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人工湿地是近年发展起来的一种新型污水处理生态工艺，由于其本身具有基建投资低、运行费用低、运行维护方便以及污染物去除效果好等优点，越来越受到人们的重视。人工湿地的基本构成包括基质、植物、微生物等，利用生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用而实现对污水的净化。根据污水在湿地床中的流动方式可以将人工湿地分为表面流人工湿地、水平潜流人工湿地和垂直流人工湿地等三种类型。
东莞运河是东莞地区最主要的河道，然而随着环境污染的加剧，运河水质已变为劣V类，危害着运河两岸农作物的生长，更对东莞市民的健康和城市的发展构成严重的威胁。
本试验将两种类型的人工湿地——垂直流和水平潜流组合起来组成复合垂直流—水平潜流人工湿地系统，实现两种湿地处理工艺的优势互补，通过对东莞运河污水进行净化处理，观察其处理性能。本试验首先设计模拟实验，通过对水力负荷、内碳源污水比例等因素对模拟复合垂直流—水平潜流系统COD、TN、TP、NH4+—N、BOD5去除效果的影响的研究，探讨复合垂直流—水平潜流人工湿地系统对污水的净化效果与条件变化之间的关系，找出较佳的水力负荷和内碳源污水比例条件。东莞中试工程引用模拟实验得出的合适参数条件，通过监测进、出水中COD、TP、BOD5等污染物指标的变化，探讨了复合湿地对河道污水的净化效果和污染物的沿程变化规律，为复合垂直流—水平潜流人工湿地系统的推广和应用提供依据。
主要研究结果如下：
(1)不同水力负荷对模拟复合垂直流—水平潜流人工湿地系统的COD、TN、TP去除率没有显著差异，而对系统的NH4+—N和BOD5去除率有极显著差异。复合系统对COD、TN、NH4+—N和BOD5的去除率大体都是随着水力负荷的增加而呈下降趋势。复合系统对COD、TN、TP、NH4+—N、BOD5的去除率最大时，水力负荷分别为0.5、0.5、0.8、0.5、0.5 m3/(㎡·d)，最大去除率分别为91.28％、58.19％、97.78％、98.36％、87.33％。在湿地的实际运行中，从处理效果、处理污水量、投资运行费用等方面考虑，采用0.8 m3/(㎡·d)的水力负荷较为合适。
(2)污水经过模拟复合垂直流—水平潜流人工湿地系统两级处理后COD、NH4+—N、BOD5的平均出水浓度都达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中一级A标准；TP的平均出水浓度达到一级B标准。
(3)加入各种比例的内碳源污水后的模拟复合垂直流—水平潜流人工湿地系统与不加内碳源污水相比，其净化污水的能力并没有得到显著提高。复合系统在不加内碳源污水时对COD、TN、TP、NH4+—N、BOD5的平均去除率分别为91.07％、48.70％、97.78％、96.30％、71.28％；加入内碳源污水后分别为78.38％、31.43％、84.69％、79.00％、82.74％。
(4)复合垂直流—水平潜流人工湿地示范工程对东莞运河污水进行净化后，其COD、TP、BOD5的平均出水浓度都达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中一级B标准或以上。系统对COD、TP、BOD5的平均去除率分别为69.48％、55.23％、67.75％。
(5)复合垂直流—水平潜流人工湿地系统中的污染物平均浓度随沿程都呈下降规律，其中在复合系统床体前端，污染物平均浓度的降低幅度较大，去除率也较高。