植物配置对人工湿地污水处理效果的影响

1、摘要：选择贵州省正常运行状态下的3种不同 植物配置的生活污水处理人工湿地，定期测定污水中 的化学需氧量(cod)、生化需氧量(bod)、磷酸盐、 氨氮、总磷(tp)等水质因子。结果表明，香蒲(typha orientalis presl)+菱 白(zizania latifolia)+美人蕉(canna indica) + 水葱(scirpus validus vahl) + 睡莲(nymphaea tetragona georgi)的植物配置对cod、磷酸盐的去除 率最高，分别为86.36%、73.20%； bod的去除率以 水葫芦(eichoimia crassips) + 风车草(cyp

2、erus alternifolius)+ 美人蕉 + 再力花(thalia dealbata)+香蒲植物组合为最好，达到81.28%；氨氮、总磷的 去除率以风车草+再力花+菖蒲(acorus calamus linn.) +千屈菜(lythrun salicaria) +水葫芦+美人蕉+花叶芦 竹(arundo donax var.versicolor)的植物组合为最高， 分别为 75.96%和 72.28%o关键词：人工湿地；植物配置；生活污水；处理 效果；应用中图分类号：x703文献标识码：a文章编号：0439-8114 (2016) 11-2748-03doi: 10.14088/j .

3、cnki.issn0439-8114.2016.11.009人工湿地污水处理系统是一项运用生态学原理加 上工程方法而形成的生态工程水处理技术。人工湿地 处理污水的方法同时还兼具生物滤池法和活性污泥法 处理污水的某些性能1, 20人工湿地对污水处理效 果受植物种类、温度以及根区微生物等多种因素的制 约3-7。因此，人工湿地植物选择是否恰当，配置是 否合理，将直接影响到人工湿地的处理效果。已有研 究表明，多种植物的合理搭配较单一植物具有较好的 处理效果，混合种植不仅使湿地净化率提高，且净化 效果更稳定8, 9o植物根系发达程度、放氧速率和 微生物活性等对污水的净化效果同样有影响10, 11, 且不

4、同植物的净化效果差异很大120本研究以贵州省人工湿地常用植物风车草(cyperus alternifolius) > 再力花(thalia dealbata) > 菖 蒲(acorus calamus linn.)> 千屈菜(lythrun salicaria)、 水葫芦 (eichoimia crassips) > 美人蕉 (canna indica)> 花叶芦竹(arundo donax var. versicolor)、香蒲(typha orientalis presl)> 菱白(zizania latifolia)、水葱(scirpus validu

5、s vahl) > 睡莲(nymphaea tetragona georgi)作为配置植物，试验样地均采用表面流+潜流+垂直复合 流的人工湿地类型。通过检测出水水质研究不同植物 配置下的人工湿地对生活污水的净化效果及作用机 理，为喀斯特地区人工湿地植物配置提供理论依据。1材料与方法1.1试验样地的选取试验样地选择贵州省内处于正常运行，且湿地类 型和基质一致，仅在植物配置类型上有差异的人工湿 地作为本研究的试验样地，试验样地的基本特性如表 1所示。试验样地基质为砾石+沙土。湿地生物反应床底部和四周均以水泥沙浆封闭，并进行防渗处理，每一级 生物反应床种植不同植物，相对独立。收集的城镇生 活污

6、水依次经过沉沙-曝气-沉淀，然后由布水管接入 第一级生物反应床，出水经收集后再经布水管接入第 二级生物反应床，以此类推，直至污水经处理后排放。 3个人工湿地污水处理系统均采用全天候连续供水模 式。对3个样地进行连续3年的取样分析，各试验样 地的化学需氧量（cod）、生化需氧量（bod）、磷酸 盐、氨氮、总磷（tp）等水质因子浓度见表2。1.2试验样地中植物配置 3个人工湿地试验样地中，各级的生物反应床种植不同的植物，各人工湿地的植物种植详见表11.3水样采集及测定2011年12月至2014年8月，对各人工湿地进行 了水样采集分析，在人工湿地各级生物床进出口均进 行采样，每个采样点同时采集3个平

7、行样用于水样分 析，每个采样点分别测定cod、bod、磷酸盐、氨氮、 tp等水质因子。各水质因子检测方法见表3。1.4统计分析数据在excel软件中进行初步录入和处理。使用 spss19.0软件对数据进行初步计算和统计分析，即计 算均值和标准差，利用配对t检验(pair sample t-test) 和一般线性模型(general linear model)对数据进行方 差分析(one-wayanova),分别按湿地类型来分析 其效应(基于type iii平方和基础上)。同时，差异显 著性用tukey检验，统计显著性a =0.05,且所有数据 以均值士标准差表示。2结果与分析 2.1不同植物配

8、置人工湿地对污水处理效率的差异不同植物配置人工湿地的水质因子去除率的方差分析结果见表4。由表4可知，3种植物配置的人工湿 地在cod、bod的去除率上存在极显著差异(p 不同植物配置的人工湿地在cod、bod的处理效率 上存在差异。cod处理效率以草海人工湿地的处理效率为最 高，枫香镇人工湿地最低；而bod的处理效率以朱 昌镇人工湿地的处理效率为最高，草海人工湿地的处 理效率为最低。针对其他3种污染物，虽然在不同植 物配置湿地间没有显著差异，但从表5可以看岀，草 海人工湿地对磷酸盐和氨氮的去除率较高，而对总磷 的去除率在3种人工湿地中是最低的。根据湿地的植物配置可以看出，草海人工湿地与 其他两

9、种人工湿地植物不同，主要有芙白、水葱、睡 莲3种植物，其对cod、磷酸盐、氨氮去除率较高的 原因可能是：选择效应导致13, 14,即植物丰富 度高的植物群落越有可能选中生产力高的物种，如本 研究中草海人工湿地的美人蕉、香蒲、芟白和水葱等; 植物多样性对根区微生物生物量c、n与酶活性有 显著影响4,进而影响基质中的n15,以及植物吸 收、生长速率（生产力）16；多个对氮磷有较强 吸收作用的植物共同作用。有研究表明，单位面积上 水葱对氮磷的吸收速率高17,美人蕉对总氮的去除 效果好18,菱白对总磷的去除效果好19obod去除率较高的两种人工湿地为枫香镇人工 湿地和朱昌镇人工湿地，从两者的植物配置中

10、可以看 出，枫香镇人工湿地比朱昌镇人工湿地多了千屈菜、 菖蒲和花叶芦竹3种植物，但对bod去除率并无太 大影响（表5）。由此可见，对bod去除效率较高的 植物配置组合为水葫芦、风车草、美人蕉、再力花和 香蒲。3结论 1）比较不同植物配置人工湿地的污水处理效果,对cod的去除效率以香蒲+菱白+美人蕉+水葱+睡莲 的植物配置的去除率为最高，去除率达到86.36%o2）对bod的去除率以风车草+再力花+菖蒲+千屈菜+水葫芦+美人蕉+花叶芦竹的组合与水葫芦+风 车草+美人蕉+再力花+香蒲的组合较好，分别为79.21%和81.28%；而香蒲+菱白+美人蕉+水葱+睡莲 这种植物配置的人工湿地对bod的去除

11、率较低，只 有 70.26%。3）风车草+再力花+菖蒲+千屈菜+水葫芦+美人蕉+花叶芦竹这种植物配置人工湿地对氨氮的去除率较高，为 75.96% o4）磷酸盐的去除率在不同植物配置湿地间没有显 著差异（p>0.05）。香蒲+菱白+美人蕉+水葱+睡莲植 物组合最高，达到73.20%o5）对总磷的去除率，不同植物配置间的人工湿地处理效率没有显著差异，以风车草+再力花+菖蒲+千 屈菜+水葫芦+美人蕉+花叶芦竹植物组合最高，为 72.28%o参考文献：1 liud, gey, chang j, et al. constructed wetlands in china： recent develo

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