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水环境保护在中国乃至全世界都取得了长足发展，尤其是在农村地区。一般而言，大部分的废水处理都是在常规处理厂进行的，而近些年，水平潜流、垂直潜流、自由表流、复合流人工湿地等已成功应用于农村地区的废水处理。本研究对探索一种能耗低、高效率、高使用率、操作维护简单的技术具有重要意义。课题的主要目标是开展小型水平潜流人工湿地(HSSF-CW)的研究，确保农村生活污水得到净化，使其排入自然水体前达到中国排放标准。评价水力停留时间(HRT)、水力负荷率(HLR)、酸碱度和温度对人工湿地处理效率的影响。
本项目分别在夏季(芹菜、莴苣和辣椒)和冬季(芹菜、油茶和胡荽)对不同营养植物进行了两个阶段的试验研究。夏季试验(2018年5月至9月)和冬季试验(2019年11月至2月)在运行30小时后恒定水力停留时间(HRT)为1.25天，水力负荷率为180ml/min。三种植物对总氮(TN)、硝酸盐(NO3-N)、铵(NH4+N)和总磷(TP)的平均去除率分别为76.6%、70%、82.4%和92.4%，平均出水浓度分别为6.5mg/L-1、1.37mg/L-1、2.7mg/L-1和0.21mg/L-1。夏季实验pH值在6.98至7.19之间变化，平均值为7.09，温度在20.4℃至34.9℃之间变化，平均温度为27℃。污染物去除效率随着温度的升高、介质的截留、微生物的转化和植物的吸收作用而得到提高。对三种植物的污染物去除效率进行比较，芹菜对总氮(TN)、NO3-N、NH4+N和总磷(TP)的去除率均较高，其次是莴苣和辣椒。而第二轮试验(冬季)pH值在6.72-6.98的范围变化，平均值为6.85，温度在9℃-15℃之间，平均值为12℃。三种植物对总氮(TN)、硝酸盐(NO3-N)、铵(NH4+N)和总磷(TP)的平均去除率分别为66%、63.8%、73.3%和86.4%，平均出水浓度分别为5.1mg/L-1、0.86mg/L-1、2.66mg/L-1和0.17mg/L-1。随着温度的降低，去除效率降低，低温下微生物活性降低。对三种植物的污染物去除效率进行比较，芹菜对总氮(TN)、NO3-N、NH4+N和总磷(TP)的去除率均达到较高水平，其次为油茶菜和胡荽。
此外，水平潜流人工湿地(hssf-cw)在整个实验期间也表现出显著的去除效果，进水TN、NO3-N、NH4+N和TP不断波动，夏季平均去除效率分别达到77%、71.1%、82.5%和91.1%，平均出水浓度分别为6.5mg/L-1、1.3mg/L-1、2.7mg/L-1和0.23mg/L-1，冬季平均去除效率分别达到66%、63.7%、73%和86.4%，平均出水浓度分别为5.1mg/L-1、0.87mg/L-1、2.7mg/L-1和0.17mg/L-1。
研究结果表明，水平潜流人工湿地(HSSF-CW)是一种高效、可行、适用于农村生活污水处理的人工湿地。总氮(TN)的去除受温度和水力停留时间(HRT)的影响，其与湿地处理中硝化细菌活性和反硝化潜力的有关。NH4+N的去除是通过植物根系周围的基质进行的，硝化微生物可将其转化为硝酸盐。NH4+N也可以通过直接吸收和蒸发得到去除，多发生在炎热的时期，这是因为植物根系释放氧气更多，促进了硝化过程。床层介质是人工湿地(CW)总磷去除的重要部分，TP包括生物(植被、附生植物和微生物的吸收)以及土壤和表层水之间的埋藏、吸附和沉淀、交换过程所产生的。总体而言，该系统排放的废水符合中国《污水处理标准》(GB 18918-2002)规定的排放标准(TN、NO3-N、NH4+-N和TP的排放标准为“1”)。
本项目分别在夏季(芹菜、莴苣和辣椒)和冬季(芹菜、油茶和胡荽)对不同营养植物进行了两个阶段的试验研究。夏季试验(2018年5月至9月)和冬季试验(2019年11月至2月)在运行30小时后恒定水力停留时间(HRT)为1.25天，水力负荷率为180ml/min。三种植物对总氮(TN)、硝酸盐(NO3-N)、铵(NH4+N)和总磷(TP)的平均去除率分别为76.6%、70%、82.4%和92.4%，平均出水浓度分别为6.5mg/L-1、1.37mg/L-1、2.7mg/L-1和0.21mg/L-1。夏季实验pH值在6.98至7.19之间变化，平均值为7.09，温度在20.4℃至34.9℃之间变化，平均温度为27℃。污染物去除效率随着温度的升高、介质的截留、微生物的转化和植物的吸收作用而得到提高。对三种植物的污染物去除效率进行比较，芹菜对总氮(TN)、NO3-N、NH4+N和总磷(TP)的去除率均较高，其次是莴苣和辣椒。而第二轮试验(冬季)pH值在6.72-6.98的范围变化，平均值为6.85，温度在9℃-15℃之间，平均值为12℃。三种植物对总氮(TN)、硝酸盐(NO3-N)、铵(NH4+N)和总磷(TP)的平均去除率分别为66%、63.8%、73.3%和86.4%，平均出水浓度分别为5.1mg/L-1、0.86mg/L-1、2.66mg/L-1和0.17mg/L-1。随着温度的降低，去除效率降低，低温下微生物活性降低。对三种植物的污染物去除效率进行比较，芹菜对总氮(TN)、NO3-N、NH4+N和总磷(TP)的去除率均达到较高水平，其次为油茶菜和胡荽。
此外，水平潜流人工湿地(hssf-cw)在整个实验期间也表现出显著的去除效果，进水TN、NO3-N、NH4+N和TP不断波动，夏季平均去除效率分别达到77%、71.1%、82.5%和91.1%，平均出水浓度分别为6.5mg/L-1、1.3mg/L-1、2.7mg/L-1和0.23mg/L-1，冬季平均去除效率分别达到66%、63.7%、73%和86.4%，平均出水浓度分别为5.1mg/L-1、0.87mg/L-1、2.7mg/L-1和0.17mg/L-1。
研究结果表明，水平潜流人工湿地(HSSF-CW)是一种高效、可行、适用于农村生活污水处理的人工湿地。总氮(TN)的去除受温度和水力停留时间(HRT)的影响，其与湿地处理中硝化细菌活性和反硝化潜力的有关。NH4+N的去除是通过植物根系周围的基质进行的，硝化微生物可将其转化为硝酸盐。NH4+N也可以通过直接吸收和蒸发得到去除，多发生在炎热的时期，这是因为植物根系释放氧气更多，促进了硝化过程。床层介质是人工湿地(CW)总磷去除的重要部分，TP包括生物(植被、附生植物和微生物的吸收)以及土壤和表层水之间的埋藏、吸附和沉淀、交换过程所产生的。总体而言，该系统排放的废水符合中国《污水处理标准》(GB 18918-2002)规定的排放标准(TN、NO3-N、NH4+-N和TP的排放标准为“1”)。