人工湿地是近年来得到较大发展的一种生态水处理工艺,目前普遍存在污染物去除效率有待提高、土地利用率低、长期运行易发生堵塞等问题。 本研究从生态学理论出发,以健全人工湿地生态系统为思路,通过引入蚯蚓使食物链“加环”,以强化水生动物环节、控制湿地基质有效高度,以促进植物根系发达为突破点,以增进生物协同净化效应为核心,构建了蚯蚓人工湿地,考察其对农村生活污水的净化效果,得出了以下结论： 赤子爱胜蚯蚓可有效提高湿地的污染物净化效果,当爱胜蚯蚓平均密度为3条/dm3时对污染物的去除效果较好。同时,爱胜蚯蚓对延缓或消除湿地的堵塞起到了一定的作用。 当试验装置的煤渣基质深度不同时,深度为30cm和40cm的装置对污水的净化能力较优,同时侧须根也较为发达,其总根系生物量和根系比表面积分别达101.7g和612.6 m2/m3。 蚯蚓人工湿地对COD、NH4+-N、TN、TP的平均去除率分别为64.21％、63.63％、68.95％、79.01％,比相同条件下的对照湿地分别高出约15％、21％、19％、16％。同时蚯蚓对改善湿地内部溶解氧状况起到了一定的作用。该工艺在0.3m3/(m2·d)的水力负荷下稳定运行后,处理农村生活污水的COD、NH4+-N、TN和TP平均出水浓度分别为41.02mg/L、4.59mg/L、12.58mg/L和0.44mg/L,出水水质均低于国家城镇污水处理厂排放标准(GB18918-2002)-级排放A标准。 从整体来看,蚯蚓人工湿地上层由于溶解氧丰富,植物根系生长密集及蚯蚓的富集作用,总细菌、硝化细菌数量高于下层,而反硝化细菌的数量在下层较多。上层各类细菌的平均数量比对照湿地高出2～2.9倍,下层高出1.1～1.3倍。 通过湿地植物吸收、存储去除的TN量占TN去除量的11.3％。蚯蚓同化占TN去除量的4.2％。微生物硝化/反硝化作用是潜流湿地脱氮的主要方式,去除的TN量占53.6％。蚯蚓湿地中植物和动物吸收不是脱氮的主要方式,主要是通过蚯蚓生命活动促进微生物和植物生长,充分微生物、水生动物和水生植物三者的生态协同净化作用来提高氮去除率。因此,蚯蚓人工湿地加入的水生动物环节对于总氮的去除具有重要意义。 同时,蚯蚓人工湿地基建费用低廉,管理维护简便,产出的蚯蚓还有一定的经济价值。