全 文 ：水葱对高盐再生水的净化效果研究
付春平 , 　唐运平 , 　闫玉荣 , 　陈锡剑 , 　李江华
(天津市环境保护科学研究院 , 天津 300191)
　　摘　要:　通过水葱去除天津泰达景观河道(以高盐再生水为补水 )水体中污染物的室内试验
和现场测定结果 ,考察了对不同污染物的去除情况 。室内试验显示 ,对 COD、TN 、NO -3 -N、NH3 -
N、TP、PO3 -4 -P的去除率分别为 27. 85%、55. 03%、55. 20%、67. 5%、84. 25%、86. 02%;实际水体
的测定结果表明 ,对 COD、TN 、NO -3 - N、NH3 - N、TP、 PO 3 -4 - P 的去除率分别为 - 21. 37%、
61. 84%、72. 35%、9. 30%、49. 09%、56. 52%;水葱对含盐量高达 5 000 mg /L的再生水具有明显的
净化效果 ,并且能够降低水体的 pH值 。因此 ,可通过适时收割水葱来去除水体中的污染物 ,达到
净化水质的目的 。
　　关键词:　景观河道;　水葱;　水质净化;　高盐再生水
中图分类号:X703. 1　　文献标识码:A　　文章编号:1000 -4602(2006)05 - 0040 - 03
Study on E ffect of Scirpus Tabernaemontan iGmel on Pur ification of
Reclami edW ater w ith H igh Sa lt
FU Chun-ping, 　TANG Yun-ping, 　YAN Yu-rong, 　CHEN X i-jian,
　LI Jiang-hua
(Tanjin Academy of Environmen ta l Sciences, Tianjin 300191, China)
　　Abstract:　The contam ination removal e ffec t of h igh salty reused w a ter in T ian jin TEDA Landscape
River by S. tabe rnaemon taniGme lw as stud ied by means of the pilo t researches in indoo r test and the ac-
tual w ater body mon ito ring. The resu lts indicate that remova l rates of COD , TN , NO -3 -N , NH3 -N ,
TP, PO 3 -4 - P are 27. 85%, 55. 03%, 55. 20%, 67. 5%, 84. 25%, 86. 02% respec tively in pilo t re-
searches, and the removal ra tes of COD, TN , NO -3 - N , NH 3 - N , TP, PO 3 -4 - P are - 21. 37%,
61. 84%, 72. 35%, 9. 30%, 49. 09%, 56. 52% respective ly in actua lw ater body. The ana ly tical result
show s that S. tabernaemontaniGme l can effective ly purify reclaimed w aterw ith high salt of 5 000mg /L and
reduce the va lue o f pH at the same time. It can be e ffec tive to remove contam ination of the w ater body by
timely harvesting the S. tabe rnaemontaniGme.l
　　Key words:　 landscape river;　S. tabernaemontan i Gme l;　purifica tion o f w ater qua lity;　 re-
claimed w aterw ith h igh sa lt
　　基金项目:国家高技术研究发展计划(863)项目(2003AA601030)
　　天津市滨海新区泰达人工河是以城市污水处理
厂再生水作为补给水源的景观水体 ,因其水体中氮
磷含量高 、有机物难降解 、含盐量高且水流速度缓
慢 、更新周期长 ,加之河道底泥以及河床土壤中含盐
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第 22卷　第 5期
2006年 3月 　　　　　　　　　　　　
中 国 给 水排 水
CH INA WATER＆WASTEWATER　　　　　　　　　　　　　
Vo.l 22 No. 5
M ar. 2006
量也较高 (2. 5% ～ 3. 8%),不利于水生动 、植物的
生长 ,使其水生生态系统结构单一 , 易发生富营养
化 。而治理水体富营养化最有效的方法是减少水体
中氮 、磷营养盐的含量 ,为此开展了在河道内栽培土
著植物 ———水葱的试验 ,研究了水葱吸收水体中营
养物质的情况。
1　水葱处理高盐再生水的室内试验
1.1　水葱植物特征
水葱 (S. tabernaemon tani Gmel)为莎草科 , 草
属 ,多年生挺水草本植物。植株高为 1 ～ 2 m ,具有
粗壮匍匐根状茎 ,茎直立;杆单生 ,圆柱形 ,表皮光
滑 ,中有海绵状空隙组织 ,杆皮坚韧;基部有 3 ～ 4个
膜质管状叶鞘 ,最上面的叶鞘具有叶片 ,叶细线形;
茎顶端有苞片一枚 ,为杆的延长 ,短于花序;花期在
6月— 8月 ,果期在 7月— 9月。由于其植株挺立 、
生长葱郁且色泽淡雅洁净 ,可作为水景布置中的障
景或后景 , 具有较好的景观效果和水质净化效
果 [ 1] 。该种植物适合在华北地区的盐碱地生长 ,是
滨海盐碱地区水生生态修复优选植物品种 。
1.2　试验材料与方法
采用泰达景观河道原水和滨海地区的野生水
葱 ,在长 、宽 、高分别为 30、26、40 cm的长方形塑料
容器内装高为 20 cm的泰达景观河道原土 ,在土壤
上覆盖深为 15 cm的泰达景观河道原水 ,每个容器
内按照梅花形种植 5株水葱。试验周期为 56 d,水
力停留时间为 15 d,温度为 25 ℃,在自然光照条件
下 (光照度为 3 013 ～ 21 100 lx)进行室内试验 。在
试验过程中用蒸馏水补充每日蒸发的水量 ,其他设
计参数与泰达高盐再生水景观河道实际水体的设计
参数相同。因为容器比较小 ,换水并静置 1 h后取
样 ,可认为水流是均匀的。
水质指标的测定方法:COD ,重铬酸钾法;TN ,
过硫酸钾—紫外分光光度法;NH3 -N ,纳氏试剂法;
NO
-
3 -N ,紫外分光光度法;TP,过硫酸钾氧化 —钼
锑抗分光光度法;PO3 -4 - P,钼锑抗分光光度法;总
盐量(C l- ),重量法;pH ,玻璃电极法 [ 2] 。
1.3　试验结果及讨论
水葱对高盐再生水中污染物的去除效果见表 1。
从表 1可以看出 ,水葱对氮 、磷营养盐都具有较
高的去除率 ,经过 56 d的试验 ,除氮率达到 50%左
右 ,除磷率在 85%左右 , 但 COD 的去除率仅有
27. 85%。分析其原因:一方面是因为植物在生长的
过程中 ,吸收水体中的 COD和溶解性的氮 、磷 ,使水
体中的 COD、氮 、磷的含量减少;另一方面水体中以
颗粒态存在的 COD、氮 、磷在植物生长的过程中易
随泥沙 、生物残体 、浮游植物的沉淀 、吸附作用而沉
降到植物体上并被植物体表面的生物膜所吸附 ,也
使水体中 COD、氮 、磷的含量有所降低。
表 1　水葱对污染物的净化效果
Tab. 1　E ffec t o f contam ination purified by
S. tabernaem ontan iGm el
水质指标 COD TN NO -3 -NNH3 -N TP PO3-4 -P C l-原水 /
(mg L- 1)104. 00 9. 74 7. 12 0. 80 1. 08 0. 93 4 574
出水 /
(mg L- 1) 75. 04 4. 38 3. 19 0. 26 0. 17 0. 13 4 562
去除率 /% 27. 85 55. 03 55. 20 67. 5 84. 25 86. 02
　　水葱对 COD的去除率仅为 27. 85%,小于相关
研究中挺水植物对生活污水 COD的最大去除率
(71. 1%)[ 3] ,这是因为进入河道高盐水中的有机物
可生化降解性较差 (原水 BOD5 /COD值仅为 0. 1)。
由此说明对经过二级生化处理的再生水中 COD的
进一步去除较难。
水葱在含盐量高达 5 000 mg /L的水体中长势
良好 ,未出现受高盐胁迫的现象 ,水体中的 pH值并
有所降低 (由 8. 35降至 7. 86),说明种植水葱能够
改善水体的酸碱度 。这主要是因为水葱在生长过程
中其根系周围存在大量微生物 ,在微生物作用下释
放出糖类以及氨基酸等酸性物质 ,使水体的 pH值
下降 [ 4] 。
2　水葱对景观河道水体的除污效果
2.1　泰达景观河道工程简介
水葱生态岛净化系统见图 1。
图 1　水葱生态岛净化系统横断面示意图
F ig. 1　T ransect o f S. tabe rnaem on tani Gme l eco system
泰达景观河道是为了改善区域水生生态景观而
兴建的人工河道 ,全长为 2 km、宽为 110 m、总占地
面积为 22 hm2。主河道宽为 20m、水深为 1. 5m ,两
侧各 40m处为浅水区 ,水深为 0. 8 m。河道平均水
深为 0. 94 m ,蓄水容量为 22. 5×104 m3 ,补给水量
平均为 1×104 m3 /d ,最大为 1. 5×104 m3 /d,补给周
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第 5期 付春平 ,等:水葱对高盐再生水的净化效果研究 第 22卷
期为 3 d。河道内分布大小及高程不等的 23个中心
岛 ,工程的水质净化设计能力为 2×104 m3 /d,生态
修复工程中引入了挺水植物———水葱 。由于该工程
处于前期研究阶段 ,只在入水口的 2#岛卵石床上种
植 (水培 )400 m2的水葱 。
2.2　对污染物的去除效果
水葱对泰达再生水景观河道水体污染物的去除
效果见表 2。
表 2　对景观河道水体的除污效果
Tab. 2　Rem oval e ffect o f con tam inants in
TEDA Landscape R iver
水质指标 COD TN NO -3 -NNH3 -N TP PO3-4 -P C l-
进水 /
(mg L- 1)80. 95 9. 67 7. 09 0. 75 1. 10 0. 92 4 891
出水 /
(mg L- 1)98. 25 3. 69 1. 96 0. 68 0. 56 0. 40 4 820
去除率 /% -21. 3761. 84 72. 35 9. 30 49. 09 56. 52
　注:　进水为河道进水水质 , 出水为河道前 1 100 m 处
(前期中试示范工程研究河段)出水 ,进 、出水水质
均为多次测量的平均值;进 、出水 pH 值分别为
8. 40、7. 90。
　　从表 2可以看出 , COD几乎没有被去除 ,由于
死亡的植物以及微生物等共同作用使得出水 COD
浓度略有增加;除 NH3 - N的去除率较低 (只有
9. 30%)外 ,对其他氮营养盐的去除率同室内试验
结果基本一致;磷的去除率则略低于室内试验结果 。
分析其原因:一方面是因为实际水体中 NH3 -N的
含量受水体的实际温度等因素的影响 ,使得实际水
体中 NH3 -N的去除率测定结果偏低;另一方面是
由于现场的光照条件 、风速以及河道的形状等因素
与室内试验条件不同 ,导致了现场试验中磷的去除
较室内试验结果偏低 。此外 ,现场试验中 pH值有
所降低 , C l-的实际测量数值在 5 000mg /L左右 ,水
葱生长旺盛 ,此结果与室内试验结果一致 。
在实际水体中 ,氮 、磷的去除主要包括物理作
用 、微生物作用和植物的吸收作用 ,究竟哪一种作用
对水体中氮 、磷的去除量较大 ,以及植物吸收氮 、磷
的量所占比例有多大 ,都还有待于进一步的研究。
2.3　水葱生物量的控制及其最终处理
由于泰达景观河道是以城市污水处理厂的再生
水作为惟一的补给水源 ,其所含的无机氮 、磷营养盐
含量特别高 ,导致了实际水体中植物的生产力和生
物量因过量吸收无机氮 、磷营养盐而成倍增加 。虽
然水葱因其吸收水体中的氮 、磷营养盐并在生长过
程中产生遮荫作用 ,有利于抑制浮游植物的异常增
殖和控制水体富营养化的发生和发展;但也因其生
活周期较短和补给水源水质等环境条件的变化而引
起植株的衰竭和腐烂 ,容易造成水体二次污染。因
此 ,应实施适时 、适度的收割调控 ,并将其茎 、叶输出
水体 ,充分利用水葱资源有效削减氮 、磷浓度 ,培育
维护良好的生态系统 ,促进健康水体的形成。由于
水葱收割是涉及河道生态平衡的生物治理措施 ,需
要谨慎从事 ,因此应根据植物生长及衰竭的情况适
时进行。由于该河道的宽度不大 、水深较浅 ,收割的
工程量也较小 ,拟采用人工收割[ 5] 。
3　结论
①　栽种水葱能显著提高对高盐再生水景观水
体污染物的净化能力 ,其对 COD、TN、NO -3 -N、NH3
-N、TP、PO3 -4 -P的去除率分别为27. 85%、55. 03%、
55. 20%、67. 5%、84. 25%、86. 02%。
②　在泰达再生水景观河道实际水体中 ,对
COD、TN、NO -3 -N、NH3 -N、TP、PO3 -4 - P的去除率分
别为 - 21. 37%、61. 84%、72. 35%、9. 30%、49. 09%、
56. 52%,并可以通过对水葱进行适时 、适度的收割
来去除水体中的主要污染物 。
③　水葱在含盐量高达 5 000 mg /L的水体中
生长旺盛 ,对污染物仍然有较好的净化效果 。
④　在高盐再生水水体中种植水葱能有效改善
水体的 pH环境。
参考文献:
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[ 5] 　屠清瑛 ,章永泰 , 杨贤智. 北京什刹海生态修复试验工
程 [ J] . 湖泊科学 , 2004, 16(1):61 - 67.
作者简介:付春平 (1975 -　), 　女 , 　黑龙江肇州人 ,
硕士 、工程师 , 　主要从事水污染和富营养化
研究。
电话:(022)23051707
E -ma il:fcppub lic@126. com
收稿日期:2005 - 11 -02
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