表流湿地工艺对微污染饮用水源净化效果

　　水源采水地的水质变化为饮用水处理带来了更高的难度。当前中国饮用水水厂的水源普遍采用地表水，饮用水常规处理工艺普遍采用沉淀、混凝、消毒、过滤等技术，主要以针对性的杀灭病菌以及去除胶体杂质、悬浮物、水中浊度为主。这种比较常规的饮用水处理工艺比较适用于水质良好的水源，随着水源中有机物、氨氮含量超标程度的上升以及水源水质的不断恶化，常规饮用水处理手段已经无法满足当前的饮用水处理要求。并且随着人们生活水平与国家经济发展水平的不断提升，人们追求品质更好的饮用水，而水源监测分析手段越来越先进也使饮用水中一些浓度较低、难以检测的污染物被检测出来，这些都对饮用水处理工艺提出了更高要求。针对这些现状，利用表流湿地工艺对微污染饮用水源进行净化并分析净化效果。

　　一、　研究对象与研究方法

　　1.1　研究对象

　　在某饮用水水厂的水源采水水库中取水，将该水库水源处理为微污染饮用水源：选择该水库的二号入库泵站，利用沉砂池处理水库水源作为实验原水，实验原水经历的具体流程见图1。

　　1.2　研究设备

　　利用表流湿地工艺构建一套表流湿地系统。构建的表流湿地系统长宽高分别为9.0m、2.0m、1.0m，基质层厚度约为0.8m，基质层上方水深平均约为0.15m。在表流湿地系统中种植植物，其密度约为每平方米20株。用混凝土浇注湿地底面床体，砂浆抹面周边砖砌。出水、布水都利用三角堰，并在出水、布水处分别布设进水集水池与出水集水池，其中进水集水池的长宽高分别为2.0m、0.5m、1.0m，出水集水池的长宽高分别为2.0m、0.5m、0.5m。构建的表流湿地系统具体结构见图2。

　　选择芦苇作为表流湿地系统中种植的植物。将根部带土的芦苇移植到表流湿地系统中的单元床体上。按照每平方米20株的密度进行移植，移植后立刻充水，使芦苇保持根部浸水的状态，当芦苇完全成活后开始实验。

　　选择当地的耕种土壤作为表流湿地系统的基质，共铺垫0.80m深的土壤层。

　　1.3　研究材料

　　利用离心泵在一号取水泵站中抽取实验原水，并将其输送至表流湿地系统中。在实验期间，表流湿地系统的进水水质状况见表1。

　　1.4　研究方法

　　对表流湿地系统净化后的微污染饮用水源中的TP、TN、NO-2-N、NO-3-N、NH+4-N、COD、pH等指标实施检测分析，应用的水质指标检测分析方法采用废水与水检测分析方法，该方法经过国家环保局认证，具体见表2。

　　将未经表流湿地系统净化前的微污染饮用水源的检测分析结果作为对比组数据，将经表流湿地系统净化后的微污染饮用水源的检测分析结果作为实验组数据，对比实验组与对比组数据，根据数据变化获取表流湿地工艺对微污染饮用水源的净化效果。

　　1.5　统计与分析

　　利用单因素方差分析法分析两个组别的实验数据，并利用数据处理软件分析处理两个组别的实验数据，评价实验结果时则采用均数正负标准差，当差异具备显著性用P大于0.05来表示，当差异具备非常显著性用P小于0.01来表示。

　　二、　结果分析与结论

　　2.1　COD净化效果

　　未经表流湿地系统净化前与经过表流湿地系统净化后，微污染饮用水源中COD含量变化见表3。从表3中可以看出，表流湿地系统能够有效净化微污染饮用水源中的COD，有效降低COD含量，在进水流量保持在2m3•d-1的状态下，表流湿地系统的COD去除率最高可达46.28%，最低可达24.23%。

　　2.2　TN净化效果

　　未经表流湿地系统净化前与经过表流湿地系统净化后，微污染饮用水源中TN含量变化见表4。

　　从表4中可以看出，表流湿地系统能够通过反硝化作用有效净化微污染饮用水源中的TN，有效降低TN含量，在进水流量保持在2m3•d-1的状态下，表流湿地系统的TN去除率最高可达58.32%，最低可达18.94%。

　　2.3　NH+4-N净化效果

　　未经表流湿地系统净化前与经过表流湿地系统净化后，微污染饮用水源中NH+4-N含量变化见表5。

　　从表5中可以看出，表流湿地系统能够通过微生物的反硝化作用与硝化作用以及植物的吸收有效净化微污染饮用水源中的NH+4-N，有效降低NH+4-N含量，在进水流量保持在2m3•d-1的状态下，表流湿地系统的NH+4-N去除率最高可达43.21%，最低可达19.94%。

　　2.4　NO-3-N净化效果

　　未经表流湿地系统净化前与经过表流湿地系统净化后，微污染饮用水源中NO-3-N含量变化见表6。

　　从表6中可以看出，表流湿地系统能够通过反硝化作用有效净化微污染饮用水源中的NO-3-N，有效降低NO-3-N含量，在进水流量保持在2m3•d-1的状态下，表流湿地系统的NO-3-N去除率最高可达56.79%，最低可达15.02%。

　　2.5　TP净化效果

　　未经表流湿地系统净化前与经过表流湿地系统净化后，微污染饮用水源中TP含量变化见表7。

　　从表7中可以看出，表流湿地系统能够通过以下三种作用有效净化微污染饮用水源中的TP，包括基质的化学、物理作用，聚磷菌的菌种摄取作用，植物的吸收作用以及微生物同化作用。表流湿地系统可以有效降低TP含量，初期TP含量的升高是由于基质向表流湿地系统释放了某种磷酸盐，导致无机磷浓度的暂时性升高。实验结果证明，在进水流量保持在2m3•d-1的状态下，表流湿地系统的TP去除率最高可达47.51%，最低可达26.43%。

　　2.6　重金属元素净化效果

　　未经表流湿地系统净化前与经过表流湿地系统净化后，微污染饮用水源中重金属元素含量变化见表8。

　　从表8中可以看出，表流湿地工艺可以通过植物、基质有机质生成的有机化合物、非溶性微量元素化合物的沉淀、基质有机层等吸收水源中的重金属元素，去除铁、锰、铝、砷、汞等重金属元素。

　　2.7　细菌净化效果

　　未经表流湿地系统净化前与经过表流湿地系统净化后，微污染饮用水源中细菌含量变化见表9。

　　根据表9可知，表流湿地工艺具备显著的细菌去除作用，可以通过交替变化的好氧环境、床体内部厌氧、基质颗粒吸附以及沉淀等方式实现细菌菌体的滞留、沉淀、凝聚，使细菌组数以及细菌总数减少。

　　三、　结语

　　利用表流湿地工艺对微污染饮用水源进行净化，可以获取良好的净化效果，实现COD含量、TN含量、NH+4-N含量、NH+4-N含量、TP含量、重金属元素含量、细菌含量的全面降低。相较于传统微污染饮用水源处理工艺可以实现微污染饮用水源水质的全面提升，更符合当代社会对饮用水源提出的水质要求。(来源：中水北方勘测设计研究有限责任公司)