3种类型人工湿地处理富营养化水体中试比较研究
针对五里湖富营养化水体，在同等条件下开展了3种类型人工湿地处理效果的比较研究，试验采用现场中试规模，水力负荷为0.8m/(m·d).结果表明，垂直流、潜流和表面流3种人工湿地对氨氮的平均去除率分别为33.2%、27.4%和14.1%；对总氮的平均去除率分别为52.3%、50.1%和19.2%；对总磷的平均去除率分别为58.8%、57.9%和26.3%；对锰酸盐指数的平均去除率分别为37.2%、38.3%和14.8%；对叶绿素a的平均去除率分别为86.9%、96.1%和55.3%。可见，垂直流人工湿地对氨氮、总氮和总磷的去除效果最好，潜流人工湿地对高锰酸盐指数和叶绿素a的去除效果最好，但垂直流和潜流人工湿地之间的差异较小，表面流人工湿地对各污染物的去除效果均远低于前两者.从出水水质稳定性来看，垂直流人工湿地出水水质最稳定，潜流次之，表面流最差。
人工湿地因其低能耗和易管理等优点，被广泛应用于各类不同水体的水质净化，包括城镇生活污水、工业废水、农业污水等方面.按结构不同可将其分为表面流、潜流和垂直流3种类型，并各具优缺点。近几十年来，人工湿地被引入处理富营养化水体，如英国伦敦泰晤士河，美国Apopka湖“等均采用了人工湿地技术，但国外大多采用表面流人工湿地，国内在人工湿地技术应用于富营养化水体方面也作了一些研究工作，如刘红、代明利等开展了潜流和垂直流人工湿地改善官厅水库水质的研究，吴振斌等运用复合垂直流人工湿地处理武汉东湖水。目前关于人工湿地的研究大多局限于单一湿地类型的去除效果研究，较少进行不同类型人工湿地处理效果的比较。
由于不同类型的人工湿地结构及运行方式不同，其处理对象、处理效率、应用地点和经济指标都有差异，因此在实际应用时需结合不同类型人工湿地及应用对象进行选择，但系统地将3种类型人工湿地对富营养化水体处理效果的比较研究鲜见报道，为此，在太湖的五里湖现场进行了针对富营养化水体的3种类型人工湿地处理的中试比较研究，探索不同湿地类型应用于富营养化水体处理效率之间的差异。
1试验装置与方法
1.1试验装置
设施位于无锡市东五里湖大桥东侧湖岸边，垂直流和潜流单元都为30Hl2(长×宽×深：20m×1.5m×0.8m)，分3层依次填充基质，下层约25cm填充粒径25～35mm的大砾石，中层约25cm填充粒径16～25mm的中号砾石，上层填充约30cm粒径5～10mm的小砾石，单元内都种植香蒲(Typhalatifolia).自由表面流单元为30Hl2(长×宽×深：20m×1.5in×0.4in)，基质为土壤，植物为香蒲。单元都铺防水布防止渗漏.植物都按10株/Hl2的密度定植在湿地单元中，垂直流、潜流和表面流3个单元的植物最大平均生长高度分别为223.4cm、224.6cm和221.1cm。
1.2进水情况及分析方法
进水为五里湖湖水，水力负荷为0.8Hl3/(Hl2·d)。试验时间从2004—08—03～2006—01—15.污染物进水浓度分别为：TN4.1～7.0mg/L；N一N0.9～3.8mg/L；高锰酸盐指数5.0～10.3mg/L；TP0.09～0.19mg/L；Chl—a40.3～128.9/zg/L。运行期间春夏秋冬进水的平均水温分别为14.7℃、27.2℃、18.3℃和3.7℃。进水pH值为7.33～7.74，曲袋Z+受定期采集人工湿地处理各单元进出水水样带回实验室，用Skalar连续流动分析仪(荷兰)测定TN、TP、NH4+一N；按文献[18]方法测定高锰酸盐指数和Chl—a的含量。
2结果与分析
2.13种人工湿地对NrI；一N去除效果比较
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图1为垂直流、潜流和表面流3种人工湿地的氨氮进出水浓度变化趋势比较。从图1可知，氨氮的进水浓度波动比较大，冬季浓度明显高于夏季，平均为2.3mg/L；3种人工湿地出水浓度与进水浓度基本上保持正相关关系.在出水浓度稳定性方面垂直流变化最小，最为稳定；潜流次之；表面流变化最大，冬季表面流人工湿地氨氮的出水浓度接近进水浓度。
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图2为3种人工湿地氨氮去除效果比较，从图2可知，3种人工湿地对氨氮的平均去除率均较低，分别为33.2%，27.4%和14.1%。其中垂直流人工湿地处理效果最好，潜流次之，表面流最差。氨氮的去除主要是通过好氧微生物的降解，由于表面流的土壤基质孔隙度低，水在基质表面流动，复氧能力差，且为微生物生长提供载体的基质仅为表层部分。而垂直流和潜流的基质均为孔隙度较高的砾石，不仅复氧能力优于土壤基质，而且为微生物提供了大量的挂膜空间，因此垂直流和潜流对氨氮的处理效果明显优于表面流。其中垂直流的复氧能力最强，氨氮的去除效果最好。
2．23种人工湿地对TN去除效果比较
……
3结论
(1)垂直流、潜流和表面流3种人工湿地对氨氮的平均去除率分别为33.2%、27．4%和14.1%；对总氮的平均去除率分别为52.3%、50.1%和19.2%；对总磷的平均去除率分别为58.8%、57.9%和26.3%；对高锰酸盐指数的平均去除率分别为37．2%、38．3%和14.8%；对叶绿素a的平均去除率分别为86.9%、96.1%和55.3%。
(2)总体来看垂直流人工湿地对氨氮、总氮和总磷的去除效果最好，潜流人工湿地对高锰酸盐指数和叶绿素a的去除效果最好，但垂直流和潜流人工湿地之间的差异较小，表面流人工湿地对各污染物的去除效果均远低于前两者。
(3)从出水水质稳定性来看，垂直流人工湿地的氨氮、总氮、总磷和高锰酸盐指数出水浓度最稳定，潜流次之，表面流最差．而对于叶绿素a的去除潜流人工湿地的出水最稳定，垂直流次之，表面流最差。
(4)结合去除效果和出水水质稳定性考虑，对于类似于五里湖的富营养化水体，选择垂直流和潜流人工湿地较为合适。
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