人工濕地用于各種污水處理，具有效率高、能耗低、投資低及運行管理水平要求不高等優(yōu)點(diǎn)，是城鎮污水處理較經(jīng)濟合理的工程技術(shù)。同時(shí)，由于磷是各種水體富營(yíng)養化的重要因素乃至限制因素，所以污水除磷對于控制水體富營(yíng)養化具有重要的意義。因而，研究人工濕地系統中污水磷的處理效果具有重要的理論應用價(jià)值[1-4]。
文章于2011年3月～12月對舟山市朱家尖南沙風(fēng)景區的復合垂直流人工濕地進(jìn)行了10個(gè)月的磷酸鹽凈化效果跟蹤監測，以期了解人工濕地工程在風(fēng)景區生活污水處理上的有效性，為復合垂直流人工濕地工程在我國城鎮的推廣應用提供實(shí)驗依據。
1 材料與方法
1.1 人工濕地簡(jiǎn)介
垂直流人工濕地位于中國東南部的浙江省舟山市朱家尖鎮(29?53 N，122?23 E)，主要用于處理朱家尖南沙風(fēng)景區的賓館、餐館與當地居民等生活污水，人工濕地面積約3000 m2 (人工濕地的垂直結構見(jiàn)圖1)。
生活污水通過(guò)布水管均勻流入下行池，向下滲透，經(jīng)下行池底部自行流入上行池底部，并向上經(jīng)過(guò)上行池的沙層，隨后通過(guò)集水管收集，再由出水管流入集水池，最后由水泵抽取排到出水儲存池中。因而，流入人工濕地的污水實(shí)際上經(jīng)過(guò)了2次(下行池和上行池)的處理。另外，該人工濕地系統采用全天自動(dòng)間歇式注水，正常運行條件下，該系統處理污水的規模約為2000 m3/d。
2007年4月，將選定的16種濕地植物繁殖體移植到人工濕地中，種植密度為10株/m2。在夏季生長(cháng)中，用手工去除入侵的植物物種，且在生長(cháng)季末(9～10月)人工收割所有植物的地上部分(地面10 cm以上)。所有小區中移植的物種數分別為1、2、4、8或16種，且大部分植物的成年植株高度在1~4 m。
1.2 水樣采集及測定
用于水質(zhì)無(wú)機磷測定的水樣均采自人工濕地的總進(jìn)水口和總出水口，每月測定1次，時(shí)間為2011年3月～12月，主要測定的水質(zhì)指標為磷酸鹽，測定方法采用國標方法[5]。
2 結果與分析
圖1 舟山朱家尖復合垂直流人工濕地的垂直結構
Fig.1 The vertical diagram of the intergrated vertical flow constructed wetland in Zhujiajian, Zhoushan
在10個(gè)月的研究期間，人工濕地中入水與出水水質(zhì)與處理效率詳見(jiàn)圖2。其中，磷酸鹽的入水濃度平均值為6.16±1.26(平均值±SE，mg/L)，出水平均值為4.34±0.89(平均值±SE，mg/L)，磷酸鹽處理效率平均達到32.22 %±5.80 %(平均值±SE)。研究表明，復合垂直流人工濕地能有效去除風(fēng)景區生活污水中的磷酸鹽，而且出水水質(zhì)基本達到城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標準值(GB 18918-2002)。
人工濕地系統的除磷機理主要是利用植物、微生物的生物作用以及本身基質(zhì)填料的過(guò)濾吸附沉降作用[1-4]。朱家尖復合垂直流人工濕地對風(fēng)景區生活污水中磷酸鹽的去除效率在2011年3月~12月要比2007~2008年的顯著(zhù)低得多[6]，主要是由于人工濕地中植物經(jīng)過(guò)4年的競爭與演潛，許多試驗區塊中的植物已被優(yōu)勢種(如蘆竹)或入侵種(如加拿大一枝黃花)取代，這樣人工濕地中植物多樣性也由此下降，因而人工濕地對污水中磷酸鹽的處理效果也因此降低[6]。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
植物生長(cháng)在9月底達到高峰，所以植物生長(cháng)對磷的需求最大，且植物開(kāi)花結果也需要大量的磷，因而9月的磷酸鹽去除率較高[7-8]。然而，9月底植物收割以后，植物對磷的去除貢獻也隨之顯著(zhù)下降，這樣10月~12月污水磷的去除率也顯著(zhù)下降。另外，7月份以后入水與出水中的磷酸鹽含量顯著(zhù)增加，就可主要由于風(fēng)景區的游客人數隨著(zhù)暑假的開(kāi)始不斷增加，生活污水中的磷酸鹽含量也隨之增加。因而文章的研究表明了人工濕地除磷的效果受到季節和溫度影響較大。
圖2 人工濕地中入水與出水水質(zhì)與處理效率
Fig.2 Analysis of water quality and removal rate of the constructed wetland
