2种人工湿地的水力停留时间及净化效果
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第6卷第3期
环境工程学报
Vol .6,No .32012年3月
Chinese Journal of Environmental Engineering
Mar .2012
2种人工湿地的水力停留时间及净化效果
靳同霞
1
张永静
1
王程丽
1
代克岩
1
郭萌
1
徐婷婷
1
马剑敏
1,2*
(1.河南师范大学生命科学学院,新乡453007;2.河南省环境污染控制重点实验室,新乡453007)
摘要以复合垂直流人工湿地(IVCW )和水平潜流人工湿地(HSCW )为研究对象,研究了2种湿地运行的季节性最
佳水力停留时间(HRT )参数,并监测了2种湿地在最佳HRT 参数下运行时对污水的净化效果。
结果显示:(1)在IVCW 中,最佳HRT 在春、秋季为8 10h ;夏季为6h ;冬季为12h 。
在HSCW 中,最佳HRT 在春、秋季为10 12h ;夏季为6 8h ;冬季为24 36h 。
(2)2种湿地对COD 的去除率均无显著的季节性差异;湿地进水中NH +4-N /TN 比值与TN 去除率显著
负相关;不同季节下IVCW 对TN 的去除效果均高于HSCW 。
(3)水温对TN 、
TP 去除率的影响在IVCW 中比HSCW 中的明显;水温高时,2种湿地中的TN 去除率较高,IVCW 中的TP 去除率也较高,但HSCW 中的TP 去除率则较低,它们间均未达
到显著的相关性。
关键词
复合垂直流人工湿地
水平潜流人工湿地
水力停留时间
污水净化
中图分类号
X703
文献标识码
A
文章编号1673-
9108(2012)03-0883-08Hydraulic retention time and purification effect
of two kinds of constructed wetlands
Jin Tongxia 1
Zhang Yongjing 1
Wang Chengli 1
Dai Keyan 1
Guo Meng 1
Xu Tingting 1
Ma Jianmin 1,
2
(1.College of Life Sciences ,Henan Normal University ,Xinxiang 453007,China ;2.Henan Key Laboratory for Environmental Pollution Control ,Xinxiang 453007,China )
Abstract Two kinds of constructed wetlands were as the research objects ,integrated vertical flow construc-ted wetland (IVCW )and horizontal subsurface flow constructed wetland (HSCW ).The optimum hydraulic re-tention time (HRT )was studied in the two constructed wetlands in different seasons.The effects of wastewater purification were got when the two constructed wetlands were with the best HRT respectively.The results showed that :(1)The best HRT in IVCW was eight to ten hours in spring and autumn ,six hours in summer ,twelve hours in winter.The best HRT in HSCW was ten to twelve hours in spring and autumn ,six to eight hours in summer ,twenty four hours to thirty six hours in winter.(2)The removal efficiency of COD were no significant seasonal variations in the two kinds of constructed wetlands.Between the proportion of NH +4-N /TN (total nitro-gen )in the two wetlands ’influent sewerage and TN removal efficiency there was a significant negative correla-tion.TN removal efficiency in IVCW was higher than that in HSCW in four seasons.(3)The effects of water temperature on removal efficiency of TN and TP in IVCW were more obvious than those in HSCW.When the wa-ter temperature of the wetland was high ,the TN removal efficiency in the two wetlands and TP removal efficiency in the IVCW were high ,whereas the TP removal efficiency in the HSCW was low.There was not obvious correla-tion between the water temperature and the removal efficiency of TN or TP.
Key words integrated vertical flow constructed wetland ;horizontal subsurface flow constructed wetland ;hydraulic retention time ;wastewater purification
基金项目:河南省教育厅科技攻关计划项目(2009A180010);河南省
科技攻关计划项目(0624440039);新乡市科技攻关计划项目(08S045)
收稿日期:2010-07-21;修订日期:2010-10-02
作者简介:靳同霞(1964 ),女,硕士,主要从事环境生物学方面的
研究工作。
E-mail :569071823@qq.com *通讯联系人,E-mail :mjm6495@sina.com
水力停留时间(HRT )被认为是人工湿地污水处理系统中重要的设计参数之一
[1,2]
,对其深入研
究可以为人工湿地的高效运行提供有力保障。
研究发现,适当的延长HRT 可以提高湿地系统中有机物
[3]
、含氮化合物[4,5]
的去除率,选用不同的HRT
参数可直接影响人工湿地的运行效率。
HRT 理论上可以利用平均流量、系统几何形状、操作水位和初
环境工程学报第6卷
始孔隙率等来估算[1],但有研究显示,实际HRT通
常为理论值的40% 80%[6]。
国内外有关HRT参
数的研究对象多集中在膜生物反应器[7,8]、人工渗
滤系统[9]及水塘湿地[10]方面;有关潜流人工湿地中
HRT参数的研究,多集中在HRT分布方面[11]。
Timothy等[12]在停留时间分布理论方面的研究工
作,使得比较和分析来自稳定流态和非稳定流态系
统的数据更为容易。
有关复合垂直流和水平潜流2
种人工湿地的季节性HRT参数研究少见报道,导致
实际应用时缺少必要的参考依据。
实践中仅凭经验
运行人工湿地,造成了各地潜流人工湿地的运行效
率差异较大[13]。
为了填补上述研究空缺,解决人工
湿地的运行效率问题,本实验中选取上述2种人工
湿地为研究对象,设计了HRT的季节性梯度,对
HRT参数及在最佳HRT参数下运行时的污水净化
效果进行了较系统的研究,以期在豫北地区推广应
用人工湿地并进行工程设计时提供参考依据。
1材料与方法
1.1实验装置
湿地建于河南师范大学生物实验基地。
复合垂
直流人工湿地(integrated vertical flow constructed
wetland,IVCW)由下行池和上行池两部分组成。
下
行池长ˑ宽ˑ高=60cmˑ60cmˑ100cm,基质
层高95cm,由上到下由1层20cm厚的烧结滤料和
2层不同粒径的碎石组成。
上行池为60cmˑ60
cmˑ90cm,基质层高85cm,由2层不同粒径的碎
石组成。
填料层的空隙率约为42%(图1)。
水平
潜流人工湿地(horizontal subsurface flow constructed
wetland,HSCW)的长ˑ宽ˑ高=120cmˑ60cmˑ
100cm,基质层高95cm,沿水流方向由前往后
由
图1IVCW示意图
Fig.1Sketch map of integrated vertical flow constructed wetland 3层不同粒径的碎石和1层20cm厚的烧结滤料(质地同IVCW中的)组成,出水口位于湿地底端。
填料层的孔隙率约为39%(图2)。
两人工湿地基质表面种植有芦苇,密度为16棵/m2。
图2HSCW示意图
Fig.2Sketch map of horizontal subsurface
flow constructed wetland
1.2实验设计
装置自2008年11月初建成后开始通水,并进行调试。
2009年3月下旬开始监测湿地出水水质指标。
分别在2009年4月、7月、10月和12月研究了2种湿地每个季节的最佳HRT参数,每个季节的HRT参数研究做3次重复。
在确定最佳HRT后,在每个季节分别运行一段时间,运行期间监测3次数据。
每个季节设计不同的HRT梯度:春季,2、4、6、8、10h;夏季,4、6、8、10、12h;秋季,6、8、10、12h;冬季,12、24、36h。
2种湿地全年间歇运行(冬季上冻期间停止运行),每次进水至湿地的水位线高度时停止进水,污水在湿地填料中停留1 2d后放空,轮空12h后再次进水。
1.3水样的采集测试与数据处理
2种湿地的实验用水为生活污水与水产养殖废水的混合液(进水前进行充分混匀,以保持浓度恒定),其主要水质指标见表1。
采集每次实验进水及不同的HRT下2种湿地的出水水样。
每次采集IVCW的出水水样时都要借助进水水压来完成。
对水样进行测试的指标有温度(T)、溶解氧(DO)、pH、总氮(TN)、总磷(TP)、COD和铵态氮(NH+4-N)。
T、DO用YSI-DO200便携式溶氧测定仪现场测定; pH值用精密pH试纸测定;TN、TP、COD和NH+
4
-N 均采用国家标准方法测定[14]。
采用SPSS16.0对实验数据进行统计分析。
488
第3期靳同霞等:2种人工湿地的水力停留时间及净化效果
表1不同季节下2种人工湿地HRT参数实验中的进水水质指标(平均值ʃ标准差)
Table1Influent quality of hydraulic retention time parameters test of two kinds of
constructed wetlands in different seasons(MeanʃS.D.)
4月7月10月12月
复合垂直流
COD(mg/L)410ʃ140159.2ʃ15.97161.6ʃ6.74136.0ʃ20.6 TN(mg/L)0.28ʃ0.025.63ʃ0.875.17ʃ0.714.74ʃ0.35 NH+4-N(mg/L)0.16ʃ0.092.83ʃ0.750.36ʃ0.150.63ʃ0.17 TP(mg/L)2.06ʃ0.860.47ʃ0.010.34ʃ0.070.17ʃ0.05 DO(mg/L)1.28ʃ1.020.26ʃ0.150.80ʃ0.2515.24ʃ2.53 T(ħ)13.2ʃ0.8929.2ʃ0.0613.2ʃ0.781.10ʃ0.25 pH6.83ʃ0.756.67ʃ0.296.78ʃ0.677.57ʃ0.35
水平潜流
COD(mg/L)342.8ʃ154.4158.3ʃ6.15142.1ʃ5.85157.0ʃ18.6 TN(mg/L)0.21ʃ0.105.92ʃ0.614.48ʃ0.755.19ʃ1.35 NH+4-N(mg/L)0.13ʃ0.113.80ʃ0.410.29ʃ0.140.67ʃ0.43 TP(mg/L)2.96ʃ1.690.74ʃ0.230.31ʃ0.010.65ʃ0.35 DO(mg/L)2.63ʃ2.210.27ʃ0.150.60ʃ0.2014.6ʃ2.35 T(ħ)13.6ʃ1.3029.23ʃ0.0613.4ʃ0.951.26ʃ0.12 pH7.17ʃ0.586.67ʃ0.297.08ʃ0.427.34ʃ0.52
2结果
2.12种湿地运行时的季节性HRT参数研究2.1.1对COD的去除
由图3可知,春季实验结果显示:在IVCW和HSCW2种湿地中,5个不同HRT梯度下的COD均去除率随着HRT的延长,均呈现逐渐增大的趋势。
在HRT为6h时,这种变化趋势达到最大,对应的COD平均去除率分别为40.56ʃ10.85%和69.48ʃ7.82%;继续增大HRT,其COD平均去除率未见显著增长(P>0.05)。
夏季:在IVCW中,随着HRT 的增加,其COD的去除率逐渐升高,当HRT为6h 时COD平均去除率达到57.50ʃ13.11%;继续增大HRT,COD的去除率未有显著提高。
在HSCW中,当HRT为8h时COD去除率达到57.13ʃ16.47%;继续增大HRT时,去除率未显著增长。
秋季:在IVCW中,随着HRT的增加,COD平均去除率逐渐增加,但HRT分别为8、10和12h时,对COD 的去除率无差异(P>0.05),平均去除率为50% 60%。
在HSCW中,4个不同的HRT梯度下对COD 的去除率很接近,均在40%左右。
冬季:在IVCW 中,HRT为12h时,COD平均去除率为34.57ʃ4.12%,略高于更长HRT时的去除率。
在HSCW 中,随HRT增加,其COD的去除率也逐渐增加,增幅在10% 15%。
2.1.2对氮的去除
(1)对总氮
的去除
图3不同季节和不同HRT下IVCW和HSCW中
COD去除率的变化
Fig.3Chemical oxygen demand removal rate changes
in different seasons and hydraulic retention time of
two kinds of constructed wetlands
由图4可知,春季实验结果显示:在IVCW中,当HRT为4h时,对TN的平均去除率为28.19ʃ2.04%,随着HRT的增大,去除率最高(HRT=6h 时)增至32%左右;在HSCW中,当HRT为8h时,TN平均去除率增至最高(18.68ʃ5.73%)。
夏季:在IVCW中,当HRT为8h时,对TN的平均去除率
588
环境工程学报第6
卷
图4不同季节和不同HRT下IVCW和HSCW
中TN去除率的变化
Fig.4Total nitrogen removal rate changes in
different seasons and hydraulic retention time
of two kinds of constructed wetlands
达到了40%以上,随着HRT的增长,去除率的增量不明显;在HSCW中,不同HRT梯度下TN的平均去除率始终保持在20%左右,彼此间无显著差异。
秋季:在2种湿地中,随着HRT延长,TN平均去除率均逐渐升高,且不同HRT梯度下IVCW的TN去除率均高于HSCW;在IVCW中,HRT为10h时,TN 平均去除率为56.80ʃ7.02%,高于其余梯度(HRT 为10和12h时,差异不显著);在HSCW中,HRT 为10和12h时,TN去除率为50%左右,差异不显著(P>0.05)且高于其余梯度。
冬季:在IVCW中,不同HRT时的TN去除率无显著差异(P>0.05),当HRT为24h时TN去除率(34.33ʃ3.78%)略好于其余梯度;在HSCW中,随着HRT梯度增大其TN 去除率呈增加趋势。
当HRT为36h时TN去除率(30.73ʃ7.98%)好于其余梯度。
(2)对铵态氮的去除
由图5可知,春季实验结果显示:在IVCW中,NH+
4
-N平均去除率为16.95ʃ6.09%,除HRT为2
h外,其余HRT水平下的NH+
4
-N平均去除率无显著差异(P>0.05)。
HSCW中各个HRT梯度下,湿地出水的NH+4-N浓度均高于进水,并且随HRT的延长出水NH+4-N浓度呈现约15% 20%的递增
趋
图5不同季节和不同HRT下IVCW和HSCW中
NH+
4
-N去除率的变化
Fig.5Ammonia nitrogen removal rate changes in
different seasons and hydraulic retention time
of two kinds of constructed wetlands
势。
夏季:在IVCW中,NH+4-N平均去除率为47.14
ʃ7.15%,不同HRT梯度下的NH+
4
-N平均去除率间无显著差异。
在HSCW中,不同HRT下的NH+4-N平均去除率均低于10%。
秋季:在IVCW中,当
HRT为12h时的NH+
4
-N平均去除率为正值,去除率达到60%以上;其余不同HRT下2种湿地中
NH+
4
-N去除率均为负值,且随HRT的增长,去除率有明显的波动变化。
冬季:2种湿地的NH+4-N去除率好于其他季节的去除效果,平均去除率均可以达到75%左右。
IVCW中,不同HRT时的NH+4-N去除率无显著差异(P>0.05);在HSCW中,HRT为
24和36h时的NH+
4
-N去除率显著(P<0.05)高于12h时。
2.1.3对总磷的去除
由图6知,春季实验结果显示:2种湿地随HRT 的延长,TP去除率呈增高趋势。
IVCW中,当HRT 为6h时,TP平均去除率(44.98ʃ7.39%)好于其余梯度;HSCW中,当HRT为8h时,TP平均去除率(67.90ʃ12.64%)趋于稳定,随HRT增大其增幅不明显。
夏季:2种湿地的TP去除效果较差。
在IVCW中,当HRT为6h时TP去除效果好于其余
688
第3期靳同霞等:2种人工湿地的水力停留时间及
净化效果
图6不同季节和不同HRT下IVCW和
HSCW中TP去除率的变化
Fig.6Total phosphorus removal rate changes in
different seasons and hydraulic retention time
of two kinds of constructed wetlands
梯度,平均去除率为25.56ʃ8.65%;在HSCW中,HRT为10h时TP去除率(54.86ʃ8.28%)显著(P<0.05)高于其余梯度。
秋季:2种湿地对TP的去除率变化趋势与春季相似。
在HRT为10h时,IVCW和HSCW两湿地对TP的去除率增幅均高于其余梯度(分别为45.64ʃ3.03%和53.54ʃ1.59%)。
冬季:在IVCW中,HRT从12h增至36 h,TP去除率无明显变化,其平均去除率仅为10%左右。
在HSCW中,随HRT的增加TP平均去除率由30%增至70%左右。
2.22种湿地季节性运行的污水净化效果
根据上述实验结果,综合考虑多种因素,确定了2种湿地四季运行的最佳HRT参数分别为:在IVCW 中,春、秋季为8 10h;夏季为6h;冬季为12h。
在HSCW中,春、秋季为10 12h;夏季为6 8h;冬季为24 36h。
在不同季节下采用该HRT参数分别运行2种湿地,以进一步验证最佳HRT参数的有效性。
在IVCW中:春、夏、秋季的COD去除率无差异,平均去除率为50%左右;冬季为35%左右。
TN 去除率在春、冬季较低,仅有30% 40%;夏、秋季达到50%以上。
冬季NH+4-N去除率最高,平均值略高于70%;夏季高于40%;春、秋季波动较大,去除效果较差。
TP去除率在夏、秋季较好,平均去除率达到50%左右;春季去除率波动较大,平均为26%;冬季较差,平均去除率约为10%(表2)。
表2不同季节下2种湿地进出水中主要污染物浓度及其去除率(平均值ʃ标准差)
Table2Concentrations of inlet and outlet pollutants and their removal rates of the two kinds of constructed wetlands in different seasons(MeanʃS.D.)
春季夏季秋季冬季
复合垂直流
COD
进水(mg/L)313.6ʃ104.2100.1ʃ17.4161.6ʃ7.9157.4ʃ14.6
出水(mg/L)140.4ʃ81.557.9ʃ12.273.1ʃ15.975.3ʃ11.3
去除率(%)55.17ʃ19.9142.24ʃ3.1454.63ʃ10.8034.57ʃ4.12 TN
进水(mg/L)16.33ʃ6.820.55ʃ0.225.17ʃ0.836.45ʃ2.21
出水(mg/L)10.29ʃ6.120.26ʃ0.132.20ʃ0.424.34ʃ1.02
去除率(%)38.30ʃ16.6653.70ʃ5.4356.80ʃ7.0131.71ʃ3.51 NH+4-N
进水(mg/L)7.75ʃ5.720.05ʃ0.010.36ʃ0.180.62ʃ0.13
出水(mg/L)6.36ʃ4.470.03ʃ0.010.40ʃ0.240.12ʃ0.05
去除率(%)18.39ʃ20.2843.27ʃ17.50-0.75ʃ43.8070.45ʃ5.37 TP
进水(mg/L)4.04ʃ1.220.35ʃ0.110.34ʃ0.080.17ʃ0.05
出水(mg/L)1.63ʃ1.150.16ʃ0.050.19ʃ0.050.14ʃ0.03
去除率(%)26.49ʃ59.4551.50ʃ5.4345.64ʃ3.0311.59ʃ1.50
水平潜流
COD
进水(mg/L)348.0ʃ118.9106.7ʃ12.2142.1ʃ6.86157.0ʃ21.5
出水(mg/L)159.1ʃ86.761.9ʃ13.274.2ʃ13.589.6ʃ20.0
去除率(%)54.06ʃ24.1841.64ʃ12.7847.39ʃ12.0243.34ʃ5.00 TN
进水(mg/L)17.22ʃ6.110.51ʃ0.254.32ʃ0.615.19ʃ1.55
出水(mg/L)12.67ʃ4.840.28ʃ0.132.12ʃ0.123.51ʃ0.64
去除率(%)26.65ʃ9.7444.61ʃ3.0949.91ʃ10.0030.73ʃ7.98 NH+4-N
进水(mg/L)8.50ʃ6.290.05ʃ0.010.29ʃ0.160.66ʃ0.50
出水(mg/L)6.86ʃ4.610.04ʃ0.010.36ʃ0.200.17ʃ0.14
去除率(%)12.08ʃ19.1624.22ʃ10.26-22.78ʃ5.3679.01ʃ12.41 TP
进水(mg/L)2.38ʃ1.760.31ʃ0.100.31ʃ0.010.65ʃ0.40
出水(mg/L)1.89ʃ1.160.18ʃ0.050.14ʃ0.010.16ʃ0.10
去除率(%)19.60ʃ24.5124.31ʃ13.4353.54ʃ1.5973.30ʃ5.73
788
环境工程学报第6卷
在HSCW中:不同季节的COD去除率无显著差
异,保持在40% 50%左右。
TN去除率在夏、秋季较好,平均值在45% 50%;春、冬季为25% 30%。
NH+
4
-N去除率在冬季最好,平均值接近80%;春、夏季平均值为10% 25%;秋季湿地出水
NH+
4
-N浓度高于进水。
TP去除率冬季最高,平均值略高于70%;秋季约为50%;春、夏季平均值略高于20%(表2)。
3分析与讨论
3.1水力停留时间参数与净化效果
人工湿地系统水力停留时间和水流状态与污染物降解及去除效率关系密切,是维持系统正常运行并充分发挥净化效果的重要参数[15]。
相对较长的停留时间,可以使水中的离子充分沉淀和反应完全进行,从而改善去除效果,但又容易使沉淀物重新溶解到水流中,从而降低了去除效果[16]。
付贵萍等[17]研究表明,系统滞留区的体积分数随系统流量的增大而减少,且两者的变化趋势表现出一定的线性关系。
当水力负荷在0.2m3/(m2·d)以下时,潜流型湿地系统的实测停留时间小于理论值,表明系统存在短路或沟流,只是在水力负荷较大的情况下,其影响较其他非理想性因素要小得多。
本研究中,2种湿地同时进水,水流量大,约2.64 2.88m3/h,至水位线后停止进水,保证了污水在2种湿地中停留时与基质充分的接触,极大地避免了湿地中出现不同体积的滞留区,提高了整个湿地填料的有效利用率。
3.2进水污染负荷与净化效果
实验中,2种湿地的水力负荷是恒定的,进水中污染物浓度变化可反映污染负荷的季节性变化情况。
2种湿地的进水污染负荷具有显著的季节差异(表1和表2)。
春季,2种湿地HRT实验进水中氮类污染物浓度显著低于后期的运行实验中的浓度,而IVCW中COD负荷又显著高于后期的运行实验进水中的浓度;夏季,2种湿地的HRT实验进水含有的有机物及氮、磷类污染物浓度均显著高于后期的运行实验进水中的浓度;秋、冬季2种湿地HRT 实验进水中各类污染物浓度与后期的运行实验进水中的浓度无显著差异。
比较HRT实验进水及不同季节下运行实验进水中有机物浓度变化及其去除率变化的关系时发现,有机物浓度过高或过低均会降低去除率。
为了弄清进水中不同种类或形态的污染物含量与湿地的
净化效果的关系,分析研究了2种湿地季节性运行实验的进水中氮污染物成分含量与各种污染物去除率的相关性,结果显示:在IVCW和HSCW中,进水NH+
4
-N浓度占TN浓度的百分比与TN去除率之间极显著负相关(P<0.01)(图7和图8),其直线回归方程分别为Y=58.91-0.43ˑX(R2=0.505)和Y=47.94-0.40ˑX(R2=0.573)(Y:TN去除率;
X:NH+
4
-N/TN的百分比),说明铵态氮与总氮的浓度比在一定程度上可以影响人工湿地脱氮。
TP进水负荷与其去除率的相关性不显著。
其原因主要是,人工湿地对TP的去除除了受到季节性磷负荷差异的影响外,还受到不同季节下2种湿地运行时采用的HRT参数差异及环境温度变化等因素的影响。
这与李海波等[18]的研究结果是一致的。
对水温与2种湿地中N、P去除率之间的相关分析结果显示:2种湿地中水温高时,TN去除率相对较高,但两者间的相关性不显著(R IVCW=0.684,P>0.05;
R
HSCW
=0.459,P>0.05);水温对TP去除率的影响表现为:在IVCW中存在不显著的正相关性(R= 0.851,P=0.15),在HSCW中存在不显著的负相关性(R=-0.790,P=0.2)。
在IVCW中TN、TP的去除率变化受水温变化的影响比HSCW中明显。
3.3影响氨氮去除的因素
人工湿地运行时能影响到其氨氮净化效率的因素很多,包括湿地本身设计、填料及植物选材[19]、酶活性[20]、运行参数、污水本身差异和湿地所在地区气候环境差异等多方面。
在本研究中,HSCW对氨氮的去除率要明显低于IVCW(冬季除外),这主要与2种湿地的工艺设计有关。
在IVCW中,上行池表层环境中DO含量较高,氨氮去除效果较好;HSCW的出水口设计在湿地的底部,其底层填料中DO含量低,硝化速度小于氨化速度,促使截留在填料间隙中的有机氮化合物氨化为氨态氮,增加出水氨氮浓度。
这与秋季2种湿地运行时出现的氨氮平均去除率为负值的结果是一致的。
除上述原因外,还可能受氨氮负荷及季节性脱氮微生物的种类与数量变化的影响[21]。
冬季实验进水中DO浓度高于其他季节进水,结果2种湿地对氨氮有很高的去除效果,可见提高进水DO 含量有利于提高对氨氮的去除。
因此,在湿地运行中如能使进水先经过一个增氧过程(如曝气、跌水阶梯等),可以有效解决氨氮去除率较低的问题。
888
第3期靳同霞等:2种人工湿地的水力停留时间及
净化效果
4结论
(1)在IVCW中,最佳HRT在春、秋季为8 10 h,夏季为6h,冬季为12h。
在HSCW中,最佳HRT 在春、秋季为10 12h,夏季为6 8h,冬季为24 36h。
不同季节下IVCW需要的最佳HRT参数小于HSCW。
(2)经最佳HRT参数下运行的净化效果研究发现,2种湿地对COD为100 300mg/L,TN为0.50 16mg/L,TP为0.10 4mg/L的生活污水具有相似的去除效果,不同污染物的去除率存在明显的季节性差异。
不同季节下2种湿地对COD的去除率无显著差异;在不同季节下IVCW对TN的去除率均高于HSCW;湿地进水中铵态氮占总氮含量的比重影响湿地脱氮效果,比值越大,整个湿地的总氮去除率越低。
2种湿地对TP的去除率受到季节性磷负荷、HRT 参数及温度变化的影响,在去除率上表现出的规律性较差。
2种湿地对NH+4-N的去除效果除冬季较好外,其余季节较差。
(3)水温高时,2种湿地中的TN去除率较高,IVCW中的TP去除率也较高,但HSCW中的TP去除率则较低,它们间均未达到显著的相关性。
水温对TN、TP去除率的影响在IVCW中比HSCW中的明显。
参考文献
[1]夏宏生,蔡明,向欣.人工湿地优化设计研究.人民黄河,2008,30(7):54-56
Xia Hongsheng,Cai Ming,Xiang Xin.Study on optimal
design of wetlands.Yellow River,2008,30(7):54-56
(in Chinese)
[2]李雄勇,张帆,袁英兰,等.对人工湿地污水处理系统工艺设计技术关键的探讨.环境保护科学,2009,35(1):
42-44
Li Xiongyong,Zhang Fan,Yuan Yinglan,et al.Discus-sion on technical keys in designing artificial wetlands
wastewater Treatment.Environmental Protection Science,2009,35(1):42-44(in Chinese)
[3]刘雯,朱映川,周遗品,等.垂直流-表面流复合人工湿地系统对污水的净化效果研究.安徽农业科学,2008,36
(24):10577-10579
Liu Wen,Zhu Yingchuan,Zhou Yipin,et al.Study on
purification efficiency of wastewater by composite artificial
wetland system of vertical flow surface flow.Journal of An-hui Agricultural Sciences,2008,36(24):10577-10579
(in Chinese)
[4]Sim H.C.,Yusoff M.K.,Shutes B.,et al.Nutrient re-moval in a pilot and full scale constructed wetland,Putra-jaya city,Malaysia.Journal of Environmental Manage-ment,2008,88(2):307-317
[5]Mayo A.W.,Mutamba J.Modeling nitrogen removal in a coupled HRP and unplanted horizontal flow subsurface
gravel bed constructed wetland.Physics and Chemistry of
the Earth,2005,30(11-16):673-679
[6]Gearheard R.A.,Finney B.A.,Lang M.,et al.6th In-ternational Conference on Wetland Systems for Water Pollu-tion Control.FL:Pergamon Publishers,1998
[7]张楠.不同水力停留时间对膜生物反应器中同步硝化
988
环境工程学报第6卷
反硝化的影响.浙江建筑,2008,25(2):54-56
Zhang Nan.Influence of different station time on simultane-ous nitrification and denitrification in membrane bio-reac-tor.Zhejiang Construction,2008,25(2):54-56(in Chi-nese)
[8]袁丽梅,张传义,张雁秋,等.水力停留时间对膜生物反应器复合工艺污水处理特性的影响.环境污染与防治,2007,29(5):363-366
Yuan Limei,Zhang Chuanyi,Zhang Yanqiu,et al.Effect
of HRT on the performance of a step-feed hybrid MBR
process treating synthetic domestic wastewater.Environ-mental Pollution&Control,2007,29(5):363-366(in
Chinese)
[9]郑艳侠,冯绍元,刘培斌.水温与水力停留时间对人工渗滤系统的影响.环境科学学报,2008,28(12):2509-2513
Zheng Yanxia,Feng Shaoyuan,Liu Peibin.The effect of
water temperature and HRT on constructed rapid infiltration
treatment of slightly-polluted surface water.Acta Scientiae
Circumstantiae,2008,28(12):2509-2513(in Chinese)[10]彭丽媛,董斌,Mark Wahl,等.水塘湿地示踪试验测定水力停留时间.灌溉排水学报,2009,28(6):30-34
Peng Liyuan1,Dong Bin,Mark Wahl,et al.Study on hy-
draulic residence time through tracer experiment in the
pond wetland.Journal of Irrigation and Drainage,2009,28(6):30-34(in Chinese)
[11]李现坡,杨勇,马院红,等.潜流式湿地系统停留时间分布实验结果分析.环境污染与防治,2008,30(2):
64-68
Li Xianpo,Yang Yong,Ma Yuanhong,et al.Study of
residence time distribution for subsurface flow constructed
wetlands.Environmental Pollution&Control,2008,30
(2):64-68(in Chinese)
[12]Timothy M.Werner,Robert H.Kadlec.Application of residence time distributions to storm-water treatment sys-
tems.Ecological Engineering,1996,7(3):213-234[13]Suliman F.,Futsaether C.,Oxaal U.,et al.Effect of the inlet-outlet positions on the hydraulic performance of
horizontal subsurface-flow wetlands constructed with heter-
ogeneous porous media.Journal of Contaminant Hydrolo-
gy,2006,87(1-2):22-36
[14]国家环境保护总局.水和废水监测分析方法(第4
版).北京:中国环境科学出版社,2002
[15]Johan K.,Anders W.,Hakan J.,et al.Controlling fac-tors for water residence time and flow patterns in Ekeby
treatment wetland,Sweden.Advances in Water Re-
sources,2007,30(4):838-850
[16]Werner T.M.,Kadlec R.H.Wetland residence time distribution modeling.Ecological Engineering,2000,15
(1-2):77-90
[17]付贵萍,吴振斌,任明迅,等.垂直流人工湿地系统中水流规律的研究.环境科学学报,2001,21(6):
720-725
Fu Guiping,Wu Zhenbin,Ren Mingxun,et al.Studies
on the hydraulic pattern of the vertical-flow constructed
wetland.Acta Scientiae Circumstantiae,2001,21(6):
720-725(in Chinese)
[18]李海波,杨瑞崧,李晓东,等.水淬渣人工湿地强化除磷作用研究.环境科学,2009,30(8):2302-2308
Li Haibo,Yang Ruisong,Li Xiaodong,et al.Effects of
enhanced dephosphorization in the constructed wetland u-
sing water-granulated slag as matrix.Environmental Sci-
ence,2009,30(8):2302-2308(in Chinese)
[19]梁冠亮,赵庆良.化学强化一级处理-人工湿地处理生活污水效果.环境科学与技术,2009,32(8):134-138
Liang Guangao,Zhao Qingliang.Effectiveness of integrat-
ed chemically enhanced primary treatment and constructed
wetland for treating domestic wastewater.Environmental
Science&Technology,2009,32(8):134-138(in Chi-
nese)
[20]靖玉明,张建,张成禄,等.人工湿地中脱氢酶活性及其与污染物去除之间的相关性研究.环境工程,2008,26(1):95-97
Jing Yuming,Zhang Jian,Zhang Chenglu,et al.Study
on correlation between dehydrogenase activity and pollu-
tant removal in constructed wetland.Environmental Engi-
neering,2008,26(1):95-97(in Chinese)
[21]毛友同,刘志强,乔宪英,等.水产品加工废水氨氮去除异常的分析研究.环境污染与防治,2009,31(8):
101-102
Mao Youtong,Liu Zhiqiang,Qiao Xianying,et al.Study
on removing NH
4
-N from wastewater in a aquicultural product processing.Environmental Pollution&Control,2009,31(8):101-102(in Chinese)
098。