段志勇 盛建武 施漢昌 黃霞 胡洪營
　清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系

前　言

　　當(dāng)前我國正在就面源污染控制方法進(jìn)行深入研究，以期能夠進(jìn)入實(shí)際的推廣應(yīng)用階段。這就需要對(duì)面源污染控制的一種非常重要的工藝方法人工濕地進(jìn)行深入研究，本實(shí)驗(yàn)研究就是針對(duì)人工濕地中挺水植物的選擇和布置問題進(jìn)行比較詳細(xì)的探究并在傳統(tǒng)的植物床系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出更加有利于提高系統(tǒng)污水處理效率的改進(jìn)形式。

1．實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)條件

　　復(fù)合植物床體實(shí)驗(yàn)是在我國面源污染控制示范區(qū)內(nèi)滇池附近的云南農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行的。整個(gè)實(shí)驗(yàn)完全在自然條件下進(jìn)行。床體尺寸為長6、寬1米、深0.6米，床體四周和底部密封了防滲材料，床體填料為爐渣。監(jiān)測指標(biāo)為COD和TN。

2．實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

　　首先進(jìn)行典型的傳統(tǒng)形式的蘆葦床實(shí)驗(yàn)，希望能夠通過對(duì)傳統(tǒng)的植物床人工濕地的動(dòng)態(tài)運(yùn)行研究考察來發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)形式的不足之處，從而有針對(duì)性的進(jìn)行改進(jìn)。
　　單一蘆葦床人工濕地動(dòng)態(tài)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示：

　　從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以明顯看出污水中的COD降解的規(guī)律性很強(qiáng)，在靠近床體的前端約三分之一處，水中COD降解很快，其降解占總降解量的約70%，這也就是說COD在床體前端三分之一處降解了約三分之二。由此我們可以認(rèn)為床體前端需要一個(gè)好氧的環(huán)境，而床體中的好氧環(huán)境是由挺水植物向根系傳氧造成的，所以這就需要在這一區(qū)域種植傳氧能力強(qiáng)的挺水植物。這就需要對(duì)常見床體所采用的挺水植物進(jìn)行復(fù)氧性能的比較。
　　有研究表明蘆葦?shù)母祻?fù)氧性能優(yōu)于茭草和菖蒲。
　　由以上可以得出結(jié)論，在人工濕地床體好氧為主的前段（主要降解污水中的碳類有機(jī)物）適宜栽種根系泌氧能力強(qiáng)的蘆葦。
有資料表明茭草有較好的對(duì)污水中的氮磷的吸附作用。
　　綜合以上實(shí)驗(yàn)研究和資料分析可以提出植物床的一種改進(jìn)形式：在床體的前三分之一處種植蘆葦，在床體的后三分之二處種植對(duì)污水中的氮磷的吸附作用較好的茭草。這樣傳氧能力強(qiáng)的蘆葦將在COD降解的主要區(qū)域--床體的前三分之一處創(chuàng)造出更好的好氧環(huán)境，能夠更加有利于污水中的COD的降解。將傳氧能力較差的茭草種植在床體的后三分之二處，由于污水在進(jìn)入這一區(qū)域之前大多數(shù)COD已經(jīng)降解，所以床體總的COD降解效果不會(huì)受影響，而這一區(qū)域更強(qiáng)的厭氧環(huán)境和茭草較強(qiáng)的對(duì)污水中氮磷的吸附性能更加有利于污水中氮的去除。因此這種改進(jìn)形式能夠提高污水中COD和TN的降解。
　　下面進(jìn)行改進(jìn)形式的復(fù)合植物床式人工濕地處理效果的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)共由2個(gè)復(fù)合植物床體組成，一個(gè)為改進(jìn)形式的蘆葦茭草搭配種植床，另一個(gè)為單一茭草床。

　　改進(jìn)形式的蘆葦茭草搭配種植床和未改進(jìn)的茭草床的COD降解情況比較如下表所示：

進(jìn)水 1號(hào)取樣點(diǎn) 2號(hào)取樣點(diǎn) 3號(hào)取樣點(diǎn) 4號(hào)取樣點(diǎn) 改進(jìn)形式的蘆葦茭草搭配種植床 325 178 87 62 34 未改進(jìn)的茭草床 314 198 130 87 67

　　將上表繪制成COD沿床體方向降解曲線如下：

　　從以上的圖表我們可以很容易的看出改進(jìn)后的床體COD得降解效果明顯好于傳統(tǒng)的單一挺水植物床。這說明床體的改進(jìn)形式是成功的。
　　改進(jìn)形式的蘆葦茭草搭配種植床和未改進(jìn)的蘆葦床的TN降解情況比較如表1所示：

表1 改進(jìn)前后床體TN降解情況比較 床體 進(jìn)水 出水 未改進(jìn)的單一蘆葦床 22.371 5.671 改進(jìn)形式的蘆葦茭草搭配種植床 22.371 4.698

　　從以上的圖表我們可以很容易的看出改進(jìn)后的床體TN的降解效果優(yōu)于傳統(tǒng)的單一挺水植物床。這說明床體的改進(jìn)形式是成功的。

3．結(jié)論

　　綜合考慮不同挺水植物復(fù)氧性能的差異性和傳統(tǒng)人工濕地床體動(dòng)態(tài)運(yùn)行COD降解規(guī)律就得出了本實(shí)驗(yàn)床體改進(jìn)形式的思路，經(jīng)過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，其結(jié)果說明改進(jìn)的思路是正確的，改進(jìn)形式的COD和TN的降解效果都優(yōu)于單一植物床。

參考資料：

　　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.