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人工湿地(Constructed Wetland)处理污水具有出水水质好,基建投资和日常运行费用低,维护管理方便等优点,且具有美学价值,特别符合国际上污水处理的小型化和分散化的最新环保理念,值得在中小城镇大力推广。然而人工湿地还存在着对营养盐长期有效去除受到多种因素影响和制约,如水力负荷(HLR)、污染负荷、湿地类型、湿地植物、床体内部溶解氧浓度等。这些因素限制了湿地净化效果的进一步提高,已成为限制湿地推广应用的瓶颈。为此,本文通过开展垂直潜流湿地-水平潜流湿地-表面流湿地组合工艺(VF-HF-SF)试验研究,考察对N、P营养盐去除影响的关键因素；在此基本上了解原位曝气对湿地中营养盐去除的强化作用和效果；并进行了长达一年多的生物法-人工湿地组合工程应用研究,探讨人工湿地营养盐处理设计关键和对运行参数进行优化筛选,为在华南地区运用组合工艺人工湿地处理生活污水的实际工程设计和运行管理提供设计参数和理论参考依据。通过试验得到以下结果：(1)组合人工湿地对营养盐的去除效果与水力负荷(HLR)有着紧密的关系。在0.25 m/d、0.50 m/d和1.0 m／d三个HLR条件下,组合湿地系统的营养盐出水浓度随着HLR的增加不断升高。在0.25和0.50 m／d条件下,TN进水浓度在17.9-30.8 mg／L范围变动时,出水浓度可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)》一级A标准(TN<15mg／L)。在HLR为0.25 m／d条件下时,NH4-N进水浓度在16.3-26.8 mg／L范围内变动时,出水浓度可达到GB 18918-2002一级A标准(NH4-N<8 mg/L); TP进水浓度为1.44-3.07mg/L范围内时,出水浓度可达到一级B标准(TP<1.5mg/L),结果显示出水水质良好。在0.25 m/d、0.50 m/d和1.0 m／d三个HLR条件下,组合湿地对营养盐的去除率随HLR的增加而降低。当HLR为0.25 m／d时,三个组合湿地对TN、NH4-N和TP的去除率最高,平均去除率分别可达49.0%、59.6%和35.8%。低HLR条件对营养盐有较好的去除效果。(2)营养盐污染负荷对处理效果试验表明,有植物组组合湿地系统对污染物的去除负荷随着污染负荷的增加呈上升趋势,两者呈现出较好的线性关系(R2>0.75), TN、TP去除负荷分别达到5.19g／m2／d和0.57g／m2／d,与国内外同类研究相比具有高的去除负荷。(3)人工湿地类型对营养盐去除效果表明,湿地类型的处理效果与其去除速率常数k值有着直接关系：在HLR<0.50 m/d条件下,垂直潜流和水平潜流湿地对TN的去除具有高的k值,可优先选择垂直潜流或水平潜流湿地；在HLR>0.50 m/d条件下,下可选择垂直潜流工艺。对TP的去除而言,中低HLR (0.25 m/d和0.50 m／d)时,可优先选择垂直潜流或水平潜流工艺,在高HLR (1.0 m/d)时,可选择垂直潜流。(4)湿地植物对于氮素的处理具有重要的意义,植物组湿地对营养盐的去除负荷高于无植物组,尤其在高HLR条件下,植物组和无植物组对氮素的去除效果之间有显著性差异；对于磷的去除,在试验的水力负荷范围内,均未表现出显著性差异,进一步验证了磷在湿地中去除的主要机理是滤料的吸附作用。(5)通过对组合人工湿地进行原位曝气,可增加湿地内部的溶氧含量,提高其硝化反应能力,最终实现对NH4-N的高效去除。与不曝气单元相比,曝气可使湿地系统的NH4-N平均去除率提高26%；强化曝气垂直流湿地较未曝气湿地对NH4-N的去除负荷提高约5倍,在减少相同NH4-N量的情况下,采用强化曝气方法所需的面积将小于单纯使用人工湿地所需的面积。曝气对对TP的处理有明显的作用,在曝气条件下TP平均去除率达到80%以上,而无曝气平均去除率仅为0.03%。(6)对A/BCO-人工湿地组合工艺研究结果表明,在NH4-N平均进水水质为11.5mg/L的情况下,出水水质能达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅳ类水标准(≤1.50mg/L),系统对NH4-N总去除率达到87.73%。A/BCO预处理系统中的接触氧化段充分曝气,可促进硝化反应进行,对NH4-N有57.38%的高去除效率,降低了人工湿地单元NH4-N的进水负荷,可节约所需人工湿地面积的25%。垂直流-表面流-水平潜流人工湿地组合系统对TN、NH4-N和TP具有较高的一级动力学去除速率常数,分别为39.8±21.1 m／yr、41.62±15.2 m／yr和23.2±12.4 m／yr,这些数值均处于文献中k值范围的高量程内,可为华南热带亚热区域相同或相似工艺人工湿地提供了设计依据和经验参数。通过以上结果分析：在本研究的营养盐浓度范围内(TN:17.9-30.8 mg/L; NH4-N: 16.3-26.8 mg/L; TP:1.44-3.07 mg/L),推荐TN去除的HLR为0.50m／d；TP和NH4-N的为0.25m／d。污染负荷范围内(TN:4.64-28.84 g/m2/d; TP:0.36-3.07 g/m2/d),以满足出水标准为前提,可适当增加进水污染负荷。在HLR范围内(0.25-1.0 m／d),优先考虑采用VF除氮和磷,≤0.50 m／d的范围内,推荐使用HF除氮；在1.0 m／d左右,推荐使用HF除磷。曝气使NH4-N平均去除率提高了26%,使磷平均去除率达到80%以上。在NH4-N去除效果相同的条件下,增加前处理系统可节约25%的人工湿地占地面积。