摘要：由塘系統(tǒng)和人工濕地系統(tǒng)組成的耦合系統(tǒng)首次運(yùn)用于國(guó)家“十五” 重大科技專項(xiàng)“武漢市漢陽地區(qū)城市面源控制技術(shù)與工程示范”，在工程規(guī)模上對(duì)系統(tǒng)凈化效果進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，耦合系統(tǒng)對(duì)污染物的平均去除率分別為：CODMn63.17±1.39%、TP78.58±3.54%、TN 72.94±8.33%、SS 89.08±3.66%；遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過課題要求，具有較好的示范效果和推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞：多水塘－人工濕地耦合系統(tǒng)；城市面源；凈化效果
前言
多塘系統(tǒng)和人工濕地系統(tǒng)都是典型的污水生態(tài)處理系統(tǒng)，在控制面源污染中得到了較為廣泛的應(yīng)用，取得的較好的處理效果，同時(shí)也起到了改善生態(tài)環(huán)境的作用[1～4]。研究表明多水塘系統(tǒng)對(duì)懸浮物去除非常顯著，多水塘在降雨徑流過程借助巨大的蓄水容量，減緩徑流流速和降低水流的挾沙能力，使懸浮物在水塘中大量沉降[5]；而人工濕地對(duì)機(jī)污染物CODcr、N和 P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有較好的去除效果[6～9]。
多水塘－人工濕地耦合系統(tǒng)是將塘系統(tǒng)和人工濕地系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化組合，發(fā)揮了單項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了互補(bǔ)，達(dá)到提高了SS、COD、TN和TP的綜合去除效果的目的，也有效地減少濕地的堵塞，延長(zhǎng)濕地的使用壽命。本耦合系統(tǒng)克服了以往工程技術(shù)運(yùn)用的單調(diào)化，使處理過程多樣化、簡(jiǎn)單化，污染去除高效化，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定化；并首次運(yùn)用于國(guó)家“十五” 重大科技專項(xiàng)“武漢市漢陽地區(qū)城市面源污染控制技術(shù)與工程示范”，為我國(guó)控制城市面源污染提供了具有參考價(jià)值的技術(shù)方法。
1.系統(tǒng)概況
1.1工藝流程及組成
多水塘－人工濕地耦合系統(tǒng)由兩個(gè)并聯(lián)的系統(tǒng)組成，因地制宜地采用多級(jí)塘技術(shù)、不同流型的人工濕地技術(shù)、生物穩(wěn)定塘技術(shù)，在系統(tǒng)上進(jìn)行了集成。系統(tǒng)工藝流程具體見圖1。
系統(tǒng)1:多水塘－水平潛流人工濕地(multi-pond―horizontal-subsurface flow constructed wetland)耦合系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱MP-HF系統(tǒng)）位于示范工程區(qū)北區(qū)，其中，多水塘系統(tǒng)由1、2、4、6號(hào)塘串連組成，水平潛流人工濕地系統(tǒng)由四個(gè)小單元并聯(lián)組成，每個(gè)單元尺寸為25m×50m，總面積為5000m2，采用鋪設(shè)土工膜防滲隔離，平均構(gòu)造深度0.7m，濕地植物分別為蘆葦（1單元）、香蒲（2單元）、美人蕉（3、4單元）。
系統(tǒng)2：景觀塘－復(fù)合流人工濕地(landspace pond－integrated flow constructed wetland)耦合系統(tǒng)（LP－IF系統(tǒng)）位于示范工程區(qū)南區(qū)，其中，多級(jí)景觀塘系統(tǒng)由9、10、11、12號(hào)塘串連組成；復(fù)合人工濕地系統(tǒng)由一個(gè)垂直流人工濕地（面積300m2，構(gòu)造深度0.5 m）、三個(gè)水平潛流并聯(lián)人工濕地（面積1500 m2,平均構(gòu)造深度0.4 m）和兩個(gè)表流人工濕地串連而成，總面積4500m2。
1.2設(shè)計(jì)能力及進(jìn)水參數(shù)
本系統(tǒng)主要處理城市暴雨初期產(chǎn)生的高濃度面源污染物和部分生活污水。
本系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)為：CODMn20.43～44.19 mg/L，SS 120～1781mg/L，TN 13.91～43.62 mg/L，TP1.47～4.11 mg/L。
設(shè)計(jì)處理能力:設(shè)計(jì)處理生活污水1400m3/d，大雨日產(chǎn)初期重污染徑流12600m3/d。
1.3 測(cè)試項(xiàng)目與方法
COD —高錳酸鹽指數(shù)，重量法測(cè)SS，TN — 過硫酸鉀消解—紫外分光光度法，TP — 過硫酸鉀消解—鉬銻抗分光光度法。
2.結(jié)果與分析
2.1多水塘系統(tǒng)的凈化效果
運(yùn)行方式：連續(xù)運(yùn)行方式，水力停留時(shí)間（HRT）為3天。
（1）MP-HF系統(tǒng)中多水塘系統(tǒng)的處理效果分析
不同濃度的污水經(jīng)過MP-HF系統(tǒng)多水塘系統(tǒng)自然沉積和生物吸附作用，去除效果較明顯，CODMn削減了54.15±15.53%；TP削減了49.62±19.11%；TN去除了45.62±13.12％，SS經(jīng)多塘系統(tǒng)處理后削減了80.36±14.30％。
（2）LP-IF系統(tǒng)中景觀塘系統(tǒng)的處理效果分析
經(jīng)過多次調(diào)試運(yùn)行，LP-IF系統(tǒng)中景觀塘系統(tǒng)的處理效果見表1。其中，CODMn削減了31.84±10.87%；TP削減了39.92±19.33%；TN去除了42.40±15.66％；SS經(jīng)多塘系統(tǒng)處理后削減了46.00±10.40％。
根據(jù)上述分析可以發(fā)現(xiàn)：MP-HF系統(tǒng)的塘系統(tǒng)削減率明顯高于LP-IF系統(tǒng)中景觀塘系統(tǒng)的削減率。消減率與進(jìn)入塘系統(tǒng)的污染物濃度和串聯(lián)塘的數(shù)量密切相關(guān)，MP-HF系統(tǒng)的塘系統(tǒng)和LP-IF系統(tǒng)中景觀塘系統(tǒng)是串連的，污水在經(jīng)過MP-HF系統(tǒng)的塘系統(tǒng)之后，大部分高濃度的污染物經(jīng)已去除?？紤]到塘的利用效率，建議采用一級(jí)多水塘系統(tǒng)即可。
2.2人工濕地系統(tǒng)的凈化效果分析
(1)水力條件對(duì)人工濕地處理效果的影響分析
①水力停留時(shí)間對(duì)處理效果的影響
濕地系統(tǒng)的處理效果與水力停留時(shí)間關(guān)系密切。 停留時(shí)間過短,生化反應(yīng)不充分,停留時(shí)間過長(zhǎng),易引起污水滯留和厭氧區(qū)擴(kuò)大,影響處理效果。
MP-HF系統(tǒng)水平潛流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí), CODMn去除率隨停留時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，去除率分別為27.38％、53.23％、52.38％；CODCr停留時(shí)間2d和3d的去除率分別為61.32%和79.4%。
LP－IF系統(tǒng)復(fù)合流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí),CODMn去除率隨停留時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，去除率分別為停20.59％、62.16％、6.76％。
MP-HF系統(tǒng)水平潛流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí),SS去除率隨停留時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，分別為：33.33％、76.67％、87.67%。
LP－IF系統(tǒng)復(fù)合流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí),SS去除率分別為：61.48％、94.92％、93.02%。
MP-HF系統(tǒng)水平潛流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí),TP去除率隨停留時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，分別為： 49.09％、55.00％、60.00%。
LP－IF系統(tǒng)復(fù)合流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí),TP去除率隨停留時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，分別為： 50.00％、75.71％、87.88%。
由此可知，停留時(shí)間2d和3d的TP去除率明顯高于1d，而2d和3d的去除率相差很小。主要是由于人工濕地對(duì)磷的去除是通過微生物的積累、植物的吸收和碎石床的物理化學(xué)等幾方面的協(xié)調(diào)作用共同完成的，植物吸收和微生物的積累是需要一定的時(shí)間來完成。
MP-HF系統(tǒng)水平潛流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí),TN去除率隨停留時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，分別為：41.25％、46.87％、61.64%。
LP－IF系統(tǒng)復(fù)合流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí),TN去除率隨停留時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，分別為：33.27％、77.67％、85.28%。
由此可知，停留時(shí)間2d和3d的TN去除率明顯高于1d，而2d和3d的去除率相差很小。
由以上分析可知，停留時(shí)間延長(zhǎng)，可增加去除率，但是理論上隨停留時(shí)間增長(zhǎng)達(dá)到一定的天數(shù)后，去除率的增長(zhǎng)將會(huì)下降。由于系統(tǒng)初步建成，其去除效果和機(jī)理需進(jìn)一步探討完善。從目前運(yùn)行效果出發(fā)和濕地的利用效率考慮，建議濕地運(yùn)行的停留時(shí)間一般應(yīng)為2～3d。
②水深變化對(duì)處理效果的影響（補(bǔ)充運(yùn)行方式）
在濕地系統(tǒng)中,水深不僅與水力負(fù)荷、容積負(fù)荷、水力停留時(shí)間密切相關(guān),還直接影響植物的生長(zhǎng)和系統(tǒng)的處理效果。在填料分層的濕地系統(tǒng)中,水深的控制尤其重要。
運(yùn)行方式：采用連續(xù)運(yùn)行方式，水力停留時(shí)間（HRT）為2d。進(jìn)水水質(zhì)為CODMn15.10～15.98 mg/l，TP0.34～１.２５mg/l，TN３.９２～10.85 mg/l，SS42～116 mg/l。
70 cm水深時(shí)SS 去除率明顯高于60 cm 和50 cm 水深的去除率。這是因?yàn)楦咚粫r(shí)上層填料的粒徑小,植物根系比較發(fā)達(dá),有利于對(duì)懸浮顆粒的攔截和過濾。
70 cm 水深的去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他2個(gè)水深間COD去除率，水深50cm、60cm、70cmCODMn的去除率分別為25.03%、36.34%和52.44%；并且其差值比SS去除率的差值要大。這是因?yàn)楫?dāng)水深增大到70cm 時(shí),水位接近表層，此區(qū)域植物根系較發(fā)達(dá),生物膜生長(zhǎng)也較旺盛,不僅增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)不溶性有機(jī)物的過濾攔截作用,還促進(jìn)了生物膜對(duì)可溶性有機(jī)物的吸附與降解, 故COD去除率的增加幅度較大。
人工濕地處理系統(tǒng)對(duì)N的去除作用包括基質(zhì)的吸附、過濾、沉淀以及氨的揮發(fā)，植物的吸收和濕地中微生物作用下經(jīng)硝化—反硝化作用下轉(zhuǎn)化去除。由表3可見,70 cm 水深時(shí)的TN去除率明顯高于其他2 個(gè)水深,這是因?yàn)樵?0 cm 水深時(shí),植物根系周圍的好氧微環(huán)境更有利于TN充分硝化,而且70 cm 水深處植物根系較發(fā)達(dá),植物對(duì)TN吸收能力也較強(qiáng)。50 cm 水深時(shí),植物根系的減少及供氧環(huán)境的惡化,使硝化水平不如70 cm 水深的硝化水平。
70 cm 水深時(shí)TP 去除率遠(yuǎn)高于其他2 個(gè)水深,其原因一方面由于70 cm 水深時(shí),植物對(duì)磷的吸收量較大。而深度小于50 cm 時(shí)則不然,故除磷效果依次下降。
由以上的討論得知,濕地穩(wěn)定運(yùn)行的水位好控制在表層以下0～10 cm 的高度較為合適,此時(shí)，污水可以通過表層植物發(fā)達(dá)的根系和生物膜對(duì)可溶性有機(jī)物的吸附與降解，達(dá)到比較高去除率。隨著根系的生長(zhǎng),植物根系的深入及供氧水平的提高應(yīng)是提高污染物去除效果的關(guān)鍵因素。
2.3多水塘－人工濕地耦合系統(tǒng)處理效果
MP-HF耦合系統(tǒng)對(duì)污染物的平均去除率分別為：CODMn 62.4%、TP75.04%、TN 64.61%、SS 92.74%；LP－IF耦合系統(tǒng)對(duì)污染物的平均去除率為：CODMn 65.18%、TP 82.13%、TN 81.28%、SS 85.41%；耦合系統(tǒng)對(duì)污染物的平均去除率分別為：CODMn63.17±1.39%、TP78.58±3.54%、TN 72.94±8.33%、SS 89.08±3.66%。LP－IF耦合系統(tǒng)對(duì)COD、TP、TN的去除率明顯高于MP-HF耦合系統(tǒng)，尤其是TN的去除效果，這主要是由于LP－IF耦合系統(tǒng)的復(fù)合流人工濕地系統(tǒng)對(duì)TN的去除率主要依靠水平流人工濕地（HF），其原理是利用垂直流濕地進(jìn)行硝化作用，再進(jìn)入水平流濕地進(jìn)行反硝化，從而達(dá)到對(duì)TN的高的去除率。
2.4系統(tǒng)出水水質(zhì)比較
3.結(jié)論
經(jīng)過對(duì)多水塘－人工濕地耦合系統(tǒng)在工程規(guī)模上的初步研究，耦合系統(tǒng)發(fā)揮塘系統(tǒng)和濕地系統(tǒng)的兩者的優(yōu)勢(shì)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和出水水質(zhì)：塘系統(tǒng)的儲(chǔ)存凈化功能可以降低人工濕地處理的污染物負(fù)荷率，有效防止人工濕地堵塞，提高除污能力；人工濕地系統(tǒng)緩沖容量大，利用物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理，遵循結(jié)構(gòu)與功能相關(guān)原則，可有效促進(jìn)廢水中污染物質(zhì)良性循環(huán)，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，獲得污水處理與資源化的佳效益。
（1）多水塘系統(tǒng)的處理效果非常顯著。經(jīng)過多次調(diào)試運(yùn)行，MP-HF系統(tǒng)中多水塘系統(tǒng)的污染物的削減率為：CODMn 54.15±15.53%，TP 49.62±19.11%；TN 45.62±13.12％，SS經(jīng)多塘系統(tǒng)處理后削減了80.36±14.30％； LP-IF系統(tǒng)中景觀塘系統(tǒng)的處理效果為:CODMn削減了31.84±10.87%；TP削減了39.92±19.33%；TN去除了42.40±15.66％；SS經(jīng)多塘系統(tǒng)處理后削減了46.00±10.40％。考慮到塘的利用效率，建議采用一級(jí)多水塘系統(tǒng)。
（2）濕地系統(tǒng)的處理效果與水力停留時(shí)間關(guān)系密切。停留時(shí)間延長(zhǎng)，可增加去除率，但是隨停留時(shí)間增長(zhǎng)達(dá)到一定的天數(shù)后，去除率的增長(zhǎng)將會(huì)下降，故從總處理效果出發(fā)和濕地的利用效率考慮，建議濕地運(yùn)行的停留時(shí)間一般應(yīng)為2～3d。
（3）濕地穩(wěn)定運(yùn)行的水位好控制在表層以下0～10 cm 的高度較為合適,此時(shí)，污水可以通過表層植物發(fā)達(dá)的根系和生物膜對(duì)可溶性有機(jī)物的吸附與降解，達(dá)到比較高去除率。
（4）MP-HF耦合系統(tǒng)對(duì)污染物的平均去除率分別為：CODMn 62.4%、TP 75.04%、TN 64.61%、SS 92.74%；LP－IF耦合系統(tǒng)對(duì)污染物的平均去除率為：CODMn 65.18%、TP 82.13%、TN 81.28%、SS 85.41%。LP－IF耦合系統(tǒng)對(duì)COD、TP、TN的去除率明顯高于MP-HF耦合系統(tǒng)，尤其是TN的去除效果，主要是由于復(fù)合流濕地先垂直流濕地進(jìn)行硝化作用，再進(jìn)入水平流濕地進(jìn)行反硝化，而達(dá)到對(duì)TN的高的去除率。
關(guān)鍵詞：多水塘－人工濕地耦合系統(tǒng)；城市面源；凈化效果
前言
多塘系統(tǒng)和人工濕地系統(tǒng)都是典型的污水生態(tài)處理系統(tǒng)，在控制面源污染中得到了較為廣泛的應(yīng)用，取得的較好的處理效果，同時(shí)也起到了改善生態(tài)環(huán)境的作用[1～4]。研究表明多水塘系統(tǒng)對(duì)懸浮物去除非常顯著，多水塘在降雨徑流過程借助巨大的蓄水容量，減緩徑流流速和降低水流的挾沙能力，使懸浮物在水塘中大量沉降[5]；而人工濕地對(duì)機(jī)污染物CODcr、N和 P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有較好的去除效果[6～9]。
多水塘－人工濕地耦合系統(tǒng)是將塘系統(tǒng)和人工濕地系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化組合，發(fā)揮了單項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了互補(bǔ)，達(dá)到提高了SS、COD、TN和TP的綜合去除效果的目的，也有效地減少濕地的堵塞，延長(zhǎng)濕地的使用壽命。本耦合系統(tǒng)克服了以往工程技術(shù)運(yùn)用的單調(diào)化，使處理過程多樣化、簡(jiǎn)單化，污染去除高效化，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定化；并首次運(yùn)用于國(guó)家“十五” 重大科技專項(xiàng)“武漢市漢陽地區(qū)城市面源污染控制技術(shù)與工程示范”，為我國(guó)控制城市面源污染提供了具有參考價(jià)值的技術(shù)方法。
1.系統(tǒng)概況
1.1工藝流程及組成
多水塘－人工濕地耦合系統(tǒng)由兩個(gè)并聯(lián)的系統(tǒng)組成，因地制宜地采用多級(jí)塘技術(shù)、不同流型的人工濕地技術(shù)、生物穩(wěn)定塘技術(shù)，在系統(tǒng)上進(jìn)行了集成。系統(tǒng)工藝流程具體見圖1。
系統(tǒng)1:多水塘－水平潛流人工濕地(multi-pond―horizontal-subsurface flow constructed wetland)耦合系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱MP-HF系統(tǒng)）位于示范工程區(qū)北區(qū)，其中，多水塘系統(tǒng)由1、2、4、6號(hào)塘串連組成，水平潛流人工濕地系統(tǒng)由四個(gè)小單元并聯(lián)組成，每個(gè)單元尺寸為25m×50m，總面積為5000m2，采用鋪設(shè)土工膜防滲隔離，平均構(gòu)造深度0.7m，濕地植物分別為蘆葦（1單元）、香蒲（2單元）、美人蕉（3、4單元）。
系統(tǒng)2：景觀塘－復(fù)合流人工濕地(landspace pond－integrated flow constructed wetland)耦合系統(tǒng)（LP－IF系統(tǒng)）位于示范工程區(qū)南區(qū)，其中，多級(jí)景觀塘系統(tǒng)由9、10、11、12號(hào)塘串連組成；復(fù)合人工濕地系統(tǒng)由一個(gè)垂直流人工濕地（面積300m2，構(gòu)造深度0.5 m）、三個(gè)水平潛流并聯(lián)人工濕地（面積1500 m2,平均構(gòu)造深度0.4 m）和兩個(gè)表流人工濕地串連而成，總面積4500m2。
1.2設(shè)計(jì)能力及進(jìn)水參數(shù)
本系統(tǒng)主要處理城市暴雨初期產(chǎn)生的高濃度面源污染物和部分生活污水。
本系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)為：CODMn20.43～44.19 mg/L，SS 120～1781mg/L，TN 13.91～43.62 mg/L，TP1.47～4.11 mg/L。
設(shè)計(jì)處理能力:設(shè)計(jì)處理生活污水1400m3/d，大雨日產(chǎn)初期重污染徑流12600m3/d。
1.3 測(cè)試項(xiàng)目與方法
COD —高錳酸鹽指數(shù)，重量法測(cè)SS，TN — 過硫酸鉀消解—紫外分光光度法，TP — 過硫酸鉀消解—鉬銻抗分光光度法。
2.結(jié)果與分析
2.1多水塘系統(tǒng)的凈化效果
運(yùn)行方式：連續(xù)運(yùn)行方式，水力停留時(shí)間（HRT）為3天。
（1）MP-HF系統(tǒng)中多水塘系統(tǒng)的處理效果分析
不同濃度的污水經(jīng)過MP-HF系統(tǒng)多水塘系統(tǒng)自然沉積和生物吸附作用，去除效果較明顯，CODMn削減了54.15±15.53%；TP削減了49.62±19.11%；TN去除了45.62±13.12％，SS經(jīng)多塘系統(tǒng)處理后削減了80.36±14.30％。
（2）LP-IF系統(tǒng)中景觀塘系統(tǒng)的處理效果分析
經(jīng)過多次調(diào)試運(yùn)行，LP-IF系統(tǒng)中景觀塘系統(tǒng)的處理效果見表1。其中，CODMn削減了31.84±10.87%；TP削減了39.92±19.33%；TN去除了42.40±15.66％；SS經(jīng)多塘系統(tǒng)處理后削減了46.00±10.40％。
根據(jù)上述分析可以發(fā)現(xiàn)：MP-HF系統(tǒng)的塘系統(tǒng)削減率明顯高于LP-IF系統(tǒng)中景觀塘系統(tǒng)的削減率。消減率與進(jìn)入塘系統(tǒng)的污染物濃度和串聯(lián)塘的數(shù)量密切相關(guān)，MP-HF系統(tǒng)的塘系統(tǒng)和LP-IF系統(tǒng)中景觀塘系統(tǒng)是串連的，污水在經(jīng)過MP-HF系統(tǒng)的塘系統(tǒng)之后，大部分高濃度的污染物經(jīng)已去除?？紤]到塘的利用效率，建議采用一級(jí)多水塘系統(tǒng)即可。
2.2人工濕地系統(tǒng)的凈化效果分析
(1)水力條件對(duì)人工濕地處理效果的影響分析
①水力停留時(shí)間對(duì)處理效果的影響
濕地系統(tǒng)的處理效果與水力停留時(shí)間關(guān)系密切。 停留時(shí)間過短,生化反應(yīng)不充分,停留時(shí)間過長(zhǎng),易引起污水滯留和厭氧區(qū)擴(kuò)大,影響處理效果。
MP-HF系統(tǒng)水平潛流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí), CODMn去除率隨停留時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，去除率分別為27.38％、53.23％、52.38％；CODCr停留時(shí)間2d和3d的去除率分別為61.32%和79.4%。
LP－IF系統(tǒng)復(fù)合流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí),CODMn去除率隨停留時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，去除率分別為停20.59％、62.16％、6.76％。
MP-HF系統(tǒng)水平潛流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí),SS去除率隨停留時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，分別為：33.33％、76.67％、87.67%。
LP－IF系統(tǒng)復(fù)合流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí),SS去除率分別為：61.48％、94.92％、93.02%。
MP-HF系統(tǒng)水平潛流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí),TP去除率隨停留時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，分別為： 49.09％、55.00％、60.00%。
LP－IF系統(tǒng)復(fù)合流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí),TP去除率隨停留時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，分別為： 50.00％、75.71％、87.88%。
由此可知，停留時(shí)間2d和3d的TP去除率明顯高于1d，而2d和3d的去除率相差很小。主要是由于人工濕地對(duì)磷的去除是通過微生物的積累、植物的吸收和碎石床的物理化學(xué)等幾方面的協(xié)調(diào)作用共同完成的，植物吸收和微生物的積累是需要一定的時(shí)間來完成。
MP-HF系統(tǒng)水平潛流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí),TN去除率隨停留時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，分別為：41.25％、46.87％、61.64%。
LP－IF系統(tǒng)復(fù)合流人工濕地：停留時(shí)間在1～3 d 時(shí),TN去除率隨停留時(shí)間的延長(zhǎng)而升高，分別為：33.27％、77.67％、85.28%。
由此可知，停留時(shí)間2d和3d的TN去除率明顯高于1d，而2d和3d的去除率相差很小。
由以上分析可知，停留時(shí)間延長(zhǎng)，可增加去除率，但是理論上隨停留時(shí)間增長(zhǎng)達(dá)到一定的天數(shù)后，去除率的增長(zhǎng)將會(huì)下降。由于系統(tǒng)初步建成，其去除效果和機(jī)理需進(jìn)一步探討完善。從目前運(yùn)行效果出發(fā)和濕地的利用效率考慮，建議濕地運(yùn)行的停留時(shí)間一般應(yīng)為2～3d。
②水深變化對(duì)處理效果的影響（補(bǔ)充運(yùn)行方式）
在濕地系統(tǒng)中,水深不僅與水力負(fù)荷、容積負(fù)荷、水力停留時(shí)間密切相關(guān),還直接影響植物的生長(zhǎng)和系統(tǒng)的處理效果。在填料分層的濕地系統(tǒng)中,水深的控制尤其重要。
運(yùn)行方式：采用連續(xù)運(yùn)行方式，水力停留時(shí)間（HRT）為2d。進(jìn)水水質(zhì)為CODMn15.10～15.98 mg/l，TP0.34～１.２５mg/l，TN３.９２～10.85 mg/l，SS42～116 mg/l。
70 cm水深時(shí)SS 去除率明顯高于60 cm 和50 cm 水深的去除率。這是因?yàn)楦咚粫r(shí)上層填料的粒徑小,植物根系比較發(fā)達(dá),有利于對(duì)懸浮顆粒的攔截和過濾。
70 cm 水深的去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他2個(gè)水深間COD去除率，水深50cm、60cm、70cmCODMn的去除率分別為25.03%、36.34%和52.44%；并且其差值比SS去除率的差值要大。這是因?yàn)楫?dāng)水深增大到70cm 時(shí),水位接近表層，此區(qū)域植物根系較發(fā)達(dá),生物膜生長(zhǎng)也較旺盛,不僅增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)不溶性有機(jī)物的過濾攔截作用,還促進(jìn)了生物膜對(duì)可溶性有機(jī)物的吸附與降解, 故COD去除率的增加幅度較大。
人工濕地處理系統(tǒng)對(duì)N的去除作用包括基質(zhì)的吸附、過濾、沉淀以及氨的揮發(fā)，植物的吸收和濕地中微生物作用下經(jīng)硝化—反硝化作用下轉(zhuǎn)化去除。由表3可見,70 cm 水深時(shí)的TN去除率明顯高于其他2 個(gè)水深,這是因?yàn)樵?0 cm 水深時(shí),植物根系周圍的好氧微環(huán)境更有利于TN充分硝化,而且70 cm 水深處植物根系較發(fā)達(dá),植物對(duì)TN吸收能力也較強(qiáng)。50 cm 水深時(shí),植物根系的減少及供氧環(huán)境的惡化,使硝化水平不如70 cm 水深的硝化水平。
70 cm 水深時(shí)TP 去除率遠(yuǎn)高于其他2 個(gè)水深,其原因一方面由于70 cm 水深時(shí),植物對(duì)磷的吸收量較大。而深度小于50 cm 時(shí)則不然,故除磷效果依次下降。
由以上的討論得知,濕地穩(wěn)定運(yùn)行的水位好控制在表層以下0～10 cm 的高度較為合適,此時(shí)，污水可以通過表層植物發(fā)達(dá)的根系和生物膜對(duì)可溶性有機(jī)物的吸附與降解，達(dá)到比較高去除率。隨著根系的生長(zhǎng),植物根系的深入及供氧水平的提高應(yīng)是提高污染物去除效果的關(guān)鍵因素。
2.3多水塘－人工濕地耦合系統(tǒng)處理效果
MP-HF耦合系統(tǒng)對(duì)污染物的平均去除率分別為：CODMn 62.4%、TP75.04%、TN 64.61%、SS 92.74%；LP－IF耦合系統(tǒng)對(duì)污染物的平均去除率為：CODMn 65.18%、TP 82.13%、TN 81.28%、SS 85.41%；耦合系統(tǒng)對(duì)污染物的平均去除率分別為：CODMn63.17±1.39%、TP78.58±3.54%、TN 72.94±8.33%、SS 89.08±3.66%。LP－IF耦合系統(tǒng)對(duì)COD、TP、TN的去除率明顯高于MP-HF耦合系統(tǒng)，尤其是TN的去除效果，這主要是由于LP－IF耦合系統(tǒng)的復(fù)合流人工濕地系統(tǒng)對(duì)TN的去除率主要依靠水平流人工濕地（HF），其原理是利用垂直流濕地進(jìn)行硝化作用，再進(jìn)入水平流濕地進(jìn)行反硝化，從而達(dá)到對(duì)TN的高的去除率。
2.4系統(tǒng)出水水質(zhì)比較
3.結(jié)論
經(jīng)過對(duì)多水塘－人工濕地耦合系統(tǒng)在工程規(guī)模上的初步研究，耦合系統(tǒng)發(fā)揮塘系統(tǒng)和濕地系統(tǒng)的兩者的優(yōu)勢(shì)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和出水水質(zhì)：塘系統(tǒng)的儲(chǔ)存凈化功能可以降低人工濕地處理的污染物負(fù)荷率，有效防止人工濕地堵塞，提高除污能力；人工濕地系統(tǒng)緩沖容量大，利用物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理，遵循結(jié)構(gòu)與功能相關(guān)原則，可有效促進(jìn)廢水中污染物質(zhì)良性循環(huán)，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，獲得污水處理與資源化的佳效益。
（1）多水塘系統(tǒng)的處理效果非常顯著。經(jīng)過多次調(diào)試運(yùn)行，MP-HF系統(tǒng)中多水塘系統(tǒng)的污染物的削減率為：CODMn 54.15±15.53%，TP 49.62±19.11%；TN 45.62±13.12％，SS經(jīng)多塘系統(tǒng)處理后削減了80.36±14.30％； LP-IF系統(tǒng)中景觀塘系統(tǒng)的處理效果為:CODMn削減了31.84±10.87%；TP削減了39.92±19.33%；TN去除了42.40±15.66％；SS經(jīng)多塘系統(tǒng)處理后削減了46.00±10.40％。考慮到塘的利用效率，建議采用一級(jí)多水塘系統(tǒng)。
（2）濕地系統(tǒng)的處理效果與水力停留時(shí)間關(guān)系密切。停留時(shí)間延長(zhǎng)，可增加去除率，但是隨停留時(shí)間增長(zhǎng)達(dá)到一定的天數(shù)后，去除率的增長(zhǎng)將會(huì)下降，故從總處理效果出發(fā)和濕地的利用效率考慮，建議濕地運(yùn)行的停留時(shí)間一般應(yīng)為2～3d。
（3）濕地穩(wěn)定運(yùn)行的水位好控制在表層以下0～10 cm 的高度較為合適,此時(shí)，污水可以通過表層植物發(fā)達(dá)的根系和生物膜對(duì)可溶性有機(jī)物的吸附與降解，達(dá)到比較高去除率。
（4）MP-HF耦合系統(tǒng)對(duì)污染物的平均去除率分別為：CODMn 62.4%、TP 75.04%、TN 64.61%、SS 92.74%；LP－IF耦合系統(tǒng)對(duì)污染物的平均去除率為：CODMn 65.18%、TP 82.13%、TN 81.28%、SS 85.41%。LP－IF耦合系統(tǒng)對(duì)COD、TP、TN的去除率明顯高于MP-HF耦合系統(tǒng)，尤其是TN的去除效果，主要是由于復(fù)合流濕地先垂直流濕地進(jìn)行硝化作用，再進(jìn)入水平流濕地進(jìn)行反硝化，而達(dá)到對(duì)TN的高的去除率。