两级高效藻类塘与水生植物塘联用工艺参数确定性研究

摘要 本文主要研究两级高效藻类塘与水生植物塘在不同水力停留时间(HRT)、水深、污染负荷和有无光补偿等运行条件下对水质的净化效果，确定高效藻类塘与水生植物塘联用工艺的最佳运行条件。

关键词 高效藻类塘；水生植物塘；工艺参数

中图分类号X799 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）56-0102-02

1 水生物塘净化影响因素

1.1 水力停留时间对去除效果的影响

HRT是影响两级高效藻类塘与水生植物塘净化效果的重要因素之一。因为在高效藻类塘与水生植物塘运行过程中，当HRT过小时，水中的污染物质不能被藻类和微生物等充分的吸收和分解，也不会由于沉淀或者挥发作用而呈现出明显减少的趋势，这样就会使藻类塘和水生植物塘出水中污染物的浓度依然较高，出现去除效果不佳的现象。当水力停留时间过长时，由于藻类和微生物的同化吸收等作用，会使水中营养物质的浓度降低，甚至会出现水中营养物质不足的现象，使藻类和微生物的活性减弱，进而使污染物的去除效果降低。综上所述，本实验选择HRT为2d、3d和4d进行实验。

1.2 水深对净化效果的影响

水深是影响高效藻类塘运行效果的一个重要因素。高效藻类塘的水深较深时，阳光不能照射到塘的底部，藻类塘底部的藻类不能进行或者只进行微弱的光合作用，不能为藻类塘底部供给足够的氧，这就使藻类塘底部DO浓度降低，形成缺氧层，使好氧微生物不能降解水中的污染物进行正常的生理活动，从而导致污染物的去除率降低。当藻类塘中水深较浅时，由于藻类塘中水的体积较小，所以水中所含的藻类和微生物的生物量均较少，大量的污染物未经吸收或者处理就随水流出，使出水中污染物的浓度依然较高。合适的水深，阳光可以直接照射到塘底部，既可以保证藻类塘中有足够多藻类的生物量，又可以使塘底部的藻类进行正常的光合作用，产生氧气，使水体中DO的浓度升高。在O2的条件下，好氧微生物生理代谢活动强烈，吸收水体中大量的污染物，进而使污染物去除率升高。所以选择合适的水深是高效藻类塘高效运行的一个前提。综上所述，在本实验中选择藻类塘和水生植物塘的水深为30cm、40cm和50cm进行实验。

1.3 光补偿对净化效果的影响

光照是影响藻类塘中藻类生长和微生物活性的重要因素，同时光照还是藻类塘中水温变化的主要原因。在一定的光照时间长度和光照强度范围内，光照时间越长、光照强度越大，藻类塘中藻类的生长繁殖就越快，藻类的光合作用就越强，藻类塘中DO浓度升高，好氧微生物的活性就越强，对污染物的去除率就升高。当光照时间过短或者光照强度较弱时，藻类生长速度缓慢，光合作用弱，对水中污染物的净化效果降低。由于进水藻类和微生物生理活动能力等因素的限制，当光照时间过长时，水中污染物的去除效果就会维持在一定的水平不变，所以也不是光照时间越长，污染物的去除效果越好。综合考虑，在本实验中确定光补偿条件下每天的光照时间为12h，光暗比为1:1。当自然光照不足12h时，用日光灯做光源进行照射。

2 水生植物塘净化效果研究

2.1 水生植物塘对COD净化效果

当进水COD平均浓度为73.83mg/L时，出水中COD平均浓度为59.24mg/L，平均去除率为20.73%。

2.2 水生植物塘对TP和PO43--P净化效果

进水中TP浓度为1.75mg/L~3.14mg/L时，出水中TP的平均浓度为1.49mg/L，平均去除率为30.75%。水生植物塘进出水PO43--P浓度变化可知，进水PO43--P浓度为1.97mg/L~2.56mg/L时，出水中PO43--P浓度为1.5mg/L，去除率为29.76%。

2.3 水生植物塘对TN和NH4+-N的净化效果

研究期间水生植物塘对NH4+-N的去除率有逐渐升高最后达到稳定的趋势，期间水生植物塘对NH4+-N的平均去除率可以达到77.69%。水生植物塘中的水深为50cm，这就使水中存在好氧层和缺氧层，加之塘底一定厚度附有微生物的砾石基质，所以在水生植物和细菌等微生物的共同作用使水中的NH4+-N有很好的去除率。TN浓度变化情况可知，TN的去除率较为稳定，运行期间TN的平均去除率为25.79%。

2.4 水生植物塘进出水NO3--N和NO2--N浓度变化

NO2--N浓度变化不大，而NO3--N浓度在水生植物塘中出现明显减少的现象。其原因可能是在水生植物塘中NH4+-N大量存在的条件下水生植物不直接吸收NO3--N，而是优先利用NH4+-N作为氮源供自身的生长需要，由此可知水生植物塘中NO3--N 的减少不是由于水生植物吸收而引起的。水生植物塘中NO3--N 的减少有两个途径，第一就是由于水生植物的吸收；第二就植物塘中的反硝化作用。由前面分析可知，在NH4+-N充足的条件下发生第一个途径是不可能的，所以我们认为水生植物塘中NO3--N 的减少是由反硝化作用引起的。

3 水生植物塘除藻研究

水生植物塘的主要作用就是去除二级高效藻类塘出水中的藻和仅以净化水质。进水中Chl-a浓度较高且有轻微的波动，变化范围为0.16mg/L~2.16mg/L，研究期间平均值为1.6mg/L。而出水中Chl-a浓度变化不大，较为稳定，变化范围为0mg/L~0.025mg/L，研究期间平均值为0.01mg/L。对Chl-a的平均去除率可以达到99.38%。由此看来，水生植物塘确实是一种可行的高效藻类塘后续除藻的设施，与高效藻类塘结合可以成为一种去除效果很好的联用塘污水处理工艺。

4 结论

本章通过对两级藻类塘与水生植物塘联用工艺运行参数和水生植物塘水质净化效果的研究，得出的主要结论如下：

1）两级藻类塘与水生植物塘联用工艺的最佳运行参数为：HRT=4d、水深为50cm、通过光补偿保证每天光照时间为12h、进水中PO43--P浓度为2.4mg/L~4mg/L、TP浓度为2.6mg/L~4.72mg/L、NH4+-N浓度为13mg/L~17mg/L、COD浓度为90mg/L~140mg/L、TN浓度为15.16mg/L~28.45mg/L；

2）水生植物塘对二级高效藻类塘出水中藻类和浊度去除率分别为99.38%和89.12%。

参考文献

[1]范成新.太湖非点源污染负荷与对策研究[J].河海大学学报，1996.

[2]夏立忠，杨林章.太湖流域非点源污染研究与控制[J].长江流域资源与环，2003.