同分类号 密级 UDC
研 究 生 学 位 论 文
表面流人工湿地对小城镇污水处理厂出水氨氮、COD的降解作用研究
研究生姓名 苏永慧 汝少国 指导教师姓名 申请学位级别 工 程 硕 士 专业名称 生 物 工 程 年 月 论文答辩日期2012年5月21日 学位授予日期
中 国 海 洋 大 学
谨以此论文献给恩师汝少国教授、冯学岭研究员和所有关心爱护我的人
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——苏永慧
表面流人工湿地对小城镇污水处理厂出水
氨氮、COD的降解作用研究
学位论文完成日期:2012年1月31日 指导教师签字:
答辩委员会成员签字:
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独 创 声 明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其
他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 (注:如没有其他需要特别声明的，本栏可空)或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名: 签字日期: 年 月 日 ---------------------------------------------------------------------
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学位论文作者签名: 导师签字:
签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日
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表面流人工湿地对小城镇污水处理厂出水氨氮、COD的
降解作用研究 摘 要
本文研究了四种水力负荷(0.03m3/m2·d、0.04m3/m2·d、0.05m3/m2·d、0.06m3/m2·d)条件下，布水渠改造前后，表面流人工湿地对小城镇常规污水处理厂出水中氨氮和COD的降解情况。试验改造了布水系统，以自然跌水增加大气复氧的方式提高污水中溶解氧的浓度，从而提高脱氮和COD去除效率。
水力负荷为0.03m3/m2·d时，进水氨氮平均浓度23.2 mg/L、COD平均浓度87.6 mg/L；A单元出水氨氮平均浓度3.9 mg/L、COD平均浓度22.6 mg/L；氨氮总去除率83%、COD总去除率74.2%；污水中氨氮日均总去除量28.8kg/d、COD总去除量97.5kg/d；B单元出水氨氮平均浓度3.1 mg/L、COD平均浓度22.2 mg/L；氨氮总去除率86.6%、COD总去除率74.6%；污水中氨氮日均总去除量30.1kg/d、COD总去除量98.1kg/d。
水力负荷为0.04m3/m2·d时，进水氨氮平均浓度22.6 mg/L、COD平均浓度85.9 mg/L；A单元出水氨氮平均浓度4.3 mg/L、COD平均浓度25.5mg/L；氨氮总去除率81%、COD总去除率70.3%；污水中氨氮日均总去除量36.6kg/d、COD总去除量121kg/d；B单元出水氨氮平均浓度3.4 mg/L、COD平均浓度25.3 mg/L；氨氮总去除率85.1%、COD总去除率70.5%；污水中氨氮日均总去除量38.5kg/d、COD总去除量121kg/d。
水力负荷为0.05m3/m2·d时，进水氨氮平均浓度20.3 mg/L、COD平均浓度80.2 mg/L；A单元出水氨氮平均浓度5.8 mg/L、COD平均浓度30.2mg/L；氨氮总去除率71.5%、COD总去除率62.4%；污水中氨氮日均总去除量36.3kg/d、COD总去除量125kg/d；B单元出水氨氮平均浓度4.6mg/L、COD平均浓度29.7 mg/L；氨氮总去除率77.4%、COD总去除率63.0%；污水中氨氮日均总去除量39.3kg/d、COD总去除量125kg/d。
水力负荷为0.06m3/m2·d时，进水氨氮平均浓度20.5 mg/L、COD平均浓度81.2 mg/L；A单元出水氨氮平均浓度8.5 mg/L、COD平均浓度42.4mg/L；氨氮总去除率58.4%、COD总去除率47.8%；污水中氨氮日均总去除量35.9kg/d、COD总去除量116kg/d；B单元出水氨氮平均浓度7.2mg/L、COD平均浓度41.7 mg/L；氨氮总去除率64.9%、COD总去除率48.6%；污水中氨氮日均总去除量39.9kg/d、COD总去除
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量116kg/d。
四种水力负荷下，布水系统改造可以使表面流人工湿地污水处理系统的脱氮效率提高3.6%-6.5%；对水中COD去除量和去除率的改变不明显。当出水COD、氨氮浓度要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1一级A标准时，可选择0.04m3/m2·d 或0.05m3/m2·d的水力负荷运行；当只对水中COD、氨氮的量进行削减时，可以选择0.06m3/m2·d或更高的水力负荷运行，以保障表面流人工湿地系统来处理更大量的污水。
表面流人工湿地污水处理系统具有良好的脱氮效果、运行稳定可靠，而且投资少、运行费用低、管理简单，是我国现阶段小城镇常规污水处理厂深度处理氨氮、COD的有效方法之一。
关键词: 表面流人工湿地，氨氮，COD，降解作用
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Surface flow constructed wetland wastewater treatment plant of small towns water ammonia nitrogen, COD Degradation research
Abstract
Under four water hydraulic loading conditions (0.03m3/m2·d、0.04m3/m2·d、0.05m3/m2·d、0.06m3/m2·d) , and before and after the influent distribution system is reformed, this paper studies surface flow constructed wetland degradation the conventional sewage treatment plants out water ammonia nitrogen and COD in small towns. The experiment improves the influent distribution system. It uses water-dropping to increase atmospheric reoxygenation to raise the concentration of dissolved oxygen in water, which enhanced the efficiency of nitrogen and COD taken off.
When the water hydraulic loading is 0.03m3/m2·d, the average concentration of ammonia nitrogen is 23.2 mg/L, and that of COD is 87.6 mg/L for influent water. In unit A，the average concentration of ammonia nitrogen is 3.9 mg/L, and that of COD is 22.6mg/L, the total removal rate of ammonia nitrogen is 83%, and that of COD is 74.2%; in wastewater , the average removal rate of ammonia nitrogen is 28.8kg/d，and that of COD is 97.5kg/d. In unit B，the average concentration of ammonia nitrogen is 3.1 mg/L, and that of COD is 22.2mg/L, the total removal rate of ammonia nitrogen is 86.6%, and that of COD is 74.6%; in wastewater, the average removal rate of ammonia nitrogen is 30.1kg/d，and that of COD is 98.1kg/d.
When the water hydraulic loading is 0.04m3/m2·d, the average concentration of ammonia nitrogen is 22.6 mg/L, and that of COD is 85.9 mg/L for influent water. In unit A，the average concentration of ammonia nitrogen is 4.3 mg/L, and that of COD is 25.5mg/L, the total removal rate of ammonia nitrogen is 81%, and that of COD is 70.3%; in wastewater , the average removal rate of ammonia nitrogen is 36.6kg/d，and that of COD is 121kg/d. In unit B，the average concentration of ammonia nitrogen is 3.4 mg/L, and that of COD is 25.3mg/L, the total removal rate of ammonia nitrogen is 85.1%, and that of COD is 70.5%; in wastewater, the average removal rate of ammonia nitrogen is 38.5kg/d，and that of COD is 121kg/d.
When the water hydraulic loading is 0.05m3/m2·d, the average concentration of ammonia nitrogen is 20.3 mg/L, and that of COD is 80.2 mg/L for influent water. In unit A，the average concentration of ammonia nitrogen is 5.8mg/L, and that of COD is 30.2mg/L, the total removal rate of ammonia nitrogen is 71.5%, and that of COD is
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62.4%; in wastewater, the average removal rate of ammonia nitrogen is 36.3kg/d，and that of COD is 125kg/d. In unit B，the average concentration of ammonia nitrogen is 4.6 mg/L, and that of COD is 29.7mg/L, the total removal rate of ammonia nitrogen is 77.4%, and that of COD is 63.0%; in wastewater, the average removal rate of ammonia nitrogen is 39.3kg/d，and that of COD is 125kg/d.
When the water hydraulic loading is 0.06m3/m2·d, the average concentration of ammonia nitrogen is 20.5 mg/L, and that of COD is 81.2 mg/L for influent water. In unit A，the average concentration of ammonia nitrogen is 8.5 mg/L, and that of COD is 42.4mg/L, the total removal rate of ammonia nitrogen is 58.4%, and that of COD is 47.8%; in wastewater, the average removal rate of ammonia nitrogen is35.9kg/d，and that of COD is 116kg/d. In unit B，the average concentration of ammonia nitrogen is 7.2 mg/L, and that of COD is 41.7mg/L, the total removal rate of ammonia nitrogen is 64.9%, and that of COD is 48.6%; in wastewater, the average removal rate of ammonia nitrogen is 39.9kg/d，and that of COD is 116kg/d.
The four water hydraulic loading can improving the efficiency of denitrtflcation of the surface flow constructed wetland wastewater treatment system by 3.6%5-6.5% after the influent distribution system is reformed. It cannot clearly change the removal amount and rate. If to reach the primary A standard in table 1 in ‘discharge standard of pollutants for municipal wastewater treatmentplant’ (GB18918-2002), we can choose the water hydraulic loading of 0.04m3/m2·d or 0.05m3/m2·d. Only to reduce the concentration of COD, ammonia nitrogen, we can choose the water hydraulic loading of 0.06m3/m2·d or more, so to treat more wastewater using surface flow constructed wetland wastewater treatment system. can decrease the content of ammonia nitrogen in water of small towns.
This research shows, the surface flow constructed wetland sewage treatment system is a practical method for wastewater treatment plant of small towns to depredate water ammonia nitrogen, COD in our country at present stage, with its less investment, lower operating cost, simpler management, better denitrification effect and stable operation. Keywords:conventional surface flow constructed wetland sewage treatment system, ammonia nitrogen，COD, degradation
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目 录
0、前言 ........................................................................................................ 1
0.1我国当前水环境现状及小城镇污水治理情况 ........................................................................ 1
0.1.1我国当前水环境现状 ..................................................................................................... 1 0.1.2当前我国小城镇污水处理现状 ..................................................................................... 2 0.2湿地、人工湿地定义及应用现状 ............................................................................................ 2
0.2.1湿地和人工湿地定义、特征和分类 ............................................................................. 2 0.2.2人工湿地的作用机理及处理效果 ................................................................................. 4 0.2.3人工湿地污水处理应用现状 ....................................................................................... 12 0.3课题的提出与研究目的 .......................................................................................................... 18
0.3.1课题的提出 ................................................................................................................... 18 0.3.2研究目的 ....................................................................................................................... 19 0.4课题的研究内容与技术路线 .................................................................................................. 19
0.4.1研究内容 ....................................................................................................................... 19 0.4.2试验技术路线 ............................................................................................................... 20
1、人工湿地的选择、原设计及布水系统改造 ........................................ 21
1.1人工湿地的选择 ...................................................................................................................... 21 1.2人工湿地的原设计 .................................................................................................................. 21 1.3人工湿地的布水系统改造设计 .............................................................................................. 24
2、试验方案设计、样品分析方法 ........................................................... 27
2.1试验方案设计 .......................................................................................................................... 27 2.2溶解氧采样站位设置 .............................................................................................................. 27 2.3氨氮采样站位设置 .................................................................................................................. 28 2.4 COD采样站位设置 ................................................................................................................ 29 2.5样品采集频率 .......................................................................................................................... 29 2.6样品分析方法 .......................................................................................................................... 30 2.7数据统计 .................................................................................................................................. 30
3、结果与讨论 .......................................................................................... 31
3.1布水系统改造前后湿地溶解氧浓度变化 .............................................................................. 31
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3.2表面流人工湿地对氨氮的降解作用 ...................................................................................... 35 3.3人工湿地布水系统改造前后COD去除效果........................................................................ 51 3.4该表面流人工湿地削减水中污染物总量情况综合分析 ...................................................... 58
4、结论与不足 .......................................................................................... 61
4.1主要结论 .................................................................................................................................. 61 4.2不足 .......................................................................................................................................... 62
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0、前言
0.1我国当前水环境现状及小城镇污水治理情况
0.1.1我国当前水环境现状
我国是世界上13个贫水国家之一，人均淡水资源居世界121位。水资源短缺一直制约我国的生存和发展。水资源短缺已成为制约我国经济社会可持续发展的瓶颈。中国现在既是世界上污水排放量最大的国家，也是污水排放量增长速度最快的一个国家。
特别是改革开放以来，我国工业和城镇化发展迅速，广大人民生活的水平显著提高的同时，各种污水的产生和排放量也都不断增加。2001年中国的污水排放量为428.4亿吨,到2010年已经达到617.3亿吨,而且平均每年还在以大约18.9亿吨的增速增加。为应对如此巨大的污水产生量，对污水进行处理的各项设施的投资建设不断加快，特别是大中型城市，已建成很多污水处理厂，大大提高了大中城市的污水处理率，保护了大中型城市的水环境。从中华人民共和国住房和城乡建设部建城[2011]61号《关于全国城镇污水处理设施2011年第一季度建设和运行情况的通报》中获悉，截至2011年3月底，在657个设市城市中，已有631个城市建有污水处理厂，累计建成污水处理厂1776座，形成处理能力1.105亿立方米/日；全国县城及部分建制镇累计建成污水处理厂1215座，处理能力2205万立方米/日。截至2011年3月底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂2991座，处理能力达到1.33亿立方米/日,即年实际处理量不足500亿吨。也就是说，至少还有100亿吨的污水得不到有效的处理，它们将携带大量污染物进入我们赖以生存的生态环境。最为严重的是，这100亿吨得不到有效处理的污水大部分甚至绝大部分是产生于小城镇的。
随着小城镇的迅猛发展和农村城市化速度的不断加快，小城镇数量剧增，到2009年我国设市的城市655个，有建制镇20000多个。我国的小城镇所拥有的人口比例现已达到65%左右。还有在这些小城镇中数量猛增的乡镇企业，都不仅会使小城镇污水产生量大大增加，而且使我国进一步削减COD和氨氮总量的任务越加艰难，也必然使城镇污水处理设施建设任务愈加艰巨。
在我国《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中，Ⅳ类水水质标准中要求:COD≤30 mg/L，氨氮≤1.5mg/L；Ⅴ类水水质标准中要求:COD≤40 mg/L，氨氮≤2.0mg/L。 而在我国现有已建成的小城镇污水处理厂中，有很大一部分小城镇污水处理厂是按《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)表1中二级标准设
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计建造的，出水浓度要求，COD浓度:100mg/L，氨氮浓度:25(30)mg/L。也就是说，这些污水处理厂的出水即便是达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)表1中二级标准要求，仍然有可能对纳污河流水质产生较大影响，所以对这些小城镇污水处理厂出水进行进一步的处理是非常急迫和必要的。 0.1.2当前我国小城镇污水处理现状
2010年底，我国的污水处理率已达到40%。因此，寻找一个经济实用的，适合我国现阶段对中小城镇的污水进行有效处理的工艺，能够用较少的钱建设适当规模的污水处理厂，能够用很低的日常运营费用来运转，以达到消除小城镇污染，保护大中城市及到全国水环境的目的是摆在我们面前的一个刻不容缓、急待解决的大问题。
世界上现阶段对城市污水进行处理的方法一般可以分类为:物理法、化学法、物理化学法、生物法等等处理方法。在我国，现行城市污水处理一般被分为一～三级。其中一级处理主要是利用物理处理方法来去除掉污水中的不溶污染物、寄生虫卵等。二级处理主要是用生物处理方法把各种大分子有机物质进行氧化，使之降解为小分子物质。三级处理主要是用生物化学方法、沉淀法、物理化学方法等等将污水中的N、P以及难以降解的有机物或无机盐等等从污水中去除。
而目前在我国，有相当一部分污水处理厂采用的是一级处理或一级强化处理，只具有去除有机物功能的污水处理工艺技术。还有的是即便有二级处理，这二级处理工艺中也没有充分考虑脱氮功能。
目前所应用的城市污水处理工艺有一级二级处理和深度处理三个等级，但现在国内外应用的最多的是核心为传统活性污泥法的二级处理。要确定城市污水的处理工艺，当然要依据不同城市的被处理水的水质状况、不同城市对当地水环境质量的要求、各城市不同的技术发展现状、经济发展水平和一些城市在其管理方面的特定要求等等综合因素来确定的。近些年我国应用较多的污水处理工艺是SBR、A/O或A2/O、氧化沟等类型的工艺。A/O、A2/O是缺氧、好氧或是先厌氧再缺氧最后再好氧的一种污水处理工艺。A/O、A2/O工艺主要是用于对污水的脱氮除磷，这种生物脱氮除磷技术是很有效的，在南方就有很多污水厂采用A/O或A2/O工艺[1]。
0.2湿地、人工湿地定义及应用现状
0.2.1湿地和人工湿地定义、特征和分类
湿地具有改善气候、抵御洪水、美化环境、调节径流、控制污染以及维护区域
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生态平衡的作用，所以，湿地又被誉为——大自然的肾脏[1]。
人工湿地是由人工建造并且由人工来控制运行的湿地。当污水或污泥在这些湿地里沿着一定的方向流动时，通过湿地中人工介质以及湿地中的植物和微生物的生物和理化的协同作用，降解去除污水或污泥中的污染物的一种技术。人工湿地对污染物的降解作用主要包括过滤、吸附、滞留、沉淀、残留物积累、氧化、还原、微生物的合成和分解转化。因此，由此可见，人工湿地是一个应用生态系统中物种共生、物质循环再生，结构与功能协调，让废水中污染物质产生良性循环，最大限度发挥资源的生产潜力，防止水环境的再次污染，以获得污水处理和污水资源化的综合的生态系统。[1]
人工湿地处理系统有着缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点，非常适合小城镇的污水处理。
人工湿地处理系统主要可以划分为两个大类型: (1) 表面流人工湿地处理系统；
(2) 潜流人工湿地处理系统。潜流人工湿地又可分为垂直流潜流人工湿地和水平流潜流人工湿地 (因为垂直流人工湿地是综合了表面流湿地和潜流湿地的特性，也有将垂直流湿地单独分做一类的[2])。其构造形式如图0-1所示。
表面流人工湿地系统
表面流人工湿地污水处理系统
潜流人工湿地污水处理系统 图0-1 人工湿地的构造分类
(注:本图引自《人工湿地污水处理理论与技术》)
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0.2.2人工湿地的作用机理及处理效果
(1) 人工湿地去除污水中污染物质原理
污水中的悬浮物主要是在沉淀、过滤过程中被除去的，污水中的BOD主要是由湿地中的植物和微生物的吸附和代谢作用来去除，这些植物和微生物的代谢产物都是一些稳定的无害的物质，这样就可以使污水中的BOD浓度降低。去除污水中的COD的原理和去除BOD的原理是基本一样的。
污水中氮和磷的去除主要是利用人工湿地的微生物进行脱氮，另外植物吸收也是去除污水中氮和磷的一个途径。
① 人工湿地的基质对污水中污染物有吸附过滤等作用
吸附、过滤是人工湿地污水处理系统去除污染物，达到污水净化目的的重要途径。污水在进入人工湿地污水处理系统后，污水中的悬浮物质会和基质颗粒之间相互作用，这些悬浮物质在碰到基质颗粒表面时会被拦截。当水中悬浮物质迁移到基质颗粒的表面时，在范德华力、静电力以及很多化学键与某些特殊的化学吸附力的共同作用下，均会被粘附在基质颗粒之上，另外，它们还可能被絮凝颗粒的架桥作用吸附。最后，由于人工湿地污水处理系统的床体是长时间浸水，处于饱和状态，区域内的基质能够形成土壤胶体，这类土壤胶体具有相当大的吸附性，也可以截留或吸附水中的悬浮颗粒。至于污水中的可溶性的污染物，可以由植物根系或基质上依附的生物膜进行吸附和吸收，也可以经微生物的呼吸、代谢作用被去除。比如磷的去除主要是基质对磷的去除。
② 人工湿地污水处理系统中所生长植物的作用
植物无疑是人工湿地污水处理系统的重要组成部分之一。人工湿地污水处理系统依据其优势种植物的不同，可以分为:浮水植物人工湿地污水处理系统，浮叶植物人工湿地污水处理系统，挺水植物人工湿地污水处理系统，沉水植物人工湿地污水处理系统等不同的类型。人工湿地污水处理系统中的植物对于人工湿地污水处理系统净化污水能起到极重要的的作用。
第一，人工湿地污水处理系统中的植物与各种能进行光合作用的有机体相同，都有分解、转化有机物等物质的能力。经植物的吸收、同化作用，污水中可利用的营养物质能直接被吸收，比如水体中的N、P等。水中的氨氮、磷酸盐都可以通过植物的这些作用被吸收，最终经人类对其进行的收割从污水中被移走。
第二，人工湿地污水处理系统中植物的根茎叶都有吸附、富集重金属以及有毒有害物质的能力，其中又以根系的吸收能力为最强。沉水植物的吸附能力又是不同
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种类植物中较强的。这些根系发达、密集，相互交织在一起的植物当然也有对固体悬浮颗粒的拦截、吸附作用。
第三，人工湿地污水处理系统中的植物能够为微生物的吸附和生长提供大的依附表面。植物发达、密集，相互交织的根系是微生物栖息附着和繁殖的重要场所。有文献说明，植物根系附近的微生物数量要比非根系附近微生物数量大很多，这些微生物是非常重要的能够有效去除污水中污染物的微生物。比如脱氮过程中非常重要的硝化细菌就是喜欢附着于固定物外表面的。
第四，植物根系还可以产生许多物质，可以直接降解污染物。比如，植物根系释放出来的酶，不仅可以直接降解污染物，且降解速度非常快。美国乔治亚州的环保局试验室从淡水沉积物中分离鉴定出脱卤酶、硝酸还原酶、过氧化物酶、漆酶和氰酶等5种对污染物降解有重要作用，并发现这些酶均来自植物[3]。Shalla Gray的研究发现脲酶活性与人工湿地氮的去除率具有较明显的正相关性，几乎达到极显著水平[4]。
最后，植物还能够为水体输送氧气，增加水体的活性。
综上所述，人工湿地污水处理系统中的植物对水质污染的控制，有害物质的降解有着相当重要的作用。
③人工湿地污水处理系统中微生物的作用
人工湿地污水处理系统中微生物是水体中污染物降解的最重要的力量。人工湿地污水处理系统中的微生物种类和数量都相当丰富，这样就能为我们的污水处理提供富足的生物量。在人工湿地污水处理系统中有好氧、缺氧和厌氧区，不同的区域可以为不同种类的微生物生存提供生境，而不同种类的微生物当然有着不一样的功能。好氧微生物的呼吸作用能将污水中大部分的有机物质分解，变成CO2和水，厌氧细菌则有能力把有机物降解为CO2和CH4，硝化细菌会将氨氮硝化，而反硝化细菌能使硝态氮变成氮气从污水中脱出进入大气。污水中的主要有机污染物经这一系列的过程后，得到降解、同化，有的成为了微生物自身细胞的一部分，有的变成了对环境和人类无害的无机物，回归到我们的自然界当中。
在人工湿地污水处理系统这个生态系统中，还会有许多原生动物、后生动物以及一些昆虫、鸟类，它们都能参与降解、去除湿地系统中的有机物质，利用同化作用等，把这些有机物质吸收为营养物质，从而达到去除污水中的污染物的目的。
(2) 人工湿地脱氮和COD去除机理 ① 人工湿地脱氮机理
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自由表面流人工湿地污水中含氮化合物主要有溶解态有机氮(dissolved organic nitrogen)、颗粒态有机氮(particulate organic nitrogen)、硝氮(NO2--N、NO3--N)和氨氮(NH4+-N、NH3-N)。通常情况下，进入表面流人工湿地的由小城镇常规污水处理厂排出的污水中的氮主要是氨氮——有机氮在常规污水处理系统中被微生物降解后的产物 [5]。除此之外，表面流人工湿地中有机氮的另外一个重要来源是湿地中生长的各类植物的枯萎，微生物、细菌、藻类等的死亡过程产生的有机氮。上述这些有机氮在进入表面流人工湿地系统后，最终是会沉淀到水层底部，而被土壤中的微生物、腐殖层通过氨化作用(ammonification)分解成为氨氮后，再次返回水体中，其中少量难以降解的有机氮会逐渐稳定和沉积，最终成为新形成的湿地土壤组成部分。总而言之，湿地中的氮主要以有机氮、氨氮、硝氮及亚硝氮4种形式存在[6]，氮在湿地系统中的循环变化包括了7种价态，多种有机氮和氨氮的转化。氮在湿地中的循环转化规律[7]如图0-2所示。
NH3 固氮作用 N2 N2、 N2O 固氮作用 N2
Organic-N in biomass 氨化 植物与微生物吸收 +NH4-N 硝化作用 进水 NO-2-N 硝化作用 NO-3-N 出水 反硝化作用
氨化
Organic-N 图0-2 人工湿地污水处理过程中氮的循环变化图
(注:本图引自《人工湿地污水处理理论与技术》)
因为一般情况下，污水中的大部分有机氮都已经在常规污水处理厂的处理过程中就被微生物降解为氨氮，所以更值得我们现在关注的是无机氮的去除。人工湿地
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氮的去除途径包括氨氮的挥发、植物的吸收、基质吸附和微生物的硝化-反硝化作用。
作为植物生长重要元素的污水中的无机氮是可以直接被植物摄取，用来合成植物所需要的蛋白质等有机氮的，最终通过人类的收割而从湿地中被移除[8]。尽管湿地中生长的植物能够吸收污水中的一部分氮，但是，现在一般国内外大多数学者认为植物吸收和氨氮的挥发去除的氮所占比例不足总氮的20%[9，10]。即，植物的吸收作用不是人工湿地的主要脱氮途径。
至于湿地中氨的挥发作用，经研究，只有在pH＝9.3而且水中氨:铵离子＝1:1时，才会有比较明显的通过挥发途径损失的氨氮量[11]。然而人工湿地中的污水无论是其在经填料层过滤的时候，还是在湿地植物的各种作用下，污水pH 值的变化都不是很大，一般情况pH是决不会超过8.5的。比如钟定胜等人[12]在表面流人工湿地试验中，测得湿地系统的pH 值为7～8；张甲耀等人[13]在潜流人工湿地试验中测得:系统的pH 值为中性。国外有Burchell等人[14]在研究表面流人工湿地基质中有机物的添加对氮的去除率的影响时，也测得湿地系统中的pH 值为6.2～8.0。以上资料足以表明，通过挥发损失的氨氮的量在人工湿地污水处理系统中是完全可以忽略不计的。
对还原态氨氮而言，基质的吸附作用是主要的去除途径。湿地中还原态的氨氮虽然很稳定，但却能够被人工湿地基质所吸附。在湿地开始运行初期，人工湿地基质对湿地污水中的氮是有一定吸附能力的。徐丽华等人的研究表明，沸石对铵态氮有高达97.7%的去除率，石灰石对铵态氮的去除率也有59.2～94.3% [15]。尹大强[16]等人在研究砂子、下蜀黄土、黄褐土、沸石、粉煤灰、蛭石和矿渣等7种被用于人工湿地作为基质的材料时湿地对氨氮的吸附情况，其中沸石和蛭石的氨氮理论饱和吸附量是最大的。而在生活污水中的氨氮浓度较低的情况下，除蛭石以外的其他的人工湿地基质吸附的湿地污水中的氨氮都有解吸的可能性，也就是说，在人工湿地系统中，由于已被吸附的氨氮会被再次释放而造成二次污染的可能。这也就是在人工湿地系统中，其基质对氨氮的去除量实际上是很少的，基质对氨氮的吸附不是湿地脱氮的主要途径，只是人工湿地污水处理系统去除氮的一个方面。
目前国内外大多数学者认为，微生物的硝化-反硝化作用是湿地系统中氮去除的主要途径[17，18，19，20]，微生物的硝化-反硝化作用受pH 值、温度、碳源等诸多因素的制约，其中溶解氧是限制硝化过程的主要因素。徐丽华等人的研究说明，好氧反应过程中各系统氨氮去除率占整个污水处理系统氨氮去除率的61%～88%，充分证明溶解氧是氨氮去除的关键影响因子之一[15]。湿地氧的来源是通过植物根系对氧的
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传递和释放、进水中携带的氧及水面更新作用而获得。人工湿地中生长的植物不仅可以通过光合作用产生氧，关键是能通过这些植物的根、茎而释放到湿地系统中，从而导致了湿地中植物根系周围的氧呈好氧、缺氧、厌氧区域性分布状态，在此环境中微生物的硝化-反硝化作用可以同时进行[21]。
硝化作用是由硝化细菌来完成的。硝化细菌在自然界氮素循环中具有重要作用。硝化细菌属于自养性细菌，它包括了两种完全不同的代谢群，也就是亚硝酸菌属 ( nitrosomonas ) 、硝酸菌属( nitrobacter )。这些硝化细菌包括形态互异的球菌、杆菌以及螺旋菌。其中亚硝酸菌又包括亚硝化球菌属、亚硝化单胞菌属、亚硝化叶菌属以及亚硝化螺菌属中的细菌。而硝酸菌则包括硝化球菌属、硝化杆菌属以及硝化囊菌属中的细菌。这两类菌都是专性好气菌，在它们的氧化过程中都以氧作为最终的电子受体。这些细菌大多数为专性化能自养型细菌，是不能在有机培养基上生长的，例如，亚硝化螺菌(Ni-trosospira)、亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)、亚硝化球菌(Nitrosococcus)、硝化刺菌(Nitrospina)、亚硝化叶菌(Ni-trosolobus)、硝化球菌(Nitrococcus)等等。这些细菌中只有少数为兼性自养型细菌，它们也是能够在某些有机培养基上生长的。例如，维氏硝化杆菌(Nitrobacterwinogradskyi)的一些品系就属于兼性自养型细菌。如果从形态上来看，也是多种多样的，如杆状、球状、螺旋状等，但都是无芽孢的革兰氏阴性菌。有些细菌有鞭毛，能运动，比如亚硝化叶菌，就能借助周身鞭毛运动。也有些没有鞭毛，不能运动，比如硝化刺菌。这些细菌一般是分布于淡水、土壤和海水中，也有些细菌仅仅在海水中发现，如硝化刺菌、硝化球菌(资料来源:百度百科)。
硝化作用是在好氧条件下由自养型好氧微生物亚硝化细菌和硝化细菌共同氧化完成的，具体包括2个步骤——第一步是由亚硝酸菌把氨氮转化为亚硝酸盐，第二步是由硝酸菌把亚硝酸盐进一步氧化成为硝酸盐。以上两类细菌有能力分别从以上的氧化过程中获得其生长所需要的能量，不过，其能量利用率并不高，所以生长较缓慢，平均代时——即细菌繁殖一代所需要的时间，都在10小时以上。以上两类细菌通常是生活在一起的，这样就避免了亚硝酸盐的积累现象出现，也有利于湿地中各生物机体的正常生长。也就是说，氨氮必须在以上两类细菌的共同作用下才能转变为硝酸盐，以达到增加湿地中可被植物利用的氮素营养。直到今天，人们也没发现哪一种硝化细菌可以直接把氨转变成硝酸。是故硝化作用必须通过这两类细菌的共同作用才能完成(资料来源:百度百科)。关键是硝化细菌在繁衍过程中，有附着于固定物外表的倾向，若能在池水中安置若干多表面积的固定物供
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其附着，它就能迅速地附着在这些固定物的表面上，并开始增殖。表面流人工湿地污水处理系统中的植物根、茎、叶或整个植株以及各构筑物都可以为硝化细菌提供固定物外表面供其附着。
硝化过程是一个好氧反应过程，即硝化过程中需要硝化菌群的存在以及必要的好氧环境。那么，在整个硝化反应过程中，最关键的一个条件[22，23，24] 就是湿地污水中的溶解氧应保持一定的含量。在湿地中，污水中的溶解氧主要来源于布水阶段的复氧、水面大气自然复氧和植物的根系导入污水及基质的氧。
在氨氮被氧化为NO2- 和NO3-的过程中，硝化菌当然要有正常生长过程，细胞合成无疑还是要消耗氧气的。然而实际情况是，在氨氮被氧化为NO2- 和NO3-的过程中，硝化细菌细胞合成的产量是非常小的，是故氨氮中至少有90%最终被分解成为代谢产物，也就是说，用于硝化菌细胞合成的氧的量还占不到10%。综之，湿地污水中硝化反应过程中所需要的氧的量完全可以只考虑分解代谢过程所消耗的氧的量。
湿地中的反硝化作用是发生在缺氧环境中的，完全是一个厌氧分解的过程。在有硝酸盐存在的厌氧条件下，反硝化菌能够利用硝酸盐而不是O2作为电子受体，将硝酸盐还原为NO、N2O、N2。
有资料显示，当水中pH 值小于4时，氮气被抑制，水中的氨氮最终是以N2O的形式排入大气的。由一些有关于湿地pH 值的研究资料可知，一般情况下，湿地pH 值大于6.0，所以湿地中的反硝化作用产生的最终产物一般是最终被释放到大气中的N2。总之，反硝化作用最为适宜的pH 值是7.0～8.0，当pH =7.5时，反硝化作用有最高速率，当pH ＜6.5或＞9.0时，反硝化速率就会迅速下降。
总之，在湿地系统中，氮通过植物同化、基质吸附、氨的挥发、硝化和反硝化诸过程而被去除。现在一般认为，湿地中氨氮的最主要的去除途径是通过微生物的硝化和反硝化作用。硝化、反硝化过程受溶解氧、温度、碳源、pH 值等诸多因素影响。
②人工湿地COD去除机理
对有机物质具有较强的去除能力是人工湿地的最显著特性[25]。进入湿地的废水中的有机物质包括颗粒性有机物和溶解性有机物两种，颗粒性有机物主要通过沉淀、过滤能够迅速地被截留下来，被湿地微生物利用而去除；溶解性有机物则是由植物根系生物膜的吸附和吸收以及厌氧和好氧生物代谢降解被分解而去除的。废水中的大部分有机物最终是被异养微生物利用，合成为微生物体及水和二氧化碳。具体反
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应机理可以用方程式表述:
CxHyOz + O2 H2O + CO2
以上由专性厌氧细菌、兼性厌氧细菌来控制的厌氧反应过程是分步进行的。反应的第一步主要主要是将有机物质降解为脂肪酸，例如乳酸、乙酸、乙醇、二氧化碳以及氢气。
C6 H12O6
微生物作用
+ 2H2O 4H2 + 2CH3COOH + 2CO2
C6H12O6
2CH3CHOHCOOH
C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2
第二步，产甲烷菌、硫酸盐还原菌会利用第一步反应生成的这些脂肪酸来进行代谢活动。
CH3COOH
+ H2SO4
2 CO2 + 2H2O + H2S 2CH4 + 2H2O
CH3COOH
+ 4H2
CO2 + 4H2
CH4 + 2H2O
人工湿地处理生活污水时，约50%的进水BOD5在处理床体前部很短距离内即可除去，去除率可达85%～95%，COD的去除率在80%以上，湿地出水BOD5一般约为10mg/L。因为湿地所特有的环境，从而为湿地系统中的好氧菌、兼性菌以及厌氧菌提供了良好的生存环境。湿地植物、微生物在去除污水中有机污染物的同时，自身也在不断生长。通过对湿地植物的收割，将有机污染物从系统中去除。
(3)人工湿地处理污水的效果
经过对104座潜流人工湿地污水处理系统和70座自由表面流人工湿地污水处理系统的处理效果数据统计，人工湿地对污水中各主要污染物有如下处理效果[26]。
两种人工湿地皆可有效去除悬浮物。当表面流系统用于对污水进行三级处理时，出水悬浮物小于20mg/L；用于对污水进行二级处理时略高，但一般也会低于20mg/L。潜流人工湿地污水处理系统的进水悬浮物平均为140mg/L，出水悬浮物平均为12.4mg/L。
一般的，当潜流人工湿地污水处理系统进水BOD5的平均浓度为114mg/L时，出水BOD5的平均浓度为17mg/L；表面流人工湿地污水处理系统进水BOD5平均浓度为41mg/L时，出水平均浓度可能降低为11mg/L。
自由表面流人工湿地污水处理系统对磷的去除效果很好，出水总磷小于1mg/L，
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而潜流人工湿地污水处理系统是主要用于去除BOD5和悬浮物的。人工湿地污水处理系统对磷的去除主要是靠吸附、络合及其与Ca、Al、Fe、土壤颗粒的沉淀反应以及泥炭的累积作用，其中泥炭的累积应该是一个最有可持续性的工艺。当人工湿地污水处理系统中填料的吸附容量饱和后，如果进水总磷浓度较低，有可能出现P的释放现象，这样会有出水P的浓度高于进水的情况出现。
人工湿地污水处理系统的脱氮机理现在一般认为最主要的是硝化反硝化作用，经植物吸收被收割除去的N甚至达不到TN去除量的10%。在污水中没有水藻而且污水停留时间比较长的情况下，植物根系渗透度深的人工湿地系统能够有良好的去除氨氮的效果。
(4)不同人工湿地污水处理系统的特点
人工湿地主要分为表面流人工湿污水处理系统地和潜流人工湿地污水处理系统两大类。
①潜流人工湿地污水处理系统
潜流人工湿地污水处理系统的优点是:潜流人工湿地中的污水是在湿地床体内部流动的，这样可以更加充分的利用丰富的植物根系和基质层表面生长的生物膜以及湿地基质截留等作用，可以有效的延长水力停留时间，可以使湿地系统的处理效果和处理能力得到提高，可以有较高的有机物去除效果，可以以较少的占地去除较多的COD。同时由于潜流人工湿地污水处理系统的水流是在土壤层以下流动的，所以具有保温性好的优点，使该系统的处理效果受气候的影响变小，这样也会有较好的卫生条件。故在国内外对人工湿地污水处理系统的研究大多集中在对潜流式人工湿地的研究上，这方面的机理、运行、管理维护资料较多。[1]
潜流人工湿地污水处理系统的缺点:潜流人工湿地处理系统建设投资大于表面流人工湿地，且施工技术要求高；潜流人工湿地处理系统的运转费用大于表面流人工湿地处理系统；易阻塞、管理复杂等问题是潜流人工湿地处理系统实际运行中一再出现的缺点；潜流人工湿地处理系统的COD去除效率虽然较高，但氨氮去除效率却明显低于表面流人工湿地污水处理系统；潜流人工湿地处理系统的另一个缺点是它的寿命要比表面流人工湿地处理系统短。[1]
②自由表面流人工湿地污水处理系统
自由表面流人工湿地污水处理系统的优点:表面流人工湿地污水处理系统中，污水在湿地床体表面流动，水位较浅。表面流人工湿地处理系统建设投资很小，不仅远小于相同去除效果的其他污水处理系统，也小于潜流人工湿地污水处理系统。而
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且施工技术要求不高；表面流人工湿地污水处理系统的运转费用远小于相同去除效果的其他污水处理系统，也小于潜流人工湿地污水处理系统；管理简单，容易操作是表面流人工湿地处理系统的最大优点；表面流人工湿地污水处理系统可以充分利用大气复氧，有效提高污水中溶解氧含量，提高湿地系统的脱氮效果和处理能力，有较高的氨氮去除效率；表面流人工湿地污水处理系统寿命较潜流人工湿地处理系统要长。[1]
自由表面流人工湿地污水处理系统的缺点:因表面流人工湿地污水处理系统中污水只是从床体表面流动，不能非常充分地利用基质截留等作用，故COD去除效率较潜流人工湿地污水处理系统较低，相同COD去除率的情况下，需要更多的占地。但由于自由表面流人工湿地污水处理系统中的水流是在土壤表层以上流动的，所以有保温性较差的缺点，该系统的处理效果要受气候影响较大。如果表面流人工湿地用于处理的污水有机负荷较高，有可能产生臭气、蚊蝇等卫生条件较差的问题。故在国内外对人工湿地污水处理系统的研究大多推荐潜流式人工湿地，而不推荐表面流人工湿地污水处理系统。表面流人工湿地污水处理系统的机理特别是运行、管理维护资料较少。[1]
0.2.3人工湿地污水处理应用现状
(1) 国外应用的现状
人们利用湿地系统进行污水的净化开始于20世纪50年代，进而有目的地使用湿地对污水进行净化的一系列研究始于20世纪70年代未期。美国、英国、澳大利亚、日本、荷兰、丹麦等都进行过这方面的研究。70年代的湿地污水处理系统基本上都是利用原有的天然的湿地，都是保持天然湿地的结构不变，很多都以泥泽等形式出现。湿地还常常与氧化塘处理工艺结合使用，以使氧化塘系统的处理效果得到提高。80年代以后，湿地污水处理系统则发展到由人工建造、以各种粒径的砂石当作湿地基质的污水处理系统，进而由试验阶段进入到应用阶段[1]。
人工湿地污水处理系统经过了几十年的发展，有关人工湿地污水处理系统污水处理能力、过程的基础性研究现已比较成熟。世界上有很多国家建了人工湿地污水处理设施，包括美国、英国、澳大利亚、加拿大、印度、南非、墨西哥、巴西以及很多欧洲国家，这些系统有着很低的建设投资和运行费用，所以越来越多的得到当地管理者的认可[1]。
人工湿地是近20年发展起来的一种废水处理新技术，它最大的特点就是投资省、运行维护简单和方便而且有着良好的处理效果，这是一种生态治理污水的好方
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法，是传统污水处理技术的良好替代方案，这对于资金的节省、对水环境的保护以及进行有效的生态恢复无疑是具有非常重要的现实意义的，这也是它越来越受到全世界重视和关注的原因。人工湿地污水处理系统开始主要是用来接纳低浓度的污水，进一步改善其水质，成为对地表水体环境质量进行保护的一个缓冲地带。在80年代初期，人工湿地就已发展成为了处理、处置污水的工艺系统，能够在恢复湿地野生群落、提供水源以及保护鸟类生存环境等等方面起到相当重要的作用[1]。
1953年，德国的KATHE在他的研究工作中发现，芦苇能够去除大量的无机污染物和有机污染物。SEIDEL则通过进一步的试验发现，芦苇或其他高大的植物能去除水中的重金属、碳水化合物。到上世纪60年代，这些试验室研究和观察就开始向大规模试验发展，也就是用人工湿地来处理工业污水、生活污水和地面径流。而且，SEIDEL还开发出了“Max-planck Institute-Process” 系统，该系统由四级也或者五级组成，每一级由几个种有挺水植物的池子并联组成。1974年，在西德，人类第一次建造了现在意义上的人工湿地，从那以后，各种不同的人工湿地污水处理系统在世界各地建成，用来处理不同种类和数量的污水[27]。
1996年9月召开的第四次国际研讨会是标志着人工湿地作为一种独特的新型污水处理技术正式被纳入水污染控制领域。现在，这项技术已在欧美等世界许多地方都得到推广、应用。有文献统计，截止到上世纪90年代，乌克兰有20～30座，新西兰大约有80座在使用[28]，捷克有40多座在使用。
在欧洲，有几百座潜流人工湿地污水处理系统应用较多。在德国、丹麦、英国每个国家都至少有200个系统在运行[27]。在一些东欧国家，这项技术目前仍在迅速发展。在美国和加拿大等国人工湿地也得到迅速发展。美国现在约有600多处人工湿地污水处理系统用于处理市政污水、工业污水和农业废水，约有400多处人工湿地污水处理系统还被用来处理煤矿污水，约有50多处人工湿地来处理生物污泥，约有40处用来处理暴雨径流，30多处用于处理奶产品加工废水[29]。近年来，一些研究开始涉及用人工湿地处理工业废水与农业废水等。将人工湿地应用于工业废水主要集中在淀粉、制糖、奶制品、炼油、造纸和油田开采等工业废水，另外还有用于矿山酸性废水的处理。在北美，有三分之二的湿地都是自由表面流湿地，其中有一半是自然湿地(1～1000hm2)，其余则是人工自由表面流湿地。自然湿地的进水水力负荷要小于人工湿地的进水水力负荷，该湿地系统的水深范围通常为30～40cm[30]。
在欧洲应用较多的是潜流人工湿地污水处理系统，尤其是在许多东欧国家，潜流人工湿地污水处理系统应用较广泛。潜流人工湿地污水处理系统中种植有芦苇、
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香蒲、菖蒲等多种湿地植物，为保证污水从地面以下流过，绝大多数潜流人工湿地污水处理系统还采用砾石作填料。潜流人工湿地污水处理系统一般用于对近1000人口当量的一些乡村级的社区进行污水的二级处理。在北美，则一般用于对人口较多的地区进行污水的高级处理，在澳大利亚、南非则用来处理各类废水[27]。
美国EPA现正在开发北美人工湿地数据库，这种地方数据库其实在其它国家已经存在，为了减少重复性劳动和改良湿地设计方法，使所有这些湿地都能通过公共数据库让全世界的工程科技人员获得。类似的数据库能使建设低效湿地的风险降低。目前，虽然已经有两种湿地的设计指南出版，但有必要对不同地区特征和运行数据进行更加细致的研究和总结，以求为将来的人工湿地建设提供更加优良的参数。垂直流式人工湿地已经在欧洲很多地方投入运行几十年了，该系统目前还未能得到广泛使用，这是因为还需要更为细致的建设经验和介质选择参考。人工湿地既可用于生活污水和各种工业污水的二级处理，也可用在污水的高级处理、精处理以及对农田径流的处理上，很多情况下，人工湿地污水处理系统很可能是唯一使用的技术[30]。
综上，湿地对污水有削减污染负荷的作用，尤其是对面源污染的控制作用非常明显。而且对污水流量和浓度变化有极强的耐冲击性，同时还可增加绿地面积，绿化环境，特别是当其与景观建设相结合后，既能起到生态保护作用，又能够将人文内涵融入其中，推广应用价值很高。
(2) 国内研究、应用的现状
国内是在“七五”期间才开始对人工湿地的研究。1987年，天津市环境保护研究所建成了我国第一座芦苇型人工湿地污水处理工程，处理规模为1400m3/d，就是一个人工湿地污水处理的典型范例。1990年北京昌平的表面流人工湿地建成。它污水处理能力为500t/d，占地面积为2公顷，水力负荷设计为4.7cm/d，水力停留时间为4.3d，BOD5负荷设计为59kg/ha.d[27]。
1990年，在深圳白泥坑建成的占地0.84公顷的人工湿地污水处理工程，可以处理3100m3/d城镇污水。设计平均HRT为23 h，第一级HRT为2.7 h，第二级HRT为3.1 h，第三级HRT为10.31 h，第四级HRT为6.38 h。该人工湿地污水处理系统有良好的处理效果。BOD5的去除率:90%，COD的去除率:80.47%，SS的去除率:93%[27]。
1989、1990年，天津环保科研所芦苇型人工湿地对城市污水处理能力的研究，他们对有机负荷，水力负荷，停留时间以及季节等与污水中主要的污染物之间的去除规律进行探索。试验结果表明，系统出水可以达到二级排放标准，有稳定而且较
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高的脱氮除磷效果，季节差异比较小[27]。
刘文祥在1994年6月到1995年8月间，建成由漂浮植物、挺水植物、沉水植物及草滤带组成的人工湿地污水处理系统对控制农田径流污染进行研究。该湿地占地面积1257m2，系利用低洼和弃耕地改造而成。系统的建设投资少，运行管理简便，有着显著的生态环境效益[27]。
1997年5～11月，深圳市洪湖公园建成了人工湿地研究试验点，修建了小试和中试试验工程，从1997—2000年开展了一系列的研究工作，对严重受污染的超过地面水标准GB 3838—2002 Ⅴ类标准的水经系统处理后，出水可达到Ⅲ类标准[31]。
利用面积为130m2，流量为0.5m3/h的湿地系统对酸性铁矿废水进行处理的研究表明，该系统的铜离子去除率为99.7%，铁离子去除率为99.8%，锰离子去除率为70.9%，系统的年运行费只有五到十万元[27]。
在2000到2003年间，滇池流域面源污染控制技术课题组，建成很多规模化的人工湿地污水处理工程，这些工程不仅运行良好，并且有了显著的生态、环境、社会、经济效益。陈吉宁等人还深入研究了暴雨径流和农田回归水污染控制强化人工复合湿地生态技术，研究囊括了自由表面流人工湿地和潜流人工湿地的构建参数，氮和磷去除效率，污染物去除的主要影响因素，污染物去除机理等，对工艺和一些关键技术参数进行了确定，并且设计建设和运行了多项人工湿地污水处理工程，取得了良好的效果，使该技术得以在滇池流域的不同地区推广、应用。其中规模较大的人工湿地污水处理工程是暴雨径流氮磷污染控制小河口复合沸石人工湿地污水处理工程[32]。
滇池小河口复合人工湿地污水处理工程位于呈贡县的大渔乡小河口村附近，滇池的东岸，大致是东西走向，自东向西是基本垂直于滇池岸边的。总占地面积约6.2 公顷，长大约800 m，宽大约70 m至120 m不等，地面坡度为1.3%。主要用于处理不同土地利用方式的三种暴雨径流。工程由自由表面人工湿地和潜流湿地组合而成，在潜流湿地部分，采用沸石、陶粒作为基质，功能可以互补，提高了整体脱氮除磷的效果；有着优化的湿地结构与填料粒径分布，配有不仅净化效果好而且适应性好的湿地生植物。强化布水系统的采用，可以增加有效的停留时间。该系统适合于处理污染废水和大流量的暴雨径流，具有占地面积较少、运行费用低、易管理、脱氮除磷效果好、较高的水力负荷抗冲击能力等特点。该工程能够处理的最大单场暴雨流量为44000m3/d，对总氮总磷和SS的去除率都能达到60%以上[33]。
马料河人工湿地工程位于云南省澄江县抚仙湖边，该湿地建于2003年10月，
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利用了沉淀和过滤和生物氧化的方法，建成类似天然湿地的人工湿地污水处理系统，湿地中栽种有水藻、水草，它们能够充分吸收水中的有机物质，可以降低生活污水、农业生产污水中的污染物质浓度后，再将它们排入湖泊、河流。该工程占地面积近30亩，处理规模4万多m3/d，处理后的出水水质可以达到地表水Ⅲ类标准[34]。
吴振斌等通过建立小试系统对有植物湿地系统和无植物湿地系统进行了比较研究，结果表明有植物湿地系统春夏季平均磷的去除率在60%以上，即便在冬季也能达到40%以上，出水总磷浓度达到或低于国家地表水Ⅲ级标准，处理效果接近二级生化处理厂，而且出水水质稳定，冬季仍能正常运行，而无植物湿地系统磷的去除率仅为8%[35]。
(3)人工湿地污水处理系统的优缺点
利用人工湿地污水处理系统对污水进行处理，尤其是用表面流人工湿地污水处理系统对污水进行处理具有以下优点[1]:
①一次性投资建设费用和吨污水处理费用很低。 ②非常易于进行日常维护，不需要高的运行管理技术。 ③对污水中污染物可以有很有效的去除效果。
④对来水水力负荷和污染负荷的冲击有较大缓冲能力。
⑤运行过程中，还可以产生或间接产生一些经济效益。如造纸等工业原料、水产品、野生动物栖息场所、娱乐和教育示范区等等。
人工湿地对废水中的SS、BOD5、COD和病原菌有良好的去除效果。但是，人工湿地占地面积比较大，氮、磷的去除效率差异较大，有些文献报道仅有30%～50%，而有些却认为可高达90%～98%。造成如此大差异的原因，主要是湿地水力负荷、填料和工艺的不同。欧洲有一长期运行的人工湿地，其水力负荷为800PE/ha(每公顷800人口当量)，去除效率分别为:BOD5和COD 80%～95%；细菌 99%；氮 35%；磷 25%。该湿地在相同的水力负荷条件下，营养物质的去除效率可优化达到50%的氮和40%的磷[36]。
传统的人工湿地脱氮效率不高，主要原因是由于氧气供应不足，污水中溶解量含量不高，使硝化作用受到抵制。硝化作用不彻底，氨氮转化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的量就少，从而导致氮的去除效率不高。国外有研究证明，磷的去除主要是通过富含铁、铝和钙的氧化物的湿地填料的吸附作用而实现的[37，38]。而国内外现有的绝大多数人工湿地的填料是采用碎石、鹅卵石和砂子，这也就影响了湿地对废水中磷的去除。至于垂直流湿地处理机理，除了微生物的作用外，与过滤工艺非常相似。
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到目前为止，我国在科研和实际工程的应用上，人工湿地的填料基本上也是选择了单一的石英砂、砾石、鹅卵石等，在填料分层设置和搭配上虽然有一些研究，但还没有进入实质性的使用。
一般认为，人工湿地目前存在如下几个方面的问题: ①受气候温度条件影响较大
华莱士等人认为温度过低不仅会影响人工湿地对污染物的去除效果，还可能造成填料层冻结，床体缺氧，管道破裂等等多种不良后果，这些都限制了人工湿地在寒冷地区冬季的应用[39]。
②水力负荷和污染负荷较小，占地面积较大。
与其他常规污水处理方法相比，人工湿地污水处理系统的水力负荷和污染负荷较小，如果想达到与其他常规污水处理方法同样的污染物去除效果，人工湿地污水处理系统的占地面积较大。
③系统供氧不足时，硝化和反硝化作用不充分，氮的去除效率不高。 系统供氧不足，特别是潜流式人工湿地，氮的去除效率不高。氧气供应不足会导致污水中溶解量含量不高，使硝化作用受到抑制。硝化作用不彻底，氨氮转化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的量就少，最终不能从污水中脱除，从而导致氮的去除效率不高。
④填料选择和搭配不合理，磷的去除效率不理想。
因为磷的去除对湿地填料的依赖性很高，填料的选择和搭配不合理对磷的去除影响很大。
⑤堵塞现象的存在
尤其是潜流式人工湿地在实际运行中还有可能存在明显的堵塞现象。 当前，人工湿地污水处理系统主要是用于污水的集中处理，比如用于对饮用水和景观用水的净化以及生活污水的处理等等，而将人工湿地处理技术应用于各类工业废水，尤其是含重金属废水、酸性矿水等处理的研究甚少。也许人工湿地污水处理系统用来处理特殊待业的工业污水是人工湿地污水处理系统的一个新的发展趋势。在美国和德国还将人工湿地应用于垃圾渗滤液的处理[40，41]。
为将人工湿地的处理效率进一步提高，为进一步拓展人工湿地的运用范围，进行湿地基质、湿地植物、湿地微生物种群等的高效筛选方面的研究是很有必要开展的，科研重点可以放在多种活性介质、微生物和多种植物的开发上。另外，对人工湿地脱氮除磷机理、水力学特性、反应动力学机制以及工艺优化、组合等方面的研
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究还就加强。因为气候条件、湿地规模、污染负荷率、几何布置、植物种类及废水类型的不同会导致人工湿地的处理效果的不同，所以建立人工湿地污水处理系统数据库能够尽快和最大程度改进湿地的设计方法等从而降低劳动的重复性、减少风险，获得更大的生态、经济和社会效益。
针对人工湿地污水处理系统的不足，应开展如下研究:
①人工湿地污水处理系统对农田径流、雨水径流等等面源污水的收集处理的应用研究
②针对特种工业废水的处理研究
③探讨污水停留时间、进水水力负荷、湿地容水体积和出水量等与污水处理效果之间的耦合关系，以提示水力学特点对污水净化效果的影响规律。
④筛选高效的湿地植物、湿地基质、湿地微生物种群，以及不同类型植物对基质中微生物生境的影响
⑤对湿地系统中提高氨氮供给的方法、手段进行研究探讨。
⑥寻找一个在提高人工湿地氧化能力的同时，还能够进一步提高人工湿地污水处理系统的硝化能力的方式方法，以同时得到有机物与氮的高效去除效果。
⑦以废水的某些特征污染物为指标，研究合理的人工湿地构造与工程运行参数，为人工湿地污水处理系统的实际设计提供依据。
⑧根据不同气候条件对不同地区的不同特性的污水处理所获得的运行数据来建立人工湿地污水处理系统数据库，以促进人工湿地处理污水治理技术的推广。
⑨如何进一步提高人工湿地的处理效率和强化人工湿地的脱氮除磷能力。
0.3课题的提出与研究目的
0.3.1课题的提出
目前，我国已建成的小城镇污水处理厂中很多只有一级处理，也有一部分是按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1二级标准要求来设计的，所以其外排水中氨氮和COD浓度相对都是比较高，都可能对纳污河流的水质造成一定程度的恶化。而COD、氨氮是我国水质总量控制的指标之一，也是国家乃至全世界都要求强制减排的项目。虽然，在我国的许多大城市有成熟的污水处理技术，但又由于投资、运行管理水平以及运行费用问题，在我国现阶段，不适合在小城镇推广使用。人工湿地，特别是表面流人工湿地污水处理系统具有工程造价低、维护运行费用低、运行管理技术水平要求也低的相对于小城镇来说的优点，是小城镇及
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郊区污水处理比较经济合理的选择，因此，研究表面流人工湿地污水处理技术对于我国现阶段急需削减污染物排放总量，为推动全世界环境保护工作都有着十分重要的现实意义。 0.3.2研究目的
(1) 本试验通过对布水方式的改进，提高水中溶解氧含量，以达到提高污水的脱氮效率的目的。
(2) 对比不同布水方式和不同进水水力负荷下氨氮和COD去除效果，根据不同出水水质要求和出水水中污染物总量的削减要求，筛选、确定合适的湿地运行参数。
0.4课题的研究内容与技术路线
0.4.1研究内容
① 布水渠的改造。根据国内外已有的有关人工湿地的研究资料，设计旨在增加水中溶解氧含量的布水系统。
② 对氨氮的去除效果进行对比研究。研究在不同进水水力负荷下，表面流人工湿地污水处理系统对氨氮的去除效果。
③ 对COD的去除效果进行对比研究。研究在不同进水水力负荷下，表面流人工湿地污水处理系统对COD的去除效果。
④ 对比不同布水方式和不同进水水力负荷下氨氮和COD去除效果，根据不同出水水质要求和出水水中污染物总量的削减要求，筛选出可适应不同水环境要求的对常规城镇污水处理厂出水进一步脱氮和削减COD的运行条件，确定合适的湿地运行参数。
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0.4.2试验技术路线
原有湿地准备 + 布水系统改造 提高污水中溶解氧浓度 对比分析氨氮去除效果 对比分析COD去除效果 根据不同的出水水质要求，筛选最适合的湿地运行参数 图0-3 试验技术路线图
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1、人工湿地的选择、原设计及布水系统改造
1.1人工湿地的选择
试验所选湿地位于蒙阴县东汶河北岸，盛科污水处理厂东南约100米处，占地约185亩。湿地周围地势西北高，东南低，水向东向南可以自流。湿地中心位置处经纬度为:东经117°59′22.1″，北纬35°40′37.2″，该湿地卫星图片见图1-1。盛科污水处理厂设计出水COD浓度:100mg/L,氨氮浓度:25(30)mg/L。出水口位于污水处理厂东南，经污水管自流入湿地北侧引水渠内，然后由湿地引水渠自流进入湿地布水系统。
污水处理厂位置 湿地位置 河流 图例 河流中水流方向 湿地或污水处理厂位置 比例尺： 1：32760
图1-1 湿地卫星图片
1.2人工湿地的原设计
(1) 总平面布置
该湿地工程地块大致东南西北走向，东西长，南北短。大体为长方形。东西平均长约950米，南北平均宽约130米，平均有效水深为0.4m。污水处理厂出水先经污水管进入引水渠，后由引水渠引入人工湿地污水处理系统的布水渠内，水量大小的控制由引水渠进口和出口两个渠道闸门控制。
该表面流人工湿地污水处理系统从中间分为南北两半，北侧为A单元，南侧为B单元。A、B两个单元又分别分为四级。采用串、并联结合的布水方式，是为了有效防止短路和死水区的发生，并保证在湿地围堰检修和栽植植物期间湿地工程的正常运行或者部分正常运行。
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引水渠 布水130m 渠 引水管 一级湿地 布水渠 二级湿地 布水渠 三级湿地 一级湿地 布水渠 布水渠 四级湿地 出水闸 65m 二级湿地 布水渠 布三级湿地 水渠 四级湿地 出水闸 65m 950m 注：箭头所指方向为水流方向 图1-2 湿地平面布置示意简图
一级和二级湿地为强化处理单元。其中，一级湿地密植芦竹、芦苇、香蒲和水芹菜等湿生、水生植物，种植密度为15-25 株/m2，设计水深为0.3～1.0m；二级湿地种植菹草、金鱼草和黑藻等沉水植物及部分挺水植物，污染物在此区得到深度净化。一级湿地单元A 和B单元东西平均长约300米，南北平均宽约60米，有效水深为0.4m；二级湿地面积A 和B 单元东西平均长约200米，南北平均宽约60米，有效水深为0.4m。
三级湿地单元为混合植物湿地单元，床体底部采用垄沟模式，使底部高低不平，高程差为正负0.5m，根据水深配置不同的水生植物，增加湿地系统的生物多样性，提高湿地系统的稳定运行能力；设置无挺水植物深水区，以保证三级湿地内有30%的开放水面，从而提高湿地系统的复氧能力和景观层次效果。在不同水深区，分片种植水葱、茭白、莲、菱和睡莲等水生植物，提高湿地系统生态稳定性和景观价值。三级湿地A和B 单元东西平均长约150米，南北平均宽约60米。
四级单元为出水稳定单元，主要配置挺水植物和沉水植物，在深水区配置黑藻、金鱼藻和眼子菜等沉水植物，在靠近围堰、隔墙的浅水区域配置芦苇、香蒲等挺水植物，通过对植物的优化组合，提高生物的多样性，提高湿地系统的生态稳定性，保证出水水质稳定达标。四级湿地A 和B 单元东西平均长约300米，南北平均宽约60米，平均有效水深为0.4m。
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(2) 围堰及隔墙设置
湿地围堰的主要功能是维持人工湿地水质净化工程内的处理水面面积，保证湿地系统的处理效果。根据工程规划区的地形状况，设置湿地工程的外围围堰，围堰采用土压实斜坡(坝式)结构。设计围堰的顶宽3.5 m，高1.5m，边坡系数1:3，围堰总长度为2170m。为防止围堰受到水力冲蚀，在围堰两侧边坡设置空心植草砖，并种植本土植物，围堰内侧的底部铺设50cm 厚的浆砌石墙。
在该表面流人工湿地污水处理系统中间，采用隔墙将湿地南北两侧分开，分隔为串并联结合的湿地单元。分隔墙的作用是保证湿地系统内的布水均匀性，防止出现短流和死水区，提高湿地的水质净化效果。隔墙采用土压实斜坡(坝式)结构，上顶宽0.4m，高1.5m，边坡系数1:2。
(3) 布水渠、布水涵管设置
总布水渠的主要功能是采用渠堰溢流布水，使污水处理厂出水均匀分布到每一级人工湿地中，防止水流出现短流或死角。该湿地布水渠采用钢筋混凝土结构。在每一级湿地前端设置1 座，布水渠宽 B=1.2m，布水渠总高 H =1.5m。
布水涵管的主要功能是将多级表面流湿地串联起来，使污染河水有效的在湿地系统内均匀流动，防止短流和死水区的发生。在垂直水流方向的隔墙内埋设混凝土管，连接上下两级湿地单元，并在混凝土管进水端设置简易木质闸门，用于控制湿地单元进出水，便于植物栽种和收割。该湿地涵管采用管径 D=500mm的混凝土管，按间距 d =30m设置，涵管埋深 h=1.2m。
(4) 植物配置
该湿地的水生植物包括沉水植物、浮叶植物和挺水植物，不同类型的植物生长区间如表1-1 所示。选择芦苇、香蒲等作为人工湿地工程所种挺水植物中的先锋物种，采用莲、菱和睡莲作为工程所种浮叶植物中的先锋物种，选取金鱼藻、苦草和黑藻作为工程所种沉水植物地先锋物种。工程所种沉水植物的全株都沉没于水面之下，它们的根部生于底泥中，有气腔大而且多的特别发达的通气组织，有利于气体的交换。而且这些植物的叶片大多细裂成为丝状，这样阳光的吸收面积可以大为增加。多呈墨绿色、黑色的植株体有助于吸收射入水底的微弱光线。工程所种沉水植物主要种类有金鱼藻、苦草、菹草、轮叶黑藻等。
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表1-1 表面流人工湿地内植物配置
区域 岸边湿生挺水带 中部浮叶、沉水带 选用物种 湿生植物 植物种类 芦竹、水芹、千屈菜、水葱 种植范围 岸边水深0～0.2m 浅水区 0.6m 水深内种植 1.0m 水深内种植 1.0m 水深内种植 种植密度或覆盖度 覆盖度40～45% 15～25 株/m2 盖度45～50% 盖度60～65% 挺水植物 芦苇、香蒲、茭白 浮叶植物 沉水植物 野菱、睡莲、莲 黑藻、金鱼藻、苦草、红线草、菹草 1.3人工湿地的布水系统改造设计 试验将该表面流人工湿地污水处理系统中B单元的各级布水渠进行了的改造。 (1) 改进目的
试验中对湿地布水系统进行改造的目的是想寻找一种适合小城镇表面流人工湿地污水处理系统的，投资省，不增加运行费用，管理简单操作方便但却能够有效提高整个系统脱氮能力的方式方法。对湿地布水系统进行改造可以提高水中溶解氧含量，可以无动力增加大气复氧效率，在不增加任何运行费用和管理难度的情况下，提高整个湿地污水处理系统的硝化能力，从而达到提高氨氮去除率的目的。
(2) 设计改造思路
为寻找一种适合小城镇表面流人工湿地污水处理系统的，不仅能够提高整个系统脱氮能力，关键是投资省，不增加运行费用，而且要管理简单操作方便的方式方法。
郑少奎等的研究表明，在表面流人工湿地中，前面部分水中溶解氧含量是较高的，随着硝化反应的进行，水中溶解氧浓度会显著降低，最终降低到接近0 mg/L。而在水中溶解氧降低的同时，硝酸盐浓度也开始降低。这足以说明，硝化反应是一个好氧过程，如果水中没有足够的溶解氧，那么硝化反应就无法继续。在利用人工湿地处理含氨氮废水时，往往会因为硝化作用不足，不能将氨氮充分转化为反硝化作用的原料硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，从而限制了湿地的除氮能力[42]。所以，表面流人工湿地污水处理系统中的溶解氧含量是氨氮去除的关键影响因素之一，这就使如何提高系统中溶解氧含量成为一个关键问题。因此，本次试验布水渠改造就是为了提高污水中溶解氧浓度，从而使脱氮效率得到进一步提高。
(3) 设计改造依据
英国水污染研究试验室在试验室和野外对自然跌水的复氧情况进行了系统的研究，建立了预测方程[43，44]。
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γ = 1 + 0.38abh ( 1 - 0.11h) ( 1 + 0.046t) γ -- 氧亏比
a -- 水质参数，其取值为:较清洁水体为1.8，污染较轻的水体为1.6，中等污染水体为1.0，严重污染水体为0.65。
b -- 曝气参数，其取值随跌水的方式而变化，普通自由下落跌水为1.0，阶梯跌水为1.3，多级阶梯跌水为1.35。
h -- 跌水的自由落差(m) t -- 温度(℃)
氧亏比是指水中溶解氧饱和程度的比值。具体是指跌水前水中溶解氧的饱和程度与跌水复氧后水中溶解氧的饱和程度的比值。可以用下式来表达:
γ = ( Cs - Ca) / ( Cs - Cb) γ -- 氧亏比
Cs -- 当时温度下水的饱和溶解氧浓度值(mg/L) Ca -- 跌水前水中的溶解氧浓度值(mg/L) Cb -- 跌水复氧后水中的溶解氧浓度值(mg/L)
由以上两式可以看出，通过氧亏比γ可定量地计算出跌水复氧的效果，γ的值越大复氧效果越好。
(4) 原有布水渠
湿地原有布水渠建设比较简单，只是一条矩形水渠。该水渠向水流的下游方向一侧渠壁较低，水渠中水位到达一定高度后，污水可以漫过渠壁自然流向下一级湿地。这种布水方式的优点是投资、建设和管理都很简单，运行、维护费用也几近为零，但缺点是这种布水方式主要解决了布水的均匀性，对污水中溶解氧浓度的提高没有太大功效。
(5) 具体设计改造方案
将原设计中每一级B单元前端的布水渠朝向下一级湿地一侧每隔0.5米设一出水管，用于对下一级湿地布水。出水管进口埋于原布水渠朝向下一级湿地一侧混凝土墙中，出水一侧为半个U型管形式。在每个出水管下侧设两级挡水板。具体形式见下图。试验中出水管采用内管径 D=16mm的PVC管，按间距 d =0.5m设置。出水管下侧设两级挡水板，挡水板采用两种不同宽度PVC板。上边一级挡水板安装于整个B单元湿地布水渠朝向下一级湿地一侧，按距上部半U型出水管的底部30mm设置。PVC板一端用支架固定于混凝土墙上，宽150mm。下边一级挡水板安装于上
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边一级挡水板下侧0.10m处。PVC板一端用支架固定于混凝土墙上，宽200mm。具体设计示意图如下:
上一级湿地
布水渠
下一级湿地
130mm 30mm 100mm 100mm 50mm 50mm 100m
图1-3 布水系统改造示意图
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2、试验方案设计、样品分析方法
2.1试验方案设计
试验用湿地于2009年底建成，经2010年的运行，湿地植物生长良好，本试验始于2011年3月，运行初期根据湿地植物生长情况放入污水处理厂出水，到4月底湿地植物生长良好后，于5月1日起正式开始试验。
为比较布水系统改造前后人工湿地对氨氮和COD的总去除效率，本试验AB两个湿地单元同时进行。
根据试验用湿地的原始设计，试验将该湿地分为A单元和B单元分别使用。试验选用4个进水水力负荷条件，对应4个水力停留时间。4个进水水力负荷分别是0.03 m3/ m2·d(3000m3/d)、0.04 m3/ m2·d(4000m3/d)、0.05 m3/ m2·d(5000m3/d)、0.06 m3/ m2·d(6000m3/d)(见表2-1)。湿地AB两单元采用同样的进水水质和水力负荷。进水水力负荷由湿地进出水闸门进行控制。湿地平均有效水深0.4m。
表2-1 不同水力负荷条件下的试验方案
日期 运行天数 理论水力停留时间 水力负荷 5月1日～6月30日 61 d 13.7 d 0.03 m3/ m2·d 7月1日～8月8月18日～9月17日 48 d 10.5 d 0.04 m3/ m2·d 26日 40 d 8.3 d 0.05 m3/ m2·d 9月27日～10月31日 35 d 6.9 d 0.06 m3/ m2·d 2.2溶解氧采样站位设置 本试验设8个溶解氧样品采集站位，每个站位按匀布原则设2个采样点位。分别在AB两单元一、二级湿地出水端和二、三级湿地进水端各设两个样品采集站位。其中每个采样点位取样点位于水面以下0.1m处。具体点位设置见人工湿地污水处理系统平面示意图，见图2-1。
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引水渠 布水渠 引水管 一级湿地 A1 布A3 A5 布水A2 二级 水渠 A4 A6 渠 一级湿地 B1 布水B2 渠 B3 二级 B4 A7 三级 A8 布水渠 四级湿地 B5 布水渠 B6 B7 B8 布三级 水渠 出水闸
四级湿地 出水闸 注：箭头所指方向为水流方向 图2-1 溶解氧样品采集点位设置示意图
2.3氨氮采样站位设置
氨氮样品采集点位各设8个站位。分别在AB两单元一、三级湿地布水渠和湿地出水端各设一个样品采集点位。其中前六个点在布水渠中取样，后两个点在出水闸前水面下0.2m处。具体见人工湿地污水处理系统平面示意图，见图2-2。
引水渠 A1 布水渠 B1 一级湿地 布水渠 布水渠 引水管 二级湿地 A2 布水渠 B2 三级湿地 A3 布水渠 四级湿地 A4 一级湿地 出水闸
二级湿地 三级湿地 B3 四级湿地 B4 出水闸 注：箭头所指方向为水流方向 图2-2 氨氮样品采集点位设置示意图
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2.4 COD采样站位设置
COD样品采集站位各设4个站位。分别在AB两单元湿地进水和湿地出水端各设一个样品采集点位。其中前两个点在布水渠中取样，后两个点在出水闸前水面下0.2m处。具体见人工湿地污水处理系统平面示意图，见图2-3。
引水渠 A1 布水渠 B1 一级湿地 布水渠 一级湿地 二级湿地 引水管 二级湿地 布水渠 三级湿地 布水渠 三级湿地 四级湿地 B2 出水闸 A2 四级湿地 注：箭头所指方向为水流方向 出水闸 图2-3 COD样品采集点位设置示意图
2.5样品采集频率
(1) 溶解氧样品采集频率
试验选取0.03 m3/ m2·d、0.06 m3/ m2·d进行水中溶解氧样品采集。在湿地稳定运行一段时间后，对每个进水水力负荷在其运行后期选5天，每天上午9:00、11:00和下午14:00、16:00四个时刻共采样四次。AB两单元同步进行采样。
(2) 氨氮样品采集频率
为分别研究表面流人工湿地污水处理系统及改造布水系统后水中氨氮去除效果，试验选取四个水力负荷(0.03 m3/ m2·d、0.04 m3/ m2·d、0.05 m3/ m2·d、0.06 m3/ m2·d)进水时，分别对AB两单元进行水中氨氮样品采集。在湿地稳定运行一段时间后，每个进水水力负荷在其运行后期选5天，每天上午9:00、10:00、11:00、12:00和下午14:00、15:00、16:00、17:00共采样八次，每次采样间隔1小时。为对AB两单元试验效果进行对比，在同一个进水水力负荷时，AB两单元取样同步进行。
(3) COD样品采集频率
为分别研究表面流人工湿地污水处理系统及改造布水系统后水中COD去除效
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果，试验选取四个水力负荷(0.03 m3/ m2·d、0.04 m3/ m2·d、0.05 m3/ m2·d、0.06 m3/ m2·d)进水时，分别进行水中COD样品采集。在湿地稳定运行一段时间后，每个进水水力负荷在其运行后期选5天，每天上午9:00、10:00、11:00、12:00和下午14:00、15:00、16:00、17:00共采样八次，每次采样间隔1小时。为对AB两单元试验效果进行对比，取样时，AB两单元同步进行样品采集。
2.6样品分析方法
试验涉及水质指标有三个:溶解氧、氨氮、COD。所取样品试验室分析方法和所用仪器设备见表2-2。
表2-2 分析方法及主要仪器设备
水质指标 溶解氧 氨氮 COD 方法来源 GB 7489-1987 HJ 535-2009 GB 11914-1989 分析方法 碘量法 纳氏试剂比色法 重铬酸钾氧化法 主要仪器 -- 722可见分光光度计 COD恒温加热器 试验期间分别选取了两个进水水力负荷条件进行溶解氧样品采集和实验室样品分析，共计采集16×4×2×5=640个溶解氧样品并对这640个溶解氧样品进行了实验室分析；分别对A、B两单元的4个不同的进水水力负荷条件进行氨氮样品采集和实验室样品分析。该表面流人工湿地A、B两单元共八个采样点位五天共计采集8×8×4×5=1280个氨氮样品，共获得氨氮实验分析数据1280个；分别对A、B两单元的4个不同的进水水力负荷条件进行COD样品采集和实验室样品分析。该表面流人工湿地A、B两单元共四个采样点位五天共计采集4×8×4×5=640个COD样品，共获得COD实验分析数据640个。
2.7数据统计
所有数据均采用SPSS进行统计分析，并进行t检验。本试验t检验选取95%置信度，即α=0.05。当样本数量为40时t0.05(40)=1.684，大于1.684时表示存在显著差异，小于1.684时，表示没有显著差异。
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3、结果与讨论
3.1布水系统改造前后湿地溶解氧浓度变化
溶解氧样品实验室样品分析原始数据见表3-1。经数据统计分析后，各测点溶解氧平均值见图3-1、图3-2。
为对比布水系统改造前后湿地系统污水中溶解氧浓度是否有显著差异，对湿地AB两单元对应采样点位溶解氧浓度进行t检验，在置信度95%，α=0.05时，检验结果见表3-2。
表3-2 布水系统改造前后湿地系统污水中溶解氧浓度t检验结果 水力负荷 0.03m3/m2·d水力负荷条件 0.06m3/m2·d水力负荷条件 t0.05(40) 1.684 1.684 一级湿地二级湿地二级湿地三级湿地末端站位 进水站位 末端站位 进水站位 0.219 5.321 5.499 11.359 1.901 4.681 9.211 10.178 由表3-2可见，在水力负荷0.03m3/m2·d条件下，布水系统改造前后，一级湿地末端站位t值小于t0.05(40)，说明AB两单元在此站位的溶解氧浓度并无显著差异；其余AB两单元对应站位的两组溶解氧浓度t值都大于t0.05(40)，说明AB两单元对应站位的两组溶解氧浓度都是存在显著差异的。在水力负荷0.06m3/m2·d条件下，布水系统改造前后，AB两单元对应站位的两组溶解氧浓度t值都大于t0.05(40)，说明AB两单元对应站位的两组溶解氧浓度都是存在显著差异的。 43.532.521.510.50t t DO浓度（mg/l）* * 2采样点位3t * * * 14A单元B单元** 两组数据无显著差异 * t 两组数据有显著差异
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图3-1 水力负荷为0.03m/m·d条件下AB两个单元溶解氧浓度比较
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表3-1 溶解氧原始数据(单位:mg/L)
时间 站位 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 9:00 0.4 0.4 2.1 2.4 0.8 0.8 2.3 2.4 0.4 0.4 3.2 3.1 1.1 1.1 3.4 3.5 6月4日 11:00 0.3 0.3 2.1 2.2 0.8 0.7 2.5 2.5 0.4 0.3 3.1 2.9 0.9 0.9 3.5 3.4 14:00 16:00 0.4 0.4 2.2 2.2 0.7 0.7 2.3 2.6 0.3 0.3 3.2 2.8 1.0 0.9 3.5 3.5 0.3 0.4 2.1 2.1 0.8 0.7 2.4 2.5 0.4 0.4 3.2 3.2 0.9 1.2 3.6 3.6 9:00 0.4 0.4 2.2 2.4 0.8 0.7 2.4 2.3 0.4 0.4 3.2 3.3 1.0 0.9 3.5 3.6 6月5日 11:00 0.3 0.4 2.1 2.2 0.7 0.8 2.5 2.5 0.3 0.3 3.1 2.9 0.9 1.1 3.4 3.4 14:00 0.3 0.3 2.1 2.3 0.8 0.7 2.4 2.4 0.4 0.3 3.1 3.0 0.8 1.1 3.4 3.3 16:00 0.3 0.4 2.1 2.2 0.8 0.8 2.4 2.4 0.4 0.4 3.2 2.9 1.0 1.2 3.4 3.6 9:00 0.3 0.4 2.2 2.3 0.8 0.8 2.4 2.4 0.4 0.4 3.2 3.2 0.9 1.2 3.5 3.6 6月6日 11:00 0.3 0.3 2.1 2.2 0.8 0.7 2.5 2.5 0.4 0.4 2.9 3.1 0.9 0.9 3.4 3.4 14:00 0.4 0.4 2.1 2.2 0.8 0.7 2.3 2.5 0.4 0.3 3.1 3.1 1.0 1.0 3.4 3.5 16:00 0.3 0.4 2.1 2.1 0.8 0.7 2.4 2.5 0.4 0.3 3.2 3.2 1.1 1.2 3.6 3.5 9:00 0.3 0.4 2.2 2.2 0.7 0.8 2.4 2.4 0.3 0.4 3.1 3.2 1.2 1.1 3.4 3.6 6月7日 11:00 0.3 0.3 2.1 2.2 0.8 0.7 2.4 2.5 0.4 0.3 2.8 2.9 0.9 0.9 3.5 3.4 14:00 0.3 0.4 2.1 2.2 0.8 0.8 2.4 2.4 0.4 0.4 2.9 2.9 0.9 0.8 3.3 3.5 16:00 0.3 0.4 2.1 2.2 0.8 0.7 2.4 2.4 0.4 0.3 2.9 3.1 1.1 1.1 3.5 3.5 9:00 0.3 0.4 2.1 2.1 0.8 0.7 2.3 2.5 0.4 0.4 3.1 3.2 1.2 1.2 3.6 3.5 6月8日 11:00 0.3 0.4 2.2 2.2 0.8 0.8 2.5 2.5 0.4 0.3 3 3.1 1.1 1.1 3.5 3.5 14:00 0.3 0.4 2.1 2.3 0.8 0.7 2.5 2.5 0.4 0.3 2.9 2.9 1.1 0.9 3.4 3.4 16:00 0.4 0.4 2.1 2.4 0.7 0.8 2.3 2.5 0.4 0.4 3.2 3.2 1.1 0.8 3.6 3.6
32
续表3-1 溶解氧原始数据(单位:mg/L)
时间 站位 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 9:00 0.9 0.8 2.6 2.7 1.4 1.4 3.0 3.1 1.4 1.5 4.2 4.2 1.9 1.8 4.4 4.3 10月21日 11:00 0.9 0.7 2.6 2.6 1.2 1.3 2.9 2.9 1.4 1.4 4.1 4.1 1.8 1.7 4.3 4.3 14:00 16:00 0.8 0.9 0.8 2.5 2.5 1.3 1.2 2.8 2.9 1.3 1.3 4.1 4.1 1.7 1.6 4.3 4.2 0.9 2.6 2.7 1.3 1.2 2.9 2.8 1.3 1.5 4.0 4.1 1.8 1.8 4.4 4.3 9:00 0.8 0.9 2.6 2.6 1.3 1.3 3.0 2.9 1.5 1.4 4.1 4.0 1.9 1.8 4.3 4.3 10月22日 11:00 0.9 0.8 2.6 2.5 1.3 1.3 2.9 2.9 1.5 1.3 3.9 3.9 1.8 1.8 4.3 4.3 14:00 0.7 0.7 2.5 2.4 1.2 1.3 2.9 2.8 1.4 1.3 3.9 3.9 1.7 1.7 4.1 4.2 16:00 0.8 0.7 2.7 2.6 1.4 1.4 2.9 2.9 1.5 1.4 4.1 4.1 1.8 1.8 4.2 4.3 9:00 0.8 0.8 2.6 2.6 1.4 1.3 3.0 2.9 1.4 1.4 4.1 4.0 1.8 1.8 4.3 4.3 10月23日 11:00 0.7 0.9 2.5 2.5 1.2 1.4 2.9 2.8 1.3 1.4 4.1 3.9 1.8 1.7 4.2 4.2 14:00 0.7 0.7 2.5 2.4 1.3 1.2 2.7 2.7 1.3 1.3 4.0 3.8 1.6 1.7 4.1 4.1 16:00 0.9 0.8 2.6 2.6 1.3 1.2 2.9 2.9 1.4 1.3 4.1 4.1 1.7 1.8 4.2 4.3 9:00 0.9 0.8 2.6 2.6 1.4 1.3 2.8 2.9 1.4 1.4 4.1 4.0 1.8 1.7 4.4 4.3 10月29日 11:00 0.7 0.7 2.4 2.5 1.3 1.3 2.7 2.7 1.3 1.4 4.0 3.9 1.7 1.7 4.2 4.1 14:00 0.7 0.8 2.5 2.4 1.2 1.1 2.7 2.7 1.3 1.3 3.9 3.9 1.7 1.6 4.1 4.1 16:00 0.8 0.9 2.6 2.6 1.2 1.3 2.7 2.8 1.3 1.4 3.9 3.9 1.8 1.7 4.3 4.2 9:00 0.8 0.8 2.6 2.5 1.3 1.2 2.9 2.9 1.4 1.3 3.9 4.0 1.7 1.7 4.3 4.2 10月30日 11:00 0.8 0.7 2.4 2.5 1.2 1.2 2.8 2.7 1.3 1.3 3.9 3.9 1.7 1.7 4.2 4.2 14:00 0.7 0.8 2.5 2.5 1.2 1.1 2.7 2.7 1.3 1.2 3.9 4.0 1.6 1.6 4.1 4.1 16:00 0.9 0.9 2.5 2.6 1.2 1.3 2.8 2.9 1.4 1.4 4.0 4.1 1.7 1.8 4.1 4.3
33
4.543.532.521.510.50
t t DO浓度（mg/l）* t t * * * 1A单元B单元23采样点位4* t 两组数据有显著差异 d条件下AB两单元溶解氧浓度比较 图3-2 水力负荷为0.06m3/m2·
(采样点位1指AB两单元二级湿地布水渠前(即A1、A2号采样点DO平均值和B1、B2号采样点DO平均值)，2指AB两单元二级湿地布水渠后(即A3、A4号采样点DO平均值和B3、B4号采样点DO平均值)，3指AB两单元三级湿地布水渠前(即A5、A6号采样点DO平均值和B5、B6号采样点DO平均值)，4指AB两单元三级
湿地布水渠后(即A7、A8号采样点DO平均值和B7、B8号采样点DO平均值))。
由图3-1可知，一级湿地末端A单元溶解氧浓度均值为0.4 mg/L，B单元溶解氧浓度均值为0.4 mg/L，两者无显著差异；二级湿地进水A单元溶解氧浓度均值为2.2 mg/L，B单元溶解氧浓度均值为3.1mg/L，两者存在显著差异；三级湿地末端A单元溶解氧浓度均值为0.8mg/L，B单元溶解氧浓度均值为1.0mg/L，两者存在显著差异；三级湿地进水A单元溶解氧浓度均值为2.4 mg/L，B单元溶解氧浓度均值为3.5mg/L，两者存在显著差异。
由图3-2可知，一级湿地末端A单元溶解氧浓度均值为0.8 mg/L，B单元溶解氧浓度均值为1.4 mg/L，两者存在显著差异；二级湿地进水A单元溶解氧浓度均值为2.5 mg/L，B单元溶解氧浓度均值为4.0mg/L，两者存在显著差异；三级湿地末端A单元溶解氧浓度均值为1.2mg/L，B单元溶解氧浓度均值为1.7mg/L，两者存在显著差异；三级湿地进水A单元溶解氧浓度均值为2.8 mg/L，B单元溶解氧浓度均值为4.2mg/L，两者存在显著差异。说明布水系统改造前后湿地系统污水中溶解氧浓度是有较大提高的。这与前述t检验结果是完全相符的。由以上数据及其分析足以说明，在地形允许的情况下，采取这样的布水方式可以在不增加运行费用，而且一次性投资增加极小的情况下，使水中溶解氧含量有明显增加。
另外，在实际建设运行时，布水系统还可以根据湿地所在地形因地制宜，可以
34
有许多变化形式，不同形式都可以增加污水中溶解氧含量。
3.2表面流人工湿地对氨氮的降解作用
3.2.1该表面流人工湿地A单元对氨氮的降解作用
各不同水力负荷各采样点位五天氨氮浓度原始数据见表3-3。各不同水力负荷各采样点位五天氨氮的平均浓度统计结果见图3-3～3-6。 30氨氮浓度（mg/l）2520151050123采样时间（d）45进水3#采样点A2采样点 5#采样点A3采样点 出水
图3-3 水力负荷为0.03m3/m2·d条件下5天各采样点氨氮浓度均值
25氨氮浓度（mg/l）20151050123采样时间（d）45进水3#采样点A2采样点 5#采样点A3采样点 出水
图3-4 水力负荷为0.04m3/m2·d条件下5天各采样点氨氮浓度均值
35
表3-3 A单元湿地氨氮浓度实验数据 数据单位:mg/L
时间 站位 A1 25.2 A2 7.63 A3 5.32 A4 4.23 时间 站9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 22.5 7.04 5.21 3.68 23.2 6.95 5.12 3.74 21.9 7.03 5.15 4.12 22.5 6.88 4.72 3.66 22.6 7.04 5.29 3.82 22.4 7.05 4.62 3.68 22.8 7.10 4.83 4.01 22.9 7.17 5.12 3.96 23.8 7.18 4.98 3.91 23.1 7.16 4.93 3.87 22.7 7.24 5.10 3.76 22.1 7.04 5.07 3.92 23.8 7.14 5.16 4.00 23.4 7.23 4.89 4.03 22.6 7.14 5.17 3.95 21.3 6.92 5.23 4.13 21.5 6.89 5.22 4.13 21.9 6.74 5.19 4.03 20.9 7.02 5.16 4.11 22.2 6.98 5.18 4.12 21.6 7.01 5.27 4.16 21.8 6.94 5.24 4.12 21.3 6.93 5.26 4.11 位 A1 22.7 A2 7.02 A3 4.63 A4 4.00 时间 站9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 23.8 7.65 5.89 4.52 23.5 7.59 5.69 4.43 24.5 7.54 5.74 4.45 23.1 7.61 5.73 4.53 24.1 7.65 5.72 4.51 23.9 7.65 5.73 4.55 23.8 7.70 5.68 4.61 23.1 7.24 5.50 4.38 23.3 7.21 5.42 4.27 22.6 7.29 5.61 4.32 22.3 7.34 5.35 4.26 22.5 7.28 5.52 4.28 22.7 7.24 5.45 4.26 22.4 7.29 5.51 4.35 22.3 7.36 5.58 4.40 22.5 7.14 5.43 4.23 22.1 7.20 5.31 4.31 21.9 7.16 5.36 4.22 22.3 7.11 5.39 4.18 22.6 7.21 5.46 4.25 22.8 7.13 5.32 4.23 22.1 7.16 5.38 4.27 21.8 7.20 5.36 4.28 位 A1 23.4 A2 7.61 A3 5.93 A4 4.51 6月4日 6月5日 6月6日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 24.3 7.52 5.48 4.00 25.1 7.54 5.46 4.26 23.9 7.83 5.31 4.34 24.5 7.63 5.46 4.27 24.0 7.57 5.37 3.95 25.2 7.53 5.24 4.13 24.6 7.84 5.50 4.21 23.9 7.10 5.04 3.92 23.4 7.22 5.13 3.87 22.8 7.13 5.09 3.92 23.2 7.18 4.98 3.85 22.6 7.24 5.04 3.95 22.5 7.25 5.13 3.99 23.0 7.20 5.15 4.12 23.8 7.22 5.12 3.89 22.5 6.92 4.93 3.75 22.3 6.94 4.90 3.84 22.5 6.87 4.86 3.85 21.9 6.86 4.94 3.79 22.4 6.96 4.85 3.71 21.7 6.93 4.93 3.73 22.8 6.93 4.91 3.72 22.1 6.94 4.96 3.87 6月7日 6月8日 8月12日 8月13日 8月14日 8月15日
36
续表3-3 A单元湿地氨氮浓度实验数据 数据单位:mg/L
时间 站位 A1 22.8 A2 7.25 A3 5.46 A4 4.23 时间 站9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 19.6 8.51 7.09 5.68 20.1 8.69 7.12 5.63 20.3 8.64 7.14 5.78 19.7 8.53 7.16 5.74 19.9 8.55 7.15 5.76 20.4 8.51 7.05 5.78 20.5 8.67 7.13 5.76 19.6 8.22 6.85 5.54 19.5 8.19 6.76 5.45 18.6 8.25 6.77 5.49 19.2 8.34 6.92 5.56 18.7 8.27 6.94 5.52 19.6 8.18 6.76 5.58 19.3 8.26 6.85 5.45 19.7 8.24 6.83 5.51 21.6 9.23 7.63 6.25 22 9.31 7.74 6.18 21.3 9.32 7.79 6.13 21.5 9.24 7.62 6.24 22.2 9.23 7.63 6.13 21.8 9.31 7.75 6.21 21.8 9.19 7.64 6.14 21.4 9.22 7.65 6.11 位 A1 20.3 A2 8.52 A3 7.15 A4 5.74 时间 站9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 20.8 11.1 9.77 8.81 20.9 11.5 9.77 8.90 21.2 10.8 9.75 8.77 21.2 12.1 9.76 8.78 21.5 11.4 9.83 8.86 20.7 11.6 9.87 8.79 21.4 12.6 9.74 8.82 22.5 12.0 10.3 8.25 21.8 11.9 10.5 8.28 22.6 12.5 9.80 8.23 22.7 12.6 9.60 8.37 22.6 12.3 10.4 8.36 22.5 11.8 10.6 8.22 21.7 11.8 10.3 8.24 22.3 12.1 10.4 8.21 20.6 10.7 9.03 8.21 19.3 10.4 8.95 8.18 19.2 10.4 9.14 8.26 19.7 11.6 9.19 8.27 19.2 10.7 9.10 8.24 20.5 10.5 9.16 8.29 19.3 10.8 9.07 8.17 19.4 10.4 9.04 8.16 8月16日 9月22日 9月23日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 22.3 7.20 5.37 4.29 23.0 7.28 5.39 4.32 21.9 7.19 5.42 4.27 22.5 7.24 5.41 4.28 22.4 7.25 5.50 4.27 22.6 7.23 5.47 4.21 22.7 7.18 5.46 4.35 19.6 8.43 7.03 5.61 19.5 8.41 6.98 5.58 20.5 8.50 6.89 5.66 19.9 8.51 7.03 5.64 19.4 8.41 7.04 5.67 20.3 8.42 7.07 5.64 19.6 8.46 7.04 5.58 19.5 8.42 7.03 5.63 21.3 8.81 7.34 5.87 20.5 8.86 7.35 5.94 21.1 8.78 7.31 5.90 20.8 8.82 7.27 5.98 20.4 8.76 7.27 5.83 20.6 8.84 7.32 5.84 20.3 8.88 7.31 5.81 20.4 8.81 7.36 5.84 9月24日 9月25日 9月26日 10月21日 10月22日 10月23日 位 A1 21.8 A2 11.3 A3 9.74 A4 8.84
37
续表3-3 A单元湿地氨氮浓度实验数据 数据单位:mg/L
时间 站位 A1 19.5 A2 10.4 A3 8.85 A4 8.09 10月29日 10月30日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18.7 10.5 8.97 7.95 19.3 10.7 8.86 8.04 19.2 9.50 8.74 7.96 19.6 9.80 8.82 7.92 19.4 10.2 8.94 8.03 19.3 10.4 8.89 7.94 18.5 10.5 8.85 7.95 20.3 10.6 9.25 8.34 19.8 10.3 9.21 8.32 19.6 10.8 9.23 8.30 19.8 11.3 9.29 8.44 20.3 11.2 9.24 8.36 20.5 10.5 9.28 8.39 20.4 10.7 9.33 8.37 20.2 11.6 9.25 8.31
38
25氨氮浓度（mg/l）20151050123采样时间（d）45进水3#采样点A2采样点 5#采样点A3采样点 出水 图3-5 水力负荷为0.05m3/m2·d条件下5天各采样点氨氮浓度均值
25氨氮浓度（mg/l）
20151050123采样时间（d）45进水3#采样点A2采样点 3
2
5#采样点A3采样点 出水
图3-6 水力负荷为0.06m/m·d条件下5天各采样点氨氮浓度均值
由图3-3～3-6可以看出，对应各个进水水力负荷，该表面流人工湿地A单元一、二级湿地氨氮去除率是较高的，因为A2采样点氨氮浓度与进水氨氮浓度相比，减少幅度较大。经三、四级湿地处理后，氨氮去除率又有所提高，但去除率较一、二级湿地要小，因为A3采样点和出水中氨氮浓度减少幅度不大。同一个进水水力负荷条件下，五天的氨氮均值结果表明氨氮浓度减小的规律相似，说明湿地有稳定运行的能力。虽然进水水力负荷不同，但氨氮浓度减少的规律是相同的。
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1210 A2点氨氮浓度 A3点氨氮浓度出水氨氮浓度氨氮浓度（mg/l）8642000.020.04水力负荷（m3/m2?d）0.060.08 图3-7 不同水力负荷下各个采样点位氨氮浓度对比 90858075去除率（%）
水力负荷：0.03 水力负荷：0.04水力负荷：0.05 水力负荷：0.06 706560555045403A2 5A3 采样点位号7A5 图3-8 各不同水力负荷下同一点位氨氮的总去除率
由图3-7和图3-8可以看出，该表面流人工湿地A单元湿地，同是A2采样点的氨氮浓度随水力负荷的增加而增加，而氨氮的去除率随着水力负荷的增加而降低。其中0.03m3/m2·d和0.04m3/m2·d两个水力负荷同一个采样点位的氨氮浓度和去除率变化不大，而对应0.05m3/m2·d和0.06m3/m2·d两个水力负荷同一个采样点位的氨氮浓度和去除率却变化较大。这说明水力负荷从0.03m3/m2·d升高到0.04m3/m2·d时，对该表面流人工湿地A单元湿地影响很小。也就是说明水力负荷为0.03m3/m2·d时，该表面流人工湿地A单元湿地并没有满负荷运转，该表面流人工湿地A单元湿地完全有能力处理更大水力负荷的污水。但继续增加水力负荷时，对该表面流人工湿地A单元湿地影响较大。当水力负荷增加到0.06m3/m2·d时，出水氨氮浓度升高明显，去除率降低明显。说明该表面流人工湿地A单元湿地所能承受的水力负荷是有一定限度的，在适当的水力负荷下，才能保证好的氨氮去除效果，较低的出水氨氮浓度。
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由图3-8还可以看出，氨氮去除率在该表面流人工湿地A单元湿地前部有较高的去除率，而后部去除率增加较小。对该表面流人工湿地A单元湿地来说，第四级湿地的水力停留时间不短，但在第四级湿地内去除的水中氨氮的量却不大，去除率也不高。可能是因为当污水中氨氮浓度降低到一定程度后，去除率再想提高就不容易了。有一系列来自台湾表面流人工湿地污水处理系统的运行数据显示，表面流人工湿地污水处理系统中氨氮去除率在氨氮浓度为20mg/L左右时，会有一个最大值，最高可达95%以上。而当氨氮浓度下降为5mg/L以下时，表面流人工湿地污水处理系统中氨氮去除率不高，只有40%左右。该资料表面流人工湿地污水处理系统中氨氮去除率与进水氨氮浓度之间是有相关性的，并不是不同进水浓度都会有相同氨氮去除率的。试验中，湿地后部氨氮去除率不高与以上资料是相吻合的。
表3-4 各不同水力负荷下平均每天氨氮的总去除量 平均每天进入湿平均每天排出湿湿地平均每天的 地的氨氮总量 地的氨氮总量 氨氮削减总量 0.03m3/m2·d水力负荷条件 0.035 0.006 0.029 0.04 m3/m2·d水力负荷条件 0.045 0.009 0.037 0.05 m3/m2·d水力负荷条件 0.051 0.015 0.036 0.06 m3/m2·d水力负荷条件 0.061 0.026 0.036 由表3-4可以看出，氨氮的总去除量并不是随水力负荷的增加而增加的，而是基本有一个限值的。当水力负荷增加到一定程度，该表面流人工湿地A单元湿地的氨氮总去除量基本是一个定值，不会再随水力负荷的增加而增加。
总之，由以上分析可知，对于该表面流人工湿地A单元湿地来说，水力负荷为0.03m3/m2·d时，湿地没有满负荷运转，该表面流人工湿地A单元湿地完全有能力处理更多的污水。当水力负荷继续增加时，该表面流人工湿地A单元湿地总氨氮去除量基本不再提高。如果只将该湿地用于削减水中氨氮总量，而不要求出水氨氮浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1一级A标准要求时，可以选择高的水力负荷，这样可以处理更多的污水。该湿地平均每天可去除约36kg氨氮，合每年大约可去除13吨氨氮；而当既要求出水氨氮浓度，又要求削减水中氨氮总量时，根据不同出水要求可以选择不同水力负荷。比如，如果要求出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1一级A标准要求，那可选择0.04m3/m2·d的水力负荷运行。
3.2.2该表面流人工湿地布水系统改造后不同水力负荷下对氨氮的降解作用
各不同水力负荷不同采样点位五天氨氮浓度的原始数据见表3-5。各不同水力负荷不同采样点位五天氨氮的平均浓度统计结果见图3-9～3-12。
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表3-5 B单元湿地氨氮试验数据 数据单位:mg/L
时间 站位 B1 25.3 B2 7.15 B3 5.06 B4 3.32 时间 站9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 22.1 6.53 4.73 3.01 22.3 6.61 4.69 2.98 23.1 6.54 4.67 3.04 23.6 6.55 4.66 3.07 22.7 6.53 4.62 3.04 22.4 6.58 4.69 3.02 22.2 6.61 4.63 3.06 23.5 6.76 4.75 3.15 22.9 6.66 4.84 3.16 22.4 6.68 4.78 3.20 23.6 6.77 4.71 3.14 23.1 6.71 4.73 3.12 23.2 6.68 4.78 3.06 23.6 6.75 4.77 3.02 22.7 6.69 4.77 3.05 21.3 6.43 4.68 3.16 21.5 6.38 4.63 3.18 21.4 6.45 4.68 3.25 20.9 6.42 4.73 3.26 21.5 6.46 4.55 3.22 22.3 6.50 4.62 3.25 22.2 6.49 4.66 3.24 21.7 6.51 4.63 3.23 位 B1 22.5 B2 6.52 B3 4.65 B4 3.08 时间 站9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 23.6 7.10 5.10 3.56 23.2 7.14 5.09 3.62 23.4 7.08 5.08 3.49 24.1 7.13 5.11 3.47 24.1 7.14 5.13 3.55 24.3 7.08 5.12 3.51 24.5 7.12 5.14 3.55 22.3 6.74 4.85 3.32 22.5 6.83 4.92 3.35 22.4 6.86 4.92 3.36 22.9 6.82 4.88 3.43 22.9 6.74 4.88 3.42 22.8 6.78 4.84 3.44 23.5 6.77 4.85 3.40 22.3 6.74 4.89 3.35 22.5 6.65 4.78 3.32 22.1 6.75 4.76 3.31 22.3 6.66 4.83 3.33 22.9 6.66 4.86 3.32 21.9 6.67 4.78 3.38 21.6 6.61 4.75 3.36 22.4 6.69 4.82 3.35 22.8 6.73 4.73 3.27 位 B1 23.5 B2 7.12 B3 5.14 B4 3.58 6月4日 6月5日 6月6日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 24.9 7.11 5.04 3.35 24.2 7.09 5.18 3.27 24.5 7.16 5.10 3.26 25.3 7.14 5.08 3.31 24.8 7.04 5.12 3.35 23.8 7.12 5.04 3.34 24.3 7.25 5.05 3.38 23.5 6.72 4.76 3.11 22.9 6.73 4.77 3.06 23.6 6.68 4.79 3.15 23.4 6.75 4.82 3.14 22.6 6.71 4.76 3.12 22.8 6.74 4.81 3.15 23.1 6.78 4.77 3.13 23.4 6.77 4.79 3.11 22.5 6.52 4.62 3.03 23.6 6.45 4.63 2.95 21.5 6.49 4.58 3.06 22.3 6.41 4.61 3.03 22.4 6.43 4.55 2.94 22.4 6.46 4.66 2.98 22.2 6.52 4.62 2.97 21.7 6.45 4.64 2.92 6月7日 6月8日 8月12日 8月13日 8月14日 8月15日
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续表3-5 B单元湿地氨氮浓度实验数据 数据单位:mg/L
时间 站位 B1 22.3 B2 6.77 B3 4.85 B4 3.36 时间 站9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 19.8 7.88 5.88 4.48 19.5 7.91 5.97 4.52 20.3 7.92 5.93 4.57 19.4 7.85 5.94 4.52 20.8 7.86 5.99 4.56 20.6 7.91 5.94 4.53 20.2 7.84 6.00 4.55 19.3 7.53 5.68 4.38 18.9 7.62 5.68 4.39 19.2 7.61 5.72 4.32 19.6 7.48 5.73 4.35 19.4 7.64 5.77 4.36 19.2 7.68 5.75 4.31 19.7 7.56 5.71 4.37 19.3 7.53 5.71 4.40 21.3 8.60 6.43 4.95 21.6 8.57 6.44 4.82 21.4 8.52 6.45 4.96 22.5 8.43 6.48 4.91 22.1 8.54 6.47 4.89 21.8 8.52 6.46 4.92 21.8 8.58 6.34 4.95 21.3 8.58 6.31 4.89 位 B1 20.3 B2 7.87 B3 5.96 B4 4.55 时间 站9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 20.9 10.8 9.15 7.45 21.2 11.0 9.14 7.41 20.7 10.5 9.16 7.47 21.2 10.4 9.12 7.44 21.4 10.8 9.17 7.43 21.0 10.4 9.16 7.48 21.5 11.2 9.13 7.42 22.5 11.8 9.70 7.78 21.9 10.9 9.60 7.84 21.6 11.3 9.63 7.78 22.3 11.0 9.67 7.79 22.8 11.6 9.67 7.82 22.4 11.4 9.62 7.85 22.5 11.1 9.64 7.78 22.7 10.8 9.66 7.86 19.6 9.95 8.46 6.89 20.3 9.98 8.50 6.94 19.3 9.97 8.48 6.91 19.5 10.0 8.53 6.88 20.2 10.1 8.47 6.89 19.4 9.95 8.44 6.98 19.6 9.98 8.49 6.95 19.8 9.98 8.51 6.97 位 B1 21.3 B2 10.3 B3 9.08 B4 7.43 8月16日 9月22日 9月23日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 22.8 6.70 4.78 3.32 22.5 6.68 4.76 3.37 22.4 6.72 4.77 3.35 22.7 6.75 4.93 3.38 22.6 6.73 4.85 3.29 22.4 6.77 4.82 3.35 22.5 6.72 4.78 3.34 19.6 7.74 5.85 4.43 20.2 7.85 5.93 4.48 19.3 7.82 5.86 4.42 19.7 7.78 5.84 4.46 20 7.83 5.92 4.53 20.4 7.74 5.88 4.47 19.6 7.72 5.83 4.41 19.8 7.75 5.84 4.45 20.3 8.12 6.15 4.65 20.8 8.09 6.09 4.66 20.7 8.15 6.14 4.68 20.3 8.08 6.05 4.72 20.6 8.07 6.13 4.64 20.1 8.14 6.08 4.71 21.6 8.12 6.07 4.70 20.8 8.14 6.16 4.73 9月24日 9月25日 9月26日 10月21日 10月22日 10月23日
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续表3-5 B单元湿地氨氮浓度实验数据 数据单位:mg/L
时间 站位 B1 19.8 B2 9.75 B3 8.29 B4 6.77 10月29日 10月30日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18.6 9.68 8.34 6.80 18.9 9.74 8.24 6.74 19.2 9.73 8.30 6.76 19.5 9.76 8.27 6.74 19.3 9.71 8.25 6.73 19.7 9.74 8.22 6.76 18.8 9.77 8.35 6.68 20.3 10.3 8.65 7.03 19.8 9.89 8.75 7.02 19.6 9.87 8.64 7.14 20.5 10.3 8.62 7.04 20.4 10.5 8.66 7.06 20.3 10.2 8.71 7.02 20.3 10.4 8.69 7.01 19.8 10.3 8.71 7.11
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30氨氮浓度（mg/l）2520151050123采样时间（d）45 进水4#采样点B2采样点 B3采样点 6#采样点出水
图3-9 水力负荷为0.03m3/m2·d时5天各采样点氨氮浓度均值
25氨氮浓度（mg/l）20151050123采样时间（d）45 进水4#采样点B2采样点 6#采样点B3采样点 出水
图3-10 水力负荷为0.04m3/m2·d时5天各采样点氨氮浓度均值
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25氨氮浓度（mg/l）20151050123采样时间（d）45 进水4#采样点B2采样点 6#采样点B3采样点 出水
图3-11 水力负荷为0.05m3/m2·d时5天各采样点氨氮浓度均值
25氨氮浓度（mg/l）20151050123采样时间（d）45 进水4#采样点B2采样点 6#采样点B3采样点 出水
图3-12 水力负荷为0.06m3/m2·d时5天各采样点氨氮浓度均值
由图3-9～3-12可以看出，对应各个进水水力负荷，该表面流人工湿地B单元一、二级湿地氨氮去除率是较高的，因为B2采样点氨氮浓度与进水氨氮浓度相比，减少幅度较大。经三、四级湿地处理后，氨氮去除率又有所提高，但去除率较一、二级湿地要小，因为B3采样点和出水中氨氮浓度减少幅度不大。同一个进水水力负荷条件下，五天的氨氮均值结果表明氨氮浓度减小的规律相似，说明湿地有稳定运行的能力。虽然进水水力负荷不同，但氨氮浓度减少的规律是相同的。
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1210B2点氨氮浓度B3点氨氮浓度B单元出水氨氮浓度氨氮浓度（mg/l）8642000.020.04水力负荷（m3/m2•d）0.060.08
图3-13 不同水力负荷下各个采样点位氨氮浓度对比
90858075水力负荷：0.03水力负荷：0.04水力负荷：0.05水力负荷：0.06去除率（%）706560555045404B2 6B3 采样点位号8B4 图3-14 各不同水力负荷下同一点位氨氮的总去除率
由图3-13可以看出，该表面流人工湿地B单元湿地，同是B2采样点的氨氮浓度随水力负荷的增加而增加，而氨氮的去除率随着水力负荷的增加而降低。其中0.03m3/m2·d和0.04m3/m2·d两个水力负荷同一个采样点位的氨氮浓度和去除率变化不大，而对应0.05m3/m2·d和0.06m3/m2·d两个水力负荷同一个采样点位的氨氮浓度和去除率却变化较大。这说明水力负荷从0.03m3/m2·d升高到0.04m3/m2·d时，对该表面流人工湿地B单元湿地影响很小。也就是说明水力负荷为0.03m3/m2·d时，该表面流人工湿地B单元湿地并没有满负荷运转，该表面流人工湿地B单元湿地完全有能力处理更大水力负荷的污水。但继续增加水力负荷时，对该表面流人工湿地B单元湿地影响较大。当水力负荷增加到0.06m3/m2·d时，出水氨氮浓度升高明显，去
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除率降低明显。说明该表面流人工湿地B单元湿地所能承受的水力负荷是有一定限度的，在适当的水力负荷下，才能保证好的氨氮去除效果，较低的出水氨氮浓度。
由图3-14还可以看出，氨氮去除率在该表面流人工湿地B单元湿地前部有较高的去除率，而后部去除率增加较小。对该表面流人工湿地B单元湿地来说，第四级湿地的水力停留时间不短，但在第四级湿地内去除的水中氨氮的量却不大，去除率也不高。可能是因为当污水中氨氮浓度降低到一定程度后，去除率再想提高就不容易了。有一系列来自台湾表面流人工湿地污水处理系统的运行数据显示，表面流人工湿地污水处理系统中氨氮去除率在氨氮浓度为20mg/L左右时，会有一个最大值，最高可达95%以上。而当氨氮浓度下降为5mg/L以下时，表面流人工湿地污水处理系统中氨氮去除率不高，只有40%左右。该资料表面流人工湿地污水处理系统中氨氮去除率与进水氨氮浓度之间是有相关性的，并不是不同进水浓度都会有相同氨氮去除率的。试验中，湿地后部氨氮去除率不高与以上资料是相吻合的。
表3-6 不同水力负荷下平均每天水中氨氮去除总量 0.03m3/m2·d水力负荷条件 0.04 m3/m2·d水力负荷条件 0.05 m3/m2·d水力负荷条件 0.06 m3/m2·d水力负荷条件 平均每天进入湿地的氨氮总量 0.035 0.045 0.051 0.061 平均每天排出湿地的氨氮总量 0.005 0.007 0.012 0.022 湿地平均每天的氨氮削减总量 0.030 0.039 0.039 0.040 由表3-6可以看出，氨氮的总去除量并不是随水力负荷的增加而总是增加的，而是基本有一个限值的。当水力负荷增加到一定程度，该表面流人工湿地B单元湿地的氨氮总去除量基本是一个定值，不会再随水力负荷的增加而增加。
总之，由以上分析可知，对于该表面流人工湿地B单元湿地来说，水力负荷为0.03m3/m2·d时，湿地没有满负荷运转，该表面流人工湿地B单元湿地完全有能力处理更多的污水。当水力负荷继续增加时，该表面流人工湿地B单元湿地总氨氮去除量基本不再提高。如果只将该湿地用于削减水中氨氮总量，而不要求出水氨氮浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1一级A标准要求时，可以选择高的水力负荷，这样可以处理更多的污水。该湿地平均每天可去除约39kg氨氮，合每年大约可去除14吨氨氮；而当既要求出水氨氮浓度，又要求削减水中氨氮总量时，根据不同出水要求可以选择不同水力负荷。比如，如果要求出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1一级A标准要求，那可选择
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0.05m3/m2·d的水力负荷运行。
3.2.3该表面流人工湿地布水系统改造前后相同水力负荷下对氨氮降解作用对比
表3-7 不同水力负荷下AB两单元湿地各采样点位氨氮浓度对比
水力负荷 A2 0.03 0.04 0.05 0.06 7.2 7.25 8.66 11.1 B2 6.72 6.75 7.97 10.4 采样点位 A3 5.1 5.46 6.98 10 B3 4.78 4.85 6.01 8.83 A4 3.95 4.3 5.79 8.52 B4 3.1 3.36 4.59 7.2 由表3-7可以看出，该湿地B单元对应采样点位处的氨氮浓度总是低于A单元对应点位处的氨氮浓度。说明经过布水系统的改造，不仅提高了湿地污水中溶解氧含量，更重要的是提高了氨氮的去除率，使B单元湿地同级湿地采样点位的氨氮浓度相对更低一些。
氨氮总去除率（%）1008060402000.030.040.050.06水力负荷（m3/m2•d）A单元氨氮总去除率AB单元氨氮总去除率差B单元氨氮总去除率
图3-15 不同水力负荷下AB两单元湿地氨氮总去除率对比
由图3-15可以看出，各水力负荷下B单元湿地氨氮总去除率总是略高于A单元湿地氨氮总去除率的。AB两单元氨氮总去除率的差值是随水力负荷的加大而升高的，说明随着水力负荷的增加，B单元湿地氨氮总去除率比A单元湿地氨氮总去除率提高的更多一些。这是因为布水系统改造后提高了湿地系统污水中的溶解氧含量，导致了B单元氨氮去除率较A单元高一些。但并不能就此认为布水系统改造后氨氮总去除率能无限制的随水力负荷的增加而加速提高。出现这种氨氮总去除率随水力负荷的增加而加速提高的现象，还可能与试验各个水力负荷时的水温有关。因为试
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验进行0.05m3/m2·d和0.06m3/m2·d两个水力负荷试验的采样工作时，天气转凉，气温走低，进水水温较盛夏时要低，水中饱和溶解氧浓度提高较大，在大约相同的大气复氧能力以及其他运行条件下，秋季水中溶解氧含量要高于夏季，这也可以由图3-1、图3-2看出，同样的布水系统，在秋季溶解氧浓度提高更多一些。这至少也是造成氨氮总去除率提高多一些的原因之一。要验证氨氮总去除率是否有随水力负荷的增加而加速提高的现象，需要另外进行长期试验。因试验最大水力负荷只取了0.06m3/m2·d，要验证氨氮总去除率是否有随水力负荷的增加而加速提高的现象，必须有更高的进水水力负荷下再进行各项试验，取得试验数据进行分析后才能确切知道。
0.0450.040.0350.030.0250.020.0150.010.00500.030.040.050.06水力负荷（m3/m2•d）A单元氨氮平均日去除总量AB单元氨氮平均日去除总量差B单元氨氮平均日去除总量氨氮平均日去除总量（t）
图3-16 不同水力负荷下湿地氨氮日平均总去除量对比
由图3-16可以看出，各水力负荷下B单元湿地氨氮日平均总去除量总是略高于A单元湿地氨氮日平均总去除量的。AB两单元氨氮日平均总去除量的差值是随着水力负荷的增加，B单元氨氮日平均总去除量比A单元氨氮总去除率提高的更多一些。水力负荷为0.03m3/m2·d时，AB两单元氨氮日平均总去除量差别不大，可能原因是该水力负荷相对于该表面流人工湿地污水处理系统来说低了些，尽管对布水系统进行了改造，但氨氮日平均总去除量增加并不明显。水力负荷为0.04m3/m2·d时，AB两单元氨氮日平均总去除量差有明显提高。水力负荷为0.05m3/m2·d和0.06m3/m2·d时，AB两单元氨氮日平均总去除量差相差很小。可能原因是该水力负荷下，AB两单元湿地都已达到最大氨氮去除能力，仅通过对布水系统的改造再想无限提高总去除量是不现实的。无论AB两单元氨氮日平均总去除量具体相差多少，可以看出黄色柱是从左向右增高的，说明随着水力负荷的增加，B单元湿地氨氮总去除量比A
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单元湿地氨氮总去除量提高的更多一些。但并不能就此认为布水系统改造后氨氮总去除量能无限制的随水力负荷的增加而加速提高。出现这种氨氮总去除量随水力负荷的增加而加速提高的现象，还可能与试验各个水力负荷时的水温等其他因素有关。因试验最大水力负荷只取了0.06m3/m2·d，要验证氨氮总去除量是否有随水力负荷的增加而加速提高的现象，必须有更高的进水水力负荷下再进行各项试验，取得试验数据进行分析后才能确切知道。
807060504030201000.030.040.050.06水力负荷（m3/m2•d）氨氮总去除率（%）B单元一二级湿地氨氮总去除率B单元三四级湿地氨氮总去除率A单元一二级湿地氨氮总去除率A单元三四级湿地氨氮总去除率
图3-17 不同水力负荷下湿地前后部氨氮总去除率对比
由图3-17可知，氨氮在该表面流人工湿地污水处理系统的前半部可以被去除大部分，而后半部去除率大幅降低。可能原因是表面流人工湿地污水处理系统用于处理氨氮浓度10mg/L以上的污水时，有较高的去除率，而对于低浓度氨氮污水，氨氮去除率可能就不是很高了。特别对于氨氮浓度到5mg/L以下时，如果用表面流人工湿地污水处理系统进行处理，氨氮总削减量是不会太高的。
3.3人工湿地布水系统改造前后COD去除效果
3.3.1该表面流人工湿地布水系统改造前不同水力负荷下COD去除效果
各不同水力负荷不同采样点位五天COD浓度的原始数据见表3-8，各不同水力负荷不同采样点位五天COD的平均浓度统计结果见图3-18。
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表3-8 各站位COD浓度数据 数据单位:mg/L
时间 站位 A1 93.6 A2 22.6 时间 站9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 85.1 22.4 90.3 18.6 87.4 21.5 84.1 23.4 85.6 21.3 92.5 24.1 84.3 23.3 84.2 22.9 84.3 21.3 86.1 18.7 89.7 25.6 80.4 19.3 79.9 22.3 83.5 19.4 88.4 24.5 85.8 24.3 93.4 28.9 87.6 31.2 92.1 27.3 84.3 23.1 92.6 24.5 87.2 28.4 87.6 23.7 位 A1 89.6 A2 25.3 时间 站6月4日 6月5日 6月6日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 95.3 20.7 90.4 25.8 90.3 24.6 89.1 29.1 92.4 21.8 89.7 23.4 92.2 21.6 82.6 20.9 84.3 26.4 88.6 19.6 80.7 20.7 84.5 21.6 86.7 22.5 82.9 23.0 84.6 19.7 92.3 25.6 94.6 24.8 91.2 21.6 87.7 19.6 86.9 26.7 90.4 20.4 92.3 22.6 85.5 24.5 6月7日 6月8日 8月12日 8月13日 8月14日 8月15日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 84.1 28.9 86.5 22.3 84.3 27.4 83.1 26.3 86.2 23.0 80.7 26.7 81.6 20.8 86.1 26.7 89.6 30.1 83.0 24.3 82.4 21.1 86.7 26.4 87.1 27.3 86.5 21.8 88.4 26.7 89.3 25.7 86.5 29.7 87.8 28.3 85.3 26.1 82.1 23.6 86.7 24.8 86.5 22.4 88.3 26.4 位 A1 88.2 A2 24.1 时间 站8月16日 9月22日 9月23日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 83.6 21.3 85.7 28.4 84.3 20.6 80.1 26.7 86.2 21.5 81.4 22.8 82.7 28.4 88.3 35.3 84.5 28.6 82.3 29.4 85.5 27.3 86.1 31.1 80.5 32.9 82.1 33.4 84.6 34.2 81.5 34.2 79.6 33.8 78.4 31.2 76.9 26.9 82.1 28.3 80.5 27.4 84.1 29.5 77.8 29.3 位 A1 82.5 A2 26.8
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续表3-8 各点COD浓度数据 数据单位:mg/L
时间 站位 A1 83.5 A2 29.9 时间 站9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 81.4 41.2 83.5 39.6 74.6 41.8 73.4 42.3 74.6 40.9 77.9 37.5 83.4 38.8 85.3 42.6 84.6 40.5 83.8 46.9 79.6 43.2 80.4 44.4 81.5 46.8 84.3 41.5 86.8 39.7 76.5 38.6 80.3 40.5 78.6 41.7 71.3 37.9 74.8 36.5 77.5 37.6 75.1 40.8 77.0 43.8 位 A1 76.3 A2 44.3 时间 站9月24日 9月25日 9月26日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 84.1 31.6 87.9 28.4 84.5 33.3 80.3 30.7 82.7 32.4 79.6 35.1 83.1 28.7 74.6 24.3 78.5 25.2 79.4 28.9 74.8 30.4 71.6 33.6 74.5 29.4 76.8 28.7 71.4 26.4 80.4 32.1 82.3 28.4 81.0 28.0 79.6 25.4 78.3 30.1 74.2 34.7 76.8 27.8 76.9 31.2 10月21日 10月22日 10月23日 10月29日 10月30日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 83.5 42.0 80.8 42.7 85.9 44.3 88.6 48.0 81.3 47.1 84.7 41.2 86.9 45.2 82.6 47.2 86.7 46.3 87.4 39.3 85.2 42.8 84.4 43.9 83.1 43.3 84.7 46.8 79.8 41.1 位 A1 84.6 A2 46.3
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1009080水力负荷0.03时进水COD浓度水力负荷0.03时出水COD浓度水力负荷0.04时进水COD浓度水力负荷0.04时出水COD浓度水力负荷0.05时进水COD浓度水力负荷0.05时出水COD浓度水力负荷0.06时进水COD浓度水力负荷0.06时出水COD浓度COD浓度（mg/l）7060504030201000246采样时间（d）
图3-18 A单元湿地不同水力负荷下COD进出水浓度
由图3-18可以看出，对应各个进水水力负荷，该表面流人工湿地A单元湿地COD出水浓度都是比进水浓度有较大减少的。其中，水力负荷为0.03m3/m2·d时COD进水浓度与出水浓度相比，减少幅度相对较大，水力负荷为0.06m3/m2·d时COD进水浓度和出水浓度减少幅度相对较小。COD出水浓度是随着水力负荷的增加而增加的。其中0.03m3/m2·d、 0.04m3/m2·d和0.05m3/m2·d三个水力负荷下COD的出水浓度变化不大，而对应0.06m3/m2·d水力负荷下COD的出水浓度增加较大。这说明水力负荷从0.03m3/m2·d升高到0.05m3/m2·d时，对该表面流人工湿地A单元湿地影响较小。继续增加水力负荷时，对该表面流人工湿地A单元湿地影响较大。当水力负荷增加到0.06m3/m2·d时，出水COD浓度升高较明显。但经计算，四个水力负荷条件下，该湿地水中COD去除总量没有太大变化，日平均水中COD去除总量都大约为0.01吨。总之，该表面流人工湿地污水处理系统处理后的COD都能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1一级A标准要求。
如果只将该湿地用于削减水中COD总量，而不要求出水COD浓度满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1一级A标准要求时，可以选择高的水力负荷，这样可以处理更多的污水。至于最大可以选择多大的进水水力负荷时，能够让该表面流人工湿地污水处理系统既能正常运行，能够用于处理尽量多的污水，去除尽量多的水中的COD，同时又不会影响人工湿地中植物的生长以及该表面流人工湿地污水处理系统的正常运行，还需要进一步进行试验，取得相应数据，经分析后才能得到确切参数；当既要求出水氨氮浓度，又要求削减水中氨氮总量时，根据不同出水要求可以选择不同水力负荷。
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3.3.2该表面流人工湿地布水系统改造后不同水力负荷下COD去除效果
各不同水力负荷不同采样点位五天COD浓度的原始数据见表3-9，各不同水力负荷不同采样点位五天COD的平均浓度统计结果见图3-19。
1009080水力负荷0.03时COD进水浓度水力负荷0.03时COD出水浓度水力负荷0.04时COD进水浓度水力负荷0.04时COD出水浓度水力负荷0.05时COD进水浓度水力负荷0.05时COD出水浓度水力负荷0.06时COD进水浓度水力负荷0.06时COD出水浓度COD浓度（mg/l）7060504030201000246采样时间（d）
图3-19单元湿地不同水力负荷下COD进出水浓度
由图3-19可以看出，对应各个进水水力负荷，该表面流人工湿地B单元湿地，COD出水浓度都是比进水浓度减少较大的，其中，水力负荷为0.03m3/m2·d时COD进水浓度与出水浓度相比，减少幅度较大，水力负荷为0.06m3/m2·d时COD进水浓度和出水浓度减少幅度相对较小。COD出水浓度随水力负荷的增加而增加。其中0.03m3/m2·d、 0.04m3/m2·d和0.05m3/m2·d三个水力负荷下COD的出水浓度变化不大，而对应0.06m3/m2·d水力负荷下COD的出水浓度增加较大。这说明水力负荷从0.03m3/m2·d升高到0.05m3/m2·d时，对该表面流人工湿地B单元湿地影响较小。继续增加水力负荷时，对该表面流人工湿地B单元湿地影响较大。当水力负荷增加到0.06m3/m2·d时，出水COD浓度升高较明显。但经计算，四个水力负荷条件下，该湿地水中COD去除总量没有太大变化，日平均水中COD去除总量都大约为0.01吨。总之，该表面流人工湿地污水处理系统处理后的COD都能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1一级A标准要求。
同样的，如果只将该湿地用于削减水中COD总量，而不要求出水COD浓度满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1一级A标准要求时，可以选择高的水力负荷，这样可以处理更多的污水。至于最大可以选择多大的进水水力负荷时，能够让该表面流人工湿地污水处理系统既能正常运行，能够用于处理尽量多的污水，去除尽量多的水中的COD，同时又不会影响人工湿地中植物的生长
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表3-9 各点COD浓度数据 数据单位:mg/L
时间 站位 B1 95.4 B2 26.3 时间 站9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 90.5 24.8 87.6 21.2 85.9 23.7 84.7 19.9 86.5 20.6 88.2 24.7 83.6 18.5 83.6 19.7 89.6 18.6 88.2 20.5 84.3 21.3 86.3 21.5 82.7 22.4 81.4 24.8 80.0 25.8 92.4 30.4 84.6 29.6 88.9 28.3 85.8 29.7 90.7 22.4 86.2 23.8 93.1 24.3 92.7 23.6 位 B1 90.1 B2 23.4 时间 站6月4日 6月5日 6月6日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 90.3 20.2 94.2 21.8 89.7 23.4 88.6 25.1 90.6 24.7 92.4 27.3 96.2 19.1 85.8 25.1 84.2 18.6 80.4 19.3 81.6 17.6 81.4 20.4 85.4 22.8 88.3 26.3 87.4 21.7 90.1 20.9 87.4 21.6 87.9 24.3 93.7 27.0 89.6 24.6 91.4 24.8 94.3 19.6 86.5 20.2 6月7日 6月8日 8月12日 8月13日 8月14日 8月15日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 86.3 24.3 86.7 20.4 80.1 21.9 79.6 25.7 84.3 26.3 86.8 24.8 87.5 28.0 85.6 23.8 84.7 26.7 86.2 28.1 88.5 22.4 90.2 23.7 84.6 27.6 86.5 24.8 84.7 27.9 88.3 26.8 85.2 27.3 90.7 28.4 82.4 21.6 86.3 22.5 84.9 24.8 88.7 26.3 88.0 27.7 位 B1 82.5 B2 26.8 时间 站8月16日 9月22日 9月23日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 80.2 20.4 82.7 22.3 87.3 24.8 85.6 21.7 83.4 23.5 82.5 27.6 80.7 27.1 85.3 31.6 84.6 34.8 80.9 32.9 82.7 31.4 84.6 32.8 88.3 32.7 85.4 27.5 81.1 26.8 83.4 32.7 78.2 28.6 80.6 27.4 79.6 28.0 78.4 30.4 80.3 25.5 84.1 33.8 77.9 31.4 位 B1 84.6 B2 26.7
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续表3-9 各点COD浓度数据 数据单位:mg/L
时间 站位 B1 80.6 B2 33.4 时间 站9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 81.4 41.8 74.5 40.9 77.6 38.5 81.3 37.6 81.3 40.3 78.4 43.8 72.7 39.1 84.3 45.3 85.2 41.6 80.6 42.8 81.6 43.5 82.7 44.8 86.4 37.1 84.2 46.2 80.9 38.5 78.2 42.3 77.9 38.1 72.1 39.5 75.6 38.2 80.5 36.4 78.4 40.3 74.2 41.7 73.8 37.1 位 B1 73.8 B2 39.2 时间 站9月24日 9月25日 9月26日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 84.5 33.6 83.1 28.1 81.7 28.6 84.9 29.1 86.3 31.8 81.6 34.0 79.7 27.2 80.3 28.6 74.2 24.3 73.2 23.7 77.4 30.6 79.4 26.7 78.9 28.1 77.6 29.4 72.5 31.5 82.5 30.6 81.9 31.4 78.6 28.5 77.9 27.9 80.4 29.1 79.6 27.6 78.5 25.4 75.3 33.3 10月21日 10月22日 10月23日 10月29日 10月30日 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 9:00 10:00 11:00 12:00 14:00 15:00 16:00 17:00 84.2 45.6 86.7 40.3 84.0 45.2 84.9 42.8 86.4 41.6 86.5 44.3 80.6 42.5 86.5 45.6 84.3 42.8 82.5 40.1 81.6 46.6 85.3 39.3 84.2 41.5 86.7 42.7 80.1 47.3 位 B1 88.3 B2 47.1
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以及该表面流人工湿地污水处理系统的正常运行，还需要进一步进行试验，取得相应数据，经分析后才能得到确切参数；当既要求出水氨氮浓度，又要求削减水中氨氮总量时，根据不同出水要求可以选择不同水力负荷。
3.3.3该表面流人工湿地布水系统改造前后不同水力负荷下COD去除效果
7570北侧湿地COD总去除率南侧湿地COD总去除率COD总去除率（%）65605550450.030.0350.040.0450.050.0550.06水力负荷（m3/m2•d）
图3-20 AB两单元湿地不同水力负荷下COD总去除率
由图3-20可以看出，AB两单元同一水力负荷下COD的总去除率没有明显变化，即试验是否将布水系统进行改造，对COD处理效果几乎没有影响。由此可以说明，污水中溶解氧的含量多少与系统对COD的去除率没有明显相关关系。COD可以通过沉淀、过滤、植物根系生物膜的吸附、吸收及厌氧、好氧微生物代谢降解而被分解、分离除去，其中对溶解氧的需要不是影响COD去除效果的主要因素。
3.4该表面流人工湿地削减水中污染物总量情况综合分析
3.4.1湿地AB两单元各个湿地单元对氨氮的削减情况分析
经过对试验数据的进一步梳理分析，得出该湿地AB两单元一二级湿地、第三级湿地、第四级湿地氨氮日平均总去除量数据见表3-10。
表3-10 湿地各单元氨氮日平均总去除量数据 单位:吨
A单元湿地 B单元湿地 第一、二级湿地 0.0280 0.0294 第三级湿地 0.0039 0.0041 第四级湿地 0.0026 0.0035 日均去除水中污染物总量 0.0345 0.0370 由上表可知，该湿地前两个单元氨氮削减量较大，属于强化处理单元。污水中的绝大部分氨氮在前两个单元被削减。A单元湿地污水中氨氮日均总去除量中的
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81.1%是在前两个单元中从污水中被除去的，B单元湿地污水中氨氮日均总去除量中的79.5%是在前两个单元中从污水中被除去的。
第三级湿地氨氮削减量较小，A单元湿地污水中氨氮日均总去除量中的11.3%是在第三级湿地中从污水中被除去的，B单元湿地污水中氨氮日均总去除量中的11.1%是在前两个单元中从污水中被除去的。
第四级湿地氨氮削减量最小，A单元湿地污水中氨氮日均总去除量中的7.5%是在第三级湿地中从污水中被除去的，B单元湿地污水中氨氮日均总去除量中的9.5%是在前两个单元中从污水中被除去的。
对比AB两单元湿地可以知道，B单元湿地的氨氮日均去除量略高于A单元前两级湿地的氨氮日均去除量，这也充分说明了污水的溶解氧浓度增加对削减水中氨氮总量是有明显效果的。同时，同样面积同样构造的湿地，B单元可以比A单元去除更多的氨氮，即可以提高同样构造湿地单位面积氨氮去除量。也就是说，我们可以用较少的占地去除同样多的氨氮，这样可以提高单位土地的污水处理量，可以节省建设投资，有明显的经济效益。而且节省了占地面积，增加了土地利用强度，从土地利用角度上来讲，也是有其环境效益的。以上充分说明了污水的溶解氧浓度增加对削减水中氨氮总量是有明显经济效益和环境效益的。
对比AB两单元第三级湿地氨氮日均去除量数据可以看出，布水系统改造前后AB两单元第三级湿地的氨氮日均去除量并没有明显变化。第三级湿地单元的设计功能是：增强湿地系统的生物多样性，提高湿地系统的稳定运行能力，增加污水中溶解氧含量。第三级湿地中设计有开放水面，在开放水面上通过大气复氧来提高系统污水中的溶解氧含量，而大气复氧的动力是与污水中溶解氧浓度密切相关的，同样条件下，污水中溶解氧浓度高，大气复氧率低，而污水中溶解氧浓度低，大气复氧率就高。也就是说，对第三级湿地布水系统进行改造后，虽然在第三级湿地进水处溶解氧浓度有明显提高，但是因为后期大气复氧率的相对降低，可能导致了对于第三级湿地中整个污水的整体溶解氧浓度提高并不显著，所以在第三级湿地内，AB两单元湿地氨氮日均去除量并没有大的改变。
总之，该湿地前两个单元为强化处理单元，绝大多数氨氮在此被除去，正是因为如此，前两个单元对溶解氧的需求量也更大，提高污水中溶解氧含量对前两个单元氨氮的去除效果明显；第三个单元原本就被设计为溶解氧提高单元，布水系统的改造对本单元氨氮去除量影响较小，也可以说，在湿地的运行当中，第三级湿地前可以不必对布水系统进行改造；第四个单元为出水稳定单元，通过对布水系统的改
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造来提高污水中溶解氧的含量对系统提高氨氮去除量还是有明显效果的。
如果某湿地受地形限制，不能对每级湿地通过布水系统的改造来提高系统污水中的溶解氧含量时，或者有条件选择人工曝气方式来提高系统污水中的溶解氧含量时，可以尽量选择在前边一、二级湿地来提高系统污水中的溶解氧含量，这样可以有更高的溶解氧利用率，以带来更高的效益投资比。 3.4.2表面流人工湿地设计进行改进的思路
我国于2010年12月17日发布了《人工湿地污水处理工程技术规范》，在这个规范中，要求设计表面流人工湿地时，在进水氨氮浓度小于等于10mg/L时，氨氮去除率可以参照20～50%来设计。
试验中，第三级湿地出水的氨氮浓度基本都在10mg/L以下，A单元第四级湿地四个水力条件下氨氮的平均去除效率为18.1%，B单元第四级湿地四个水力条件下氨氮的平均去除效率为26.9%。试验数据也印证了规范中表2的数据要求的可操作性。另外，由试验数据可以知道，表面流人工湿地污水处理系统在设计用于削减污水中氨氮量时，完全可以将进水氨氮设计为≤25mg/L，试验也证实了表面流人工湿地完全有能力去除更多量的氨氮。将进水氨氮设计为≤25mg/L，可以比将进水氨氮设计为≤10mg/L有更高的削减量和去除效率，当然也就可以获得更高的经济效益和环境效益。
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4、结论与不足
4.1主要结论
(1) 布水系统改造前后，系统溶解氧含量有所增加。增加系统溶解氧含量会使系统氨氮去除率、总去除量提高。在不增加任何运行费用和运行管理难度，只增加极少一次性投资的情况下，合理利用地势，增大大气复氧效率来增加污水中溶解氧含量，对提高系统氨氮去除率是有明显效果的。
(2) 表面流人工湿地污水处理系统对氨氮和COD都有去除效果，在适合的水力负荷下，表面流人工湿地污水处理系统完全可以用于对小城镇常规污水处理厂出水进行进一步深度处理，可以用于小城镇常规污水处理厂的提升改造工程。对于本试验系统来说，用于处理小城镇常规污水处理厂出水时，当要求湿地出水COD和氨氮浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)表1中一级标准要求时，进水水力负荷采用0.04 m3/ m2·d、0.05 m3/ m2·d最为适宜，这样既经济可行，又可以有较好的COD和氨氮出水浓度。而在不要求氨氮和COD出水浓度满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1一级A标准要求，只要求削减水中氨氮和COD总量时，还可以加大水力负荷，以处理更多的污水，使污水中氨氮和COD浓度都有一定程度的降低。当然，一个表面流人工湿地污水处理系统对水中氨氮和COD的去除总量是有最大值的，当去除总量到达一定值后，再想提高该湿地污水处理系统的水中污染物的去除总量是很难的。
(3) 此前许多资料都表明表面流人工湿地污水处理系统对氨氮有去除效果，但是对氨氮的去除率说法很不一致，氨氮去除率从约20%到90%以上，甚至到95%以上都有，造成这个不一致的原因除了湿地构造、气温等的不同之外，最大的原因应该是进水浓度的不同。表面流人工湿地污水处理系统对氨氮的去除率并不总是一样的，对于浓度很高和浓度很低的污水，氨氮去除率会很低，而只有对于适中的进水氨氮浓度，才会有较高的氨氮去除率。试验认为，当进水氨氮浓度大于10mg/L时，表面流人工湿地污水处理系统对氨氮的去除效果才会好，而低于5mg/L时，表面流人工湿地污水处理系统对氨氮的去除率会很低。
(4) 总之，该湿地前两个单元为强化处理单元，提高污水中溶解氧含量对前两个单元效果明显；第三级湿地前可以不必对布水系统进行改造。在受地形限制或者有条件选择人工曝气方式来提高系统污水中的溶解氧含量时，可以尽量选择在前边一、二级湿地来提高系统污水中的溶解氧含量，可以有更高的溶解氧利用率和更高的效
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益投资比。
4.2不足
(1) 各个进水水力负荷情况下的运行时间不长，只有四到五个理论水力停留期，有可能导致试验数据不是足够精准。且整个正式试验期只有6个月，只选了四个进水水力负荷，对于再小一些或再大一些进水水力负荷情况下该湿地运转情况不明，特别是在该系统对于COD的去除效果研究中，如果能有再大一些进水水力负荷运行数据会更好的说明一些问题。
(2) 如果有条件，最好能调整进水氨氮浓度，做一下氨氮进水浓度与去除率的相关性试验，这样可以更好的说明许多问题。但本次试验已不具备这个条件。
(3) 因试验设计时考虑不周，一方面没有将试验时各个水样的水温和采样时气温资料留存下来，另一方面，对于COD数据，当时只设计了进出口样品采集，没有对每一个湿地单元的进出口都进行样品采集和试验室分析，以致于论文修改时无法找到水温和气温资料来做进一步的分析研究，也没有足够多的COD数据来对每一个湿地单元进行进一步的分析研究。
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Indexing gas transfer in self-aerated flows(J)
致 谢
值此论文完成之际，我要衷心感谢我的导师汝少国老师和冯学岭研究员，在他们的精心指导和严格要求下，我的论文才得以顺利完成。在我学习和论文撰写期间，两位老师以严谨治学的精神、渊博的知识、科学的研究方法和求实的师表风范给我留下了深刻的印象，使我终生受益。两位老师从论文的立题、研究方法到论文的撰写、修改和审定都给了我极大的启发和指导。衷心感谢王少华、刘玲、柴明艳、李瑾等同学，污水处理厂工作人员和环境监测站的同事们，中国海洋大学海洋生物学院的领导、老师们，环境保护科学研究所的领导、同事们，感谢他们对我课题研究工作的支持及学习上的关怀。
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个人简历
1970年2月21日出生于山东省临沂市沂水县
1987年9月考入山东工业大学基础部环境工程专业，1989年7月专科毕业。
1993年9月考入同济大学环境学院环境工程专业，1997年12月本科毕业并获得工学学士学位。
2009年9月考入中国海洋大学海洋生命学院生物工程专业，攻读硕士学位至今。 在硕士学习期间，我修完了规定的学分，个人培养计划已审核通过，且各课程成绩优良。 在科研方面，努力研究科学问题，观点明确，具有综合运用专业科学知识及技术手段分析和解决实际问题的水平。
在导师的指导下，完成了硕士学位论文的科研工作，并于今年3月份提交盲评。根据盲评结果，各位同行专家对本人的科研工作给与了充分的肯定，认为论文达到了硕士论文水平，同意参加硕士论文答辩。盲评成绩为3b。
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发表的学术论文
1、苏永慧、刘光明、赵国莲 云蒙湖水中营养物质现状与治理措施探讨 科技信息，2011，377(21):38-39 (国际刊号:ISSN1001-9960、国内刊号:CN37-1021/N)
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