三级串联人工生态湿地对农村污水的处理效果

工作。

人工湿地具有生态、高效、低投资、低运转费等优点，已被广泛用于分散型污水的处理以及湖泊水体富营养化的控制中[2]。三级串联人工生态湿地，通过一级垂直流人工湿地，二级表面流人工湿地，三级潜流人工湿地层层递进深化处理农村污水，使农村污水达到达标排放的目的。笔者以水西人工生态湿地为研究对象，考察其对农村污水的净化效果。

1材料与方法

1.1水西人工生态湿地简介

水西人工生态湿地位于水西村村委东南角水源路旁，总面积2500平方米，收集、处理水西村污水。纳污范围56.8公顷，服务人口2500人。工程采用人工湿地工艺，设计规模1000吨/日，设计出水水质达到《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）二级标准。

1.2三级串联人工生态湿地的建设

1.2.1一级垂直流人工湿地的设置

一级垂直流人工湿地尺寸为33.38m×26.46m，四周以及底部以水泥墙体构筑，并加30cm厚压实黏土防渗层做防渗透处理，处理区内部从上到下分别是10cm的土壤，10cm粒径4-8mm的碎石，70cm粒径0-4mm的细砂，20cm粒径4-8mm的碎石，20cm粒径16-32mm的碎石。种植植物依次为，美人蕉株行距为30×30cm，香根草株行距为30×30cm，花叶芦竹株行距为40×40cm。垂直流人工湿地设计平均水力负荷为0.20m3/m2·h，水力停留时间为4.3h。

1.2.2二级表面流人工湿地的设置

二级表面流人工湿地尺寸为25.90m×19.50m，四周以及底部以水泥墙体构筑，并加30cm厚压实黏土防渗层做防渗透处理，处理区内部从上到下分别是10cm的土壤，40cm粒径4-8cm的碎石，40cm粒径0-4mm的细砂。种植植物依次为，美人蕉竹株行距为30×30cm，再力花株行距为30×30cm，风车草株行距为30×30cm。表面流人工湿地设计水力坡度为1%，平均水力负荷为0.29m3/m2·h，水力停留时间为2.0h，进水口紧接二级表面流人工湿地的出水口，推流式进水。

1.2.3三级潜流人工湿地的设置

三级潜流人工湿地尺寸为23.24m×35.37m，四周以及底部以水泥墙体构筑，并加30cm厚压实黏土防渗层做防渗透处理，处理区内部从上到下分别粒径1mm的沙砾、粒径2mm沸石以及土壤三者均匀混合而成的介质40cm，20cm粒径2-4cm的石灰石。种植植物依次为，香根草株行距为30×30cm，花叶芦竹株行距为40×40cm。潜流人工湿地设计无坡度，平均水力负荷为0.22m3/m2·h，水力停留时间为2.3h，进水口紧接一级垂直流人工湿地的出水口。

1.2.4试验方法

2013年5月～2013年10月对系统进行取样监测，分析进水和出水的环境化学指标，取样频次为4次/月。监测指标为COD、SS、氨氮、TN、TP。其中，COD用重铬酸钾法测定， SS用重量法测定，TN用碱性过硫酸钾紫外分光光度法测定，NH+4-N用纳氏试剂比色法测定，TP用钼酸铵分光光度法测定。

2结果讨论与分析

2.1对COD的削减效果

三级串联人工生态湿地对COD的削减效果如图1所示，在对水西人工湿地监测期间，湿地进水COD在11～73mg/L范围，平均值为32mg/L；湿地出水COD在6～20mg/L范围，平均值为12mg/L；削减率在18.18%～87.67%范围，平均值为58.11%。其中一级垂直流人工湿地对COD的去除作用比较明显，平均削减率为49.80%，二级表面流人工湿地对COD的平均削减率为15.64%，三级潜流人工湿地对COD的平均削减率为25.44%。水西人工湿地接纳农村污水，进水浓度低于80mg/L，可生化性强，一级垂直流人工湿地种植了大面积的香根草拥有发达的根系，而花叶芦竹地下根状茎粗而多结，能充分对有机物进行拦截；此外，丰富的根系能保证微生物在根系以及填料的附着，能够使有机物得到有效的降解[3]。

2.2对SS的削减效果

三级串联人工生态湿地对SS的削减效果如图2所示，在对水西人工湿地监测期间，湿地进水SS在12～82mg/L范围，平均值为33mg/L；湿地出水SS在4～29mg/L范围，平均值为13mg/L；削减率在14.71%～92.68%范围，平均值为57.13%。其中一级垂直流人工湿地对SS的去除效果较为突出，平均削减率为47.16%，二级表面流人工湿地对SS的平均削减率为17.44%，三级潜流人工湿地对SS的平均削减率为29.97%。

2.3对氨氮的削减效果

三级串联人工生态湿地对氨氮的削减效果如图3所示，在对水西人工湿地监测期间，湿地进水氨氮在0.24～27.46mg/L范围，平均值为8.32mg/L；湿地出水氨氮在0.04～4.29mg/L范围，平均值为1.24mg/L；削减率在25.39%～99.35%范围，平均值为82.87%。其中一级垂直流人工湿地对氨氮的平均削减率为58.62%，二级表面流人工湿地对氨氮的平均削减率为49.31%，三级潜流人工湿地对氨氮的平均削减率为34.11%。从图3可知，4月份至6月份，氨氮的处理效果保持在49%以上。进入7月份，氨氮的处理效果可以保持在80%以上。可见，氨氮的去除依赖于水生植物的吸收以及微生物的硝化反应，季节的变化和温度的变化很大程度影响了湿地对氨氮的削减率，但处理效果仍然可以满足《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的二级标准。

2.4对TN的削减效果

三级串联人工生态湿地对TN的削减效果如图4所示，在对水西人工湿地监测期间，湿地进水TN在3.77～58.79mg/L范围，平均值为12.28mg/L；湿地出水TN在0.68～7.78mg/L范围，平均值为3.32mg/L；削减率在15.12%～95.23%范围，平均值为65.77%。其中一级垂直流人工湿地对TN的平均削减率为28.25%，二级表面流人工湿地对TN的平均削减率为38.93%，三级潜流人工湿地对TN的平均削减率最高，为45.02%。从图4显示，进水TN的和TN削减率的趋势有一定的相似性，这反映出在本研究中的三级串联人工生态湿地，对高浓度TN污水有较高的消减率。

2.5对TP的削减效果

三级串联人工生态湿地对TP的削减效果如图5所示，在对水西人工湿地监测期间，湿地进水TP在0.26～4.67mg/L范围，平均值为1.32mg/L；湿地出水TP在0.02～0.85mg/L范围，平均值为0.43mg/L；削减率在11.96%～99.57%范围，平均值为59.92%。其中一级垂直流人工湿地对TP的平均削减率为3124%，二级表面流人工湿地对TP的平均削减率较低，为14.64%，三级潜流人工湿地对TP的平均削减率为33.61%。图5反映出的情况与图4 中TN有相似之处，TP的处理效果与TP的进水浓度也有较为相似的趋势，这表明笔者所研究的三级串联人工生态湿地对TP污水有较高的处理能力，与进水TP浓度有一定的关系，对高浓度的生活污水，有更高的削减率。

3结论

在进水COD为11～73mg/L，SS为12～82mg/L，氨氮为0.24～27.46mg/L，TN为3.77～58.79mg/L，TP为0.26～4.67mg/L的情况下，三级串联人工生态湿地处理后的水质，COD为6～20mg/L，SS为4～29mg/L mg/L，氨氮为0.04～4.29mg/L，TN为0.68～7.78mg/L，TP为0.02～0.85mg/L，对COD、SS、氨氮、TN、TP的平均削减率分别为：58.11%、57.13%、82.87%、65.77%、59.92%，出水均达到《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的二级标准。由此说明，三级串联人工生态湿地适合水西村生活污水的收集和处理。

参考文献

[1]蒋绍阶，左智敏. 小城镇供水系统存在的问题及对策[J]. 重庆大学学报：自然科学版，2005，28（11）：114-117.

[2]韩志平，胡正海. 芦竹对不同重金属耐性的研究[J] . 应用生态学报，2005，16（1）：161-165.

[3]赵建松，白梅，程凤鸣，等 两种人工湿地条件下芦苇与芦竹生理生态特性研究[J]. 湿地科学，2008，6（3）：398-404.

收稿日期： 2013-10-28

作者简介： 李铮（1986.1.10-），男 ，职称：助理工程师从事工作：污水处理.

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