李氏禾人工濕地對(duì)模擬生活污水的凈化修復(fù)

顧晨，李愷，王文萍，盧媛媛

（桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣西桂林 541004）

李氏禾人工濕地對(duì)模擬生活污水的凈化修復(fù)

顧晨，李愷，王文萍，盧媛媛

（桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣西桂林 541004）

人工濕地具有投資少、效果好等優(yōu)點(diǎn)，得到國(guó)內(nèi)外廣泛的關(guān)注。從利用李氏禾作為人工濕地植物，沸石和紅壤作為人工濕地基質(zhì)，對(duì)人工濕地中氨氮及總磷的去除效果進(jìn)行研究。采用連續(xù)進(jìn)水的方式，得到結(jié)論為人工濕地中氨氮和總磷的去除率在80%左右，采用李氏禾作為人工濕地的植物是可行的，為我國(guó)人工濕地治理污染物的研究及實(shí)際工程應(yīng)用提供有價(jià)值的理論參考。

李氏禾；人工濕地；氨氮；總磷；基質(zhì)

20世紀(jì)60年代末，Kiekuthl與Seidel合作于1972年提出了“根區(qū)理論”，該理論極大地促進(jìn)了人工濕地的研究與應(yīng)用，從此人工濕地作為一類獨(dú)具特色的新型污水處理技術(shù)正式進(jìn)入污水處理領(lǐng)域［1］。人工濕地具有投資少、效果好、運(yùn)行維護(hù)方便、氮磷去除率高等優(yōu)點(diǎn)，因此人工濕地的研究在國(guó)內(nèi)外得到了迅速發(fā)展［2］。李氏禾，禾本科，多年生草本植物，是鉻超富集植物［3］。

本文利用鉻超富集植物李氏禾組建的人工濕地系統(tǒng)，采用人工模擬的生活污水，探討其對(duì)生活污水的凈化和修復(fù)，從而對(duì)其人工濕地凈化污水的修復(fù)效率進(jìn)行總結(jié)。

1 材料與方法

1.1 人工濕地的基質(zhì)和植物

人工濕地的基質(zhì)是植物生長(zhǎng)的重要載體，是濕地內(nèi)所有生物和非生物的儲(chǔ)存庫(kù)。它把發(fā)生在濕地內(nèi)部的過(guò)濾、沉淀和吸附污染物等作用連接成一個(gè)整體［4］。

本試驗(yàn)基質(zhì)采用沸石和紅壤土作為人工濕地基質(zhì)，其投放比例為沸石∶紅壤土=1∶1。沸石采用人造沸石，紅壤土取自桂林市南郊。植物采用鉻超富集植物李氏禾。人工濕地運(yùn)行之前，將在溫室內(nèi)預(yù)培養(yǎng)的李氏禾采用1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液（成分見(jiàn)表1）進(jìn)行水培，15d后選取大小均勻一致的禾苗移栽，移栽至密度10cm×10cm的基質(zhì)上種植李氏禾50～60株。

表1 Hoagland完全營(yíng)養(yǎng)液配方

1.2 人工濕地的啟動(dòng)

實(shí)驗(yàn)裝置采用以PVC板材粘合而成的水平潛流人工濕地，面積為0.78m2（其中長(zhǎng)×寬×高=1.3m×0.6m× 0.2m）。實(shí)驗(yàn)裝置于2012年7月10日建成，7月15日完成填料敷設(shè)及植物栽種，進(jìn)水采用60～100mm的礫石。7月16日向濕地內(nèi)引入清水，水位控制在填料以上5～10mm。至8月8日濕地植物達(dá)到較高的成活率，開(kāi)始正式啟動(dòng)。啟動(dòng)期間，采用連續(xù)進(jìn)水的方式，水力負(fù)荷控制在0.04m3/（m2·d）。實(shí)驗(yàn)廢水采用人工模擬生活污水［5］，其中氨氮控制在30mg/L，總磷控制在10mg/L。

1.3 測(cè)定方法和數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)期間，上午11點(diǎn)取樣一次。氨氮采用鈉氏試劑分光光度法，總磷采用鉬酸銨分光光度法。數(shù)據(jù)分析采用Excel軟件。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2012年8月9日至2012年8月14日以3d為單位，逐漸增加水力負(fù)荷，將水力負(fù)荷由原來(lái)的0.04m3/（m2·d）逐漸過(guò)渡到0.10m3/（m2·d）。每日測(cè)定進(jìn)出水氨氮及總磷的濃度。試驗(yàn)期間8月至10月30日，歷時(shí)3個(gè)月，其氨氮及總磷濃度見(jiàn)圖1、圖2。

由圖1和圖2可以看出，人工濕地啟動(dòng)期間（8月），人工濕地對(duì)氨氮及總磷的去除率一直出現(xiàn)波動(dòng)。氨氮和總磷的去除率都在50%左右。9月中旬開(kāi)始，人工濕地的出水中總磷和氨氮的去除率呈明顯上升穩(wěn)定趨勢(shì)。說(shuō)明人工濕地去除效果進(jìn)入穩(wěn)定成熟階段，前期人工濕地的啟動(dòng)完成，歷時(shí)40d。

圖1 人工濕地氨氮變化情況

圖2 人工濕地總磷變化情況

10月份時(shí)，人工濕地中氨氮的去除率在98%左右，總磷的去除率在90%左右。說(shuō)明人工濕地已經(jīng)處于最佳生長(zhǎng)狀態(tài)。隨著時(shí)間的推移，人工濕地中植物、基質(zhì)和微生物的對(duì)污染物的去除效果降低。

3 討論

人工濕地啟動(dòng)是指其由最初的進(jìn)水直至達(dá)到所要求的運(yùn)行負(fù)荷時(shí)的過(guò)程，是濕地內(nèi)的微生物、微型動(dòng)物及植物等逐步適應(yīng)新的環(huán)境，伴隨著參與水質(zhì)凈化的微生物的種群特征的變化，以及植物的生長(zhǎng)、根系的發(fā)展而建立起新的生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程［6-7］。在實(shí)驗(yàn)期間，人工濕地從啟動(dòng)到穩(wěn)定期，歷時(shí)40d左右。氮和磷是植物生長(zhǎng)所必需元素，生活污水中含有大量的氮和磷，本實(shí)驗(yàn)證明李氏禾對(duì)氨氮和總磷有明顯的去除作用。

一般情況下，污水中大部分有機(jī)氮被微生物分解為氨氮，氨氮一部分揮發(fā)到空氣中，一部分被微生物通過(guò)硝化和反硝化作用去除［8］。本文采用李氏禾作為人工濕地植物，其數(shù)據(jù)結(jié)果表明，李氏禾對(duì)于氨氮有明顯的去除效果。有資料表明［9-10］，人工濕地對(duì)磷的去除主要是通過(guò)填料的過(guò)濾、離子交換、吸附、共沉淀等作用、微生物的分解作用及植物的吸收作用共同完成。李氏禾對(duì)總磷的去除效果并沒(méi)有氨氮的去除效果高，但對(duì)于總磷的去除效果也很明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

李氏禾人工濕地處理人工模擬生活污水，采用引入原水自然啟動(dòng)的方式，漸漸增大水力負(fù)荷的方式來(lái)培養(yǎng)李氏禾、增強(qiáng)濕地微生物的適應(yīng)能力及其生長(zhǎng)速度。經(jīng)過(guò)了40d的啟動(dòng)時(shí)間，濕地植物生長(zhǎng)茂盛，并未發(fā)現(xiàn)毒死癥狀，濕地出水達(dá)到穩(wěn)定。其中李氏禾人工濕地系統(tǒng)對(duì)氨氮的去除率在80%～90%，對(duì)總磷的去除率在80%左右。因此，李氏禾可以作為人工濕地處理生活污水的選用植物。

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Studies on Purification and Repair on Artificial Analog Sewage of Constructed Wetland by Leersia Hexandra Swartz

GU Chen，LI Kai，WANG Wen-ping，LU Yuan-yuan
（School of Environmental Science and Engineering，Guilin University of Technology，Guilin 541004，China）

Constructed wetland has andvantages of less investment，good effect and so on，and so to get extensive attention at home and abroad.This paper mainly research from the use of Leersia Hexandra Swartz as artificial wetland plant，zeolite and red soil as artificial wetland matrix，studies on the artificial wetland of ammonia nitrogen and total phosphorus removal effects.Using the way of continuous，get the conclusion of the ammonia nitrogen and total phosphorus removal at approximately 80%，Leersia Hexandra Swartz as the artificial wetland plant is feasible，and that may provide certain of valuable theoretical support on research and application on the wetland for treating pollutions.

Leersia Hexandra Swartz；constructed wetland；ammonia nitrogen；total phosphorus；matrix

X529

A

1672-9900（2013）01-0027-03

2012-11-25

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目：草酸在超富集植物李氏禾鉻耐性中的作用及其代謝調(diào)控（41063004）

顧晨（1987-），男（漢族），遼寧臺(tái)安人，碩士，主要從事水污染控制工程研究，（Tel）15078347521。