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

    人工湿地污水处理是20世纪70年代发展起来的一种污水处理技术，具有投资少，操作简单，环境经济效益好等特点。大量研究表明，人工湿地处理工艺对污水中BOD₅、CODcr、SS、大肠杆菌、氮、磷等污染物去除效果较好(Keith R. Hench,2003; Gemma Ansola,2003)。对氮、磷的去除效果不如COD等稳定，出水浓度和去除效率变化范围较大 (宋志文,2005; 张太平,2005) 。氮磷的去除主要受介质与植物吸收两方面的影响，易受到温度、水力负荷、氮磷的面积负荷、植物生长状况等诸多因素的影响。因此，了解植物与介质对氮磷吸收的作用，对于提高人工湿地的氮磷去除效率具有重要意义。目前，大部分研究主要集中在人工湿地系统对含氮、磷废水的去除效果上(廖新俤,2002; David Steer,2002)，而对于氮、磷污染物去除效率与人工湿地植物、基质系统中的空间分布特征之间的关系研究不多。因此，本文就人工湿地对污水的净化效果以及氮、磷在人工湿地系统中的空间分布特征进行研究，为改进人工湿地系统设计、优化植物配置提供理论依据。

1.材料与方法

1.1小型人工湿地污水处理系统

1.1实验装置
    人工湿地实验装置如图1所示，处理区长120cm,宽60cm,高60cm。系统由PVC板制成。底部填充直径3-5cm左右的碎石，厚度为15cm，以利于均匀布水。其上部铺上一层尼龙窗纱,防止上层沙子堵塞碎石空隙。窗纱上面放置厚40cm的河沙作为人工湿地基质。该装置分两组，一组种植植物，另一组不种植物。

图1.潜流型人工湿地系统示意图

1.2植物选择与培养：

经本课题组预备试验，对十五种植物进行了筛选，发现千屈菜（Lythrum salicaria Linn）具有良好的氮磷去除效率。千屈菜为多年生挺水宿根草本植物，喜温暖及光照充足，通风好的环境，喜水湿，比较耐寒，具有较高的氮磷吸收能力(单丹，2006)。本试验所用千屈菜购于市场，幼苗先移入清水中，以恢复在运移过程中受损的根系。经恢复后的植物洗净根系的泥土后移入湿地系统。将人工湿地平均分为A﹑B﹑C﹑D四个区(图2 A)，每个区分别种植8株植物。

1.3 运行条件

试验所用污水为人工配置而成，污水成分为蔗糖，蛋白胨，（NH₄）₂SO₄，KH₂PO₄及微量元素（竺建荣，1999），水质指标如表1所示。

人工湿地系统构建后，2006年6月15号开始添加人工配置污水，2006年9月23号运行停止，系统共运行100d。湿地系统为间歇进水，水力负荷为30L/d, 水力停留时间约为4d。

表.1  人工污水水质（mg/L）

1.4植物及基质的采样

运行结束后，沿人工湿地水流方向的10 cm，30 cm，50 cm，70 cm，90 cm，110 cm处设取样器，分别在距离表层基质10cm，20cm，30cm，40cm处取出基质,如图2A所示。

沿人工湿地水流方向30cm，60cm，90cm，120cm刻度线位置将系统平均分为A,B,C,D四个区，分别收获各区的植物（图2B）。因千屈菜生长量大，试验过程期间，对植株进行部分收割，并测定收割部分的生物量。试验结束后，全部收获千屈菜植株，分根，叶两部分测定其鲜重，烘干后测定干生物量，并将烘干样品磨碎，过100目以备分析所用。

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