全 文 ：第 33卷第 10期
2008年 10月
环境科学与管理
ENVIRONMENTALSCIENCEANDMANAGEMENT
Vol.33 No.10
Oct.2008
收稿日期:2008-05-22
作者简介:张海莉(1983-),女 ,山东淄博人 ,安徽工业大学建筑工程
学院硕士研究生 ,研究方向为污水生态净化。
文章编号:1673-1212(2008)10-0100-03
酸模人工湿地处理生活污水的效果研究
张海莉 ,胡小兵 ,戴波
(安徽工业大学环境工程系 ,安徽 马鞍山 243002)
摘　要:试验运用垂直流人工湿地工艺处理生活污水 , 湿地植物选用酸模(学名:RumexacetosaLinn), 间歇进
水。结果表明 , 当水力负荷为 0.012 m3 /(m2· d), pH为 7.5 ～ 7.8时 , 出水水质最好:COD为 10 ～ 20 mg/L,
NH+4 -N约为 0.50 mg/L, TP为 0.05 ～ 0.10 mg/L,浊度为 5.68 ～ 6.16 NTU。湿地中的植株比自然生长的植株
长势好 ,随着植株的生长 , NH+
4
-N、TP的去除率稳定在 95%以上 , COD、浊度的去除率提高且分别稳定在 80%
和 90%以上。
关键词:酸模;垂直流人工湿地;生活污水
中图分类号:X703.1 文献标识码:A
EfectsRsearchonDmesticSwageTeatment
withRumexAetosaLinnCnstructedWtland
ZhangHaili, HuXiaobing, DaiBo
(AnhuiUniversityofTechnology, EnvironmentDepartment, Maanshan243002, China)
Abstract:Inthisexperimentalstudy, theverticalflowconstructedwetlandisemployedtotreatdomesticsewage, rumexace-
tosalinnisselectedasconstructedwetlandmacrophyte.Theexperimentiscariedoutasbatchfeedingsofsewage.Theresearch
resultshowsthatwhenthehydraulicloadis0.012 m3 /(m2 ·d)andtheoriginalwaterspHisbetween7.5 ～ 7.8, thewater
qualityofoutflowisbest.TheCODisbetween10 ～ 20mg/L, theammonianitrogenisabout0.50mg/L, thephosphorusisbe-
tween0.05 ～ 0.10 mg/Landtheturbidityoftheefluentisbetween5.68 ～ 6.16 NTU.Theconstructedwetlandmacrophytes
grewbeterthanthenaturalones.Withthemacrophytesgrowing, theremovingratesofAmmonianitrogenandphosphorusare
stablyabove90% andtheremovingrateofCODandturbidityarehigherandrespectivelyabove80% and85%.
Keywords:rumexacetosalinn;verticalflowconstructedwetland;domesticsewage
　　近年来大量小城镇出现 ,大型污水处理厂无法
满足日益分散的污水处理 ,并且缺乏具有一定操作
技术及管理水平的人员 ,而人工湿地是在自然或半
自然净化系统的基础上发展起来的一种新型生态水
处理技术 ,具有投资少 、抗冲击 、处理效果稳定 、景观
生态相容性好等诸多优点 [ 1] ,这对于节省资金 、保护
水环境以及进行有效的生态恢复具有十分重要的现
实意义 。因此人工湿地处理污水技术尤其适合中国
国情 ,有着广阔的应用前景 [ 2] 。
植物是人工湿地系统的重要组成部分 ,其本身对
污染物具有一定吸收 、吸附和富集作用 ,同时有改变
水力传导能力 ,创造生物共生条件 ,杀菌 ,向基质中释
放氧气及景观美学作用等方面 [ 3] 。处理湿地能否有
效处理污水的一个重要因素是选择种植合适的植物
种类 [ 4] 。本试验运用湿地床来模拟垂直流人工湿地 ,
选用根系发达 、生长快 、易存活 、具有一定经济和药用
价值的本土植物酸模(学名:RumexacetosaLinn)处理
不同水质条件下的生活污水 ,以期对探讨人工湿地污
水处理规律和丰富湿地植物种类提供参考 。
1　试验装置与方法
1.1　试验装置
试验所用湿地床为 PVC板制成的水箱 ,尺寸为 1
m×0.5m×0.6 m,分别在基质上端和底部设置布水
管和穿孔集水板 ,集水板下方为集水区和出水管。湿
地床中的填料从下到上的组成为:粒径 10 ～ 15mm的
砾石(厚度 10 cm),粒径 5 ～ 8 mm的粗砂(厚度 10
cm),粒径 0.5 ～ 1mm的细沙(厚度 10cm),表面覆土
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约 15cm。湿地植物酸模的种植密度为 55株 /m2。
考虑到移植过程中对植物根系造成的损害 ,在
试验开始前对移入湿地床中的植物进行预培养。方
法是每天浇灌生活污水 ,间歇进水 , HRT为 1 d,使
其充分适应湿地床的环境。两周后湿地床中植株长
势良好 ,根系发达且生长至湿地床底层 ,对实验装置
试运行 ,出水中各项分析指标去除率相对稳定 ,说明
湿地床可以正式进行试验 。
试验于 2007年 4月至 2007年 6月在安徽工业
大学建工楼前的人工湿地装置内进行 ,环境温度为
20℃ ～ 30℃。试验期间 ,湿地床内植物长势良好 。
1.2　实验用水
试验用水取自安徽工业大学的化粪池生活污
水 ,进水水质状况:COD的进水浓度范围为 70 ～ 120
mg/L, NH+4 -N为 10 ～ 20 mg/L, TP为 0.5 ～ 1.5
mg/L,浊度为 15 ～ 40 NTU。
1.3　水质分析
试验过程中的主要水质监测项目为 COD、NH+4
-N、TP和浊度 ,分别采用重铬酸钾法 、纳氏试剂光
度法 、钼锑抗分光光度法和浊度仪法 [ 5] 。
2　结果与讨论
2.1　水力负荷对出水各项指标的影响
图 1　水力负荷对处理效果的影响
湿地床对化粪池生活污水的处理效果很好 ,
COD的去除率在 70%以上 , NH+4 -N、TP的去除率
分别高达 95%和 92.5%,浊度去除率在 90%左右。
由图 1可以看出 , COD的去除率随水力负荷的增加
呈上升趋势 , 在 0.012 m3 /(m2 · d)时去除效果最
好 ,去除率达到 88%,接着随水力负荷的增加呈下
降趋势 ,说明湿地床中微生物对污水有一个适应的
过程 ,且对 COD的去除有一定的限度。在不同的水
力负荷下 , NH+4 -N、TP的去除率均比较稳定 ,充分
说明了人工湿地系统对水力负荷在一定范围内的波
动有很好的适应性[ 6] 。浊度的去除率变化也不大 ,
当水力负荷小于 0.012m3 /(m2·d)时 ,浊度去除率
随水力负荷的增加而提高 ,大于 0.012 m3 /(m2·d)
时 ,去除率变化不大。因为当污水进入湿地 ,经过基
质层及密集的植物茎叶和根系 ,可以过滤 、截留污水
中的悬浮物 ,达到去除浊度的效果。此外 ,浊度的去
除受进水浓度的影响 ,进水浓度高 ,出水浓度相对较
稳定 ,所以当水力负荷大于 0.012m3 /(m2· d)浊度
的去除率有所增加 。
2.2　pH值对污水处理效果的影响
图 2　pH值对处理效果的影响
调节原水的酸碱度 ,使原水 pH值在 6 ～ 10之
间变化 ,经过湿地床处理后的出水 pH值在 7 ～ 7.6
之间 ,说明了湿地床对 pH值的缓冲能力强。从图 2
可以看出 ,进水 pH值在 7 ～ 8之间时 ,各项水质指
标的去除率比较高。 pH值的变化对 NH+4 -N、TP
的去除率影响不大。 COD、浊度受 pH值的影响变
化趋势相似 ,在 6 ～ 8之间去除率是逐渐升高的 ,大
于 8就呈下降的趋势 ,在 9 ～ 10之间去除率稳定在
相对较低的水平。原因在于土壤中的微生物的生长
需要在适宜的 pH值范围内 ,一般为 6 ～ 8,偏酸或偏
碱的生活环境会影响植物的生长及微生物新陈代
谢 ,影响有机物质的去除。
2.3　进水 COD浓度对污水处理效果的影响
图 3　进水 COD浓度对处理效果的影响
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进水 COD浓度对去除率和出水 COD浓度的影
响如图 3所示 。 COD的去除率除第一点 71.5%较
低之外 , 其它各点均达到 80.0%以上 , 最高点为
88.2%,这是由于初期微生物和植物根系对生活污
水还不适应造成的。随着进水 COD浓度的升高 ,去
除率先呈上升趋势 ,当 COD浓度达到 100 mg/L以
后 ,去除率略有下降。
出水 COD浓度随进水 COD浓度的升高先降低
后升高 ,最低为 11.8mg/L,最高为 19.9 mg/L,当进
水 COD浓度介于 80 ～ 110 mg/L,出水浓度都在 16
mg/L以下 ,处理效果较好 。总之 ,垂直流人工湿地
能够对 COD<120 mg/L的生活污水起到很好的处
理效果 。
2.4　植物生长状况及对污水处理效果的影响
植物的生长伴随着一系列的生理生态过程 ,包
括植株增高 、分蘖数增多 、根系伸长 、光合作用 、根际
活动增强 、生物量积累等[ 3] 。为了植物观测和操作
方便 ,本试验选取植株高度和重量来代表植物的生
长量 ,每隔 5天测一次高度 ,在试验前后称其重量变
化 ,考查其生长量与污染物去除率的关系。在湿地
床附近 ,同样的土壤状况和光照条件下种植 3棵植
株 ,编号为 1#、2#、3#,让其自然生长;从湿地床中选
取 3棵植株 ,同时编号为 4#、5#、6#,以作对比 。在
试验过程中湿地床中植株生长旺盛 ,呈鲜绿色 ,根 、
茎 、叶均得到发育 ,叶长 、叶数 、根长 、株高有明显增
长 。
如表 1所示 ,湿地床中植物重量和高度的平均
增长率都大于 50%,而自然生长的植物二者的平均
增长率大都在 20%左右 ,说明生活污水中的氮 、磷
和有机物为酸模的生长提供了充足的养分 ,使其根
系非常发达 ,所以湿地床中植物的长势明显好于自
然生长的植物。植物自然生长到一定阶段 ,便停止
长高 ,而湿地床中植物一直保持良好的生长状态 ,相
对而言 ,延长了植物的生长期。
表 1　植物在试验前后的高度及重量变化
植株编号 1# 2# 3# 4# 5# 6#
高度
(cm)
试验前 30.2 17.3 25.0 30.0 17.5 31.0
第 1次 32.8 19.3 26.2 41.0 23.5 39.5
第 2次 34.5 21.5 28.0 46.5 30.0 44.8
第 3次 35.0 22.3 29.3 48.0 34.5 46.9
第 4次 35.4 22.8 30.0 48.5 38.0 48.2
第 5次 35.6 23.0 30.6 50.0 39.5 48.5
平均增长率(%) 17.9 32.9 22.4 66.7 125.7 56.5
重量
(g)
试验前 22.5 13.2 19.2 22.0 13.2 23.8
试验后 25.0 16.3 23.8 37.8 25.2 38.0
平均增长率(%) 11.1 23.5 24.0 71.8 90.9 60.0
图 4　植物生长状况对处理效果的影响
　　图 4表明 ,随着植物生长量的变化 , NH+4 -N、
TP的去除率都稳定在 95.0%左右 ,原因在于酸模具
有很强的吸附 N、P的能力 ,使得进水中 NH+4 -N、
TP的浓度相对较低 ,同时植物发达的根系和生长良
好的根区微生物 ,充分吸收和处理了污水中的 N、P,
是对 N和 P去除的重要保证 [ 7] 。COD、浊度的去除
率随植株高度的变化趋势相同:都在植株低于 45.0
cm时快速上升至最高点 ,高于 45.0 cm后出现波
动 ,但最终分别稳定在 80%以上和 90%左右。这是
因为不溶性有机物通过湿地床沉淀 、过滤可以从污
水中截留下来被微生物利用 ,可溶性有机物则通过
植物根系生物膜的吸附 、吸收及生物代谢降解过程
而被分解去除 。污水中的有机物为植物生长和微生
物代谢提供了充足的营养 ,但由于湿地床的空间的
限制 ,植物和微生物只能生长到一定程度 ,从而在某
种范围内限制了各项污染物去除率的提高 。
3　结论
(1)酸模湿地床对生活污水的净化效果很好 ,
COD、NH+4 -N、TP和浊度在不同 (下转第 105页)
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2008年 10月 庄仲昌等·生物倍增(Bio-dopp)工艺处理城市污水
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底吸收 ,被吸收的磷即使在缺氧条件下 ,泥龄相对较
长也会因缺乏可溶性 BOD而不会重新释放到水体
中 。
当出口水要求比较高时 ,可适当在反应器内添
加水和白云石或石灰外加少量铁盐使磷酸盐沉淀 ,
不易因泥龄长而返回水体中 ,增加二次污染[ 3] 。
2.4.4　Bio-Dopp工艺高效持续稳定
除了通过 Bio-Dopp稳定污泥再循环工艺 ,将
稳定污泥再循环到硝化及脱氮工段 ,始终保持反映
池中 8 ～ 10 g/L得较高污泥浓度 ,确保高基数的生
物菌群数量外 ,最主要能通过高效率的空气提升系
统使循环混合液与进水快速稀释 ,使得污水进出口
的浓度差大大降低 ,为微生物提供相对稳定的底质
生长条件。这种高效率的传质混合过程也省去了传
统工艺中推流搅拌过程。
曝气池内细菌在循环过程中需要相对稳定及保
持较高的污泥活性 , Bio-Dopp始终保持池内相对
稳定的溶解氧 、水质与污泥浓度 ,保证了反映池持续
稳定的去除效率 。
2.4.5　高效搅拌的作用
Bio-Dopp曝气管铺满整个池底 ,且相互间距
十几厘米 ,并且气孔间距较密 ,能起到微混合作用 ,
不会沉淀到池底 ,大倍率的回流比也会对污泥的搅
拌起一定作用。
2.4.6　Bio-Dopp曝气系统维护方便
Bio-Dopp的独立设计有利于曝气管的维护和
检修。即使曝气管堵塞 ,仅需关闭一个阀门即可解
决问题 ,特殊设计的拉环可以在不停车的情况下进
行更换曝气管。
3　结语
Bio-Dopp工艺具有以下特点:第一 ,无需设置
二沉池 ,将生物去除的过程全部集中在一个单一池
内协同进行 ,并在池内设澄清池 ,占地面积节省一
半:第二 ,独特的曝气装置 ,具有一定新颖性 ,设置特
定拉环 ,固定装置 ,便于日常维护 、维修 ,降低了日常
检修费用;第三 ,曝气充氧动力效率相对较高 ,单位
污水处理的能量消耗节省了一部分。
Bio-Dopp工艺虽有许多优点 ,但也有一定的适用
范围。因为首次运用该工艺 ,还应考虑以下问题:
(1)高浓度污泥 ,须有一定浓度的进水作为支
撑 。针对泗阳进水污水进水浓度不高的情况 ,应考
虑提高管网收网能力 ,建议增设均化池。
(2)在低氧情况下 ,曝气管满足微生物需氧以
外 ,水流动力的搅拌作用应充分考虑 。
(3)磷的去除工段。如果采用化学除磷应考虑
对微生物和沉淀工艺的影响 。
(4)由于出水中的溶解氧较低 ,层水排入水体
中会继续吸收水体中溶解氧。应在尾水排放前 ,考
虑后曝气 ,确保溶解氧达 2mg/L再排入水体 。
综上所述 , Bio-Dopp工艺更适用于中小型污
水处理厂 ,在一定范围内 ,可替代其他活性污泥法 ,
有独特的优点 ,并且有较强的竞争力 。
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(上接第 102页)
进水 pH值和水力负荷条件下都能有较高的去除
率 ,说明酸模能够适应湿地环境 ,可以推荐其作为新
的湿地植物种类 。
(2)经过一段时间的试验后 ,酸模明显比自然生
长状态下的植株在高度 、分蘖数 、根系伸长等方面具
优势 ,随着生长量的增加 ,其经济价值也随之提高。
(3)人工湿地去除污染物主要依赖湿地基质 、
植物和微生物以及三者之间的联合作用 ,通过一系
列复杂的物理 、化学及生物途径 ,其具体去除机理还
不是很明确 ,有待进一步研究。
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