复合植物床式人工湿地研究

段志勇 盛建武 施汉昌 黄霞 胡洪营
　清华大学环境科学与工程系

前　言

　　当前我国正在就面源污染控制方法进行深入研究，以期能够进入实际的推广应用阶段。这就需要对面源污染控制的一种非常重要的工艺方法人工湿地进行深入研究，本实验研究就是针对人工湿地中挺水植物的选择和布置问题进行比较详细的探究并在传统的植物床系统的基础上提出更加有利于提高系统污水处理效率的改进形式。

1．实验装置和实验条件

　　复合植物床体实验是在我国面源污染控制示范区内滇池附近的云南农村地区进行的。整个实验完全在自然条件下进行。床体尺寸为长6、宽1米、深0.6米，床体四周和底部密封了防渗材料，床体填料为炉渣。监测指标为COD和TN。

2．实验结果和分析

　　首先进行典型的传统形式的芦苇床实验，希望能够通过对传统的植物床人工湿地的动态运行研究考察来发现传统形式的不足之处，从而有针对性的进行改进。
　　单一芦苇床人工湿地动态运行实验结果如图1所示：

　　从上述实验结果可以明显看出污水中的COD降解的规律性很强，在靠近床体的前端约三分之一处，水中COD降解很快，其降解占总降解量的约70%，这也就是说COD在床体前端三分之一处降解了约三分之二。由此我们可以认为床体前端需要一个好氧的环境，而床体中的好氧环境是由挺水植物向根系传氧造成的，所以这就需要在这一区域种植传氧能力强的挺水植物。这就需要对常见床体所采用的挺水植物进行复氧性能的比较。
　　有研究表明芦苇的根系复氧性能优于茭草和菖蒲。
　　由以上可以得出结论，在人工湿地床体好氧为主的前段（主要降解污水中的碳类有机物）适宜栽种根系泌氧能力强的芦苇。
有资料表明茭草有较好的对污水中的氮磷的吸附作用。
　　综合以上实验研究和资料分析可以提出植物床的一种改进形式：在床体的前三分之一处种植芦苇，在床体的后三分之二处种植对污水中的氮磷的吸附作用较好的茭草。这样传氧能力强的芦苇将在COD降解的主要区域--床体的前三分之一处创造出更好的好氧环境，能够更加有利于污水中的COD的降解。将传氧能力较差的茭草种植在床体的后三分之二处，由于污水在进入这一区域之前大多数COD已经降解，所以床体总的COD降解效果不会受影响，而这一区域更强的厌氧环境和茭草较强的对污水中氮磷的吸附性能更加有利于污水中氮的去除。因此这种改进形式能够提高污水中COD和TN的降解。
　　下面进行改进形式的复合植物床式人工湿地处理效果的验证实验。这个实验共由2个复合植物床体组成，一个为改进形式的芦苇茭草搭配种植床，另一个为单一茭草床。

　　改进形式的芦苇茭草搭配种植床和未改进的茭草床的COD降解情况比较如下表所示：

进水 1号取样点 2号取样点 3号取样点 4号取样点 改进形式的芦苇茭草搭配种植床 325 178 87 62 34 未改进的茭草床 314 198 130 87 67

　　将上表绘制成COD沿床体方向降解曲线如下：

　　从以上的图表我们可以很容易的看出改进后的床体COD得降解效果明显好于传统的单一挺水植物床。这说明床体的改进形式是成功的。
　　改进形式的芦苇茭草搭配种植床和未改进的芦苇床的TN降解情况比较如表1所示：

表1 改进前后床体TN降解情况比较 床体 进水 出水 未改进的单一芦苇床 22.371 5.671 改进形式的芦苇茭草搭配种植床 22.371 4.698

　　从以上的图表我们可以很容易的看出改进后的床体TN的降解效果优于传统的单一挺水植物床。这说明床体的改进形式是成功的。

3．结论

　　综合考虑不同挺水植物复氧性能的差异性和传统人工湿地床体动态运行COD降解规律就得出了本实验床体改进形式的思路，经过验证实验的验证，其结果说明改进的思路是正确的，改进形式的COD和TN的降解效果都优于单一植物床。

参考资料：

　　1．Karamat R.Sistani,D.A.Mays,R.W.Taylor.Development of Natural Conditions in Constructruted Wetland:Biological and Chemical Changes.Ecological Engineering 12 (1999)125-131.
　　2．Badkoubi,H.Ganjidoust,A.Ghaderi and A.Rajabi.Performance of a Subsurface Constructed Wetland in Iran.