三种人工湿地植物去除生活污水中污染物效果的对比

1、三种人工湿地植物去除生活污水中污染物效果 的对比强艳艳,王晓,栾小丽,时应征中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州(221008E-mail :摘 要 :人工湿地植物对生活污水中的污染物的去除有一定的贡献, 并且不同的植物与植株 密度对处理生活污水中的污染物效果不同。 研究了鸢尾、 石龙芮、 酸膜三种在徐州地区常见 的植物对生活污水中污染物处理的效果。 研究表明, 对于总氮与氨氮的去除, 鸢尾比其它两 种植物去除率较高,石龙芮处理总磷的效果最好,酸膜去除 COD 的效果最好,石龙芮(6株处理生活污水中的污染物最好。关键词 :人工湿地,湿地植物,去除效果1.引言随着经济的迅猛发展, 环境污染问题日

2、益加剧, 各种资源日益短缺, 尤其是水资源的匮 乏日趋严重。 近年来, 环境科学研究与应用在迅速发展, 正在积极探索水环境污染效应问题。 各种水处理方法层出不穷,国内外对污染水治理的研究已越来越重视廉价高效技术 1,其中 生态处理技术 人工湿地是 20世纪 70-80年代发展起来的一种生态处理技术,人工湿地 (constructed wetland一词最早是由澳大利亚的 Mackney 于 1904年提出的,是指人工建造 和监督控制的、工程化的沼泽地 4.但真正为污水处理目的而建造的湿地直到 20世纪 70年 代才开展起来, “ 人工湿地 ” 或类似的术语也在此时才开始相继问世. 1989年,

3、美国著名的 湿地研究、 设计与管理专家 Hammer 5等人将人工湿地定义为:一个为了人类的利用和利益, 通过模拟自然湿地, 人为设计与建造的由饱和基质、 挺水与沉水植物、 动物和水成的复合体 (complex .但是我国的夏汉平 6认为此定义存在不必要的重复,且尚不完全。他认为人工 湿地是指通过模拟天然湿地的结构与功能, 选择一定的地理位置与地形, 根据人们的需要人 为设计与建造的湿地。 它是有效的污水处理与水资源再利用相结合的方法, 与传统的污水处 理法相比具有基建与运行费用低,操作和维护简单简单等优点 2。不仅如此,人工湿地可使 污水处理与环境生态建设有机结合, 在处理污水同时创造城市生

4、态景观等特点逐步被越来越 多的国家所接受,近年来获得迅速发展和推广应用。据最近的调查统计,在欧洲共有 6000多座处理城市污水的人工湿地, 北美有 1000多座处理城市污水和多种工业废水的湿地系统, 污水处理人工湿地系统在世界其它地区应用的数目也在迅速增加 3。植物在污水处理方面存在着一定的优势,其中,植物在污水控制方面有以下优势 7:通过光合作用为净化作用提供能量来源;具有美观可欣赏性,能改善景观生态环境;可以收割回收资源;可作为介质所受污染程度的指示物;能固定土壤中的水分,圈定污染区,防止污染源的进一步扩散;植物庞大的根系为细菌提供了多样的生境,根去的细菌群落可降解许多种污染物;输送氧气至

5、根区。在人工湿地净化污水过程中,植物作用可以归纳为三个重要方面:直接吸收利用污水中的可利用态的营养物质、吸附和富集重金属和一些有毒有害物质; 为根区好氧微生物输送氧气;增强和维持介质的水力传输。一般认为植物是人工湿地污水处理系统的核心部分,系统的处理效果与植物生长有密 切关系 9,水生植物,特别是挺水植物已经成为污水湿地处理系统中的一个重要组成部分, 选择得恰当与否,将直接关系到人工湿地的处理效果 8。本文通过当地的三种植物(酸膜, 石龙芮,鸢尾对主要污染的去除效果进行了对比研究。2. 试验材料与方法2.1 试验植物的选择在江苏省徐州地区中国矿业大学南湖校区污水处理厂附近的污水沟中移植的植物为

6、供 试材料。试验前,将植物连根拔起,并洗净植物及其根系表面的泥土。2.2 试验水质试验水质选定中国矿业大学南湖校区污水处理厂调节池中的污水,其中,经检测其 COD cr 含量为 113-137mg/L, TN 为 38-52mg/L, TP 为 3-9mg/L, NH 4-N 为 28-44mg/L, pH 为 7.0-7.2之间。其中, COD cr 采用重铬酸钾法, NH 3-N 采用纳氏试剂比色法,总磷采用钼 锑抗分光光度法,总氮采用紫外分光光度法测定。2.3 试验场地试验场地选择在中国矿业大学南湖校区污水处理厂附近的平地上面,这使得试验的结 果更接近实际情况, 该试验在完全露天的自然条

7、件下进行, 并且能够充分接受阳光, 离污水 处理厂较近,污水灌溉比较方便。2.4 试验系统的建立试验系统采用桶上口内直径为 35cm , 下口内直径为 28cm , 高 34.5cm 的塑料桶中进行。 该试验于 2007年 4月 23日开始,至 5月 22日结束,实验周期历时一个月。2.5 试验内容根据不同植物对处理生活污水存在有一定的差异, 考察江苏省徐州地区当地植物 (酸膜、 石龙芮和鸢尾处理生活污水,观察各种植物在不同的水力停留时间(1天、 2天、 3天、 4天、 5天、 6天和 7天下,处理生活污水的效果的对比。由于不同的植株密度对生活污水的处理效果不同, 分别考察水力停留时间为 2天

8、的石龙 芮多(6株 、中(4株 、少(2株处理生活污水的效果。3.结果与分析3.1 不同植物对生活污水处理效果的对比 图 1不同植物对生活污水中氨氮的去除效果由图 1中可以清晰的发现,氨氮的最终去除率都达到 100%,这主要是由于生活污水长 时间暴露在室外达到七天, 被空气中的氧所氧化, 并且氨也在不断地从污水中释放出来。 但 是, 仍可以从图 1中得出, 植物对于生活污水中的氨氮有一定的去除效果, 且在水力停留时 间为 1天时,鸢尾去除生活污水中氨氮的效果比酸膜、石龙芮效果好。 图 2不同植物对生活污水中总氮的去除效果在图 2中看到,生活污水中总氮的去除效果随着水力停留时间的延长而良好,各植

9、物 对生活污水中总氮的去除效果高于无植物对照, 并且三种植物去除生活污水中的总氮效果差 异不明显,但鸢尾对总氮的去除较其它两种植物较高。 图 3不同植物对生活污水中总磷的去除效果从图 3中得出,三种植物处理生活中总磷的效果明显高于无植物对照,说明植物对总 磷有一定的吸收, 对处理生活污水中的磷起了一定的作用; 但是各植物在水力停留时间达到 4天后,对磷的吸收无明显变化,其中,石龙芮的处理生活污水中磷的效果一直好于酸膜与 鸢尾。 图 4不同植物对生活污水中 COD 的去除在图 4中,不同植物对生活污水中 COD 的去除效果显著地高于无植物对照,说明植物 吸收生活污水中的有机物, 对生活污水中的有

10、机物有一定的去除效果, 其中, 酸膜在整个实 验过程中去除生活污水中的 COD 一直高于其它两种植物。3.2 植物数量对生活污水处理效果的影响表 1 不同植株数量对生活污水处理效果的影响不同系统 氨氮去除率 总氮去除率 总磷去除率 去除率 总重 平均株高 石龙芮(6株石龙芮(4株石龙芮(2株由表 1可以看出, 在水力停留时间为 2天时, 石龙芮处理生活污水的能力随着植株数目的增 加而增加, 这主要是由于植物对生活污水中的污染物有一定的去除能力。 但是, 植株数量不 能无限扩大,所以,在人工湿地中,植物密度有一定的要求。4.结论 本试验表明, 针对徐州地区当地植物进行考察, 表明植物对生活污水中

11、污染物有一定 的去除能力,植物能吸收生活污水中的污染物,对徐州地区建立人工湿地提供了一定数据。 对总氮与氨氮的去除, 鸢尾比其它两种植物去除率较高, 石龙芮处理总磷的效果最好, 酸膜去除 COD 的效果最好。 对植株数量的不同考察植物对生活污水中各种污染物的处理效果,石龙芮(6株大 于石龙芮(4株大于石龙芮(2株 ,说明植物去除生活污水中的污染物与植株密度有关。参考文献1 龚香宜,王焰新.污染水中营养物质去除的新技术探讨 J.安全与环境工程, 2003, 10(4 :46-49 2 梁继东, 周启星, 孙铁珩. 人工湿地污水处理系统研究及性能改进分析 J. 生态学杂志, 2003, 22(2 : 49-553李洋,周孝德,苗得雨等.浅谈人工湿地污水处理技术 J.水利科技与经济, 2007, 13(1 :55-57 4 籍国东,倪晋仁.人工湿地废水生态处理技术的作用机制 J.环境污染治理技术与设备, 2004, 5(6 : 71-755 Hammer, D A. Constructed wetlands for wastewater treatment M. Michigan :Lewis Publishers Inc. , 1989. 5-206 夏汉平.人工湿地处理污水机理与效率 J.生态学杂志, 2002, 21(