人工濕地技術自20世紀七八十年代發展起來至今已有近50年的歷史，因為其對污水中有機物、氮、磷等具有較好的去除效果，同時在構建和運行成本方面較其他污水處理方式低，因此，目前在我國許多中小城鎮和鄉村等資金匱乏地區應用較為普遍。

　　目的

　　研究礫石潛流-浮橋平流復合濕地系統對生活污水的凈化效果，旨在為更好地實現廉價、簡便、效果良好的生態污水處理技術提供理論依據。

　　方法

　　人工組建礫石潛流-浮橋平流復合濕地系統，引進新的浮橋技術和采用新的組合方式，以生活污水為研究對象，考察該系統對污水中化學需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、總氮(TN)、總磷(TP)的凈化效果。

　　試驗構建3個處理單元，由塑料扣板(PVC)制成，尺寸為750mm×550mm×350mm，串聯組成一級礫石潛流濕地單元(HF1，礫石基質填充，種植蕹菜)+二級浮橋平流濕地單元(HF2，泡沫隔板水下隔開，種植浮萍和金魚藻)+三級緩沖單元(HF3，底泥，種植荷花)的復合濕地系統(圖1)，系統各級濕地單元進出水口高程差根據系統運行情況在(250±25)mm內調節。

　　圖1 礫石潛流-浮橋平流復合濕地系統流程

　　結果

　　系統對COD的凈化效果

　　由圖2、3可知，系統COD進水濃度在137.6～172.6mg/L，HF1出水濃度為53.3～93.3mg/L，COD去除率在38.8%～60.7%;HF2出水濃度為40.7～67.7mg/L，COD去除率在7.3%～20.3%;HF3最終出水濃度為31.3～51.7mg/L，COD去除率在6.5%～15.2%。由此可以看出，系統對COD的綜合去除率(TR)在65%~80%，整體出水水質可達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級A標準。

　　其中，HF1對COD的去除貢獻率最高，占主導作用，這可能是因為系統運行前期HF1主要依靠礫石基質和植物根系的吸附、吸收作用，后期這種作用逐漸減弱，表現為COD去除率逐漸降低。HF2和HF3對COD的去除貢獻率較低，可能是因為這2級濕地單元無基質填料，對COD的吸附和降解效果較差，使得去除貢獻率較低。

　　圖2 系統進水和各級出水COD濃度變化

　　圖3 系統整體和各級COD去除率變化

　　系統對NH3-N的凈化效果

　　由圖4、5可知，系統NH3-N進水濃度在21.2～25.9mg/L，HF1出水濃度為16.3~21.6mg/L，NH3-N去除率在13.2%～25.7%;HF2出水濃度為10.8～15.5mg/L，NH3-N去除率在18.9%～32.5%;HF3最終出水濃度為8.1～13.1mg/L，NH3-N去除率在7.2%～17.1%。由此可以看出，系統對NH3-N的綜合去除率在48%~62%，整體出水水質可以達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級B標準。具體聯系污水寶或參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

　　其中，HF2對NH3-N的去除貢獻率最高，占主導作用，這可能是因為系統調試運行穩定后，浮萍和金魚藻進入生長期，進行快速的自我繁殖，使得HF2水體pH上升，加快了水中NH4+向NH3之間的轉化速率，起到去除NH3-N的作用;其次，藻類繁殖過程中部分腐敗的殘體可以被微生物作為碳源利用，促進其反硝化作用從而去除水體中的NH3-N。另外，HF1和HF3對NH3-N也有較好的去除作用，但與HF2相比較低，可能是因為基質的吸附作用和植物根系對轉化后的無機氮的吸收作用相對較弱。

　　圖4 系統進水和各級出水NH3-N濃度變化

　　圖5 系統整體和各級NH3-N去除率變化

　　系統對TN的凈化效果

　　由圖6、7可知，系統TN進水濃度在26.4～31.6mg/L，HF1出水濃度為19.5～25.2mg/L，TN去除率在10.0%～26.7%;HF2出水濃度為13.9～19.1mg/L，TN去除率在13.4%～30.4%;HF3最終出水濃度為11.9～16.5mg/L，TN去除率在4.1%～9.3%。由此可以看出，系統對TN的綜合去除率可以達到41.0%~56.0%，整體出水水質可達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級A標準。

　　污水中TN主要通過NH3的揮發、植物吸收、基質吸附和離子交換等作用去除，系統中HF1和HF2對TN的去除效果較好，占主導作用，這可能是因為礫石基質的吸附作用與藻類快速生長對氮的吸收作用，使得氮元素在較短時間內被快速去除，而HF3受進水TN濃度較低的影響對TN的去除效果始終較差。

　　圖6 系統進水和各級出水TN濃度變化

　　圖7 系統整體和各級TN去除率變化

　　◆系統對TP的凈化效果

　　由圖8、9可知，系統TP進水濃度在1.6～2.7mg/L，HF1出水濃度為1.2～2.1mg/L，TP去除率在19.4%～33.0%;HF2出水濃度為0.7～1.3mg/L，TP去除率在18.3%～38.1%;HF3最終出水濃度為0.5～1.1mg/L，TP去除率在7.2%～13.9%。由此可以看出，系統對TN的綜合去除率可以達到58.8%~73.2%，整體出水水質可以達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級B標準。

　　系統運行前期HF1和HF2對TP的去除效果較好，且隨著時間的增加去除率不斷增加，但到系統運行中后期，這種趨勢逐漸減緩甚至下降，可能是因為基質逐漸吸附飽和和藻類腐敗的影響，這也在一定程度上限制了傳統人工濕地對磷的進一步去除。HF3對TP的去除效果始終較差，在整個濕地系統中主要起到緩沖作用。

　　圖8 系統進水和各級出水TP濃度變化

　　圖9 系統整體和各級TP去除率變化

　　結論

　　系統對生活污水中COD、NH3-N、TN、TP的平均去除率分別為73.3%、56.1%、47.1%、65.7%;一級濕地單元對COD的去除效果較好，二級濕地單元對NH3-N、TN和TP的去除效果較好，三級濕地單元對各項污染指標的去除率均較差。

　　礫石潛流—浮橋平流復合濕地系統對生活污水整體凈化效果良好，出水水質各項指標均可達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)的一級B標準，可拓展研發新型生態污水處理技術。(來源：安徽農業科學 作者:譚洪濤 李嘉 薛祝緣 韓媚玲 陳信波)