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目前人工湿地常用的基质一般为土壤、河砂和砾石，这类基质净化效率低，容易吸附饱和，且除磷脱氮的能力不高，致使出水中氮、磷浓度较高。针对于此，本试验研究选择了沸石、草炭、蛭石、页岩、砂子5种基质，利用模拟土柱系统模拟人工湿地对生活污水的处理，主要研究基质种类、深度、运行方式及运行时间等因素对污水处理效果的影响，在单因素试验分析的基础上对综合处理效果最好的两种基质进行了水力负荷、水力停留时间的正交试验，并分析了吸附饱和后基质的再生处理方法及可行性。设计的模拟土柱系统由进水系统、土柱系统和出水系统组成，进水系统由蓄水池、供水箱、潜水泵、水量控制开关及引水管组成。模拟土柱系统设1.2m和1.6m两组，每组5个土柱，分别填充沸石、草炭、蛭石、页岩、砂子5种基质，基质上方设布水层，下方设承托层，1.2m组土柱分别在20cm、50cm、100cm处设取样点，1.6m组土柱分别在80cm、120am、140cm处设取样点。两组模拟土柱分别以两种运行方式连续运行了80天。每两天进水一次，每8天在进水及各个土柱设定的取样点处取样一次，每次取样31个，分别测定5种基质对COD、BOD5、TN、TP各指标的去除率，共测得1240个数据，用SAS软件编程进行显著性检验、回归分析，做出模糊综合评判。然后在100cm处，水力负荷取0.3m／d、0.4m／d，水力停留时间取3.5h、4.2h两个水平，选择草炭和页岩进行L4（23）正交试验，测得48个数据，采用综合平衡法进行分析。通过试验研究得出以下结论：1．各基质去除COD的能力依次为蛭石＞沸石＞页岩＞草炭＞砂子，去除BOD5的能力依次为页岩＞蛭石＞草炭＞沸石＞砂子，去除TN的能力差别不明显，沸石、蛭石、页岩的处理效果稍好，对TP的去除能力依次为草炭＞页岩＞砂子＞沸石＞蛭石。根据4个指标的权重不同综合评判为草炭＞页岩=蛭石＞沸石＞砂子。2．基质深度的增加对4个指标处理效果的影响不同。对COD和BOD5来说，当深度在80cm以内时，沸石、草炭、蛭石、页岩、砂子对其的去除率随深度的增加而增大，当深度超过80cm后，除砂子之外，其它4种基质的这种增大趋势都不太明显。对TN来说，深度对各基质的处理效果无明显影响。对TP来说，当深度在100cm以内时，5种基质对TP的去除率均随深度的增加而明显增大，当深度超过100cm后，各基质的这种增大趋势都不太明显。因此，对这4个指标而言，基质的填充深度应为100cm。3．在100cm深度处，随水力负荷的增大和水力停留时间的缩短，沸石、草炭、蛭石、页岩、砂子对COD的去除率分别下降了9.26％、6.24％、1.76％、10.15％、0.26％，对BOD5的去除率分别下降了18.71％、9.82％、6.87％、2.36％、9.34％，对TP的去除率分别下降了3.99％、1.69％、5.53％、22.19％、22.65％，对TN的去除率影响为沸石、蛭石分别下降了2.56％、19.78％，草炭、页岩、砂子分别上升了19.81％、1.04％、18.16％。因此，水力负荷的增大和水力停留时间的缩短对这4个指标均有明显影响。4．对基质种类、水力负荷、水力停留时间、基质深度、环境温度、运行时间等6个因素进行回归分析，结果表明影响COD去除效果的最大因素为基质种类、基质深度和环境温度，影响BOD5去除效果的最大因素为基质种类，影响TN去除效果的最大因素为基质种类和环境温度，影响TP去除效果的最大因素为基质种类和运行时间。因此基质种类对污水处理效果的影响最大，在对TP含量较高的污水处理中，还要注意系统运行时间的影响。5．由正交试验得出最优水平组合为A1B2C2，即基质为草炭、水力负荷为0.3m／d、水力停留时间为4.2h。