3種類型人工濕地處理富營養化水體中試比較研究
針對五里湖富營養化水體，在同等條件下開展了3種類型人工濕地處理效果的比較研究，試驗采用現場中試規模，水力負荷為0.8m/(m·d).結果表明，垂直流、潛流和表面流3種人工濕地對氨氮的平均去除率分別為33.2%、27.4%和14.1%；對總氮的平均去除率分別為52.3%、50.1%和19.2%；對總磷的平均去除率分別為58.8%、57.9%和26.3%；對錳酸鹽指數的平均去除率分別為37.2%、38.3%和14.8%；對葉綠素a的平均去除率分別為86.9%、96.1%和55.3%。可見，垂直流人工濕地對氨氮、總氮和總磷的去除效果最好，潛流人工濕地對高錳酸鹽指數和葉綠素a的去除效果最好，但垂直流和潛流人工濕地之間的差異較小，表面流人工濕地對各污染物的去除效果均遠低于前兩者.從出水水質穩定性來看，垂直流人工濕地出水水質最穩定，潛流次之，表面流最差。
人工濕地因其低能耗和易管理等優點，被廣泛應用于各類不同水體的水質凈化，包括城鎮生活污水、工業廢水、農業污水等方面.按結構不同可將其分為表面流、潛流和垂直流3種類型，并各具優缺點。近幾十年來，人工濕地被引入處理富營養化水體，如英國倫敦泰晤士河，美國Apopka湖“等均采用了人工濕地技術，但國外大多采用表面流人工濕地，國內在人工濕地技術應用于富營養化水體方面也作了一些研究工作，如劉紅、代明利等開展了潛流和垂直流人工濕地改善官廳水庫水質的研究，吳振斌等運用復合垂直流人工濕地處理武漢東湖水。目前關于人工濕地的研究大多局限于單一濕地類型的去除效果研究，較少進行不同類型人工濕地處理效果的比較。
由于不同類型的人工濕地結構及運行方式不同，其處理對象、處理效率、應用地點和經濟指標都有差異，因此在實際應用時需結合不同類型人工濕地及應用對象進行選擇，但系統地將3種類型人工濕地對富營養化水體處理效果的比較研究鮮見報道，為此，在太湖的五里湖現場進行了針對富營養化水體的3種類型人工濕地處理的中試比較研究，探索不同濕地類型應用于富營養化水體處理效率之間的差異。
1試驗裝置與方法
1.1試驗裝置
設施位于無錫市東五里湖大橋東側湖岸邊，垂直流和潛流單元都為30Hl2(長×寬×深：20m×1.5m×0.8m)，分3層依次填充基質，下層約25cm填充粒徑25～35mm的大礫石，中層約25cm填充粒徑16～25mm的中號礫石，上層填充約30cm粒徑5～10mm的小礫石，單元內都種植香蒲(Typhalatifolia).自由表面流單元為30Hl2(長×寬×深：20m×1.5in×0.4in)，基質為土壤，植物為香蒲。單元都鋪防水布防止滲漏.植物都按10株/Hl2的密度定植在濕地單元中，垂直流、潛流和表面流3個單元的植物最大平均生長高度分別為223.4cm、224.6cm和221.1cm。
1.2進水情況及分析方法
進水為五里湖湖水，水力負荷為0.8Hl3/(Hl2·d)。試驗時間從2004—08—03～2006—01—15.污染物進水濃度分別為：TN4.1～7.0mg/L；N一N0.9～3.8mg/L；高錳酸鹽指數5.0～10.3mg/L；TP0.09～0.19mg/L；Chl—a40.3～128.9/zg/L。運行期間春夏秋冬進水的平均水溫分別為14.7℃、27.2℃、18.3℃和3.7℃。進水pH值為7.33～7.74，曲袋Z+受定期采集人工濕地處理各單元進出水水樣帶回實驗室，用Skalar連續流動分析儀(荷蘭)測定TN、TP、NH4+一N；按文獻[18]方法測定高錳酸鹽指數和Chl—a的含量。
2結果與分析
2.13種人工濕地對NrI；一N去除效果比較
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圖1為垂直流、潛流和表面流3種人工濕地的氨氮進出水濃度變化趨勢比較。從圖1可知，氨氮的進水濃度波動比較大，冬季濃度明顯高于夏季，平均為2.3mg/L；3種人工濕地出水濃度與進水濃度基本上保持正相關關系.在出水濃度穩定性方面垂直流變化最小，最為穩定；潛流次之；表面流變化最大，冬季表面流人工濕地氨氮的出水濃度接近進水濃度。
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圖2為3種人工濕地氨氮去除效果比較，從圖2可知，3種人工濕地對氨氮的平均去除率均較低，分別為33.2%，27.4%和14.1%。其中垂直流人工濕地處理效果最好，潛流次之，表面流最差。氨氮的去除主要是通過好氧微生物的降解，由于表面流的土壤基質孔隙度低，水在基質表面流動，復氧能力差，且為微生物生長提供載體的基質僅為表層部分。而垂直流和潛流的基質均為孔隙度較高的礫石，不僅復氧能力優于土壤基質，而且為微生物提供了大量的掛膜空間，因此垂直流和潛流對氨氮的處理效果明顯優于表面流。其中垂直流的復氧能力最強，氨氮的去除效果最好。
2．23種人工濕地對TN去除效果比較
……
3結論
(1)垂直流、潛流和表面流3種人工濕地對氨氮的平均去除率分別為33.2%、27．4%和14.1%；對總氮的平均去除率分別為52.3%、50.1%和19.2%；對總磷的平均去除率分別為58.8%、57.9%和26.3%；對高錳酸鹽指數的平均去除率分別為37．2%、38．3%和14.8%；對葉綠素a的平均去除率分別為86.9%、96.1%和55.3%。
(2)總體來看垂直流人工濕地對氨氮、總氮和總磷的去除效果最好，潛流人工濕地對高錳酸鹽指數和葉綠素a的去除效果最好，但垂直流和潛流人工濕地之間的差異較小，表面流人工濕地對各污染物的去除效果均遠低于前兩者。
(3)從出水水質穩定性來看，垂直流人工濕地的氨氮、總氮、總磷和高錳酸鹽指數出水濃度最穩定，潛流次之，表面流最差．而對于葉綠素a的去除潛流人工濕地的出水最穩定，垂直流次之，表面流最差。
(4)結合去除效果和出水水質穩定性考慮，對于類似于五里湖的富營養化水體，選擇垂直流和潛流人工濕地較為合適。
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