基于污水處理廠尾水深度凈化的漂浮植物生態(tài)治理工程模式比較研究

徐寸發(fā)，劉曉利*，聞學(xué)政，孫麗，宋偉，張迎穎，劉海琴，張志勇**

1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，江蘇 南京 210014；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院中心實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210014；3.中國科學(xué)院南京土壤研究所，江蘇 南京 210008；4.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江下游平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210014；5.無錫市濱湖區(qū)水利局，江蘇 無錫 214071

隨著我國城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)力度加大，其尾水排放量日益增大。由于用地、投資運(yùn)行資金等因素制約，現(xiàn)階段我國大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠尾水是通過地表徑流直接排入就近河流等受納水體（趙聯(lián)芳等，2015）。然而，污水處理廠尾水即使執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)（TN質(zhì)量濃度15.0 mg·L-1、TP質(zhì)量濃度 0.5 mg·L-1）排放，尾水中氮、磷的質(zhì)量濃度仍明顯高于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）中的V類標(biāo)準(zhǔn)，其也會(huì)對水環(huán)境造成二次污染，需進(jìn)一步的深度處理，以實(shí)現(xiàn)尾水回用、減緩水體污染和水資源短缺等目標(biāo)（徐臘梅等，2010；Bertin et al.，2009）。因此，為減輕污水處理廠尾水排放對地表水造成的污染，在尾水排入受納水體前進(jìn)行深度處理以削減或攔截尾水氮、磷等污染物是最為理想的方法。

目前，污水處理廠尾水深度處理常采用活性炭吸附、混凝、沉淀、生物膜等物理、化學(xué)、生物法（馮欣欣等，2015；常會(huì)慶等，2015；段田莉等，2017），然而這些方法在應(yīng)用過程中存在投資運(yùn)行成本高、二次污染、凈化效果不大理想等缺陷而制約其廣泛應(yīng)用。因此，尋求低成本、高效果的污水處理廠尾水深度處理工藝尤其重要。水生植物生態(tài)修復(fù)技術(shù)是一種典型的生態(tài)處理技術(shù)，兼具太陽驅(qū)動(dòng)、環(huán)境友好、投資運(yùn)行成本低廉、可資源化利用等優(yōu)勢，有較強(qiáng)的污染物處理能力和環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益，已廣泛用于各種污水處理（Batty et al.，2013；Wang et al.，2013；Qin et al.，2016）。吳丹等（2015）研究圓幣草（Hydrocotyle verticillata）、大聚藻（Myriophyllum aquaticum）、苦草[Vallisneria natans(Lour.)Hara]、黃菖蒲（Iris pseudacorus）等水生植物對污水處理廠尾水的凈化效果，發(fā)現(xiàn)圓幣草和大聚藻提升尾水水質(zhì)效果更明顯；劉海琴等（2018）通過模擬實(shí)驗(yàn)比較鳳眼蓮（Eichhornia crassipes）、水浮蓮（Pistia stratiotes）、輪葉黑藻（Hydrilla verticillata）和黃菖蒲（Iris pseudacorus）4種水生植物對同一村鎮(zhèn)生活污水處理廠尾水的處理效果，得出鳳眼蓮和輪葉黑藻是深度凈化生活污水處理廠尾水的優(yōu)勢種群；岑璐瑤等（2019）研究不同季節(jié)蘆葦（Phragmites communis）、風(fēng)車草（Cyperus alternifolius）、美人蕉（Canna indica）、絲帶草（Phalaris arundinacea）和菖蒲（Acorus calamus）處理污水處理廠尾水，結(jié)果顯示五種水生植物對尾水水質(zhì)凈化效果因季節(jié)變化而變化。綜合文獻(xiàn)報(bào)道得知，不同水生植物對污水處理廠尾水中氮、磷等污染物的去除能力有差異，不同生長環(huán)境也影響水生植物對尾水的凈化作用。同時(shí)，水生植物深度凈化污水處理廠尾水的研究多集中于室內(nèi)模擬或室外小試為主的研究，缺乏規(guī)模化工程治理的相關(guān)研究，尤其是工程模式方面的探索，比如工程規(guī)模配置、水生植物、種養(yǎng)方式等方面的差異對尾水水質(zhì)改善的影響。此外，筆者所在團(tuán)隊(duì)前期一直致力于水生植物生態(tài)修復(fù)各種污染水體的技術(shù)研究，尤其是針對漂浮植物的研究取得重要成果，以水葫蘆（Eichhornia crassipes）和水浮蓮（Pistia stratiotes）為主，已形成漂浮植物“安全控養(yǎng)-機(jī)械化收獲、加工處置-資源化利用”的成套工程技術(shù)體系。因此，本文以規(guī)模化構(gòu)建的單一種養(yǎng)水葫蘆，水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)兩種三級串聯(lián)凈化塘生態(tài)治理工程模式深度凈化城鎮(zhèn)污水處理廠尾水為研究內(nèi)容，探索不同治理工程模式對尾水的凈化效果，以期獲得更優(yōu)的尾水生態(tài)治理工程模式及相關(guān)工程參數(shù)，并為后續(xù)尾水治理提供相關(guān)的理論與實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 污水處理廠尾水生態(tài)治理工程建設(shè)

污水處理廠尾水源自南京市高淳區(qū)東壩鎮(zhèn)（31°17′28.0″N，119°02′29.3″E）污水處理廠。該污水處理廠采用 A2O工藝處理東壩鎮(zhèn)及附近的生活污水，日接納污水能力為2000 t，尾水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級 A標(biāo)準(zhǔn)排放。試驗(yàn)期間日均處理生活污水1024.5 t。

生態(tài)治理工程建設(shè)：2015年2—4月利用南京市高淳區(qū)東壩鎮(zhèn)污水處理廠北側(cè)旁閑置土地構(gòu)建凈化塘，并鋪設(shè)污水處理廠尾水進(jìn)水管道；凈化塘由三級串聯(lián)方式組成，總面積8400 m2，總有效容積7500 m3；各級凈化塘長度均為105 m，深度均為1.2 m，一級凈化塘寬度為25 m，二級、三級凈化塘寬度均為27.5 m（圖1），在一級凈化塘進(jìn)水口處和三級凈化塘出水口處分別安裝巴歇爾槽流量計(jì)；各級凈化塘之間采用夯土或防水土工布方式隔開，底部和岸堤均鋪設(shè)防水布防止?jié)B漏，出水口設(shè)置溢流堰使水深維持1 m。2015年5月底正式持續(xù)接入污水處理廠尾水，并于6月初按最佳初始投放量0.60 kg·m-2（張志勇等，2010）的方式投放水葫蘆種苗于凈化塘進(jìn)行擴(kuò)繁，形成單一種養(yǎng)水葫蘆三級串聯(lián)凈化塘生態(tài)治理工程模式（簡稱單一種養(yǎng)水葫蘆模式），該模式漂浮植物覆蓋凈化塘水面比例為100%。根據(jù)團(tuán)隊(duì)前期研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，11月后水葫蘆生長速率緩慢甚至停滯生長，對水質(zhì)改善作用小。因此，待水葫蘆三級串聯(lián)凈化塘運(yùn)行一個(gè)月后，即6月30日正式開始試驗(yàn)，11月結(jié)束，試驗(yàn)結(jié)束后及時(shí)打撈全部水葫蘆上岸進(jìn)行粉碎-脫水-堆肥處置。由于 2015年試驗(yàn)期間三級和二級凈化塘水質(zhì)差異不明顯，2016年變更生態(tài)治理工程設(shè)計(jì)，但凈化塘仍采用三級串聯(lián)方式組成。工程設(shè)計(jì)變更包括：一是增選了漂浮植物水浮蓮；二是縮小凈化塘總面積至5355 m2，用防水土工布將原有二級凈化塘分隔為等面積的二級、三級凈化塘，并在各級凈化塘內(nèi)設(shè)置若干單元間斷式種養(yǎng)漂浮植物。其中，一級凈化塘內(nèi)設(shè)4個(gè)種養(yǎng)單元，長和寬分別為25 m和22 m，種養(yǎng)單元間隔約4 m，二級和三級凈化塘內(nèi)分別各設(shè)2個(gè)，長和寬分別為43 m和13 m，種養(yǎng)單元間隔約8 m（圖2）。同年6月初按 0.60 kg·m-2交替投放水葫蘆和水浮蓮種苗于種養(yǎng)單元擴(kuò)繁，形成水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)三級串聯(lián)凈化塘生態(tài)治理工程模式（簡稱水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式），該模式下漂浮植物覆蓋凈化塘水面比例為80%，其他同2015年一致。

圖1 2015年凈化塘示意圖Fig.1 The schematic diagram of purification pond in 2015

圖2 2016年凈化塘示意圖Fig.2 The schematic diagram of purification pond in 2016

1.2 樣品采集與處理

圖3 漂浮植物單位面積生物量和總生物量變化Fig.3 Changes of per unit area biomass and total biomass of floating plant

整個(gè)凈化塘內(nèi)2015年設(shè)4個(gè)水體采樣點(diǎn)（W1—W4）和9個(gè)植物采樣點(diǎn)（P1—P9），如圖 1所示；2016年設(shè) 4個(gè)水體采樣點(diǎn)（W1—W4）和 12個(gè)植物采樣點(diǎn)（H1—H12），如圖2所示。試驗(yàn)期內(nèi)，每隔7天于上午09:00—11:00采集水樣，帶回實(shí)驗(yàn)室及時(shí)測定水體總氮（TN）、銨態(tài)氮（NH4+-N）、硝態(tài)氮（NO3--N）、可溶性磷酸鹽（PO43--）和總磷（TP）質(zhì)量濃度，并現(xiàn)場測定凈化塘水體pH和DO質(zhì)量濃度，同時(shí)，每隔15天現(xiàn)場測定植物采樣點(diǎn)單位面積植物生物量（鮮質(zhì)量）。2016年 6—7月連續(xù)暴雨天氣，污水處理廠被淹，因搶修而停止運(yùn)行，導(dǎo)致當(dāng)年7月的試驗(yàn)數(shù)據(jù)缺失。

1.3 分析方法與數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)場利用YSI測定凈化塘水體pH值和DO質(zhì)量濃度，水體TN、NH4+-N、NO3--N、PO43-和TP質(zhì)量濃度則利用德國 SEAL AA3連續(xù)流動(dòng)分析儀測定（夏倩等，2012）。漂浮植物單位面積生物量（鮮重）測定：將1 m2內(nèi)的植株從水中撈起放在篩網(wǎng)上，直至無滴水時(shí)稱重而得。

各采樣點(diǎn)采集3個(gè)樣品重復(fù)測定，最后試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用Excel 2003和SPSS 20.0軟件處理，采用單因素方差分析，LSD檢驗(yàn)2種生態(tài)治理工程模式下凈化塘內(nèi)相關(guān)指標(biāo)的顯著性差異，設(shè)置P＜0.05為顯著性差異，作圖使用Origin 8.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩種不同治理模式下漂浮植物生物量變化

如圖3所示，兩種不同治理模式下漂浮植物單位面積生物量與總生物產(chǎn)量整體呈上升趨勢。2015年采用單一種養(yǎng)水葫蘆模式時(shí)，一級和二級、三級凈化塘內(nèi)漂浮植物單位面積平均生物量均存在顯著性差異（P＜0.05），其平均生物量分別為 25.95 kg·m-2和 18.45 kg·m-2、13.94 kg·m-2；10 月時(shí)，一級凈化塘漂浮植物單位面積生物量高達(dá) 31.71 kg·m-2，約是初始投放量的53倍，總生物量也高到191.0 t。與2015年相比，2016年采用水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式時(shí)，各級凈化塘內(nèi)漂浮植物單位面積生物量差異不顯著（P＞0.05），但漂浮植物生長速率更大；同時(shí)，由于試驗(yàn)初期連續(xù)暴雨天氣、凈化塘規(guī)模縮小及水浮蓮組織密度低于水葫蘆等原因?qū)е缕≈参飭挝幻娣e生物量與生物總產(chǎn)量明顯低于2015年（P＜0.05），漂浮植物最高單位面積生物量和總生物量分別僅有23.35 kg·m-2和90.44 t。

2.2 兩種不同治理模式下尾水凈化效果

2.2.1 尾水pH和DO變化

如圖4a所示，2015年采用單一種養(yǎng)水葫蘆模式時(shí)，7—11月尾水進(jìn)水pH值在7.55—8.63之間變化，均值為7.94，凈化塘內(nèi)水體pH值在7.08—8.09之間，均值為7.52，略低于進(jìn)水pH值，凈化塘水體pH值也無顯著性差異（P＞0.05）；2016年采用水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式時(shí)，8—11月進(jìn)水pH值低于2015年同期，進(jìn)水pH值仍是高于各級凈化塘內(nèi)水體，其中進(jìn)水pH值在7.40—7.85之間，均值為7.59，凈化塘水體pH值在6.87—7.44之間（均值為7.20）。同時(shí)，從圖4b可看出，進(jìn)水DO質(zhì)量濃度均顯著高于凈化塘（P＜0.05），各級凈化塘DO質(zhì)量濃度差異較小（P＞0.05）；2015年7—11月凈化塘水體 DO質(zhì)量濃度在 1.87—5.30 mg·L-1之間，均值為 3.64 mg·L-1，顯著低于 2016年8—11月凈化塘水體DO質(zhì)量濃度（在3.56—8.17 mg·L-1之間，均值 5.60 mg·L-1）（P＜0.05），這可能是因?yàn)?015年漂浮植物100%覆蓋水面，高于2016年80%的覆蓋度。因此，可以得知兩種不同治理模式均降低了尾水pH值和DO質(zhì)量濃度。

2.2.2 尾水氮、磷濃度變化

尾水氮、磷污染物指標(biāo)變化如圖5所示，試驗(yàn)期內(nèi)污水處理廠尾水TN、NH4+-N、NO3--N、PO43--和TP質(zhì)量濃度均呈明顯降低趨勢。2015年7—11月尾水TN去除率在54.01%—84.73%之間，平均為71.06%；尾水 TN平均質(zhì)量濃度由進(jìn)水的 10.62 mg·L-1降至出水的 3.07 mg·L-1，其中出水 TN 最低質(zhì)量濃度為 2.27 mg·L-1，已接近地表水 V類水標(biāo)準(zhǔn)。2016年8—11月尾水TN去除率則高達(dá)88.72%—91.39%，平均為90.37%，高于2015年，但不存在顯著性差異（P＞0.05），尾水TN平均質(zhì)量濃度則是由進(jìn)水的 13.13 mg·L-1降至出水的 1.26 mg·L-1，出水已優(yōu)于地表水Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式對尾水TN去除效果明顯優(yōu)于單一種養(yǎng)水葫蘆模式。同時(shí)，兩種不同治理模式對尾水NH4+-N、NO3--N也具有較好的凈化效果，但是兩種模式之間對其的去除效果均無顯著性差異（P＞0.05），2015年和2016年試驗(yàn)期內(nèi)尾水NO3--N平均去除率分別為71.75%和94.34%，均高于NH4+-N平均去除率（58.15%和53.41%）。

兩種不同治理模式對尾水中TP和PO43--也表現(xiàn)出較好去除效果。其中，2015年 7—11月尾水 TP去除率為43.88%—84.99%，平均為68.42%，TP平均質(zhì)量濃度由進(jìn)水的 0.43 mg·L-1降至出水的 0.12 mg·L-1，出水已優(yōu)于地表水V類標(biāo)準(zhǔn)；同年8月尾水 TP去除率最高，出水 TP質(zhì)量濃度低至 0.06 mg·L-1。2016年8—11月尾水TP去除率在59.73%—79.60%之間，平均為70.53%，與 2015年的去除效果差異不顯著（P＞0.05），出水TP平均質(zhì)量濃度也低至0.12 mg·L-1。同時(shí)，2015年生態(tài)治理工程對尾水中PO43-的平均去除率為72.50%略低于2016年的78.25%，但其間并無顯著性差異（P＞0.05）。因此，說明相比單一種養(yǎng)水葫蘆模式，水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式并未明顯提高尾水磷素的去除效果。

2.3 兩種不同治理模式的效能比較分析

圖4 尾水pH和DO變化Fig.4 Changes of pH and DO in tail water

圖5 尾水TN、NH4+-N、NO3--N、PO43--和TP濃度變化Fig.5 Changes of TN, NH4+-N, NO3--N, PO43- and TP in tail water

根據(jù)生態(tài)治理工程實(shí)踐情況，從以下幾方面比較分析單一種養(yǎng)水葫蘆模式和水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式的效能。一是尾水氮、磷削減方面，兩種治理模式均具有較好去除污水處理廠尾水氮、磷的能力，水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式對尾水TN和TP 平均削減速率分別為 2.27 g·m-2·d-1和 0.05 g·m-2·d-1， 優(yōu) 于 單 一 種 養(yǎng) 水 葫 蘆 模 式 的 0.92 g·m-2·d-1和 0.03 g·m-2·d-1；依據(jù)種養(yǎng)面積和處理尾水量得知每種養(yǎng)8—9 m2水葫蘆即可將1噸一級A標(biāo)準(zhǔn)尾水水質(zhì)凈化為接近地表Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，而每組合種養(yǎng)5—6 m2水葫蘆和水浮蓮則可達(dá)到同等甚至更佳的凈化效果。二是生態(tài)治理工程規(guī)模配置方面，水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式在節(jié)省工程土地使用的基礎(chǔ)上，其對尾水水質(zhì)提升效果仍好于單一種養(yǎng)水葫蘆模式。三是尾水處理量方面，兩種治理模式均有日處理1000 t污水廠一級A標(biāo)準(zhǔn)尾水的能力，甚至可以日處理更多尾水量，并保證其凈化效果，尤其是水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式，該模式尾水經(jīng)一、二級凈化塘后，其TN和TP平均質(zhì)量濃度已優(yōu)于地表水V類標(biāo)準(zhǔn)。基于上述效能方面分析，表明水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式更適合應(yīng)用于深度凈化污水處理廠尾水。

3 討論

3.1 生態(tài)工程對尾水的凈化作用

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，尾水經(jīng)兩種生態(tài)治理工程模式深度凈化后，尾水DO和pH明顯降低，這與王智等（2013）研究發(fā)現(xiàn)水葫蘆等漂浮植物可降低水體DO和pH的研究結(jié)論一致。2016年采用水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式時(shí)，漂浮植物覆蓋凈化塘水面比例為80%，并未完全阻礙水體自然復(fù)氧及浮游藻類的光合作用，所以凈化塘內(nèi)尾水DO水平明顯高于 2015年的單一種養(yǎng)水葫蘆模式。而凈化塘水體pH降低，這是因?yàn)榉N養(yǎng)水浮蓮、水葫蘆抑制了水中藻類的光合作用，阻止了水體初級生產(chǎn)者對CO2的利用，同時(shí)根系的呼吸作用不斷地向水中補(bǔ)充CO2使水體 CO32-含量增加；水葫蘆和水浮蓮?fù)ㄟ^吸收水中的NH4+-N，在水中留下H+（Giraldo et al.，2002）；另外，也有研究表明根系附著的厭氧微生物的厭氧發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)酸，根系也會(huì)分泌酸性化感物質(zhì)，這些都會(huì)導(dǎo)致水體pH下降（楊紅玉，2006；方云英，2006）。

漂浮植物水葫蘆和水浮蓮均以其顯著的氮、磷去除效果而被應(yīng)用于污水水體植被修復(fù)（Zimmcls et al.，2006；Hanks et al.，2015），其去除水體氮、磷的主要途徑除了自身吸收作用外，還可以促進(jìn)水體的硝化、反硝化過程加強(qiáng)脫氮（高巖等，2012），以及促進(jìn)水體顆粒態(tài)氮、磷沉降與吸附等其他途徑對水體脫氮除磷。本研究以城鎮(zhèn)污水處理廠一級A標(biāo)準(zhǔn)排放的尾水為凈化對象，尾水中氮、磷大部分以溶解態(tài)的營養(yǎng)鹽形式存在，所以該生態(tài)治理工程中水葫蘆和水浮蓮對尾水中氮素的去除途徑主要是自身吸收及微生物的硝化、反硝化作用，而對磷素的去除更多是植物自身吸收作用。同時(shí)，有研究發(fā)現(xiàn)水葫蘆和水浮蓮對水體氮、磷的吸收總量隨著水體氮、磷濃度的升高而逐漸升高（李猛等，2012；劉旻慧等，2017；張志勇等，2010），這與本研究中隨著尾水氮、磷濃度沿水流流程方向降低，漂浮植物對尾水氮、磷削減能力也逐漸隨之減弱的結(jié)果基本一致。此外，秦紅杰等（2016）研究發(fā)現(xiàn)水葫蘆和水浮蓮組合模式凈化城市黑臭河道水體的效果較單一漂浮植物更佳，這也與本試驗(yàn)結(jié)果類似，即水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式對污水處理廠尾水深度凈化效果優(yōu)于單一種養(yǎng)水葫蘆種養(yǎng)模式。雖然水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式時(shí)生態(tài)工程占地面積縮小，漂浮植物生物總產(chǎn)量也更少，但其對尾水TN和TP的去除效果更好，尤其是對尾水TN的平均去除率高達(dá)90.37%。其主要原因：一是水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式時(shí)，這兩種漂浮植物一直維持較高的生長速率，促進(jìn)了其對水中氮、磷的吸收；二是水葫蘆對水體氮素的吸收作用大于水浮蓮，對水體磷素的吸收作用小于水浮蓮（Qin et al.，2016），兩者之間對水體氮、磷的削減形成了互補(bǔ)協(xié)同作用；三是水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式時(shí)凈化塘尾水DO濃度高于單一種養(yǎng)水葫蘆模式，在較高的DO濃度下，水生植物凈化塘對污水處理效率更高，因?yàn)樗w中較高的DO濃度可提高系統(tǒng)的氧化性，有利于磷的沉降吸附和化學(xué)沉淀，從而促進(jìn)水體中磷的有效去除（蔡景波等，2007；Song et al.，2007），同時(shí)可形成有利于微生物硝化作用和植物吸收硝酸鹽的好氧環(huán)境，促進(jìn)水中氮的去除（任文君等，2011）。

然而，盡管兩種不同治理模式凈化污水處理廠一級A標(biāo)準(zhǔn)尾水效果顯著，但其后續(xù)的推廣應(yīng)用仍具有局限性和適用性。一是土地方面，兩種模式均需要一定工程用地，對于土地資源緊張地區(qū)，水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式較單一種養(yǎng)水葫蘆模式用地更少，更加適合推廣應(yīng)用；二是尾水處理觀念方面，目前污水處理廠的尾水水質(zhì)只要達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)即可排放，而大多地區(qū)并未強(qiáng)制性要求尾水進(jìn)入受納水域之前需再進(jìn)一步深度凈化；三是對水葫蘆和水浮蓮認(rèn)知方面，作為外來入侵物種，因其驚人的擴(kuò)繁能力而會(huì)導(dǎo)致生態(tài)毒害，即使具有極強(qiáng)的凈水能力也會(huì)被大多數(shù)人擯棄。但結(jié)合本研究的結(jié)果，兩種治理模式的應(yīng)用均可達(dá)到生態(tài)去污和美化環(huán)境的雙重效果，而從運(yùn)行成本、去污能力、水域景觀及后期植物打撈工程量等方面考慮，水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式更加適用于污水處理廠尾水的深度凈化。

3.2 生態(tài)治理工程良性運(yùn)行的管理建議

綜合 2015—2016年生態(tài)治理工程的實(shí)踐的效果，筆者對工程運(yùn)行過程中積累的經(jīng)驗(yàn)及存在的問題進(jìn)行總結(jié)和分析，以便為其他類似工程提供參考。首先，水葫蘆和水浮蓮均屬于快速生長繁殖的漂浮水生植物，投放后短期內(nèi)即可覆蓋試驗(yàn)水面，所以在植物種群密度達(dá)到一定程度后需定期打撈，其主要原因：一是防止水體缺氧、影響其他動(dòng)植物生長；二是種群密度過大，不利于植物快速擴(kuò)繁及最大幅度吸收水體氮、磷等污染物；三是打撈植物上岸后，水生植物吸收的氮、磷等污染物完全脫離水體，防止二次污染。其次，應(yīng)結(jié)合尾水處理水量和水質(zhì)目標(biāo)，選擇合適的治理模式和工程匹配規(guī)模，以期節(jié)省污水治理成本。最后，水葫蘆和水浮蓮正常生長期主要在6—11月，11月后植物生長緩慢，甚至可能出現(xiàn)負(fù)增長，對水質(zhì)凈化效果并不明顯，需及時(shí)全部打撈上岸，這也導(dǎo)致生態(tài)治理工程并不能整年發(fā)揮對尾水高效凈化功能，因此，應(yīng)該在冬春低溫季節(jié)考慮種養(yǎng)耐寒的水生植物，如水芹、黑麥草、西伯利亞鳶尾等，以解決生態(tài)治理工程季節(jié)銜接問題，保證全年度具有較好的尾水處理效果。

4 結(jié)論

通過兩種不同生態(tài)治理模式深度凈化城鎮(zhèn)污水處理廠尾水效果的試驗(yàn)結(jié)果，可以得出，（1）種養(yǎng)漂浮植物水葫蘆和水浮蓮降低了尾水 pH和 DO水平，尾水氮、磷濃度沿著水流流程方向逐漸降低，明顯地削減了尾水中氮、磷含量。（2）單一種養(yǎng)水葫蘆模式對尾水 TN和 TP平均去除率分別為71.06%和 68.42%，平均削減速率分別為 0.92 g·m-2·d-1和 0.03 g·m-2·d-1；水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式對尾水TN和TP平均去除率分別為90.37%和 70.53%，平均削減速率分別為 2.27 g·m-2·d-1和0.05 g·m-2·d-1。（3）水葫蘆、水浮蓮組合種養(yǎng)模式在尾水氮、磷削減能力、工程用地、尾水處理量等效能方面均優(yōu)于單一種養(yǎng)水葫蘆模式，每組合種養(yǎng)5—6 m2即可處理1噸一級A尾水至地表Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，更適合應(yīng)用于深度凈化城鎮(zhèn)污水處理廠尾水。