人工湿地对污水的净化效果及系统中氮、磷的空间分布

时间：2008-06-12 来源：浙江大学 环境与资源学院 作者：曹杰 罗安程 吕庭君

资料来源：浙江大学 环境与资源学院

摘　　要：摘要：通过室内小型人工湿地装置，研究了种植千屈菜和未种植植物的两个人工湿地系统对氮、磷的去除效率及氮、磷的空间分布特征。结果表明，在整个运行过程中，种植千屈菜的人工湿地出水的TN、氨氮和TP 的平均浓度均低于无植物的人工湿地系统，千屈菜植物的存在在一定程度上提高了人工湿地对污染物的去除效果。在千屈菜人工湿地系统中，千屈菜的生物量及氮、磷积累量沿水流方向逐渐降低，表明可以通过合理的植物配置来提高人工湿地对氮磷的去除效率。

Abstract：

关 键 字：人工湿地;氮;磷;去除途径

以上研究结果表明，人工湿地对氮磷有比较高的去除效率，人工湿地对氮磷的去除是植物、水、介质和微生物等因素共同作用的结果。本文根据上述研究结果，拟初步探讨人工湿地中，氮、磷在水、植物、介质中的去向。

前人研究表明，人工湿地对氮的去除主要是氨的挥发、微生物的硝化/反硝化作用、植物吸收、介质对氮的沉淀吸附作用，其余的氮则随排水而带走（张政，2006）。在湿地系统pH大于8的条件下，氨挥发的现象才会发生。本试验中进、出水pH都在7.0左右，因此氨的挥发可以忽略不计；进水中的氮以铵态氮为主，同时介质为沙子，对氨氮的吸附作用有限，因此，在本试验中，除植物吸收和随排水带走的氮外，其它的氮可以认为是微生物的硝化/反硝化途径去除的。磷不存在挥发、分解等途径，只有介质、植物吸收、随排水带走三个途径。

根据以上分析，由进、出水总氮和总磷浓度和进、出水流量计算出系统在整个运行期间的总氮投配总量(Nin) 和排放总量(Nout)，总磷的投配总量(Pin) 和排放总量(Pout) ；千屈菜吸收总氮量和总磷量分别用 Nplant 和Pplant 表示。同时根据人工湿地的氮、磷去除途径可以计算出系统运行期间通过其它途径而去除的氮量Na =Nin - Nplant - Nout以及通过沉淀和介质吸附去除的磷量Pb = Pin - Pplant - Pout 。各种途径对氮磷的去除贡献如图4所示。千屈菜和无植物系统通过硝化/反硝化途径去除的总氮量占氮总投配量的比例分别为36.06％和33.63％。这一结果表明，在人工湿地中，硝化/反硝化对氮的去除具有十分重要的意义。有植物与无植物二系统相差约为2.5%，说明千屈菜的种植可以对微生物的硝化/反硝化作用有一定的促进，但效果比较小。千屈菜吸收的氮量占总氮投配量的9.38％，植物的吸收具有明显的效果，但仍不如硝化/反硝化作用明显。

图4  人工湿地去除氮、磷途径分析 (%)

Fig.4  The removal pathway of total nitrogen and total phosphorus in the constructed wetland system (%)

由图4可以看出，湿地植物千屈菜吸收的氮、磷量占TN、TP投配量的比例很小，分别为9.38％和12.77％。分析TN 的去除途径可以发现，人工湿地无论种植植物与否，进水中的总氮大部分随污水的排放而排出人工湿地，千屈菜和无植物系统氮输出量占TN投配量的比例分别为54.56％和66.37％。千屈菜湿地系统通过其它途径去除的总氮量占TN投配量的比例为36.06％，而无植物系统为33.63％，二者相差2.43％，差别很小。

通过对磷的分配计算表明，投配到人工湿地中的磷大部分通过介质的吸附沉淀作用而去除的。千屈菜和无植被系统通过吸附沉淀去除的总磷量占TP投配量的比例分别为85.66％和90.97％。植物吸收占磷总投配量的比例小于介质吸附沉淀，但这一结论不能否认植物存在对于人工湿地的重要性。事实上，植物的存在不仅可以通过植物吸收减少磷的排放，而且可以通过根际的作用，提高磷在介质中的沉淀效率和植物对磷的吸收效率。同时，植物的作用可以在低磷水平时，进一步降低排水中磷的浓度，大大改善排水水质，这一特性是很多水处理方法所不具备的。

3.结论

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