论文部分内容阅读
人工湿地由人工填料和生长在其上的植物组成，人为建造一个独特的土壤、植物、微生物生态系统，用于净化污水。按照污水在人工湿地床体中流动方式的不同将其分为三种类型：地表流湿地、潜流湿地、垂直流湿地。
垂直流湿地具有优良的氧转移性，但水力停留时间比较短，会影响处理效果。下行流一上行流复合人工湿地是近年来兴起的一种新型污水处理技术，它与单一垂直流相比，污水在湿地中的停留时间延长，使得处理更充分；另外由于下行流池比上行流池略高，使得复氧迅速。但其除氮的主要功能区在下行池，上行池溶解氧低限制了硝化作用。
本研究建了5个种有不同植物的单一垂直流人工湿地和下行流-上行流复合人工湿地系统、水流方式更利于复氧的下行流—下行流复合人工湿地系统，探讨了单一垂直流人工湿地在不同水力负荷下的污水净化效果和5种植物的污染物净化效果及根系发育规律；研究了不同的水力负荷、湿干比条件下两套复合系统的污水处理效果；分析了复合系统磷酸酶、脲酶的变化特性及其与污水净化效果的相关性，为垂直流人工湿地的推广应用和进一步提高污染物去除效率提供了理论依据。
主要研究结果如下：
(1)利用单一垂直流人工湿地系统连续处理生活污水，在低水力负荷条件下(0.6m3/(m2·d))，系统对COD、TP、氨氮、TN去除率分别可达55～95％、50～85％、50～95％、50～85％，去除效果很好；高水力负荷条件下(1.2m3/(m2·d))，系统进水的前12天对污染物净化效果很好，12天以后净化效果有所下降；超高水力负荷(2.4m3/(m2·d))条件下，宜采用1≤湿干比≤2，运行周期≤2天的运行方式，系统处理效率最佳。
(2)象草、风车草及芦苇生长速度快、生物量大、根系发达，香根草、再力花相比来说生长不够快、生物量不过大、根系不够发达。在低、高和超高水力负荷条件下，分别种植象草、风车草及芦苇的系统对COD、TP、氨氮、TN的净化效果明显优于种植香根草、再力花的系统；再力花对污染物去除率不高，但具有较高观赏性，主要体现其生态景观价值。
(3)下行流—上行流复合系统适合在较低水力负荷(0.6m3/(m2·d))、大湿干比(5：2)进水方式条件下运行，系统连续进水5天的出水效果很好，COD、TP、氨氮、TN的去除率分别为75～95％、65～85％、45～80％、45～80％，且运行管理方便；而在高水力负荷下，系统内部水流所受阻力较大，下行流植物池有时会出现溢流现象，污染物净化效果不稳定。
(4)下行流—下行流复合系统适合在高水力负荷(1.2m3/(m2·d))、小湿干比(2：1)进水方式下运行，COD、TP、氨氮、TN的去除率分别为70～95％、40～85％、50～90％、50～80％，且处理量大，耐水力负荷冲击能力强。下行流—下行流复合系统水流方式比下行流-上行流复合系统水流方式利于复氧，有利于高水力负荷下COD、氨氮的降解。
(5)两套复合系统磷酸酶、脲酶活性随系统流程逐级降低，沿程末端空间分布不明显，一级池上层的磷酸酶、脲酶活性显著大于系统其它部位的磷酸酶、脲酶活性；一级池磷酸酶、脲酶活性较高且日变化较大，二级池酶活性特别是脲酶活性较低且比较稳定。相同运行方式下两套复合系统2个一级池的各个池中的磷酸酶、脲酶活性呈显著正相关，二级池则没有此现象。
(6)两套复合系统磷酸酶活性与TP的去除率不存在显著相关性，说明磷酸酶不是污水磷净化的主要途径，磷的去除主要是通过填料的物理化学作用。脲酶活性和TN的去除率都存在显著正相关。可能说明TN的去除以微生物、土壤酶的生物降解为主要途径，脲酶活性可以作为判断湿地污水效能、特别是TN净化效能的一个重要指标。磷酸酶、脲酶活性与COD的去除率相关性不显著。