快速渗滤和生物湿地综合系统处理农村生活污水的季节性运行效果分析

图4结果显示，CRI和WRSIS系统对农村生活污水TP的去除效果也具有较明显的季节性特点。各季节CRI系统对TP去除率的高低表现为:秋季>夏季>春季>冬季，其中秋季TP的平均去除率最高，达到24.6%;夏季为24.3%，与秋季差别不大;春季与夏、秋相比有所下降，其TP的平均去除率为23.0%;

冬季TP的平均去除率最低，为19.4%。显然季节性温度变化与CRI系统对TP的去除水平有关，冬季低温不仅影响滤料的吸附作用，而且抑制池内微生物对磷素的转化和分解，因此导致TP去除率下降。试验污水进入WRSIS系统经过各生物塘的逐级净化后，各季节TP去除率均得到不同程度的提高。其中夏季TP平均去除率上升最为显著，达到85.9%;其次为秋季，其TP平均去除率升高到83.0%;

春季TP平均去除率也提升到79.0%的水平;冬季TP的平均去除率为70.4%，其升幅与前面季节的相比明显下跌。从中可发现，季节因素对WRSIS系统去除TP的影响机制与COD、TN相似，主要表现为春、夏和秋季为水生植物生长和水中微生物群落形成和聚集提供适宜的气候条件，TP被吸收、转化和降解较多，而冬季随着温度降低，水生植物逐渐衰老和微生物活动不断减弱，导致系统对TP的去除率出现下降。

3讨论

人工快速渗滤系统(CRI)是在传统土壤渗滤技术的基础上改进而发展起来的新型污水净化系统，其核心主要是采用河砂、沸石、陶粒和活性炭等滤料[15]。代替天然土层，以提高水力负荷和去污效率CRI对水体污染物的去除是在基质过滤、截留、吸附等非生物机制与微生物吸收、转化等生物机制协同[16]，作用下完成的但不同污染物的去除机理有所区别，其中有机物和氮首先由滤料及其表面的微生物吸附而被截留在系统内，并通过细菌的好氧-厌氧作用而降解，生物机制的去除占70%以上;磷以基质吸附和化学沉降为主要去除途径，生物作用的贡[17]。

由于微生物主要依附献有限，只占30%左右滤料进行繁殖和其他代谢活动，因此选择合适的滤料是提高CRI系统处理能力的关键。不同填料材质对污染物的去除率差别很大，例如活性炭可以吸附污水中90%以上的COD，而石英砂则在80%以下，沸石能去除85%左右的总磷，但对总氮只有约30%的去除率说明单一滤料会限制系统的去污功能，而采用不同滤料多管齐下才能取得更全面、彻底的净化效果。

本试验由3个串联式滤池构建快速渗滤系统，以河砂+陶粒+石灰石为填料处理农村生活污水，短短3d内使COD、TN、TP的平均去除率均达到18%以上。由此可见，在场地允许的情况下将CRI分成多个相连单元，再根据污水主要成分挑选最佳的滤料组合，能最大限度的发挥系统的净化作用。

CRI的滤料和微生物活动受气候因素特别是温度的影响，夏季气温高，微生物活性大，系统对污水有较好的净化效果，冬季温度低，微生物活动受到抑制，同时低温条件下滤料比表面积收缩导致污水的渗透率下降，从而使系统的去污能力变[19-20]。本研究也发现，人工快速渗滤系统对农村差生活污水各污染物的去除率夏、秋高于春、冬，其季节性变化特征较为明显。试验结果表明，CRI的处理效果与当地温度存在不同程度的正相关性。

人工生物湿(WRSIS)是以水生植物为基础构建的生态处理系统，通过物理、化学和生物等协同作用去除各种污染物，改善水质环境。水生植物能通过根系吸收来提高氮、磷等营养物质的去除率，但所[21][22]研究发占的比例并不高。刘晓宁和邱荣华现，污水中植物吸收所去除的氮占比不足总去除率也认为，由植物直接吸收而得的20%。张建等到的总氮去除率只有20%左右，对磷的去除则更加有限。

水生植物在系统中的主要作用是为微生物群落创造适宜的栖息场所，并供应大量的碳源促进微生物各项新陈代谢活动以转化和降解水体中的污染[24]物。水生植物还有项重要功能是通过根系通气组织输送氧气，在根区形成好氧环境，而同时远离根际的周边仍为厌氧区域，于是整个湿地系统存在氧化区、兼性区和还原区，各区微生物通过相互配合大[25]量去除有机物和氮、磷等化合物。

本试验WRSIS系统由8个环环相扣的生物塘组成，每个生物塘种上凤眼莲、水芋、浮萍、狐尾藻等不同的水生植物。试验污水从CRI滤池流出进入WRSIS，经过各生物塘的连续净化处理后COD的平均去除率达到80%以上，TN、TP的平均去除率也分别高于76%和70%，出口水质得到极大的改善。

WRSIS系统基本上建在室外，容易受环境变化的影响。梁威和吴振斌研究发现不同季节湿地微生物的数量有很大的变化，通常夏、秋季较高，春季有所降低，冬季下降又更明显，并由此带来系统去污效果的季节性差异。

本研究也发现，各季节WRSIS系统对试验污水COD、TN、TP的去除率高低均表现为:夏季>秋季>春季>冬季，说明人工生物湿地系统运行效果与水生植物、微生物的季节性变化周期相吻合。虽然系统在冬季的去污能力相对较差，但对COD、TN、TP仍达到81.8%、76.1%和70.4%的平均去除水平。试验结果表明，在冬季低温条件下，即使植物水上部分枯萎凋零，污水中各类微生物仍能依靠摄食残枝碎叶来维持基本的数量和较高的活性，从而保障湿地系统的正常运行。

4结论

快速渗滤和生物湿地综合系统在各季节内均运行良好，并有效去除水体中的各种污染物，改善水质环境，适宜在农村地区推广应用。

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