人工濕地污水處理技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易操作和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。由于人工濕地占地面積較大，且都建在室外，因此，人工濕地對污染物的去除受季節(jié)影響大。在冬季溫度較低的情況下，人工濕地植物枯萎，微生物活性受到抑制，冬季人工濕地的去除效果明顯差于夏季?，F(xiàn)階段對低溫條件下人工濕地運(yùn)行的研究較多，但多為理論或小試階段，對大型人工濕地的冬季運(yùn)行研究較少。
提高人工濕地冬季運(yùn)行效果必須要做好保溫措施。目前的研究多集中于潛流人工濕地技術(shù)，主要措施有覆蓋植物和地膜。但是這種方式并不適用于表面流人工濕地，而且這種方式存在二次污染的可能，在春季必須清除覆蓋物。對于表面流人工濕地，保溫措施主要是建造大棚，大棚在保持水溫的同時，能夠使植物在冬季正常生長，植物吸收和微生物降解污染物的過程都能正常進(jìn)行。
在總結(jié)集成前人研究技術(shù)基礎(chǔ)上，我們發(fā)展復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)技術(shù)體系，包括把微生物凈化、植物凈化以及基質(zhì)凈化等多種技術(shù)集成創(chuàng)新，建立生物膜與營養(yǎng)膜系統(tǒng)復(fù)合，表面流與潛流系復(fù)合以及物理強(qiáng)化凈化與生物強(qiáng)化凈化系統(tǒng)復(fù)合。
1、溫度變化對污染物的去除效果影響
人工濕地對氮的去除主要是依靠植物吸收和微生物硝化反硝化作用。在冬季，由于植物枯萎，微生物活性降低甚至停止活動，人工濕地對氮的去除率始終較低。研究表明，硝化反硝化細(xì)菌zui適宜活動溫度在30℃左右，而在5℃以下，硝化反硝化細(xì)菌活動基本停止。本復(fù)合人工濕地系統(tǒng)由于大棚保護(hù)等的作用，為反硝化細(xì)菌創(chuàng)造了很好的溫度環(huán)境，從而促進(jìn)了尾水低溫季節(jié)氨氮和硝態(tài)氮的去除效果。由于本濕地進(jìn)水總氮以氨氮和硝態(tài)氮為主，因此，總氮的去除率在低溫的12月一次年2月仍然在40%左右，略高于溫度較高的3月一5月。
總磷的去除主要依靠基質(zhì)吸附和濕地植物吸收。本系統(tǒng)總磷的去除率穩(wěn)定在很高水平?？偭兹コ矢鱾€月份能夠保持在80 % -90%之間，與王學(xué)華等的研究結(jié)果一致。研究表明，人工濕地基質(zhì)對磷的吸附能力會隨著溫度的上升而有所提高;而且，傳統(tǒng)露天濕地中，植物自然凋落后，會向水體釋放出磷。而本濕地中，植物在大棚的保護(hù)作用下，冬季仍然能夠正常生長，基質(zhì)對吸附磷以及植物吸收磷的作用不會受到影響。所以本濕地中，大棚能夠從基質(zhì)和植物兩方面，提高工程的除磷能力。
COD的去除主要依靠微生物的降解作用。在溶解氧和溫度適宜的條件下，COD去除率就會大大提高。本研究中COD的去除率也表現(xiàn)出了隨溫度上升而升高的趨勢。盡管低溫季節(jié)12月一次年2月COD的去除率會受到影響，但是由于其進(jìn)水日的濃度仍然較高，該濕地系統(tǒng)對COD的去除效果仍然維持較高，其出水日COD濃度仍然較低，達(dá)到了GB 18989-2002一級A標(biāo)準(zhǔn)。
2、各子系統(tǒng)對污染物的去除特性
各子系統(tǒng)主要分為大棚系統(tǒng)和露天系統(tǒng)。前者對氮的去除起主導(dǎo)作用，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。首先，強(qiáng)化生物膜系統(tǒng)對氨氮的去除效果，但對硝態(tài)氮的去除較差。因?yàn)橛绊懓钡c硝態(tài)氮的去除另一重要因索是供氧條件，硝化作用在好氧條件下效果較好，而厭氧條件則有利于反硝化作用。本研究中強(qiáng)化生物膜系統(tǒng)由于有曝氣裝置，所以水體中溶解氧較高，這促進(jìn)了硝化作用的進(jìn)行，但是抑制了反硝化作用，氨氮大量轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，造成了硝態(tài)氮在這個系統(tǒng)去除率較低，甚至在4月硝態(tài)氮的去除率為負(fù)，這是由于4月水體溶解氧明顯高于其余幾個月。其次，營養(yǎng)膜生態(tài)系統(tǒng)對硝態(tài)氮、總氮的去除貢獻(xiàn)率zui高，這是由于這個系統(tǒng)面積大，植物數(shù)量多，容易形成厭氧區(qū)，這就為氮索去除創(chuàng)造了良好的條件。營養(yǎng)膜生態(tài)系統(tǒng)中有大量的植物根系供微生物附著，植物吸收和微生物作用效果明顯。
總磷的去除仍然是大棚保護(hù)系統(tǒng)貢獻(xiàn)率較高，均高于60 %。由于系統(tǒng)總磷進(jìn)水濃度不高，而大棚位于濕地前半部分，水流經(jīng)露天系統(tǒng)時，總磷濃度已經(jīng)較低，影響了系統(tǒng)的去除效果，但露天系統(tǒng)使得濕地對進(jìn)水總磷濃度的提高有良好的緩沖能力。同樣，大棚系統(tǒng)對COD的去除貢獻(xiàn)率較高，這是由于大棚系統(tǒng)中植物冬季仍然能夠正常生長，根系附著了大量的微生物，植物的存在也能提高微生物的降解能力。
具有大棚保護(hù)的復(fù)合人工濕地在冬季低溫條件下仍然能保持較高的污染物去除率，在低溫的在12月一次年2月間，該人工濕地系統(tǒng)對NH4+ -N的平均去除率達(dá)到68%，硝態(tài)氮的平均去除率為34 %，總氮的平均去除率為39%，總磷的和COD的平均去除率為87%和34 %。污水處理廠尾水經(jīng)過復(fù)合人工濕地處理后，出水日各污染物均達(dá)到GB 18918-2002一級A標(biāo)準(zhǔn)。因此，在冬季低溫季節(jié)，復(fù)合人工濕地的前半部分系統(tǒng)添加大棚能夠顯著提高冬季氨氮、硝態(tài)氮、總氮、總磷和COD的去除效果，提高復(fù)合人工濕地在冬季對污染物去除能力，保持人工濕地全年凈化運(yùn)行效率。
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