人工濕地-穩(wěn)定塘組合生態(tài)系統(tǒng)對污染水體的處理

人工濕地—穩(wěn)定塘組合生態(tài)系統(tǒng)對污染水體的處理隨著我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展，水資源污染問題日趨嚴(yán)峻，近期關(guān)于水體被污染的消息愈發(fā)增多，富營養(yǎng)化污染水體成為人們關(guān)注的焦點，其中包括我國最大淡水湖鄱陽湖。如何凈化這類不易于集中收集處理、受污染程度不同的水體，還鄱陽湖一湖清水成為亟待解決的問題。相對于傳統(tǒng)工藝技術(shù)，人工濕地、穩(wěn)定塘生態(tài)技術(shù)更能突出其特點，而將兩者組合實現(xiàn)兩優(yōu)勢的互補，深度凈化水質(zhì)，提高出水水質(zhì)及穩(wěn)定性，更加適宜對該類污染水體的處理。但目前關(guān)于該組合工藝應(yīng)用于污染水體處理的相對較少，可提供的相應(yīng)設(shè)計等參數(shù)也不多。本研究主要探討人工濕地、穩(wěn)定塘組合生態(tài)系統(tǒng)對污染水體中各污染物的凈化效果和規(guī)律，為組合系統(tǒng)的實際應(yīng)用提供參考依據(jù)。首先從穩(wěn)定塘的選取入手，選擇了華東地區(qū)常見的8種對氮、磷污染物有較好凈化效果的沉水植物與塘組合，形成沉水植物塘，深入分析該系統(tǒng)對污水的凈化效果及機理，考察系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，從而為濕地-塘組合工藝選取最適宜沉水植物塘；其次在確定穩(wěn)定塘基礎(chǔ)之上，建立了人工濕地-沉水植物塘兩級組合系統(tǒng)，研究該整體組合工藝及各個構(gòu)筑物對水體污染物的處理效果，并考察不同水力負(fù)荷條件下對組合工藝污染物去除效果的影響；最后在兩級組合的基礎(chǔ)之上，建立不同形式人工濕地、塘多級組合工藝，探索性討論多級組合工藝對嚴(yán)重污染水體的凈化效果及考察組合工藝的穩(wěn)定性能。本研究得到以下結(jié)論：1）沉水植物塘試驗：沉水植物塘對生活污水的去除效果明顯。CODcr去除率介于44.35-72.18%，其中金魚藻、粉綠狐尾藻對有機物去除效果最優(yōu)，達到了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；TP、TDP、PO43--P去除率分別介于58.26-79.34%；60.00-83.91%；61.32-86.79%，均為水蘊草處理率最高，達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)；TN、NH3-N的去除率分別為介于44.05-61.54%、35.71-71.13%，TN金魚藻去除效果最好，水蘊草NH3-N的去除率最高，均達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。八種不同沉水植物中水蘊草、金魚藻及粉綠狐尾藻去除效果較突出，對污染物去除率最好，均具有良好的抗負(fù)荷能力，其中粉綠狐尾藻抗寒能力更加顯著，受外界環(huán)境影響最小，可優(yōu)選考慮為塘中沉水植物。通過研究發(fā)現(xiàn)沉水植物塘對有機物降解主要是通過沉淀、過濾作用，不溶性有機物被微生物截留并利用，可溶性有機物可以被微生物和植物直接吸收、代謝降解；對磷污染物去除部分直接由植物吸收外，主要仍是化學(xué)沉淀及沉降吸附作用；對氮污染物去除包括植物吸收、微生物硝化反硝化以及氨氮的揮發(fā)，但主要去除作用還有待于進一步研究。2）兩級組合工藝試驗：人工濕地-沉水植物塘組合工藝在不同水力負(fù)荷和污染負(fù)荷下整體運行穩(wěn)定、耐負(fù)荷能力強、去除效果良好。CODcr出水水質(zhì)低HLR達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，中、高HLR達到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)；總磷低、高HLR達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，中HLR達到Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)；總氮均達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)；氨氮均達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級B標(biāo)準(zhǔn)。水力負(fù)荷對污染物的去除效果有著一定的影響作用。整個組合系統(tǒng)隨著水力負(fù)荷的增加，污染物平均去除率CODcr：72.09、68.06、64.50%；TN：51.69、48.22、46.82%；氨氮：62.52、53.53、50.47%；TP：85.56、81.64、80.89%；溶解性正磷酸鹽：89.69、82.48、84.90%，說明除了溶解性磷酸鹽，其他污染物均隨著水力負(fù)荷的增加而去除率降低，低水力負(fù)荷去除效果最優(yōu)。人工濕地各污染物去除效果均為低>中>高水力負(fù)荷，與水力負(fù)荷呈負(fù)相關(guān)性；而穩(wěn)定塘CODcr：中>高>低；氨氮：低>中>高；TN、TP、磷酸鹽：高>低>中，說明受水力負(fù)荷影響較小，與水力負(fù)荷沒有明顯的相關(guān)性。組合系統(tǒng)中濕地和塘對污染物去除貢獻率不同。對于CODcr濕地在低、中、高三種水力負(fù)荷下去除率為：59.75、48.84、47.39%，而塘為：30.45、39.11、33.87%，濕地去除效果優(yōu)于沉水植物塘；但對于氮和磷而言，沉水植物塘隨水力負(fù)荷增大對總氮、氨氮、總磷、溶解性磷去除率分別為：33.86、31.11、34.08%；53.89、43.71、43.18%；71.52、68.99、72.40%；70.95、69.48、74.84%，而濕地分別為26.71、24.87、18.81%；18.49、16.26、12.50%；48.94、38.85、29.95%；61.43、40.28、39.29%，沉水植物塘對水體富營養(yǎng)化因素的去除效果優(yōu)于潛流濕地。3）多級組合工藝試驗：對于這種重嚴(yán)重污染、高濃度且C/N比均值小于1的特殊污染水體，該系統(tǒng)耐負(fù)荷能力強，整體系統(tǒng)運行穩(wěn)定。組合系統(tǒng)有機物進水均值達到119.61mg/L，出水均值49.17mg/L，平均去除率為58.58%，達到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)（50mg/L）；進水總氮平均濃度為126.50mg/L，氨氮均濃度87.33mg/L，出水水質(zhì)總氮均值54.00mg