人工濕地對(duì)污水的凈化效果及機(jī)理

人工濕地對(duì)污水的凈化效果及機(jī)理

濕地是由水、永久性或間歇性的水和水生生物組成的自然綜合體。自20世紀(jì)50年代起,世界各國(guó)開(kāi)始研究和應(yīng)用湖濱帶、沼澤、漫灘地等自然濕地生態(tài)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行各種類(lèi)型污水的凈化,但后來(lái)發(fā)現(xiàn),這些用于污水處理的濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能逐漸喪生,其物種組成和種群結(jié)構(gòu)功能發(fā)生顯著的不可逆變化,自然濕地的總體價(jià)值大受影響。人工濕地又稱(chēng)構(gòu)建濕地、蘆葦床系統(tǒng)等,是根據(jù)自然濕地生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)、生化反應(yīng)的協(xié)同作用來(lái)處理廢水的系統(tǒng)。與自然濕地相比,人工濕地污水處理系統(tǒng)因具備自然濕地凈化污水的功能而不影響其生態(tài)價(jià)值,并且容易對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化控制與管理,因而倍受關(guān)注。近二十多年以來(lái),在全球范圍內(nèi),特別是在歐美國(guó)家,人工濕地系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用,處理各種不同類(lèi)型的廢水,如生活污水、暴雨徑流、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)面源污染、酸性礦水及垃圾滲濾液等。研究表明,人工濕地不僅對(duì)有機(jī)物有較強(qiáng)的降解能力,對(duì)污水處理廠難去除的營(yíng)養(yǎng)元素如氮、磷也有一定的去除效果。以下對(duì)人工濕地系統(tǒng)類(lèi)型、去除氮磷的效果、機(jī)理、影響因素及預(yù)測(cè)模型等作一綜合評(píng)述,以期為今后人工濕地的研究和設(shè)計(jì)提供參考。1工藝自身特性人工濕地一般由透水性的基質(zhì)、水生植物、微生物及水體等部分組成,各部分相互作用,構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),通過(guò)過(guò)濾、吸附、沉淀、植物吸收、微生物降解等途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)污染物質(zhì)的高效分解與凈化。根據(jù)污水在系統(tǒng)中流動(dòng)方式的差異,人工濕地污水處理系統(tǒng)可分為表面流(SFCW)和潛流(SSFCW)兩種類(lèi)型,后者又分水平流(HSSFCW)和垂直流(VSSFCW)兩種布水方式,也有的把布水方式設(shè)計(jì)成波形流動(dòng)(WSSFCW)。在SFCW中,污水在基質(zhì)(通常為土壤)表面漫流,一般水層深0.2～0.4m,而在SSFW中,污水在表層以下基質(zhì)(大多為礫石)中滲流。從兩種系統(tǒng)的特性來(lái)看,SFCW具有較低的建設(shè)安裝成本和簡(jiǎn)單的水力特征,適合應(yīng)用于污染河水和湖水修復(fù)、農(nóng)業(yè)暴雨徑流及污水二、三級(jí)處理等方面;SSFCW水流維持在礫石基質(zhì)表面以下,保溫效果好,處理效果受氣候、季節(jié)的影響較小,并且可以避免異味、昆蟲(chóng)帶菌及暴露等問(wèn)題,比較適合于處理垃圾滲濾液、農(nóng)業(yè)污水及一些工業(yè)廢水。人工濕地對(duì)BOD,COD,SS及污染細(xì)菌的去除率可達(dá)90%以上,但對(duì)氮磷的去除率較低且不穩(wěn)定,一般接近50%,有的為60%～86%,在有預(yù)處理設(shè)施和處理面積足夠大(>50m2·m-3·d-1)的條件下,其總氮和總磷的去除可達(dá)90%以上。人工濕地系統(tǒng)因構(gòu)成方式和水流途徑不同,對(duì)氮磷的去除效果也存在一定的差異。在SFCW中,由于營(yíng)養(yǎng)元素的去除主要發(fā)生在沉積物質(zhì)中,而廢水在沉積物上流經(jīng)時(shí),溶解營(yíng)養(yǎng)元素向沉積物中擴(kuò)散的速度非常緩慢,因而氮磷的去除只有10%～15%;而在SSFCW中,水流與基質(zhì)和植物根系的接觸比較充分,氮磷的去除效果也相應(yīng)較好,如在每公頃面積處理約800人產(chǎn)生的生活污水的負(fù)荷條件下,氮的去除率為35%,磷為25%,在適當(dāng)條件下分別可以提高到50%和40%。對(duì)脫氮效果而言,VSSFCW優(yōu)于HSSFCW,復(fù)合垂直流較單一流向較好,間歇運(yùn)行優(yōu)于連續(xù)運(yùn)行。WSSFCW優(yōu)化了傳統(tǒng)潛流人工濕地的流態(tài),污水可在床體內(nèi)進(jìn)行波形流動(dòng),反復(fù)地與濕地系統(tǒng)中的上、中、下層的微生物、根系及基質(zhì)充分接觸,研究表明,在相同試驗(yàn)條件下,WSSFCW在污染物去除方面明顯優(yōu)于HSSFCW,氨氮和總磷的去除率分別提高了22.0%和8.4%?？傊?人工濕地脫氮除磷的效果是有局限性的,會(huì)受到種種因素的制約和影響。2脫氮和除磷的機(jī)理2.1生物處理系統(tǒng)廢水中的氮基本以有機(jī)氮和氨氮兩種形式存在,其去除機(jī)制包括:植物和其他生物的吸收、氨化作用、硝化作用、反硝化作用、氨的揮發(fā)作用、NH+4的陽(yáng)離子交換作用等。一般情況下,有機(jī)氮被微生物分解與轉(zhuǎn)化,所以人們更關(guān)注氨氮的去除。濕地植物根毛的輸氧及傳遞特性,使根系周?chē)B續(xù)呈現(xiàn)好氧、缺氧及厭氧狀態(tài),相當(dāng)于許多串聯(lián)或并聯(lián)的處理單元,使硝化和反硝化作用可以在濕地系統(tǒng)中同時(shí)進(jìn)行。研究認(rèn)為,在植物-礫石床潛流濕地中,礫石床良好的多孔性和植物的根區(qū)效應(yīng)是影響氨氮去除效果的主要因素,氮去除率達(dá)80%。硝化作用只將NH3-N轉(zhuǎn)化為NO-2-N和NO-3-N,反硝化作用才可以使氮以N2O和N2形式從系統(tǒng)中根本去除。在氮的反硝化過(guò)程中又分為兩步,即先變?yōu)镹2O(溫室氣體),再轉(zhuǎn)變?yōu)镹2,在pH較低時(shí),后一步受到限制。因此,從環(huán)境保護(hù)的角度看,濕地系統(tǒng)的pH一般要維持在6以上。廢水中氨氮作為植物生長(zhǎng)過(guò)程中不可缺少的物質(zhì)也可以被植物直接攝取,合成植物蛋白質(zhì)與有機(jī)氮,再通過(guò)植物的收割從廢水和濕地系統(tǒng)中除去。值得注意的是,人工濕地系統(tǒng)中已沉淀的有機(jī)物在部分硝化以后一部分氮可以回到水中,同樣當(dāng)吸收了氮的植物枯死后也會(huì)釋放一部分氮回到水中,因此在計(jì)算氮的去除時(shí)應(yīng)考慮總的物料平衡。2.2多情況下磷的去除機(jī)理及微生物對(duì)磷的去除污水中的磷包括活性磷和非活性磷,后者又包含可溶性和顆粒性?xún)煞N形態(tài)。人工濕地對(duì)磷的去除是基質(zhì)吸附、植物吸收和微生物去除3條途徑共同作用的結(jié)果,而磷最終從系統(tǒng)中去除依賴(lài)于濕地植物的收割和飽和基質(zhì)的更換。圖1表示了磷在人工濕地中的存在形式和去除途徑。基質(zhì)不僅對(duì)磷具有吸附作用,而且含Ca和Fe的基質(zhì)可通過(guò)Ca、Fe與PO4?334-反應(yīng)而沉淀,另外,試驗(yàn)表明廢水中的磷酸鹽對(duì)磷的去除也具有一定的化學(xué)促沉作用。大多情況下,磷的去除途徑主要是基質(zhì)的沉淀和吸附作用。在沒(méi)有種植植物的表面流礦物土壤床濕地系統(tǒng)中,可溶性活性磷的去除接近100%,可見(jiàn)可溶性活性磷的去除主要靠礦物土壤的作用。無(wú)機(jī)磷也是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素,廢水中無(wú)機(jī)磷可被植物吸收利用組成卵磷脂、核酸及ATP等,然后通過(guò)植物的收割而移去?；|(zhì)對(duì)磷的吸收是一個(gè)可逆的過(guò)程,當(dāng)進(jìn)水中磷的濃度太低,不能滿(mǎn)足植物和其他生物生長(zhǎng)的需求時(shí),生物可利用基質(zhì)中因沉淀和吸附積蓄的磷。人工基質(zhì)在某種程度上作為一個(gè)“磷緩沖器”調(diào)節(jié)著水中磷的濃度,其中吸附磷最少的土壤最易釋放磷。微生物對(duì)磷的去除包括對(duì)磷的正常同化和對(duì)磷的過(guò)量積累。由于人工濕地系統(tǒng)中植物光合作用光反應(yīng)、暗反應(yīng)交替進(jìn)行,根毛輸氧也交替出現(xiàn),以及系統(tǒng)內(nèi)部不同區(qū)域?qū)ρ跸牧看嬖诓町?從而導(dǎo)致系統(tǒng)中好氧和厭氧情況交替出現(xiàn),使磷的過(guò)量釋放和過(guò)量積累得順利完成。基質(zhì)的吸附、水生植物的吸收和微生物的作用對(duì)廢水中磷的去除是3條平行的途徑,三者對(duì)磷的去除速度以基質(zhì)最快,水生植物最慢。水生植物對(duì)磷的吸收雖然很慢,但是一個(gè)不可逆的過(guò)程,當(dāng)基質(zhì)吸附達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí),其對(duì)磷的吸收發(fā)揮著重要作用。對(duì)垂直流人工濕地的研究表明,3條途徑對(duì)磷去除的貢獻(xiàn)大小為:基質(zhì)>水生植物≥微生物(短期結(jié)果),水生植物>基質(zhì)≥微生物(長(zhǎng)期結(jié)果),最終測(cè)定結(jié)果顯示總磷的去除率在90%以上,其中植物去除約占70%,礫石基質(zhì)去除占20%,生物膜中微生物去除約占10%。3影響氮磷去除的因素3.1工業(yè)廢水水質(zhì)人工濕地的床體有多種類(lèi)型,不同的床體結(jié)構(gòu),形成不同的滲流能力和凈化機(jī)理,對(duì)濕地的凈化處理效果有明顯的影響。如在礫石床人工濕地中,植物可以通過(guò)根區(qū)效應(yīng)氧的傳輸作用加快硝化作用,但在土壤床系統(tǒng)中,雖然也存在根區(qū)效應(yīng),但土壤床較差的孔隙條件限制了根區(qū)效應(yīng)的氧傳輸,從而抑制了硝化細(xì)菌的作用。對(duì)垂直流人工濕地基質(zhì)配置方式的研究顯示,基質(zhì)按大小分層并沒(méi)有提高去除效果,因?yàn)楹衩艿慕橘|(zhì)層阻止了系統(tǒng)的氣體交換過(guò)程。對(duì)磷去除效果較好的基質(zhì)有:石灰石、沸石、白云石、浮石、沙子、鈣硅石、LECA(一種多孔滲水性好的介質(zhì))以及工業(yè)廢料如爐渣、礦渣和飛灰等。以往在人工濕地基質(zhì)的選擇上,更多的是考慮材料在當(dāng)?shù)氐目傻眯约邦w粒的大小(防止阻塞),而忽視了其對(duì)磷的去除能力。事實(shí)上,不同基質(zhì)對(duì)磷的去除存在較大差異,若土壤中含有較多的鐵、鋁氧化物,則有利于生成溶解度很低的磷酸鐵或磷酸鋁,增強(qiáng)土壤的去磷能力;若以礫石為填料的濕地,礫石中的鈣可以生成不溶性磷酸鈣而發(fā)生沉淀。因此,如何選擇合適的基質(zhì)類(lèi)型對(duì)提高磷的去除顯得十分重要。蘆葦碎石床對(duì)磷去除率為28.2%,而蘆葦碎石土壤床對(duì)磷的去除率為67%～83.7%,可見(jiàn)后者中磷的去除與土壤基質(zhì)的吸附功能有密切的關(guān)系;以花崗石-砂-粘性土壤為主要介質(zhì)的人工濕地對(duì)污水中磷的去除率達(dá)94%以上。研究認(rèn)為,沸石的比表面積高達(dá)400～800m2/g,在去除氨氮方面性能大大優(yōu)于活性炭和陶粒,不僅具有較強(qiáng)的吸附能力,而且具有很好的緩沖氨氮進(jìn)水中沖擊負(fù)荷的能力,氨氮平均去除率高于99%。對(duì)沸石-石灰石為基質(zhì)的人工濕地系統(tǒng)研究中發(fā)現(xiàn),兩種基質(zhì)發(fā)生了協(xié)同作用,對(duì)總氮、總磷的去除效果均好與其單獨(dú)使用。基質(zhì)對(duì)廢水中磷的吸附去除作用不是無(wú)限制的,到一定程度會(huì)達(dá)到飽和,可以依據(jù)基質(zhì)中磷的平衡濃度EPC0(equilibriumPconcentration)來(lái)判斷系統(tǒng)是否該休整及基質(zhì)是否該更換。在選用基質(zhì)時(shí),應(yīng)該選擇低水力抗性,具較低EPC0,較高Smax(最大吸附值)和Pr(磷保持能力)的基質(zhì),同時(shí)也可以根據(jù)基質(zhì)的Smax來(lái)估算基質(zhì)的使用期限。3.2不同類(lèi)型植被對(duì)人工濕地凈化效果的影響水生植物是人工濕地的重要組成部分,它不僅可以直接攝取污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),而且其根系的泌氧功能為微生物分解轉(zhuǎn)化有機(jī)物提供了適宜的環(huán)境條件。水生植物可以傳輸約90%的氧到根系周?chē)?。研究顯示:水生植物塘在生長(zhǎng)旺季,氨氮去除率為80%～98%,總磷去除率為60%～96%;蘆葦床(Phragmitascommunis)總磷去除率為75.6%,比空白床高26.9%;兩棲榕(Ficussp.)人工濕地對(duì)生活污水的總氮、總磷有較好的凈化效果,與未種植物系統(tǒng)相比,總氮、總磷去除率分別提高了17%和12%。可見(jiàn),水生植物在人工濕地的凈化作用中扮演著重要角色。質(zhì)量衡算的研究結(jié)果表明,對(duì)于以水稻(Oryzaglaberrima,OryzasativaL.)為植被的浸灌系統(tǒng)及以皇草(Pennisetumpurpuremschumach)為植被的壟溝系統(tǒng)而言,植被的吸收作用是最主要的去除氮、磷的機(jī)制,占去除的氮、磷總量的50%以上。濕地植物的篩選是人工濕地研究的一個(gè)重要方面,不同的植物種類(lèi)對(duì)人工濕地系統(tǒng)的污水凈化效果存在一定的差異。蘆葦是人工濕地中最常見(jiàn)的種類(lèi),其生物量大,具有較深的徑和根系。燈心草(Juncuseffusus)因具有很強(qiáng)的氧傳輸能力和光合作用(即使在冬天也能進(jìn)行),在中歐地區(qū)廣泛應(yīng)用。Tanner等發(fā)現(xiàn),礫石床人工濕地中總氮的去除與植物的生物量呈線性關(guān)系,而總磷的去除卻不存在這種關(guān)系。紅萍(Azolla)對(duì)水中的銨態(tài)氮和磷具有強(qiáng)烈的吸收作用,對(duì)面源污水中氮磷的凈化率較高,其平均累計(jì)氮凈化率達(dá)71.7%。對(duì)比研究表明,水芹(Eichhorniacrass)濕地對(duì)磷的去除優(yōu)于鳳眼蓮(Eichhorniacrassipes)濕地,蘆葦床系統(tǒng)優(yōu)于茭草床(Zizaniscaduciflora)系統(tǒng)。不同季節(jié)、不同生長(zhǎng)期以及不同部位,對(duì)氮磷的吸收是不同的。Reddy等在研究幾種水生植物污水凈化能力時(shí)發(fā)現(xiàn),夏季鳳眼蓮脫氮除磷的效果較好,而冬季水鱉(HydrocotyleumbellataL.)效果較好。一般認(rèn)為植物各器官對(duì)磷的吸收含磷量葉>莖>胚軸,但Tanner等對(duì)礫石床人工濕地中8種植物的研究表明,大部分植物地下部分組織氮和磷的含量與地上部分基本相當(dāng)。不同的根系狀況,微生物及酶的空間分布是不同的。增大濕地植物根系的擴(kuò)展空間,有利于提高人工濕地凈化污水的有效空間,是增強(qiáng)人工濕地污水凈化能力的一項(xiàng)重要措施。研究得出,香蒲(Typhaangustifolia)、燈心草人工濕地最佳凈化空間為20～25cm以上的濕地層,此空間內(nèi)細(xì)菌、放線菌和真菌極其豐富。由于兩棲榕主根不發(fā)達(dá)且側(cè)根主要集中在地表,導(dǎo)致該植物為人工濕地微生物提供附著物和傳輸氧氣的作用比草本植物差,從而影響凈化效果,總氮、總磷的去除率只有40%～50%。因此可考慮兩棲榕和草本植物混種,草本植物地下發(fā)達(dá)的須根系與兩棲榕地表發(fā)達(dá)的側(cè)根系和不定根系形成縱橫交錯(cuò)的根系網(wǎng),地上部分可充分利用陽(yáng)光,地下部分密度大,為人工濕地中的微生物提供充足氧氣和理想的附著物,從而達(dá)到最佳凈化效果。3.3植物根系有機(jī)物人工濕地中的微生物在有機(jī)物的降解轉(zhuǎn)化方面發(fā)揮著重要作用。在氮的去除方面起作用的有氨化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌、硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌。研究表明,微生物的反硝化是人工濕地脫氮的主要途徑,蘆葦和茭草床中植物吸收的氮量?jī)H占入水總氮量的15%左右。除磷微生物的優(yōu)勢(shì)種有:不動(dòng)桿菌屬(Acinetobacter)、氣單胞菌屬(Aeromonas)和假單胞菌屬(Pseudomonas),有機(jī)磷和磷酸鹽沉淀磷主要是通過(guò)這些菌的協(xié)調(diào)作用轉(zhuǎn)化為溶解的磷酸鹽,從而被植物體吸收利用。在人工濕地中,植物根系分泌物可促進(jìn)某些嗜磷、氮細(xì)菌的生長(zhǎng),促進(jìn)氮磷的釋放、轉(zhuǎn)化,從而間接提高凈化效率。有植物的濕地系統(tǒng),嗜磷、氮細(xì)菌的數(shù)量顯著高于無(wú)植物的濕地系統(tǒng),且植物根部的細(xì)菌比介質(zhì)中高1～2個(gè)數(shù)量級(jí),這為人工濕地污水處理系統(tǒng)提供了足夠的分解者。3.4污水處理的影響因素人工濕地系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),其對(duì)污水的處理效果不僅只受以上3個(gè)方面的影響,還受污水的負(fù)荷、污水性質(zhì)、水力停留時(shí)間、溫度以及pH值等諸多因素的影響。3.4.1對(duì)污水中重金屬離子的影響一般認(rèn)為,間歇負(fù)荷有助于提高氮磷的去除效果。如果維持人工濕地周期性的干濕狀態(tài),氮磷的去除效率可以提高1倍。當(dāng)有機(jī)負(fù)荷較高時(shí),異養(yǎng)細(xì)菌的生長(zhǎng)占優(yōu)勢(shì),抑制了硝化細(xì)菌的生長(zhǎng),系統(tǒng)中氮的去除會(huì)受影響。污水中的重金屬離子對(duì)人工濕地系統(tǒng)的功能也會(huì)產(chǎn)生一定的影響,在人工濕地用于處理礦山酸性廢水時(shí),隨著土壤容納重金屬離子的“飽和”,新增重金屬離子將以有效態(tài)形式作用于濕地微生物群落,會(huì)嚴(yán)重抑制反硝化等微生物代謝過(guò)程,削弱氮、磷的去除。實(shí)驗(yàn)表明3種重金屬離子對(duì)反硝化作用的抑制程度為:Cd2+>Zn2+>Cu2+。3.4.2除磷劑的應(yīng)用Huang等指出,濕地中NH+4-N和TKN的濃度隨HRT的延長(zhǎng)呈指數(shù)下降,其去除率是HRT的二次函數(shù),且與進(jìn)水中的濃度無(wú)關(guān)。Brooks等應(yīng)用上升垂直流柱狀試驗(yàn)研究了溶解磷去除過(guò)程,提出溶解磷的去除可以分為兩個(gè)階段,第一階段速度很快,主要是吸附作用和磷酸鹽的形成,第二階段速度很慢,主要是化學(xué)促沉作用和被吸附物結(jié)合成固體物質(zhì),因此為了提高磷的去除效果,HRT必須保證達(dá)到第二階段,試驗(yàn)中大于40h。也有研究指出,人工濕地中小于24h的水力停留時(shí)間不利于磷的凈化,也不利于暴雨等低濃度廢水的去除。3.4.3春季、夏季卻與氮的負(fù)荷分離溫度變化對(duì)人工濕地脫氮效率有顯著影響,在較低溫度條件下(-8～18℃),氮的去除能力只有3%～15%。Kuschk等研究發(fā)現(xiàn),氮的去除率在春、秋季與氮的負(fù)荷呈線性關(guān)系,而冬、夏季卻與氮的負(fù)荷無(wú)關(guān)。溫度對(duì)人工濕地脫氮除磷效果的影響主要是通過(guò)影響濕地植物引起的,如水芹在冬季能夠旺盛的生長(zhǎng),比較適合人工濕地在冬季運(yùn)行,其去除效果優(yōu)于其他植物種類(lèi)。在成都活水公園人工濕地塘床系統(tǒng)中,其處理效果也明顯受到季節(jié)變化影響,在豐水和平水季節(jié),植物和其他生物生長(zhǎng)旺盛,氮的去除主要靠生物的降解、轉(zhuǎn)化和吸收,而在枯水季節(jié),大部分生物生長(zhǎng)狀況差,濕地中氮的去除主要靠微生物的硝化和反硝化作用。3.4.4鹽堿量對(duì)人工濕地的處理效果的影響pH值和鹽度也影響著人工濕地系統(tǒng)的脫氮功能。pH值為7～8時(shí),硝化-反硝化作用最強(qiáng),含鹽量小于1000mg/L時(shí),有利于提高氨氮的降解率。人工濕地的老化也會(huì)對(duì)人工濕地的處理效果產(chǎn)生顯著的影響,如基質(zhì)吸附磷的飽和和床體的堵塞現(xiàn)象。Braskerud認(rèn)為,隨著人工濕地年齡的增加,氮的去除能力下降,可能是由于沉積的有機(jī)氮礦化為無(wú)機(jī)氮被重新釋放的緣故。4生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型人工濕地?cái)?shù)學(xué)模型的研究,將為人工濕地設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)期水質(zhì)目標(biāo)和長(zhǎng)期的運(yùn)行效果提供準(zhǔn)確可靠的預(yù)測(cè)手段,從而有利于這一污水處理技術(shù)的推廣與應(yīng)用。Kadlec和Knight提出了濕地系統(tǒng)中氮磷去除的一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,可以較好的描述濕地中氮磷的去除。即:Cout=(Cin-C*)exp(-kq-1)+C*(1)式中k為去除速率常數(shù)(mm/d);q為水力負(fù)荷(mm/d),(q=QA-1,Q代表流速,A代表人工濕地的表面積);Cout、Cin為出水、進(jìn)水中氮/磷的濃度(mg/L);C*為背景濃度值(mg/L)。在此模型中,認(rèn)為k和C*為常數(shù),但實(shí)際上它們與濕地的特征及操作條件有關(guān),其值受自由水深、水力負(fù)荷、進(jìn)水濃度、擴(kuò)散、降雨和蒸發(fā)等各種因素的影響。Braskerud認(rèn)為,在以沉淀為主要氮去除過(guò)程的小型表面流濕地中,由于k值的不穩(wěn)定,一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型并不能有效的預(yù)測(cè)氮的去除,其有機(jī)氮的去除能力(ON,g·m-2·d-1)主要受有機(jī)固體懸浮物質(zhì)負(fù)荷(OSS,g·m-2·d-1)、人工濕地建成后的運(yùn)行時(shí)間(A,OSS)和平均溫度(T,℃)的影響,此模型為:ON=0.14+0.017OSS-0.014A+0.012T要想擺脫一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)水力負(fù)荷和進(jìn)水濃度等因素的依賴(lài),新的動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)該對(duì)人工濕地系統(tǒng)中各種降解去除途徑更深入細(xì)致的定量化研究和模擬,分析它們互相之間的協(xié)調(diào)拮抗作用和控制影響因素等,這就是當(dāng)前生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型所要研究的主要內(nèi)容。人工濕地生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型的深入研究和不斷完善,將會(huì)極大地推動(dòng)人們對(duì)人工濕地內(nèi)在運(yùn)行機(jī)制的深入認(rèn)識(shí),為人工濕地的廣泛應(yīng)用提供科學(xué)的指導(dǎo)及打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。5問(wèn)題和對(duì)策5.1主要問(wèn)題(1)不同濕地對(duì)氮磷等污染物的去除效果目前人工濕地運(yùn)行參數(shù)的取得,大都為短期的試驗(yàn)或監(jiān)測(cè)結(jié)果,并不能比較全面反映整個(gè)人工濕地系統(tǒng)運(yùn)行的情況,因?yàn)殡S著時(shí)間的推移,人工濕地對(duì)氮磷等污染物的去除效果在不斷發(fā)生變化,并且受到各種因素的交叉影響。(2)單次給藥途徑研究對(duì)氮磷在人工濕地