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厌氧池—复合型人工湿地工艺技术是一种简便有效的生态工程污水处理技术,与传统污水处理技术相比该技术具有基建与管理费用低、易操作、处理效果稳定等优势,应用前景广阔。然而,厌氧池—复合型人工湿地组合工艺技术还存在诸多问题有待进一步深入研究,如:季节、出水口位置、植物等因素对人工湿地污染物去除效果的影响。本研究以中科院常熟农业生态实验站生活污水为对象,设计了厌氧池-复合型人工湿地系统处理工艺,比较了不同湿地植物(美人蕉、狼尾草、苏丹草)和不同基质(煤渣、沸石-石灰石、复合陶粒)处理效果,分别从季节、出水口位置、植物及酶活性等因素对厌氧池—复合型人工湿地处理效果的影响进行了研究。主要研宄结果如下:
1、该工艺系统春、夏、秋季对氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)表现出稳定且较好的去除效果,去除率分别为92.8%～97.0%、56.4%～65.9%,冬季去除率相对较差,平均去除率分别为67.1%、42.5%。硝氮(NO3--N)的去除效果差,四季均出现累积,累积率达到71.5%～342.9%。系统春、夏季对总氮(TN)去除效果较好,去除率在57.3%～68.9%,秋、冬季去除效果相对较差为24.5%～35.8%。系统夏季对化学需氧量(COD)去除效果好,平均去除率达到78.3%,冬、春季去除效果较差为37.8%～43.5%。
2、不同出水口位置对NH4+-N、NO3--N、COD的去除率存在显著性差异。随着出水口位置的降低NH4+-N的去除率显著增加,NO3--N与COD的去除率则显著降低;高出水口位置对TN的去除率显著高于中、低出水口位置,而对TP的去除率则显著低于中、低出水口位置。三种有植物湿地对NO3--N、TN、TP、COD去除率显著高于无植物的对照湿地,而对NH4+-N的去除效果,美人蕉湿地(M)显著低于其它三种湿地。出水口位置与植物的交互作用对垂直流人工湿地污染物的去除效果没有显著影响。以上结果表明,通过对垂直流人工湿地的出水口位置控制和栽种湿地植物,可以有效地改变污染物的去除效果。
3、湿地植物的良好生长状态,保证了人工湿地较好的处理效果,有植物的湿地对TN、TP的去除率分别为48.3%～65.0%与67,3%～74.1%,显著优于无植物的湿地。三种植物虽然在地上和地下部分生物量上存在显著性差异,但对除磷效果影响不大,说明湿地植物的直接吸收作用在人工湿地P去除中不占重要地位。狼尾草湿地地上部分和地下部分生物量显著低于美人蕉和苏丹草,狼尾草对TN吸收量显著小于美人蕉和苏丹草,这可能是狼尾草脱N能力显著小于这两种湿地的原因。三种植物间接生态效应对。TN、TP去除的贡献率占31.5%～32.7%、7.0%～10.2%。由此可见,湿地植物的选择和利用在更大程度上应注重其间接生态效应的发挥。
4、磷酸酶、脱氢酶与脲酶的活性都表现出湿地上部＞湿地中部＞湿地下部的现象,说明湿地上层是微生物净化污水的主要场所。三种基质湿地中,煤渣湿地去除TN、TP效果好于复合陶粒(TBX)、沸石湿地,这可能与煤渣湿地中部的磷酸酶、脲酶活性显著高于TBX、沸石湿地有关。三种有植物湿地中部磷酸酶、脲酶、脱氢酶活性均高于无植物沸石湿地,说明植物有利于提高微生物对污水净化作用。狼尾草湿地中部脲酶活性显著小于美人蕉、苏丹草湿地,这可能是狼尾草脱氮能力显著小于这两者湿地的主要原因。
5、全年各项污水排放指标均达到城镇污水处理厂污染物排放一级A类标准。厌氧池—复合型人工湿地系统不仅处理效果好,而且运行费用低(约730元/年),适用于农村分散型生活污水处理。