不同污染負(fù)荷下光催化耦合垂直流人工濕地對(duì)農(nóng)村污水的凈化效果研究

不同污染負(fù)荷下光催化耦合垂直流人工濕地對(duì)農(nóng)村污水凈化效果的研究摘要：農(nóng)村生活污水不僅僅是影響人們的生活和健康，且對(duì)河流、水庫(kù)、湖泊、地下水造成一定的污染，本論文主要針對(duì)我國(guó)農(nóng)村地區(qū)生活污水治理效率不高、難以集中處理等問(wèn)題，在農(nóng)村水污染治理技術(shù)起步較晚，缺乏穩(wěn)定的資金支持，可靠的處理技術(shù)的情況下，研發(fā)適合于農(nóng)村污水處理的技術(shù)以及成套的污水處理裝置，為提高傳統(tǒng)濕地對(duì)污水的凈化效果，本實(shí)驗(yàn)初步將光催化技術(shù)與垂直流人工濕地進(jìn)行耦合，并探究在不同污染負(fù)荷下反應(yīng)器對(duì)生活污水的凈化效果。以傳統(tǒng)的垂直流人工濕地為基礎(chǔ)、嵌入以紫外燈，構(gòu)建長(zhǎng)*寬*高為40*30*50cm的光催化耦合垂直流人工濕地反應(yīng)器，以西南林業(yè)大學(xué)校園生活污水為模擬對(duì)象，進(jìn)行72h的處理，結(jié)果表明：當(dāng)進(jìn)水污染負(fù)荷為107.5時(shí),COD、氨氮和TP的去除率分別為40%、98%、66%，出水濃度分別64mg/L、0.2mg/L、0.32mg/L，參照表1可知出水中以上污染物均達(dá)到了排放的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得該光催化耦合垂直流人工濕地對(duì)污水中氨氮的去處效果最好，對(duì)COD和TP的去除沒(méi)有明顯的促進(jìn)效果。關(guān)鍵詞：光催化；農(nóng)村污水；污染負(fù)荷StudyonthepurificationeffectofphotocatalyticcouplingverticalflowconstructedwetlandonruralsewageunderdifferentpollutionloadsAbstract:Ruraldomesticsewagenotonlyaffectspeople'slifeandhealth,butalsocausescertainpollutiontorivers,reservoirs,lakesandgroundwater.ThispapermainlyaimsattheproblemsoflowefficiencyanddifficultyincentralizedtreatmentofdomesticsewageinruralareasofChina.Undertheconditionoflatestartofruralwaterpollutioncontroltechnology,lackofstablefinancialsupportandreliabletreatmenttechnology,thetechnologysuitableforruralsewagetreatmentandacompletesetofsewagetreatmentequipmentaredeveloped.Inordertoimprovethepurificationeffectoftraditionalwetlandonsewage,thisexperimentpreliminarilycouplesphotocatalytictechnologywithverticalflowconstructedwetland.Thepurificationeffectofthereactorondomesticsewageunderdifferentpollutionloadswasexplored.Basedonthetraditionalverticalflowconstructedwetlandandembeddedwithultravioletlamp,aphotocatalyticcouplingverticalflowconstructedwetlandreactorwithalength*width*heightof40*30*50cmwasconstructed.TakingthedomesticsewageofSouthwestForestryUniversityasthesimulationobject,thetreatmentwascarriedoutfor72h.Theresultsshowedthatwhentheinfluentwaterpollutionloadwas107.5,theremovalratesofCOD,ammonianitrogenandTPwere40%,98%and66%,respectively,andtheeffluentconcentrationswere64mg/L,0.2mg/Land0.32mg/L,respectively.Accordingtotable1,theabovepollutantsintheeffluentreachedthefirst-levelstandardofdischarge.Theexperimentalresultsshowthatthephotocatalyticcouplingverticalflowconstructedwetlandhasthebestremovaleffectonammonianitrogeninsewage,andhasnoobviouspromotioneffectontheremovalofCODandTP.Keywords:photocatalysis;ruralsewage;pollutionload目錄TOC\o"1-4"\h\u30089摘要 -5-1緒論1.1研究背景提升農(nóng)村居民居住環(huán)境，是推進(jìn)建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的重要內(nèi)容。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平不斷提升，城鄉(xiāng)差距逐步縮小，廣大農(nóng)民群眾對(duì)美好生活的向往日益增強(qiáng)。治理農(nóng)村污水是改善農(nóng)村人居環(huán)境的首要任務(wù)，也是實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的重要措施，同時(shí)也是新時(shí)期深入推進(jìn)農(nóng)村農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)污治理的關(guān)鍵。近年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化水平不斷提高，城鄉(xiāng)差距日益縮小，年農(nóng)村居民生活質(zhì)量顯著提升。然而，農(nóng)村地區(qū)在水污染防治方面的進(jìn)展與工業(yè)城鎮(zhèn)相比明顯落后，導(dǎo)致農(nóng)村居住環(huán)境質(zhì)量不盡人意，生活污水隨意排放，水體黑臭和富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題日益凸顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)現(xiàn)有2.5×106個(gè)自然村，農(nóng)村人口約為5.1億人，農(nóng)村生活污水排放量大于2×106t/aREF_Ref7457\r\h[1]，COD、氨氮、總磷的排放量分別是5×106t/a、2.5×105t/a、、4×104t/aREF_Ref7565\r\h[2]。隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，農(nóng)村居民生活水平不斷提高，對(duì)健康衛(wèi)生環(huán)境需求也越來(lái)越高，農(nóng)村地區(qū)污水處理工作刻不容緩。不過(guò)2021年全國(guó)農(nóng)村生活污水治理率只有28%REF_Ref7614\r\h[3]。我國(guó)農(nóng)村污水處理困難，效率不高，大范圍推進(jìn)困難，污水治理情況不容樂(lè)觀。我國(guó)農(nóng)村居住特點(diǎn)是小聚居和分散居住，分布范圍廣，南方北方差異較大；污水的排放總量小，排放具有時(shí)間間隔性；按其主要來(lái)源及特點(diǎn)可分為以下幾類(lèi)：（1）農(nóng)村日常生活活動(dòng)中廚房、廁所、洗滌用水直接通過(guò)暗溝或者明溝排出，部分滲透到泥土里。此外在雨水的沖刷下直接被排放進(jìn)入河流，其某些指標(biāo)大大超出環(huán)境承受能力，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，致使水體變黑發(fā)臭。（2）一些農(nóng)村特別是旅游村的農(nóng)家樂(lè)，飯店等生活功能區(qū)，由于農(nóng)村排污設(shè)施簡(jiǎn)陋，環(huán)保意識(shí)和環(huán)保技術(shù)不足，污水直接排入到溝渠中；這一類(lèi)排污中COD、BOD及懸浮物的濃度較高。（3）家禽家畜養(yǎng)殖，其糞便等排泄物未經(jīng)處理就直接排放，加之雨水沖刷更是四處流走，臭氣熏天，使人居環(huán)境質(zhì)量大大降低，嚴(yán)重污染環(huán)境。（4）生活垃圾的隨意擺放丟棄，缺少處理技術(shù)，難以統(tǒng)一收集，雨水沖刷下匯集到河道中，排入自然河流水體中污染水體。（5）農(nóng)藥化肥及其使用過(guò)后包裝袋的隨意丟棄，過(guò)量的化肥農(nóng)藥最終進(jìn)入環(huán)境。農(nóng)村水污染治理需要消耗大量的資金。農(nóng)村生活污水不僅危害居民身體健康和生活環(huán)境，同時(shí)對(duì)河流、地下水、水庫(kù)和湖泊等水體造成污染。農(nóng)村生活污水的處理率較低、凈化系統(tǒng)不完善，政策上需要政府相關(guān)部門(mén)明確管理機(jī)制；因此在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略持續(xù)發(fā)展的過(guò)程中，農(nóng)村污水處理工作也越來(lái)越受關(guān)注和重視，并且已經(jīng)逐步成為了限制鄉(xiāng)村發(fā)展的大重要因素。人們?cè)趯?duì)污水進(jìn)行治理的時(shí)候，不僅僅需要考慮到生活最終處理質(zhì)量上的問(wèn)題，還需要考慮到怎樣把污水帶到資源化利用的途徑上來(lái)，了解農(nóng)村污水的不益性質(zhì)并對(duì)污水處理方法進(jìn)行合理的選擇。為了確保農(nóng)村污水治理工作的正常運(yùn)行，需要加大社會(huì)各界對(duì)資金的投入；在污水治理領(lǐng)域，不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化是至關(guān)重要的，必須根據(jù)實(shí)際情況制定出最適合的治理方法和模式，政策方面需要進(jìn)一步完善相關(guān)制度規(guī)范，為后續(xù)研究提供依據(jù)。為確保農(nóng)村生活污水治理工作的有效實(shí)施，必須建立完善的監(jiān)督管理機(jī)制，加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)，同時(shí)注重社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，積極宣傳污水治理工作，引導(dǎo)各方提高環(huán)保意識(shí)，并積極參與其中。1.2研究的目的和意義1.2.1研究目的本論文旨在探究是我國(guó)農(nóng)村生活污水凈化效率低、缺乏適宜適宜可行的裝置技術(shù)和成套設(shè)備等問(wèn)題，通過(guò)引入光催化技術(shù)強(qiáng)化生物生態(tài)型耦合工藝，致力于研究適用于農(nóng)村地區(qū)的能高效處理污水的技術(shù)和設(shè)備，目的是打造一種低投資、低成本、易維護(hù)、高效率的小型生活污水處理工藝，為改善農(nóng)村環(huán)境提供技術(shù)支持。1.2.2研究意義人工濕地系統(tǒng)作為典型的生態(tài)凈化技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)村生活污水治理領(lǐng)域。但傳統(tǒng)垂直流人工濕地床體氧環(huán)境較差，出水水質(zhì)往往難以滿(mǎn)足污水排放標(biāo)準(zhǔn)，還存在3-5年生命周期的限制。因此，本研究初步將光催化強(qiáng)化技術(shù)與人工濕地耦合，并探究在不同污染負(fù)荷下反應(yīng)器對(duì)生活污水的凈化效果。擬開(kāi)發(fā)新型光催化耦合人工濕地農(nóng)村生活污水處理工藝。1.2.3研究?jī)?nèi)容低污染負(fù)荷進(jìn)水條件下，污水處理反應(yīng)器對(duì)生活污水中COD、氨氮、TP、正磷的去出效果。中等污染負(fù)荷進(jìn)水條件下，反應(yīng)器對(duì)生活污水中COD、氨氮、TP和正磷的去除情況。高等污染負(fù)荷進(jìn)水條件下，反應(yīng)器對(duì)污水中COD、氨氮、TP、正磷的凈化效果。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1國(guó)內(nèi)農(nóng)村污水處理我國(guó)農(nóng)村生活污水處理方面的研究起步較晚，隨著經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，環(huán)境保護(hù)水平和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)以及國(guó)家美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的號(hào)召，農(nóng)村環(huán)境備受關(guān)注，英雌農(nóng)村污水處理技術(shù)也得到了快速發(fā)展。一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的省份逐漸意識(shí)到到農(nóng)村生活污水污染的嚴(yán)重性，開(kāi)始采取一些適合于自身的治理措施，采用高效、實(shí)用、節(jié)能、方便運(yùn)行管理的技術(shù)來(lái)處理污水。國(guó)內(nèi)農(nóng)村生活污水的處理技術(shù)主要包括：（1）化糞池沉淀厭氧發(fā)酵污水處理技術(shù)，該技術(shù)具有能耗低、運(yùn)行管理方便、污水處理效果較好等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)COD在100－400mg/L的生活污水，經(jīng)過(guò)化糞池作用后可去除50－60%的懸浮物，再經(jīng)過(guò)厭氧池的發(fā)酵使污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物，利用化糞池處理生活污水的技術(shù)其周期較長(zhǎng)，至少要經(jīng)過(guò)三個(gè)月的處理時(shí)間，化糞池內(nèi)沉降下來(lái)的池渣可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，需定期對(duì)化糞池進(jìn)行清理REF_Ref7696\r\h[4]。在溫度較低的情況下，化糞池內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)較平緩，因此處理效率不高。（2）利用人工濕地處理污水的技術(shù)，人工濕地是一種可調(diào)控的濕地系統(tǒng)，通過(guò)綜合運(yùn)用物理、化學(xué)和生物的作用優(yōu)化組合，對(duì)污水進(jìn)行合理高效的處理。濕地處理系統(tǒng)的構(gòu)建涉及到顆粒填料、水生植物以及水中微生物群落的有機(jī)統(tǒng)一。其主要原理有物理過(guò)濾、沉淀、吸附，粒子間作用，水生植物根系的吸收利用，水中微生物的分解作用來(lái)使水中一些污染物濃度降低。（3）農(nóng)村沼氣池技術(shù)。沼氣池是農(nóng)村常見(jiàn)的污染物厭氧處理技術(shù)，沼氣池是適用于農(nóng)村分散居住生活污水集中處理困難情況的一個(gè)很好的解決方法，小型的沼氣池幾乎可以做到每家每戶(hù)建立起來(lái)，其占地小位于地下耗材少、價(jià)廉、處理效果好，不僅處理了農(nóng)村生活污水，更是產(chǎn)生了甲烷這一清潔能源；其沼渣沼液還能做肥料作用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力。1.3.2國(guó)外農(nóng)村污水處理自1952年德國(guó)科學(xué)家Seidel開(kāi)始進(jìn)行工程化的人工濕地研究以來(lái)REF_Ref7758\r\h[5]，人工濕地技術(shù)已在歐洲、北美洲、南美洲、亞洲、大洋洲和非洲等多個(gè)地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。在新西蘭的農(nóng)莊污水處理中，人工濕地因其符合當(dāng)?shù)赝林幕瘍r(jià)值、低的處理成本和生態(tài)理念等特點(diǎn)，已經(jīng)成為一種快速發(fā)展的處理方式，不僅可用于處理生活污水，還可用于處理農(nóng)場(chǎng)加工中乳酪加工制作排放的污水以及減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的面源污染等問(wèn)題REF_Ref7928\r\h[6]。隨著國(guó)外工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，農(nóng)村人口大量向城市轉(zhuǎn)移，使得農(nóng)村污水污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)健康帶來(lái)了嚴(yán)重影響，因此開(kāi)展人工濕地污水處理技術(shù)在農(nóng)村地區(qū)具有重要的推進(jìn)意義。人工濕地在歐美國(guó)家的應(yīng)用歷史可以追溯到更早的時(shí)期，而其研究也更加深入。歐洲有超過(guò)50000座人工濕地用于污水處理REF_Ref7996\r\h[7]，大多數(shù)的人工濕地被建于鄉(xiāng)村或小城鎮(zhèn)，適用于規(guī)模較小的生活污水的處理。這些人工濕地都是利用微生物作用來(lái)進(jìn)行處理的。為了對(duì)英國(guó)農(nóng)村污水站點(diǎn)的出水進(jìn)行深度凈化，，人們廣泛采用了人工濕地技術(shù)，并成立了人工濕地協(xié)會(huì)，建立了一個(gè)由900個(gè)人工濕地組成的數(shù)據(jù)庫(kù)REF_Ref8035\r\h[8]。據(jù)Molle等人的研究REF_Ref8150\r\h[9]，法國(guó)的鄉(xiāng)村中存在著數(shù)量超過(guò)500個(gè)的人工濕地，這些濕地均為污水處理提供了重要的生態(tài)環(huán)境。在波蘭，人工濕地也有超過(guò)30a的應(yīng)用歷史了，在這之中的人工濕地大多用于小于5m3·d-1的單戶(hù)農(nóng)村生活污水處理REF_Ref8251\r\h[10]。目前我國(guó)鄉(xiāng)村地區(qū)存在著用于處理生活污水的設(shè)施。多個(gè)國(guó)家，包括英國(guó)、法國(guó)、意大利、德國(guó)、丹麥和捷克，已陸續(xù)發(fā)布了人工濕地設(shè)計(jì)規(guī)范，以處理分散型生活污水REF_Ref7928\r\h[6]。我國(guó)對(duì)人工濕地的研究起步較晚，但近幾年隨著各地建設(shè)水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提高，其數(shù)量逐步增加。在北美建起了超過(guò)10000座的人工濕地，且從南部地區(qū)到北部地區(qū)皆有分布，僅是肯塔基一個(gè)州就有超過(guò)4000個(gè)用于單戶(hù)生活污水處理的潛流人工濕地REF_Ref7928\r\h[6]。這些國(guó)家對(duì)人工濕地技術(shù)都相當(dāng)重視，并且為此投入了巨大的資金用于研發(fā)和示范。當(dāng)前，北美洲涌現(xiàn)了大批致力于人工濕地研究的科研人才，并成功構(gòu)建了一個(gè)案例數(shù)據(jù)庫(kù)，為該領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.4國(guó)內(nèi)應(yīng)用人工濕地處理農(nóng)村污水的現(xiàn)狀1987年見(jiàn)證了我國(guó)人工濕地處理污水技術(shù)研究工作的開(kāi)端，試驗(yàn)工程在天津、北京等地得以建成REF_Ref8457\r\h[11]。此后，各地相繼開(kāi)展相關(guān)的示范和推廣工作。自2004年起，我國(guó)人工濕地應(yīng)用技術(shù)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的階段，截止2015年，已有700多個(gè)人工濕地工程被公開(kāi)報(bào)道REF_Ref8489\r\h[12]。隨著技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)人工濕地的需求越來(lái)越大。在我國(guó)，人工濕地的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，無(wú)論是在規(guī)模還是污水類(lèi)型上，都呈現(xiàn)出多元化的趨勢(shì)。處理規(guī)模方面，有設(shè)計(jì)處理量25萬(wàn)m3·d-1的地表水凈化濕地REF_Ref8816\r\h[13]，也有10m3·d-1以下的農(nóng)村污水濕地REF_Ref8489\r\h[12]。污水處理方式上，主要是以活性污泥為主，其次是植物吸附法等。人工濕地已被廣泛應(yīng)用于處理多種類(lèi)型的污水，包括但不限于生活污水、河湖水以及垃圾滲濾液等REF_Ref8489\r\h[12]。近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)“生態(tài)文明”建設(shè)重視程度的不斷提高以及各地政府加大對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入力度，國(guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)始關(guān)注以生物多樣性保護(hù)為目的的人工濕地技術(shù)研究與推廣工作。考慮到我國(guó)環(huán)境問(wèn)題的復(fù)雜性、人口集中密度大以及土地資源的稀缺性，人工濕地的研究為該技術(shù)的規(guī)模化和精細(xì)化發(fā)展提供了創(chuàng)新的視角和可靠的數(shù)據(jù)支持。隨著國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作重視程度的提升和“綠水青山就是金山銀山”理念的提出，人工濕地成為解決水污染治理難題的重要途徑之一。我國(guó)各省市均有關(guān)于人工濕地在農(nóng)村污水處理方面的研究報(bào)道。近年來(lái)，隨著國(guó)家政策支持及資金投入力度加大，國(guó)內(nèi)一些省市開(kāi)始探索農(nóng)村污水處理技術(shù)應(yīng)用與推廣工作。因?yàn)楦鞯匚鬯奶匦院徒ㄔO(shè)條件各不相同，所以具體的技術(shù)路線也會(huì)因地區(qū)而異。以某鄉(xiāng)鎮(zhèn)為例，從水質(zhì)特征、工程規(guī)模及經(jīng)濟(jì)性方面分析了人工濕地在我國(guó)農(nóng)村污水處理中的適用性。郝目遠(yuǎn)等REF_Ref8976\r\h[14]針對(duì)北京市農(nóng)村地區(qū)的現(xiàn)狀，經(jīng)過(guò)對(duì)多種常用技術(shù)的對(duì)比研究，得出結(jié)論：采用“地埋式一體化生物接觸氧化法+生態(tài)處理法”組合模式，不僅能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，而且能夠滿(mǎn)足水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)REF_Ref9038\r\h[15]的要求。在對(duì)北京平谷區(qū)農(nóng)村污水運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)查后，任占軍等REF_Ref9074\r\h[16]發(fā)現(xiàn)MBR、A/O等工藝占據(jù)了一半以上的比例，但在運(yùn)行1～3年后，由于運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、管理要求程度高等原因，這些工藝被迫停止運(yùn)行。相比之下，人工濕地工藝因其簡(jiǎn)便的運(yùn)行維護(hù)方式，成為了平谷地區(qū)目前最受歡迎的處理工藝。吳昊等REF_Ref9126\r\h[17]對(duì)江蘇省太湖流域6000多套農(nóng)村污水處理設(shè)施進(jìn)行走訪，在100余種污水處理工藝中挑選出4種運(yùn)用比較較廣泛的工藝進(jìn)行分析，對(duì)其中3種工藝運(yùn)用了人工濕地處理單元。根據(jù)分析，建設(shè)初期的費(fèi)用略高的“厭氧產(chǎn)沼氣－缺氧反硝化脫臭－跌水充氧接觸氧化法－人工濕地”技術(shù)，雖然處理效果穩(wěn)定，但其對(duì)COD、總磷和氨氮的去除率均超過(guò)80%，且運(yùn)行成本不到A/O工藝的四分之一。另外另外,“厭氧水解酸化池－好氧脫氮除磷－沉淀池－人工濕地系統(tǒng)”技術(shù)的前期投資也相對(duì)低廉，后期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低，是一種較為經(jīng)濟(jì)可行的農(nóng)村污水處理模式。徐志榮等REF_Ref9247\r\h[18]在對(duì)浙江67個(gè)縣的386座農(nóng)村生活污水處理設(shè)施進(jìn)行的調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)厭氧+人工濕地工藝是最為廣泛應(yīng)用的處理方式，其應(yīng)用比例高達(dá)44.8%。該處理工藝可有效去除費(fèi)事中有機(jī)污染物和氮磷元素，提高水質(zhì)。根據(jù)據(jù)楊磊三等REF_Ref9286\r\h[19]，廣州地區(qū)的農(nóng)村污水處理設(shè)施中，人工濕地占比高達(dá)60%，其出水穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)的要求REF_Ref9325\r\h[20]。目前我國(guó)許多省市已經(jīng)開(kāi)始在村鎮(zhèn)推廣和使用厭氧體－生物流化床反應(yīng)器系統(tǒng)。作為農(nóng)村環(huán)境綜合整治的重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容之一，廣東省郁南縣已將厭氧處理和人工濕地污水處理設(shè)施納入其中REF_Ref9361\r\h[21]。覃玲玲REF_Ref9407\r\h[22]對(duì)廣西玉林市的兩個(gè)村莊的污水設(shè)施進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)其采用了潛流人工濕地－表流人工濕地－生態(tài)塘工藝流程，不僅實(shí)現(xiàn)了污水凈化的目標(biāo)，同時(shí)也為農(nóng)村居民提供了一個(gè)獨(dú)特的生態(tài)景觀，為他們提供了休閑娛樂(lè)場(chǎng)所。在海南省瓊縣進(jìn)行的預(yù)處理設(shè)施－生態(tài)濕地的分散處理模式，該模式有效提升了普通自然村的出水水質(zhì)達(dá)到了一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)REF_Ref9443\r\h[23]。1.5光催化技術(shù)研究現(xiàn)狀復(fù)合的光生電子和空穴在催化劑表面參與氧化還原反應(yīng)。然后，由于光生空穴具有較強(qiáng)的氧化能力，可以將催化劑表面吸附的水或表面羥基氧化成更具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基。最后具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基可將有機(jī)污染物等部分或完全礦化。此外，由于光生電子具有較強(qiáng)的還原能力，還可在導(dǎo)帶上還原產(chǎn)生氫氣。由此可見(jiàn)，光催化技術(shù)是以光催化劑為核心的處理技術(shù)，因此對(duì)光催化劑已經(jīng)展開(kāi)了許多研究。光催化劑的種類(lèi)繁多，但目前研究較多且光催化效果較好的催化劑的主要包括納米二氧化鈦、硫化物半導(dǎo)體和金屬氧化物等。其中，二氧化鈦因其廉價(jià)易得、無(wú)毒且穩(wěn)定性好而被廣泛研究。2材料與方法2.1光催化耦合垂直流人工濕地的構(gòu)建圖1光催化垂直流人工濕地反應(yīng)器Fig1Photocatalyticverticalflowconstructedwetlandreactor試驗(yàn)所用裝置如圖1所示，反應(yīng)器是由不銹鋼板焊接而成的箱體，尺寸（長(zhǎng)×寬×高）為40*30*50cm，系統(tǒng)內(nèi)部有隔板并在底部開(kāi)孔連通，水流在處理單元內(nèi)部以垂直流流動(dòng)。隔板將其分為前半端和后半端，前半端以直徑5cm的聚氨酯海綿生物膜球內(nèi)填充火山石、YDT纖維、海綿、陶粒、生態(tài)墊等五種吸附材料為填料，填充至45cm高，為生物處理單元。后半端為垂直流人工濕地單元，由下往上填充該裝置，其填充的第一層材料為陶粒，粒徑為0.4cm－0.6cm，其填充高度為10厘米，第二層為碎石層，粒徑為0.6cm-0.9cm的碎石填充，其填充高度為10厘米；依次填充至45cm高。主要催化區(qū)域如圖1，垂直流人工濕地單元中嵌入直徑2.3cm、長(zhǎng)度為43.6cm、功率為16w的UV紫外線燈管，燈管周?chē)捎昧綖?-5mm的二氧化鈦填料作為光催化劑，以加強(qiáng)光催化作用。此反應(yīng)器有效水深為46cm，有效表面積為1.2cm2。表1農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)污染物項(xiàng)目質(zhì)量濃度/(mg/L)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)總磷（Tp）13c-氨氮（氨氮）8(15)15（20）c15（20）bCOD（COD）60100120注：a括號(hào)外數(shù)值為水溫>12℃時(shí)的控制指標(biāo),括號(hào)內(nèi)數(shù)值為水溫≦12℃時(shí)的控制指標(biāo)。b當(dāng)出水直接排入村莊附近池塘等環(huán)境功能未明確水體時(shí)執(zhí)行。c當(dāng)出水直接排入氮磷不達(dá)標(biāo)水體時(shí)執(zhí)行。《云南省農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB53/T953—2019)Table1DischargestandardsofwaterpollutantsfromruralDomesticsewagetreatmentFacilities2.2實(shí)驗(yàn)方案為了綜合考慮水力條件對(duì)人工濕地污染物去除的影響，本實(shí)驗(yàn)設(shè)定了一個(gè)運(yùn)行時(shí)間在2小時(shí)到72小時(shí)之間的方案。針對(duì)農(nóng)村生活污水中碳與氮的質(zhì)量比(簡(jiǎn)稱(chēng)碳氮比)較低的現(xiàn)狀，分別設(shè)置了三種不同污染濃度等級(jí)，分別為低、中、高，來(lái)探究濕地所能承受的污染負(fù)荷，具體參數(shù)見(jiàn)表2。表2不同進(jìn)水污染負(fù)荷Table2Differentinletwaterpollutionloads污染負(fù)荷TPmg/L氨氮mg/LCODmg/LQ1（低）≦1.5≦20≦135Q2（中）1.5-2.520-30160-170Q3（高）≧2.5≧30≧200為了模擬農(nóng)村生活污水中的氨氮、TP、COD的濃度，我們選用了西南林業(yè)大學(xué)校園生活污水作為實(shí)驗(yàn)進(jìn)水的來(lái)源，實(shí)驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)見(jiàn)表3。表3實(shí)驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)Table3Experimentalinletwaterquality進(jìn)水濃度/mg/LTP氨氮COD低0.94－1.8713.2－25.87107.5－133.94中2.25－2.4826.47－28.79168.39－169.16高2.50－2.7330.23－31.26225.00－236.67通過(guò)對(duì)進(jìn)水口和出水口流量進(jìn)行控制，使其達(dá)到所設(shè)定的水力條件后，當(dāng)穩(wěn)定運(yùn)行24h時(shí)，從反應(yīng)器出水口取100mL出水水樣，立即置于保溫箱中，以備對(duì)各種污染物的濃度進(jìn)行檢測(cè)分析。對(duì)于每種污染負(fù)荷的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行兩次重復(fù)，并計(jì)算平均值，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理分析。為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，反應(yīng)器運(yùn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)周期(72h)結(jié)束，取水樣完成后將人工濕地內(nèi)的水盡量排空，以減少上個(gè)周期遺留水對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。（1）處理農(nóng)村生活污水的光催化耦合垂直流處理工藝的設(shè)計(jì)根據(jù)課題組前期理論基礎(chǔ)，深入研究農(nóng)村地形特性和水環(huán)境質(zhì)量及其性質(zhì)，同時(shí)，分析農(nóng)村生活污水的性質(zhì)和污染物特征，針對(duì)上述特點(diǎn)，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的生態(tài)化工藝尺寸和選材。（2）處理農(nóng)村生活污水的人工濕地耦垂直流處理工藝。根據(jù)現(xiàn)有條件和（1）設(shè)計(jì)的生態(tài)化新工藝的能量消耗，資源消耗和人力消耗，對(duì)消耗過(guò)大的工藝應(yīng)考慮剔除，同時(shí)應(yīng)考慮對(duì)農(nóng)村生活污水的處理與野外應(yīng)用效果，對(duì)處理效果好但高耗能的工藝應(yīng)綜合考慮，若野外條件滿(mǎn)足的條件下應(yīng)保留，最后應(yīng)得到低耗能、便于管理的強(qiáng)化工藝。（3）光催化條件下農(nóng)村生活污水處理工藝的啟動(dòng)，通過(guò)感官觀察進(jìn)出水水質(zhì)變化，使其污水適應(yīng)裝置的處理，并優(yōu)化其運(yùn)行參數(shù)，而后通過(guò)改變水力停留時(shí)間、不同的污染負(fù)荷，分析測(cè)定各耦合裝置對(duì)西南林業(yè)大學(xué)生活污水內(nèi)污染物的凈化效果，探究不同水力停留時(shí)間與污染負(fù)荷下強(qiáng)化工藝對(duì)生活污水的凈化效率。(4)采用《HJ/T399-2007-水質(zhì)-COD的測(cè)定-快速消解分光光度法》測(cè)定樣品中CODREF_Ref9557\r\h[24]、《HJ535-2009-水質(zhì)-氨氮的測(cè)定-納氏試劑分光光度法》測(cè)定樣品中NH+4-NREF_Ref9593\r\h[25]和《GB/T11893-1989-水質(zhì)-總磷的測(cè)定-鉬酸銨分光光度法》測(cè)定樣品中TP的質(zhì)量濃度REF_Ref9619\r\h[26]。2.3數(shù)據(jù)分析及方法去除率計(jì)算公式為：，R：去除率；C0：進(jìn)水濃度，單位mg/L；Ct：出水濃度，mg/L；運(yùn)用Excel軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)所得人工濕地中各類(lèi)污染物數(shù)據(jù)分析處理；利用Origin軟件對(duì)繪制各類(lèi)污染物出水水質(zhì)濃度和去除效率的柱狀圖。3結(jié)果與分析3.1低污染負(fù)荷下反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)3.1.1COD凈化效果由圖2知，當(dāng)進(jìn)水COD濃度為133.94mg/L，經(jīng)過(guò)反應(yīng)器24h的處理，反應(yīng)器對(duì)COD的去除率達(dá)到了39%，此時(shí)污水中COD濃度為82mg/L；反應(yīng)器運(yùn)行處理48h時(shí)，反應(yīng)器對(duì)COD的去除率為40%，此時(shí)出水COD濃度為80mg/L；與處理24h時(shí)的出水濃度相差不大，當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到72小時(shí)的情況下，COD的去除率達(dá)到了55%，COD的出水濃度為60mg/L；當(dāng)進(jìn)水COD濃度在107.50mg/L時(shí)，污水處理24h后，COD的去除率為22%，COD濃度86mg/L；處理時(shí)間48h時(shí)COD去除率為24%，COD濃度82mg/L；污水處理時(shí)間達(dá)到72h時(shí)，去除率達(dá)到40%，出水COD達(dá)到64mg/L，當(dāng)進(jìn)水COD濃度為107.50mg/L時(shí)，COD濃度達(dá)到《云南省農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB53/T953—2019)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)水COD濃度133.94mg/L時(shí)，出水水質(zhì)中COD的濃度滿(mǎn)足排放的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。從最終出水COD濃度上看，在進(jìn)水COD濃度107.50－133.94mg/L下對(duì)COD的去處效果差。圖2低污染負(fù)荷下反應(yīng)器對(duì)COD的凈化效果Fig2PurificationeffectofthereactoronCODunderlowpollutionload3.1.2氨氮凈化效果從圖下圖看，當(dāng)光催化耦合垂直流人工濕地在低COD濃度的進(jìn)水條件下，在污水經(jīng)過(guò)反應(yīng)器24小時(shí)處理的情況下，氨氮的去除率在75%－83%，其污水中氨氮濃度在3.5mg/L－4.5mg/L之間；在反應(yīng)器48小時(shí)的處理下，氨氮的去除率達(dá)到88%－91%之間，此時(shí)污水中氨氮的濃度在1.7mg/L－2.6mg/L之間；當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到72小時(shí)的情況下，氨氮的去除率達(dá)到94%－98%，此時(shí)污水中氨氮的濃度降到了0.2mg/L－1.5mg/L；在處理時(shí)間從24小時(shí)到48h時(shí)，去除率明顯提高，污水處理時(shí)間達(dá)到72h時(shí)，當(dāng)進(jìn)水COD濃度為107.50－133.94mg/L時(shí)，出水水質(zhì)氨氮濃度可滿(mǎn)足《云南省農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB53/T953—2019)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。從去除率和出水濃度上看，對(duì)污進(jìn)水COD濃度107.50mg/L時(shí)對(duì)氨氮的處理效果比進(jìn)水COD濃度133.94mg/L的處理效果好。圖3低污染負(fù)荷下反應(yīng)器對(duì)氨氮的凈化效果Fig3Purificationeffectofthereactoronammonianitrogenunderlow-pollutionload3.1.3TP凈化效果從圖4上看，當(dāng)光催化耦合垂直流人工濕地在低染負(fù)荷的進(jìn)水條件下，在反應(yīng)器處理時(shí)間為24h時(shí)，對(duì)TP的去除率在58%－59%，污水中TP濃度為0.39mg/L－0.93mg/L；在處理時(shí)間達(dá)到48小時(shí)的情況下，TP的去除率為60%－65%，污水中TP的濃度為0.340mg/L－0.89mg/L；當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到72小時(shí)的后，TP的去除率為61%－66%，污水中TP的濃度為0.32mg/L－0.87mg/L；處理時(shí)間從24小時(shí)到72小時(shí)，去除率在上升但沒(méi)有太明顯上升，在污染負(fù)荷為107.50時(shí)裝置對(duì)污水中TP的處理效果明顯好于污染負(fù)荷133.94時(shí)，污水處理時(shí)間達(dá)到72h時(shí)，此時(shí)污水中TP的出水濃度可滿(mǎn)足《云南省農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)(DB53/T953—2019)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。圖4低污染負(fù)荷下反應(yīng)器對(duì)TP的凈化效果Fig4ThepurificationeffectofthereactoronTPunderlowpollutionload3.1.4正磷凈化效果從圖5中可以看出，當(dāng)光催化耦合垂直流人工濕地在低污染負(fù)荷的進(jìn)水條件下，在污水經(jīng)過(guò)反應(yīng)器24小時(shí)處理，對(duì)正磷的去除率在51－54%，污水中正磷濃度為0.38－0.88mg/L；污水經(jīng)過(guò)反應(yīng)器48小時(shí)的處理，對(duì)正磷的去除率在57%到60%之間，污水中正磷的濃度為0.36－0.85mg/L；污水經(jīng)過(guò)裝置72小時(shí)的的處理，TP的去除率為58－67%，污水中TP的濃度為0.28－0.80mg/L；處理時(shí)間從24小時(shí)到72小時(shí)，去除率沒(méi)有太明顯上升，同總磷情況一樣，當(dāng)進(jìn)水COD濃度為107.50mg/L時(shí)裝置對(duì)污水中TP的處理效果明顯好于進(jìn)COD濃度133.94mg/L時(shí)。圖5低污染負(fù)荷下反應(yīng)器對(duì)正磷的凈化效果Fig5Thepurificationeffectofthereactoronn-phosphomhorusunderlowpollutionload3.2中污染負(fù)荷下反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)3.2.1COD凈化效果由下圖可知，污水經(jīng)過(guò)裝置24小時(shí)的處理，當(dāng)光催化耦合垂直流人工濕地在中染負(fù)荷的進(jìn)水條件下，COD的去除率在33－41%，污水中COD濃度在100mg/L和114mg/L之間；處理時(shí)間達(dá)到48h時(shí)，COD的去除率為36－47%，污水中COD的濃度為61－108mg/L；當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到72小時(shí)的情況下，TP的去除率為56－61%，污水中COD的濃度為68－75mg/L；反應(yīng)器處理時(shí)間24小時(shí)到72小時(shí)，去除率在上升，對(duì)污水的處理時(shí)間48小時(shí)到72小時(shí)這一過(guò)程中，裝置對(duì)污水中COD的去除率大幅提升，污水中COD的濃度也大幅降低。當(dāng)對(duì)污水的處理時(shí)間達(dá)到停72h時(shí)，此時(shí)污水中COD的出水濃度滿(mǎn)足《云南省農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB53/T953—2019)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。圖6中污染負(fù)荷下反應(yīng)器對(duì)COD的凈化效果PurificationeffectofthereactoronCODunderpollutionloadshowninFig63.2.2氨氮凈化效果當(dāng)光催化耦合垂直流人工濕地在進(jìn)水COD濃度168.39mg/L時(shí)，從圖7得，經(jīng)過(guò)反應(yīng)器24小時(shí)的處理，氨氮的去除率為84%，此時(shí)污水中氨氮濃度為5.2mg/L；在反應(yīng)器處理48小時(shí)的情況下，氨氮的去除率為91%，氨氮濃度為2.6mg/L；相比于處理24小時(shí)，污水中氨氮濃度大幅降低，降低到24小時(shí)的一半；當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到72小時(shí)的情況下，氨氮的去除率達(dá)到了96%，此時(shí)污水中氨氮的出水濃度為0.9mg/L；當(dāng)進(jìn)水COD濃度為169.17mg/L時(shí)，污水處理時(shí)間24h時(shí)，氨氮的去除率為65%，氨氮濃度為9mg/L；處理時(shí)間48h時(shí)氨氮去除率為78%，出水中氨氮濃度6.9mg/L；污水處理時(shí)間達(dá)到72h時(shí)，去除率達(dá)到86%，出水氨氮濃度達(dá)到3.9mg/L，參照表1《云南省農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB53/T953—2019)，當(dāng)進(jìn)水COD濃度為168.39mg/L時(shí)，氨氮濃度達(dá)到《云南省農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB53/T953—2019)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)水COD濃度為169.17mg/L情況下，此時(shí)氨氮的濃度也達(dá)到了排放的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。污水處理時(shí)間達(dá)到72h時(shí)，出水氨氮的濃度在進(jìn)水COD濃度168.39mg/L時(shí)為0.9mg/L，遠(yuǎn)低于進(jìn)水COD濃度169.17mg/L時(shí)的氨氮濃度3.9mg/L，所以裝置對(duì)進(jìn)水COD濃度為168.39mg/L時(shí)的處理效果遠(yuǎn)高于進(jìn)水COD濃度為169.17mg/L時(shí)。。圖7中污染負(fù)荷下反應(yīng)器對(duì)氨氮的凈化效果InFig7thepurificationeffectofthereactoronammonianitrogenunderthepollutionload3.2.3TP凈化效果從圖8看，當(dāng)光催化耦合垂直流人工濕地在中污染負(fù)荷的進(jìn)水條件下，當(dāng)光催化耦合垂直流人工濕地在進(jìn)水COD濃度168.39mg/L時(shí)，污水經(jīng)過(guò)反應(yīng)器為24小時(shí)處理的情況下，TP的去除率為47%，此時(shí)污水中TP濃度為1.3mg/L；在處理時(shí)間為48小時(shí)的情況下，TP的去除率為58%，TP濃度為1.2mg/L；當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到72小時(shí)的情況下，TP的去除率達(dá)到了65%，此時(shí)污水中TP的出水濃度為0.89mg/L；當(dāng)進(jìn)水COD濃度為169.17mg/L時(shí)，污水經(jīng)過(guò)反應(yīng)器24h的處理，對(duì)TP的去除率為49%，出水口TP濃度為0.94mg/L；處理時(shí)間48h時(shí)TP去除率為57%，TP濃度0.8mg/L；污水處理時(shí)間達(dá)到72h時(shí)，去除率達(dá)到67%，出水TP濃度為0.6mg/L，參照表1《云南省農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB53/T953—2019)，當(dāng)進(jìn)水COD濃度為168.39mg/L時(shí)，出水水質(zhì)中TP濃度達(dá)到《云南省農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB53/T953—2019)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)水COD濃度為169.17mg/L的情況下，此時(shí)TP的濃度也達(dá)到了排放的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。污水處理時(shí)間達(dá)到72h時(shí)，出水TP的濃度在進(jìn)水COD濃度為168.39mg/L時(shí)為0.89mg/L，進(jìn)水COD濃度169.17mg/L時(shí)TP濃度0.6mg/L，處理72小時(shí)后，TP出水濃度小于進(jìn)水COD濃度169.17mg/L時(shí)，所以裝置對(duì)進(jìn)水COD濃度在168.39mg/L時(shí)的處理效果低于進(jìn)水COD濃度為169.17mg/L時(shí)。圖8中污染負(fù)荷下反應(yīng)器對(duì)TP的凈化效果ThepurificationeffectofthereactorontheTPunderthepollutionloadisshowninFig83.2.4正磷凈化效果從下圖得，當(dāng)光催化耦合垂直流人工濕地在進(jìn)水COD濃度為168.39－169.17mg/L時(shí)，經(jīng)過(guò)反應(yīng)器24處理后，正磷的去除率在51－52%，其污水中正磷濃度在0.65－1.1mg/L之間；在處理時(shí)間為48小時(shí)的情況下，正磷的去除率達(dá)到51－58%之間，此時(shí)污水中正磷的濃度在0.65－1.1mg/L之間；當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到72小時(shí)，正磷的去除率達(dá)到63－65%，此時(shí)污水中正磷的濃度降到了0.57－0.85mg/L；在處理時(shí)間從24小時(shí)到48h，當(dāng)進(jìn)水COD濃度168.39mg/L時(shí)，對(duì)正磷的去除率雖然提高了，但其污水中正磷的濃度卻沒(méi)有降低，進(jìn)水COD濃度169.17mg/L時(shí)，處理時(shí)間24h和48h其去除率一樣，出水中正磷濃度相同。圖9中污染負(fù)荷下反應(yīng)器對(duì)正磷的凈化效果ThepurificationeffectofthereactoronpositivephosphorusunderpollutionloadinFig93.3高污染負(fù)荷下反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)3.3.1COD凈化效果如圖9所示，當(dāng)人工濕地在進(jìn)水COD濃度為225.00mg/L時(shí)，經(jīng)過(guò)反應(yīng)器24小時(shí)的處理，COD的去除率為42%，此時(shí)污水中出水COD濃度為120mg/L；處理時(shí)間為48h時(shí)，COD的去除率為54%，出水COD濃度為102mg/L；當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到72小時(shí)的情況下，COD的去除率達(dá)到了60%，此時(shí)出水水質(zhì)中COD的濃度為89mg/L；當(dāng)進(jìn)水COD濃度為236.67mg/L時(shí)，污水處理時(shí)間24h時(shí)，COD的去除率為54%，出水水質(zhì)中COD濃度108mg/L；處理時(shí)間48h時(shí)COD去除率為58%，出水水質(zhì)COD濃度100mg/L；污水處理時(shí)間達(dá)到72h時(shí)，去除率達(dá)到60%，出水COD達(dá)到90mg/L；當(dāng)進(jìn)水COD濃度為225.00mg/L和236.67mg/L時(shí)可滿(mǎn)足《云南省農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB53/T953—2019)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。從圖上看在進(jìn)水COD濃度為225.00mg/L時(shí)，處理時(shí)間從24h到48h，其對(duì)COD的去處率要低于進(jìn)水COD濃度36.67mg/L時(shí)。處理時(shí)間達(dá)到72h時(shí)，其對(duì)COD的去除率一樣，出水中COD濃度相差不大。圖10高污染負(fù)荷下反應(yīng)器對(duì)COD的凈化效果Fig10ThepurificationeffectofthereactoronCODunderhighpollutionload3.3.2氨氮凈化效果從圖11上看，當(dāng)光催化耦合垂直流人工濕地在進(jìn)水COD濃度225.00mg/L時(shí)，經(jīng)過(guò)反應(yīng)器24小時(shí)處理，氨氮的去除率在33－41%，其污水中氨氮濃度為17.5－19mg/L；在處理48小時(shí)后，氨氮的去除率在42%到47%之間，此時(shí)污水中氨氮的濃度為16.5mg/Lmg/L；當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到72小時(shí)的情況下，氨氮的去除率達(dá)到53%－54%，此時(shí)污水中氨氮的濃度降到了13mg/L－14mg/L；在72小時(shí)的處理過(guò)程中，氨氮的去除率呈上升趨勢(shì)，污水中氨氮濃度穩(wěn)定降低。在處理時(shí)間達(dá)到72h時(shí)，當(dāng)進(jìn)水COF濃度為225.00mg/L到236.67mg/L之間，出水氨氮濃度可滿(mǎn)足《云南省農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB53/T953—2019)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。從去除率上看，對(duì)進(jìn)水COD濃度為236.67mg/L時(shí)對(duì)氨氮的處理效果比進(jìn)水COD濃度225.00mg/L的處理效果好。圖11中污染負(fù)荷下反應(yīng)器對(duì)氨氮的凈化效果Fig11Thepurificationeffectofthereactorontheammonianitrogenunderthepollutionload3.3.3TP凈化效果光催化耦合垂直流人工濕地在高污染負(fù)荷的進(jìn)水條件下，由圖12看，在進(jìn)水COD濃度225.00mg/L時(shí)，處理時(shí)間為24小時(shí)的情況下，TP的去除率為18%，污水中TP濃度為2.25mg/L；處理48小時(shí)后，TP的去除率為21%，出水水質(zhì)中TP濃度為2.2mg/L；反應(yīng)器處理72h時(shí)，TP的去除率達(dá)到了29%，此時(shí)污水中TP的出水濃度為1.85mg/L；當(dāng)進(jìn)水污染負(fù)荷為236.67時(shí)，污水處理時(shí)間24h時(shí)，TP的去除率為27.5%，出水口TP濃度為1.75mg/L；處理時(shí)間48h時(shí)TP去除率為21%，TP濃度2.0mg/L；污水處理時(shí)間達(dá)到72h時(shí)，去除率為29.5%，出水TP濃度為1.75mg/L，《云南省農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB53/T953—2019)，當(dāng)進(jìn)水COD濃度為225.00mg/L時(shí)，出水TP濃度達(dá)到《云南省農(nóng)村生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB53/T953—2019)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)水COD濃度236.67mg/L情況下此時(shí)TP的濃度也達(dá)到了排放的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。污水處理時(shí)間48h－72h時(shí)，TP的去除率增長(zhǎng)幅度大；進(jìn)水COD濃度為236.67mg/L時(shí)，處理時(shí)間達(dá)到48h時(shí)與24h相比TP濃度反增了0.25mg/L，處理時(shí)間達(dá)到72h時(shí)的TP濃度與處理時(shí)間24h時(shí)相同；24h時(shí)TP的去除率大于48h時(shí)去除率。圖12高污染負(fù)荷下反應(yīng)器對(duì)正磷的凈化效果Fig12Purificationeffectofthereactoronorthophosphorusunderhighpollutionload3.3.4正磷凈化效果從圖13看，當(dāng)進(jìn)水COD濃度225.00mg/L,在污水經(jīng)過(guò)反應(yīng)器24小時(shí)處理，正磷的去除率為14%，出水正磷濃度為2.5mg/L，在反應(yīng)器處理48小時(shí)的情況下，正磷的去除率為16%，出水口正磷濃度為2.0mg/L，進(jìn)過(guò)反應(yīng)器72小時(shí)處理的情況下，正磷的去除率為24%，出水水質(zhì)中正磷濃度1.8mg/L；進(jìn)水COD濃度為236.67mg/L時(shí)，經(jīng)過(guò)24h時(shí)處理，正磷的去除率為18%，正磷濃度為1.7mg/L，在處理時(shí)間為48小時(shí)的情況下，正磷的去除率為14.5%，污水中正磷濃度為18mg/L，經(jīng)過(guò)72小時(shí)的處理，正磷的去除率為20%，最終出水正磷濃度16.5mg/L，進(jìn)水COD濃度225.00mg/L時(shí)，去除率增大，最終出水中正磷的濃度低于進(jìn)水COD濃度236.67mg/L時(shí)的濃度；進(jìn)水COD濃度236.67mg/L時(shí)，其48小時(shí)的去除率低于24小時(shí)去除率，污水中正磷濃度大于24h時(shí)正磷濃度。圖13高污染負(fù)荷下反應(yīng)器對(duì)正磷的凈化效果Fig13Purificationeffectofthereactoronorthophosphorusunderhighpollutionload4討論4.1光催化耦合垂直流人工濕地對(duì)去除COD的影響污染負(fù)荷在人工濕地處理農(nóng)村生活污水中是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，影響著人工濕地對(duì)污水的凈化效果，研究表明，隨著進(jìn)水污染負(fù)荷的增加，對(duì)污染物的去除率降低REF_Ref30809\r\h[27]。本研究表明光催化人工濕地對(duì)COD的去除效果呈先增后減趨勢(shì)，經(jīng)過(guò)反應(yīng)器處理在進(jìn)水COD濃度168.39mg/L時(shí)去除率達(dá)到最大值61%。從人工濕地處理農(nóng)村生活污水的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可得，人工濕地對(duì)農(nóng)村生活污水中的污染物氨氮、COD以及TP去除率分別保持在62.9%、65.1%以及76.0%，就從去除率上看，光催化耦合垂直流人工濕地對(duì)COD的去除效果沒(méi)有促進(jìn)作用。4.2光催化耦合垂直流人工濕地對(duì)去除氨氮的影響由實(shí)驗(yàn)分析得反應(yīng)器對(duì)氨氮的去除效果呈逐漸降低趨勢(shì)，對(duì)氨氮的去除率在進(jìn)水COD濃度107.50mg/L時(shí)最大，達(dá)到了98%。與人工濕地對(duì)氨氮的去除率做簡(jiǎn)單的對(duì)比，不難看出對(duì)氨氮的去除率遠(yuǎn)高于62.9%，所以光催化條件下，垂直流人工濕地對(duì)氨氮的去除具有很好的促進(jìn)作用。4.3光催化耦合垂直流人工濕地對(duì)去除TP的影響從本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，反應(yīng)器對(duì)TP的去除效果呈先增后減趨勢(shì)，其中在COD濃度為169.17mg/L時(shí)TP的去除率最高，為67%，與人工濕地對(duì)TP的去除率對(duì)比看出，光催化條件對(duì)該反應(yīng)器對(duì)TP的去除效果增益不明顯。5結(jié)論在污水經(jīng)過(guò)24h-72h小時(shí)處理,光催化耦合垂直流人工濕地在低、中、高污染負(fù)荷的進(jìn)水條件下，設(shè)計(jì)并實(shí)施了不同污染負(fù)荷條件下的實(shí)驗(yàn)，計(jì)算了不同污染負(fù)荷下光催化耦合垂直流人工濕地對(duì)農(nóng)村污水中COD、氨氮、TP、正磷的去除率結(jié)果如下：（1）光催化耦合垂直流人工濕地在低污染負(fù)荷的進(jìn)水條件下，污水經(jīng)過(guò)72h的處理，在光催化耦合垂直流人工濕地的去除作用下，農(nóng)村污水中COD、氨氮、TP、正磷的濃度均達(dá)到了云南省農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。在此污染負(fù)荷下光催化耦合垂直流人工濕地對(duì)氨氮的去除效果最好，在72小時(shí)時(shí)其去除率最高達(dá)到了98%，其出水氨氮濃度最低降到了0.2mg/L。隨著進(jìn)水污染負(fù)荷的增加，去除率逐漸降低，光催化耦合垂直流人工濕地對(duì)氨氮的去除效果減弱，對(duì)氨氮的去除效果最好的進(jìn)水COD濃度范圍是107.5mg/L－168.39mg/L。（2）污水經(jīng)過(guò)污水處理反應(yīng)器72h的處理，COD的去除率在中污染負(fù)荷進(jìn)水條件下去除率最高為61%，TP在進(jìn)水COD濃度為107.5－169.17mg/L范圍內(nèi)去除效果較好，去除率為61%－67%，正磷在進(jìn)水COD濃度在107.5mg/L、168.39mg/L、169.17mg/L時(shí)的去除效果較好，均達(dá)到60%以上。（3）在低污染負(fù)荷下，對(duì)水中污染物的去除效果呈先出氨氮高于TP、正磷和COD的趨勢(shì)；在中等污染負(fù)荷條件下，氨氮的去除效果優(yōu)于TP、正磷和COD；在高污染負(fù)荷進(jìn)水下也有一定的去除效果，高污染條件下對(duì)污水中氮磷均有一定程度的去除效果，在該污染負(fù)荷下對(duì)COD的去除效果最為顯著，其次是氨氮和TP，最后是正磷。5參考文獻(xiàn)陸家緣.中國(guó)污水處理行業(yè)碳足跡與減排潛力分析[D].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué),2019.第二次全國(guó)污染源普查公報(bào)[J].環(huán)境保護(hù),2020,48(18):8-10.向家瑩.生態(tài)環(huán)境部：2025年全國(guó)農(nóng)村生活污水治理率將達(dá)40%[N].經(jīng)濟(jì)參考報(bào),2022-04-25(002).DOI:10.28419/ki.njjck.2022.002004.王叢雅,胡夢(mèng)嬌,黃世業(yè),溫正軍.溫州市農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀與問(wèn)題[J].給水排水,2019,55(S1):181-184.祝惠,閻百興,王鑫壹.我國(guó)人工濕地的研究與應(yīng)用進(jìn)展及未來(lái)發(fā)展建議[J].中國(guó)科學(xué)基金,2022,36(03):391-397.DOI:10.16262/ki.1000-8217.2022.03.004.RobertH.Kadlec,ScottWallace.TreatmentWetlands,SecondEdition[M].TaylorandFrancis;CRCPress:2008-07-22.王洪臣.探索農(nóng)村污水治理的中國(guó)之路——淺議農(nóng)村污水治理設(shè)施的規(guī)劃、建設(shè)與管理[J].給水排水,