人工湿地污水处理技术作为一种生态治污工艺，具有污染物处理效率高、工程建设投资低、运行成本低、景观效果好、管理维护方便等优点。经过多年的发展，其应用领域不断拓宽，但作为城市污水处理厂尾水的深度处理运用的案例还较少。基于中国城镇化进程不断加快，水资源供需矛盾的不断突出，污水处理厂建设总规模日益扩大，其出水水质仍属于劣Ⅴ类，进行污水处理厂尾水的深度处理十分迫切。
针对上述问题，试验针对新开发的二级潜流人工湿地工艺，建立了小试模型，并就该工艺系统在特定水力负荷条件下对污水处理厂尾水中各类污染物质的去除效率及其影响因素进行了研究，为人工湿地在污水处理厂尾水深度处理中的广泛应用提供技术支持和借鉴。
1、试验装置及方法
1.1 试验装置
试验装置如图1所示。
该试验系统建于郑州市王新庄污水处理厂内，处理规模为2.00m3/d，设计水力负荷为0.50m3/cm2·d，采用生物塘/碎石床人工湿地工艺。在一级和二级生物床内，均设置了多级竖向折板导流系统，以天然砾石为基质。生物床上种植有美人蕉、芦苇、香蒲和芦竹等。一级、二级生物塘装置尺寸均为1m×1m×1m;一级二级生物床的尺寸为2m×1m×1m，其中填料装填高度为0.80m。
1.2 进水水质
试验进水采用郑州市王新庄污水处理厂二沉池出水，系统进水水质见表1。
1.3 试验方法
试验装置调试成功后，保持试验系统每天24h不间断进水，每隔一定周期分别对系统内各级单元进行取样化验，观察污染物的沿程降解规律以及模型系统整体对污染物质的去除效率。主要测定指标包括：TN、TP、和NH3-N。实验周期为2017年5月至2017年12月，并在2017年9月15日，投加了2L污水处理厂的回流污泥。
2、结果与讨论
2.1 污染物在系统内沿程降解规律
选取2017年9月气温降低之前监测数据，对TN、TP和NH3-N等污染物在系统内沿程降解规律进行分析。在整个系统流程上，按进水至出水共设置6个采样点，一级、二级生物床上分别在进水口、床体中部、出水口设有三个采样点。经分析，各类污染物质的浓度均随着流程的增加而逐渐降低，第一级生物床与第二级生物床是各类污染物质去除的主要承担者，第二级生物床出水各类监测指标均达到了《城市污水再生利用景观环境用水水质》标准，TN、TP和NH3-N出水浓度分别为6.30、0.70、0.24mg/L，相应去除率分别为61.60%、79.50%和46.70%。
沿程的NH3-N和TN浓度均逐渐降低，表明在两级人工湿地生物床中发生了显著同步硝化反硝化现象，脱氮效果良好。分析认为，在系统生物床植物根系周围的表层区域可以得到充分复氧，在生物膜的表层形成了好氧区域，而在生物膜的内部形成了缺氧微环境，有利于进行同步硝化与反硝化，磷的去除主要是生物床内植物吸收和基质的吸附作用。
2.2 系统对TN的去除效果
系统对TN的去除效果见图2。
由图2可知，随着气温的升高，模型系统生物床内水生植物的生长，由于系统内基质、微生物和湿地植物的共同作用，系统对TN的去除率逐渐增强，最高时可达90%。但从9月下旬开始，随着气温的降低，湿地植物的衰亡，系统对TN的去除率也不断降低，系统内两级生物床的去除规律相一致。
2.3 系统对TP的去除效果
系统对TP的去除效果见图3。
由图3可知，随着气温的升高，模型系统生物床内水生植物的生长，模型系统对TP的去除率并未呈现出明显的增大趋势;自9月下旬开始，随着气温的降低，模型系统对TP的去除率并未呈现出明显的减弱趋势。分析认为，这主要是由于污水处理厂尾水中磷的去除主要是以湿地基质的吸附为主要作用。污水流经的生物床级数越多，湿地基质对污水中磷的吸附量越大，去除率也就越高，与气候、湿地植物和微生物无明显相关关系。
2.4 系统对NH3-N的去除效果
系统对NH3-N的去除效果见图4。
由图4可知，模型投入运行初期，系统对氨氮的去除率比较平稳，无明显变化。分析认为：模型运行一段时间后，随着湿地植物的生长进入旺盛期、微生物群落的成熟，系统对氨氮的去除率效果明显提高。随着气温的降低和植物的衰亡，系统对氨氮的去除率也逐渐下降。这表明，湿地系统内植物的生长状况，将会直接影响到其对氨氮的去除效果。
3、结论
①在郑州地区，气温较高时，二级潜流人工湿地系统在0.50m3(/m2?d)的水力负荷下，对污水处理厂尾水中TN、TP和氨氮等污染物质均具有良好的去除效果，出水水质达到了《城市污水再生利用景观环境用水水质》用水水质要求。但在气温较低时，其对TN和氨氮的去除效率下降明显。
②湿地植物的生长状况与污水处理厂尾水中TN、氨氮的去除有直接关系，去除的主要途径为硝化和反硝化作用，植物的吸收作用较为显著;而污水中TP的去除与湿地植物无明显相关关系，TP的去除主要是湿地基质的吸附作用。(这个结论主是根据植物生长期与植物衰亡期对比得出)。
③在湿地内投加污水处理厂回流污泥，对尾水中TN和TP的去除效率几无影响，对氨氮的去除有一定促进作用，但随着气温的回落，其对氨氮的去除作用也迅速降低。( >
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