NH3-N 、TN、TP的測(cè)定參照<水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》。處理效果的影響。1材料與方法2結(jié)果與分析1.1試驗(yàn)裝置復(fù)合垂 直流人工濕地系統(tǒng)由上行流厭氧缺2.1有機(jī)物的去除 由圖 1可知,該系統(tǒng)對(duì)COD。去除效果氧池和下行流好氧池串聯(lián)而成，池壁由PVC塑料板制成,單較好,去除率保持在80%以上。污水中的大分子有機(jī)物通過厭氧缺氧濕地的水解酸化作用得到大幅去除,減輕了后續(xù)好基金項(xiàng)目國(guó) 家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2010BAC68B02);國(guó)家科技支撐計(jì)氧濕地的污染中國(guó)煤化工微生物作用下,通劃項(xiàng)目(2009BADC2B01404-01)。作者簡(jiǎn)介薛宇(1984- ),男,遼寧鞍山人，助理工程師,在讀碩士,從過吸附吸收及CNMHG足的有機(jī)物為微事生活污水治理研究, E-mail: davidxueyu@ 163. com。*通生物的大量生:YH吸收污染物和耐沖訊作者,高級(jí)工程師，博士,從事污染生態(tài)修復(fù)研究,Ermil; .訊作者,高級(jí)工程擊負(fù)荷能力強(qiáng),所以系統(tǒng)對(duì)生活污水有很高的去除率,去除效lxdlyI2005@ 126. com。收稿日期2011-07-13果穩(wěn)定。有研究表明,人工濕地系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)物的去除主要由微39謄30期薛字等復(fù)合人工濕地處理生活污水的效果18617生物分解基質(zhì)的過濾截留作用及微生物的分解作用完成[5]。濃度過高 ,會(huì)對(duì)反硝化菌產(chǎn)生抑制作用,脫氮速率反而變但不同回流比對(duì)有機(jī)物的去除幾乎沒有影響。慢l°。因此,試驗(yàn)確定了最佳回流比為2:1。。缺氧Oxyen deficiancy。缺氧Oxygen deficiancy去出水Erfluent士出水Effluent-0-去除率Raoval nate00-一去除率Removal nate不回流|回流比;回流比I回流比回流比100 x320l,0。莒240不回流回比I回流比回流比)220569 1215 18272427333942458569121582427033莎4454851運(yùn)行天數(shù)Operating daysId運(yùn)行天數(shù)Operating days Nd圍1不同回流比下 COD。的去除效果圈3不同回流比下TN的去除效果Fg.1 Removal efciency of COD。with diferent redrculationFg3 Rermoval elhdency of TN with diTterent redrculation ratiosratios2.4 TP 的去除由表 1可知,試驗(yàn)裝置對(duì)磷的去除效果較2.2 NH3-N 的去除人工濕地對(duì) NH,-N的去除途徑主要差。已有的研究表明10],人工濕地對(duì)磷的去除主要是通過包括揮發(fā)植物吸收、填料吸附以及微生物的硝化和反硝化基質(zhì)吸附、過濾、離子交換等作用。該研究主要考慮對(duì)氮的作用。其中微生物的硝化和反硝化作用是最主要的途徑(61。去除， 沒有選用特殊除磷基質(zhì),只選用常用的礫石填料作為NH-N主要是在好氧條件下由自養(yǎng)型好氧微生物完成硝化濕地基質(zhì),進(jìn)而影響了磷的去除效果。作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。也有部分NH,-N在缺氧條件下,在某些表1不同回流比下系統(tǒng)各段 TP平均濃度異養(yǎng)菌的作用下發(fā)生厭氧氨氧化反應(yīng)'”。Table 1centration in each section of the system on出-★進(jìn)水Influenetferent refux rato。-缺氧0rxyen deficiancnyTP平均濃度TP mean concentraio//mg/去 除率士出水ErrluentReflux進(jìn)水缺氧出水RemoeallOp 不回流i回流比回流比:回流比:回流比100.。atio. Inluent Oxygen deficiency Efluentrate//%80 :6.115.743.8331.31:5.404.904.2920.60e2:14.303.803.05.6-0&3:5.034.762.9241.9s:5.905.002.6020角3結(jié)論運(yùn)行天數(shù)Opcrating daysld(1)復(fù)合垂直流人工濕地對(duì)C0D、NH-N、TIN的去除效果均可達(dá)到污水排放- -級(jí)A的標(biāo)準(zhǔn),其中不同回流比對(duì)TN田2不同回流比下NH,.N的去除效果的去除影響效果很大,當(dāng)回流比達(dá)到2: 1時(shí)，去除效果最好,Fg.2 Renoval efncdenay of NH,.N with iftereat redireulation去除率可達(dá)82. 5% ,濕地中的硝化或反硝化反應(yīng)進(jìn)行得比較由圖2可知,不回流時(shí),在缺氧條件下人工濕地對(duì)NH-N完全。有部分的降解去除。從不回流到回流比設(shè)定為1:1、2:1.3:1(2)復(fù)合垂直流人工濕地對(duì)磷的去除效果較差。對(duì)于磷各個(gè)工況下,出水NH,-N效果較好,均在5 mg/L以下。不同的去除有待進(jìn)-步研究,可從濕地基質(zhì)選材的角度考慮,選回流比間NH,-N去除率的差異并不顯著,說明回流比的大小取吸附能力較強(qiáng)的填料作為濕地基質(zhì),加強(qiáng)對(duì)污水中磷的去對(duì)NH3-N去除率影響不大。但當(dāng)回流比達(dá)到5: 1時(shí),NH,-N除效果。的去除率有下降趨勢(shì),主要是由于回流比過大導(dǎo)致水力負(fù)荷(3)目前對(duì)濕地回流的研究還不多見,尤其在復(fù)合垂直流人工濕地中的研究甚少。試驗(yàn)中CODc、NH,-N.TN在不加大,反而影響NH-N的去除效果。2.3 TN的去除由圖3可知,TN的去除效果隨著回流比同回流比下的去除效果較好,可為以后濕地對(duì)生活污水的處的增大而呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢(shì)。污水進(jìn)人復(fù)合垂直理提供- -定的參數(shù)參考。流濕地從下到上再?gòu)纳隙乱来谓?jīng)過厭氧缺氧、好氧的階參考文獻(xiàn)段,在好氧條件下NHJ-N被轉(zhuǎn)化成NO,-N,再在缺氧環(huán)境下[1]籍國(guó)東,形鐵珩,李順.人工濕地及其在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2反硝化脫氮將濕地分成兩級(jí)有利于脫氮。- 般認(rèn)為回流比[2] Intenational中國(guó)煤化工or poulo cntat,”proe.ee-ublishing,0'越大,脫氮效率越高,其實(shí)不然,當(dāng)回流比過高,則不僅多耗[3]吳振斌，徐光來TYHCN M H Glishing, 2000費(fèi)動(dòng)力,還會(huì)因回流量增加,導(dǎo)致鋏氧池中m( BOD, )/m化[J]科學(xué)技術(shù),00 ,27(S1):30-32.一對(duì)不同氮污水的凈(下轉(zhuǎn)第18683 頁(yè))(NO3-N)值下降[0] ;同時(shí),回流量太大帶人缺氧池的溶解氧39卷30期高志光等不同水平銅對(duì)育 成水貂生長(zhǎng)發(fā)育的影響18683性通過黍加銅能提高氮沉積率和生物學(xué)效價(jià)。Braude 等和[2] 陳中剛,林映才,許梓榮高銅促生長(zhǎng)及利綜述[].善藥與飼料添劑，2001(6):33 -35.Lucss等研究表明,飼糧添加適宜的銅提高了青年豬氮消化[3] KISKINEN MAKELA. Comnittee on Arimal Nurition, National Rsearch率和沉積率7-)。該試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)銅添加量為210 ~council Nutrient Rauirement of Mink and Foxes[ M]. Scond Edition.Washinton ,D. C:National Nutient Academies Press ,1982:15 -31.249 mg/kg時(shí),水貂的氮消化率、氮沉積率和生物學(xué)效價(jià)呈升] MERTIN D. Contents of some minerral elements in hair of silver foxes dur-高趨勢(shì),說明沒有達(dá)到高銅水平。這與Braude等和Kirch-ingonon tognesis Scientifur[J]. Word Rev Anim Prod,2001 ,15(3):183 -gesner等的研究結(jié)果是--致的;當(dāng)銅添加量為249~314[5] AULERICH R J,RINCER R K,BLEAVINS M R,t al. Efects d Supplemg/kg時(shí),水貂的氮消化率氮沉積率和生物學(xué)效價(jià)呈下降趨mental Dietary Copper on Growth, Mink and the Acute Toxicity of Copper勢(shì),說明已經(jīng)達(dá)到高銅水平,對(duì)水貂的胃蛋白酶產(chǎn)生了抑制to Mink Reproductive Perfomance and Kit Suvival of Suandard Dark[J].J Anim Sci ,2002 55337 -343.作用,進(jìn)而降低了氮消化率、沉積率和生物學(xué)效價(jià)。該試驗(yàn)[6] BRAUDE R. Copper as a sinalnt in pigs fd[] World Rev AnimProd,1967 ,3:69 -82.結(jié)果表明，當(dāng)銅添加量249 mg/kg時(shí),氮消化率、沉積率和生[7]張麗英.飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版物學(xué)效價(jià)最高。社,2003.冷向軍等研究表明添加適宜的銅能顯著提高十二指腸[8] 趙麗，高街對(duì)等鴨生長(zhǎng)的作用效果[1]，中國(guó)家高,207 2)2-2內(nèi)容物脂肪酶活性]。該試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)銅添加量為2109]王希春.吳金節(jié),李義剛，等高銅對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能及血清激素水平的影響[].動(dòng)物醫(yī)學(xué)進(jìn)展200 ,26(8) :63 -67.~ 249 mg/kg時(shí),水貂的脂肪代謝率呈升高趨勢(shì),說明沒有達(dá)10]趙昕紅,李德發(fā),田福剛高鋅和高銅對(duì)仔豬生長(zhǎng)性能.免疫功能和抗氧化酶活性的影響[ ]].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1999 ,4(1):91 -96.到高銅水平。這與冷向軍等的研究結(jié)果是相-致的， 當(dāng)銅添[11] ZHOU W ,KORENGARY E T,VANLAR H. The role of feed consumption加量為249 ~314 mg/kg時(shí),水貂的脂肪代謝率呈下降趨勢(shì),and feed eficiency in copper stimulated growth[J]. Anim Sci ,1994,72:23說明已經(jīng)達(dá)到高銅水平,對(duì)水貂的脂肪酶產(chǎn)生了抑制作用，[12]劉國(guó)文,周昌芳,王哲,等日糧錒對(duì)豬生長(zhǎng)性能及血清的影響[J].中進(jìn)而影響了水貂的脂肪代謝率。該試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)銅添加國(guó)曾醫(yī)學(xué)報(bào)203(1):84 -87.[13] MILES R D,O'KEFE s F,HENRY P R. The efet of dietary supple量為249 mg/kg時(shí)脂肪代謝率最高。mention with copper sulfate or tribasic chloride copper chloride on broiler3.3不同銅水 平對(duì)水貂銅消化率的影響許梓榮等研究表performance ,relative copper bioavailability ,and dierary pooxidant activity[J]. Poultry Sience 1998.7(3);416 -425.明斷奶仔豬對(duì)銅的消化率為10% ~ 25% [2]。該試驗(yàn)結(jié)果表[14] SMTH M s. Response d chicks to dietay supplements df opper eulphate明,86~ 146 d的水貂對(duì)銅的消化率為28. 09% ~ 46.09%,當(dāng)[J]. British Poulty Science ,1969,10.97 - 108.銅添加量為249 mg/kg時(shí)銅消化率最高;高于上述結(jié)果,可能15]周文卿.李智.藥理水平銅忝加劑對(duì)肉仔雞的生長(zhǎng)效應(yīng)[C].第二屆金國(guó)飼料營(yíng)養(yǎng)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集鄭州:[出版者不詳] ,995.88.是由于銅源不-致所造成的,或者是由于動(dòng)物的種類不同,16] 張艷云,孫龍生.日糧中添加高劑量銅對(duì)肉仔雞生長(zhǎng)和肝、糞銅濃度的影響[ C]//動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)論文研究集北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,水貂可能對(duì)銅的消化率更高,具體原因有待于進(jìn)- -步研究。1996:133.86 ~ 146日齡水貂以蛋氨酸螯合銅為銅源,當(dāng)基礎(chǔ)日糧17] BRAUDE R. Copper曬a gowh stimulant in pigs. In Cuprum provito[M]. London:Trans Symp Copper Develop Ass , 1965 :55.中銅添加量為249 mgkg時(shí),體增重最快,平均日增重最高為.18] LCSs I A,IVINGTONE R M, BOYNE A W. The early weaning of pig.(17.50土1.56)g/d,是高銅臨界點(diǎn)。當(dāng)銅添加量為210 ~ 2498. Copper sulfate as a gowth simulan[J].J Agric Se,1962 ,58:20.mg/kg且低于249 mg/kg時(shí),可明顯促進(jìn)水貂的生長(zhǎng)發(fā)育;而[19] zHOU W, KORNEGAY E T, LINDENMAN M D, et al. Stimulationgrowth by intravenous in jecion of copper in weanling pig[J].J Anim添加量為249 ~314 mg/kg且高于249 mg/kg時(shí),可明顯抑制Sei ,00,72:22 -95.[20]冷向軍,王康寧.高銅對(duì)早期斷奶仔豬消化酶活性、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率水貂的生長(zhǎng)發(fā)育。和腸道微生物的影響[J].飼料研究,2001(4) :28 -29.參考文獻(xiàn)[21]許梓榮.周勃,王敏奇,等長(zhǎng)期飼限高銅飼糧對(duì)豬生長(zhǎng)的影響及其機(jī)[1]袁施彬,陳代文,蘇振剛.生長(zhǎng)肥育豬日糧銅添加水平與生產(chǎn)性能動(dòng)態(tài)理探討[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)00012(2) :555 -60.關(guān)系的研究[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),200 ,23(1):85 -88.(.上接第18617 頁(yè))養(yǎng)菌脫氨氮作用[J].微生物學(xué)通報(bào)206,33(1)94 -99.[4]傅雷鳴曝氣膜生物反應(yīng)器處理模擬生活污水研究[ D].南京:南京理8]袁泉.一體式膜生物反應(yīng)器N/0工藝處理己內(nèi)酰胺廢水研究[D].上工大學(xué),007.海:東華大學(xué),000[S]阮紅權(quán),楊海真構(gòu)造人工濕地技術(shù)及其應(yīng)用[J].江蘇環(huán)境科技,2004,[9]趙世芬生物接觸氧化法對(duì)生活污水脫氮效果的試驗(yàn)研究[D].太原:17(3) :35 -37.6]宜亞紅,王小江,白玉華,等垂直流入工濕地在處理回用城市生活小[10]趙艷.金輝人工濕地系統(tǒng)除磷研究動(dòng)態(tài)[J].廣州環(huán)境科學(xué),2005,20(2):1-4.區(qū)污水中的應(yīng)用[J]科技信息,2008(2) :52 -54.[7]比珈琦,范偉平,吳晟晏,等在無有機(jī)碳源和缺氧條件下自養(yǎng)菌和異中國(guó)煤化工MHCNM HG