同水力負荷人工濕地處理富營養化湖水
采用人工濕地處理星云湖富營養化水(1000m/d)，共篩選出60多種植物，并將水力負荷提高到lm/(m·d)。連續32個月的運行結果表明，高水力負荷人工濕地對非離子氨、葉綠素a和藍藻的平均去除率分別達到90%以上，對TP的去除率達到68.83%，對BOD、NH一N、TN也有很好的去除效果，可將地表IV類水質處理為II類水質。此外，還分析了不同進水pH值、DO值、季節變化和不同運行時期對各類污染物的去除規律。
星云湖位于云南省玉溪市境內，是撫仙湖的上游湖，湖容為1.83×10。m，屬IV類水體。為了防止富營養化的湖水對撫仙湖造成污染，玉溪市決定將星云湖出流進行改道，并經處理達到II類水質后流入玉溪市東風水庫。對于出水流量達20×10m/d的星云湖，采用常規的二級處理工藝投資大、運行費用高。人工濕地碎石床處理微污染水雖投資少、運轉費用低、管理簡單、效果好，但水力負荷只有0.2～0.4m/(m·d)。因出流改造工程占地只有20hm，故需要采用水力負荷>/0.8～1.0m/(m·d)且凈化效果好的人工濕地處理工藝。
1運行條件與方法
①平均進水水質
2001年9月—2004年5月人工濕地的平均進水水質：BOD5為3.1mg/L，CODM為5.1mg/L，TP為0.077mg/L，TN為1.104mg/L，藍藻為273.09X10個/L，葉綠素a為32.95mg/m3，非離子氨為0.060mg/L。
②工藝流程
人工濕地系統的工藝流程為：星云湖富營養化水一一級水生物塘一一級植物碎石床一二級水生物塘一二級植物碎石床一植物滲濾床一出水。主要床體尺寸(長X寬X深)：一級水生物塘為13mx10.8m×1.7m，一級植物碎石床為13mx22.3mx1.2m，二級水生物塘為13mx9.2mx2.0m，二級植物碎石床為13mx23.8mx0.8m，植物滲濾床為13mx10.8m×1.2m。進水量為1000m/d，水力負荷為1m/(m·d)。
③監測方法
由玉溪市環境監測站隨機采樣，監測頻率為1次/月。溫度：溫度計；pH：玻璃電極法；DO：碘量法；COD：酸性高錳酸鉀法；BOD：稀釋培養法；NH一N：納氏試劑分光光度法；No3一N：離子色譜法：NO；一N：離子色譜法；TN：堿性過硫酸鉀分光光度法；11P：鉬蘭比色法；葉綠素a：分光光度法。
2結果與討論
2.1水質凈化效果
經過連續32個月的運行和監測，人工濕地對各項水質指標的凈化效果見表1。星云湖水的COD和BOD較低，人工濕地對BOD有很好的處理效果，出水COD、BOD均達到飲用水源II類水質標準。由于系統水力負荷高達1Hi/(Hi·d)，水力停留時間只有19.89h，整個人工濕地DO為2～3mg/L，厭氧區很小，同時系統中pH值為8.1—9.2，不利于反硝化，而且進水BOD只有3mg/L左右，BOD5/TKN為2.8左右(5～8)，碳源不足，反硝化受到限制，因此對TN的去除率也受到限制。系統對非離子氨和NH3一N均有較好的去除效果，出水NH3一N遠優于《地表水環境質量標準》(GB3838--2002)II類標準(0.5mg/L)。
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人工濕地對11P有明顯的去除作用，處理出水TP為0.024mg/L，符合GB3838--2002II類水質標準中湖、庫TP≤0.025mg/L的限值要求。一般水或廢水中存在各種形式的磷，但主要是正磷酸鹽。在好氧和厭氧條件下，聚磷菌能將有機磷化合物轉化為簡單的磷化合物，同時也能吸收磷以維持生長和繁殖，從而截留進入濕地的一部分磷。磷酸鹽是植物生長必不可少的營養物質，人工濕地中生長的60多種水生植物能有效吸收水中的磷，同時人工濕地的基質也能吸附部分磷，因而大大降低了人工濕地的出水磷濃度。
人工濕地對藍藻和葉綠素a有極好的去除效果，處理出水中的藍藻濃度和葉綠素a濃度遠低于玉溪市對藻類、葉綠素a的要求。系統連續運行期間除藻效果良好，且沒有出現堵塞和短流現象，主要由于合理設置了具有除藻功能的水生生物塘。
2.2影響凈化效果的因素
2.2.1季節性
系統運行期間，氣溫為8—23℃時濕地植物能正常生長，冬季有3～4次輕微霜凍，部分濕地植物出現凍害。
①對BOD、COD凈化效果的影響
結果表明，季節對人工濕地去除BOD有一定的影響，對BOD的去除率從大到小依次為秋季>春季>夏季>冬季；對COD的去除率從大到小依次為夏季>春季>秋季>冬季。
②對NH一N、非離子氨和TN凈化效果的影響
結果表明，在運行期間季節變化對人工濕地凈化NH一N、非離子氨的效果影響不大。各季節NH一N的去除率均達到54%以上，夏季達57.22%；對非離子氨的去除率則夏季最高、秋季最
低，春、冬兩季均達到92%以上；而濕地在秋季去除TN效果最佳，其余季節對TN的去除效果差別不大。
③對TP、葉綠素a和藍藻凈化效果的影響
運行期間，季節變化對TP的去除有一定的影響，春秋兩季對TP去除率最佳；不同季節人工濕地對葉綠素a、藍藻都有很好的去除效果。
2.2.2pH值
在運行期間，人工濕地進水pH值最低為8.14，最高為9.20。對運行期間pH>8.80或pH<8.40的數據分兩組進行統計。
①對BOD和COD去除效果的影響
進水pH值為7.0～8.0時對BOD均有較好的去除效果(去除率>63%)；當pH>8.8時對BOD的去除率只有53.89%；而pH值的變化對COD的去除影響不大。
②對NH一N、非離子氨和TN去除效果的影響
由于硝化細菌的最適生長pH值為8.0～8.4，當進水pH值超出此范圍，硝化細菌的正常代謝活動則會受影響，因此也影響對NH，一N的去除；在進水pH值波動時，人工濕地仍對非離子氨表現出較強的去除能力，而進水pH值高對非離子氨的去除率比進水pH值低的略高；進水pH值高對TN的去除率較低，而進水pH值較低對TN的去除率比pH值高的提高了27.83%。
③對TP、葉綠素a、藍藻凈化效果的影響運行表明，低pH值時對TP的去除率比高pH值時的約高11.49%。
pH值的高低不影響對葉綠素a的去除，去除率都在98%左右；進水pH值高時(水中藍藻的數量大約是進水pH值低時的2.13倍)，人工濕地仍表現出極好的除藻效果(去除率達99.93%)。
2.2.3DO
人工濕地系統運行期間，進水DO為0.8～9.58mg/L，高DO(>6mg/L)與低DO(<3mg/L)濃度對各種污染物去除效果的影響見表2。
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由于除氮的限制因素在于反硝化，人工濕地系統中大部分處于好氧狀態，不利于反硝化反應的進行；另外由于星云湖水的BOD值較低，碳源不充足，也不利于反硝化的進行。在運行過程中，有幾個月的DO<3mg/L，有利于厭氧反硝化，所以此時對TN的去除率明顯提高。水中某些細菌具有厭氧釋磷、好氧吸磷的功能，在進水DO值低時人工濕地處理系統更容易具備好氧與厭氧(缺氧)交替的環境條件，因而比進水DO值高的具有更好的除11P效果。不管進水DO值是多少，對葉綠素a和藍藻的去除率均在98%以上。
2.3運行初期與一年后去除效果的比較
①DO的變化
運行初期，湖水經過人工濕地處理后DO值下降了15.9%，而一年后下降了36.4%。DO值下降的原因可能是植物長高、長密后，各部位出水(跌水、復氧)受到影響所致。系統運行初期與一年后DO值變化見表3。
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②各種污染物的變化
人工濕地在運行初期與運行一年后對污染物的去除效果見表4。
表4不同運行期間人工濕地對污染物的去除效果
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對NH一N去除率在運行初期較運行一年后高的原因，可能是由于初期進水DO含量高，NH一N更容易通過硝化反應得以去除。整個運行期間對非離子氨的去除效果較好且穩定。在不同運行階段人工濕地對TN的去除有很大的變化，由于運行初期植物未能正常生長，TN的去除效果不明顯，甚至出現波動。經過一年植物生長正常后，對TN去除率達到了65.08%，說明影響高水力負荷人工濕地對TN去除的主要因素之一是植物的吸收。
經過一年的運行后，人工濕地植物生長較運行初期好，生物量也增大很多，因此對磷酸鹽的需求和吸收也相應增多，因而對TP的去除效果也較初期明顯。運行一年后，對藍藻的去除率達到了100%。
3結論
①采用人工濕地處理星云湖富營養化水的水力負荷達到1m3/(m2·d)，為目前國內外常規人工濕地水力負荷[0.2～0.4m3/(m2·d)]的2.5～5倍，比一般人工濕地占地減少了60%。
②在高水力負荷條件下，人工濕地可將IV類水質處理達到II類水標準，對藍藻、葉綠素a、非離子氨的平均去除率達到90%以上，對總磷、氨氮、總氮、BOD的平均去除率分別達68.83%、54.13%、50.00%、61.29%，而對COD的去除率較低(僅為35.29%)。
③系統連續運行了32個月，經歷了四季、進水pH值和DO值的變化。冬季的平均水溫和氣溫較低，對污染物的去除率相對較低；進水pH值呈中性偏堿對非離子氨的凈化效果較好，而pH值低對BOD、TN、NH一N、TP的凈化效果較好。
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