摘要：構建具有不同蚯蚓和植物配置的4個(gè)單級蚯蚓生態(tài)濾池，依次編號為A（無(wú)蚯蚓無(wú)植物）、B（有蚯蚓無(wú)植物）、C（有蚯蚓栽種蘆葦）和D（有蚯蚓栽種水生鳶尾）。通過(guò)比較4個(gè)濾池在6個(gè)月實(shí)驗期間對化學(xué)需氧量（COD）和總氮（TN）的去除效率，系統分析蚯蚓和植物對濾池去除污染物的影響。
實(shí)驗分2個(gè)階段進(jìn)行：5月上旬至9月上旬，濾池進(jìn)水碳氮比恒定為6；9月中旬至11月中旬，濾池每周進(jìn)水碳氮比交替為3、6、9。研究結果表明，蚯蚓對濾池去除COD有一定的促進(jìn)作用，且作用強度顯著(zhù)受到進(jìn)水碳氮比的影響。植物的存在與種類(lèi)對濾池去除COD效率沒(méi)有顯著(zhù)影響。蚯蚓和植物對濾池的TN去除效率都沒(méi)有顯著(zhù)影響。濾池進(jìn)水的碳氮比是顯著(zhù)影響濾池去除TN效率的主要因素。
據中國第六次人口普查統計，2010年我國的農村人口為6.74億，占全國總人口的50.3％。大量的農村生活污水只經(jīng)過(guò)化糞池的簡(jiǎn)單處理或沒(méi)有任何處理，就直接排入附近水體，是造成周邊水環(huán)境污染的重要污染源。以太湖為例，據報道太湖地區的漕橋河流域，村鎮生活所產(chǎn)生的污染物負荷合計占流域COD負荷的53％，氨氮負荷的35％，總氮負荷的21％，和總磷負荷的18％。在同屬太湖地區的武進(jìn)港流域，來(lái)自于生活污水的污染負荷分別占流域COD和氨氮負荷的50％和23％。
與城市污水處理相比，處理農村污水具有特殊的要求。首先，農村居住點(diǎn)較為分散，面廣量大，管網(wǎng)不健全，污水收集困難，因此難以采取大規模的污水集中收集和處理方式。同時(shí)，農村經(jīng)濟實(shí)力薄弱，技術(shù)管理力量缺乏，難以采用運行費用高，運行管理要求復雜的污水處理工藝。研發(fā)低成本、高效率、易管理、運行穩的分散式農村生活污水處理技術(shù)是我國農村環(huán)境整治工作中面臨的重要任務(wù)之一。
蚯蚓生態(tài)濾池是20世紀90年代初在法國和智利發(fā)展起來(lái)的一項處理城鎮生活污水的技術(shù)。在過(guò)去十多年，蚯蚓生態(tài)濾池技術(shù)在我國的村鎮水污染處理中逐漸發(fā)展和日趨成熟。目前，該項技術(shù)已在太湖流域、淮河流域、洱海流域等地得到了較為廣泛的實(shí)際工程應用。該項技術(shù)利用蚯蚓能夠提高土壤通氣性和促進(jìn)有機物分解的能力解決了向濾池通氣供氧和濾層堵塞的問(wèn)題。此外，該項技術(shù)還充分利用了植物、動(dòng)物和微生物的協(xié)同作用，相比傳統污水處理工藝具有投資省、處理效率高、無(wú)污泥產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)。
蚯蚓和植物被認為是蚯蚓生態(tài)濾池的兩個(gè)重要組成部分。蚯蚓產(chǎn)生的蚓糞和小塊有機物質(zhì)，可為微生物生長(cháng)創(chuàng )造條件。在蚯蚓生態(tài)濾池內，蚯蚓可以延長(cháng)生物的食物鏈，豐富微生物的種類(lèi)，通過(guò)與微生物的協(xié)同作用強化對污染物的去除作用。
同時(shí)，蚯蚓的活動(dòng)增加了濾池中濾料的滲透性，有助于提高濾池能夠承受的水力負荷。迄今為止，植物已經(jīng)被廣泛地應用于污水治理之中。一方面，植物的生長(cháng)需要大量的營(yíng)養物質(zhì)。通過(guò)吸收，將氮、磷等營(yíng)養物質(zhì)轉化為自身的組分，從而降低了水中營(yíng)養物的含量。同時(shí)，植物根部為微生物的生長(cháng)、繁殖提供了良好的環(huán)境，并促進(jìn)其對污染物的降解與轉化。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
已有的關(guān)于生態(tài)濾池的研究主要集中于討論水力負荷、溫度、碳氮比、濕干比等運行條件對濾池去除污染物效率的影響。此外，在蚯蚓活動(dòng)對生態(tài)濾池基質(zhì)微生物功能群落結構及代謝特征的影響和濾池中蚯蚓本身的生理生態(tài)狀態(tài)變化等方面也開(kāi)展了一些研究。然而，對于蚯蚓和植物對蚯蚓生態(tài)濾池去除污染物的作用目前還主要停留于理論推斷階段，并未在蚯蚓、植物和濾池對污染物的去除之間建立明確的因果關(guān)系。對于蚯蚓濾池中蚯蚓和植物對污染物去除作用也未做過(guò)系統的科學(xué)比較與分析。本研究通過(guò)比較具有不同蚯蚓和植物配置的蚯蚓生態(tài)濾池的長(cháng)時(shí)間的污染物去除效果，利用統計分析方法，系統評估蚯蚓和植物對蚯蚓生態(tài)濾池去除污染物的作用，填補了相關(guān)空白。
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