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人工湿地作为一种净化效果好、运行成本低的污水处理技术,适宜村镇的实际情况,同时在湿地中有选择地种植特定的经济植物,以最低的建设费用和运行成本,实现村镇经济发展与水环境改善的同步进行。 本研究在实验室条件下,于模拟湿地单元中试种美人蕉、茭白、空心菜、马齿苋和香芹5种经济植物,分析在连续流条件下,考察5组湿地模拟单元对村镇污水的净化效果,并利用污染物去除一级动力学模型从理论上分析污染物去除的规律,同时从土壤微环境分析,较为深入地探究湿地脱氮的机理,最后分析人工湿地中经济植物所带来的经济和环境效益。得出以下主要结论: (1)水力负荷是影响湿地出水水质、去除率指标的重要因素。5组人工湿地植物单元对CODcr、NH4+-N、TN、TP的去除率随水力负荷的升高而降低。美人蕉、茭白、空心菜、马齿苋、香芹湿地单元都有较好的脱氮除磷的效果,尤其是茭白湿地单元对磷有较强的去除能力。 (2)一级动力学模型能较好地描述美人蕉、茭白、空心菜、马齿苋、香芹湿地单元对CODcr、NH4+-N、TN、TP的去除,各组相关系数R2均达到0.95以上。对NH4+-N的去除速率大小美人蕉>空心菜>茭白>马齿苋>,对TN的去除速率大小茭白>美人蕉>空心菜>马齿苋>,对TP的去除速率大小茭白>美人蕉>空心菜>马齿苋。 (3)静态模拟试验研究发现,5种植物吸收氮的量占湿地去除中总量比例为5.55~13.04%,香芹最高、马齿苋最低;5种植物吸收磷的量占湿地去除中总量比例为7.68~18.34%,茭白最高、马齿苋最低。 (4)湿地土壤的硝化作用强度与NH4+-N去除率呈极显著正相关,与TN去除率呈显著正相关;湿地土壤的反硝化作用强度与NH4+-N去除率呈显著正相关,与TN去除率呈极显著正相关;脲酶活性与NH4+-N、TN去除率呈显著正相关。湿地土壤的硝化作用强度、反硝化作用强度和脲酶活性可用作评价人工湿地的去除氮的能力。 (5)对空心菜和马齿苋进行安全性检测结果表明所列检测指标大多符合食用安全性,只有空心菜中的镉指标超过了限值。 (6)4种试种蔬菜可以带来良好的经济收益,以优化的组合方式进行种植,基本上可以实现湿地周年运行,带来环境和经济上的“双赢”,在工程上的适应性较强。