全 文 ：花叶芦竹潜流人工湿地处理生活污水的研究
谢　龙 , 　汪德爟
(河海大学 环境科学与工程学院 , 江苏 南京 210098)
　　摘　要:　采用花叶芦竹潜流人工湿地处理模拟生活污水 ,当 HRT为 5 d时 ,其对生活污水中
NH+4 -N、TN和 TP的去除率分别为 93%、88%和 98%,空白湿地对生活污水中 NH+4 -N、TN和 TP
的去除率则分别为 86%、66%和 93%;花叶芦竹不同器官的含氮量分布为叶 >根 >茎 ,含磷量则为
叶 >茎 >根;植物的吸收作用去除的氮 、磷分别占氮 、磷总去除量的 5%和 10%。
　　关键词:　花叶芦竹;　潜流人工湿地;　生活污水
中图分类号:X703　　文献标识码:C　　文章编号:1000 -4602(2009)05 -0089 -03
TreatmentofDomesticSewagebySubsurface-flowConstructedWetland
withArundoDonaxVar.Versicolor
XIELong, 　WANGDe-guan
(SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering, HohaiUniversity, Nanjing210098, China)
　　Abstract:　Thesubsurface-flowconstructedwetlandwithArundodonaxvar.versicolorwasusedto
treatthesimulateddomesticsewage.WhenHRTis5 d, theremovalratesofNH+4 -N, TNandTPare
93%, 88% and98% respectively, whiletheirremovalratesare86%, 66% and93% respectivelyin
thesubsurface-flowconstructedwetlandwithoutArundodonaxvar.versicolor.Thenitrogencontentsin
diferentorgansofArundodonaxvar.versicolorarediferent, itsdistributionisleaf>root>stem,
whilethedistributionofphosphorusisleaf>stem >root.Theplantabsorptionaccountsfor5% and
10% ofthetotalremovalofnitrogenandphosphorus.
　　Keywords:　Arundodonaxvar.versicolor;　subsurface-flowconstructedwetland;　domesticsew-
age
　　基金项目:国家自然科学基金资助项目(50638020)
　　人工湿地具有除污效果好 、运行管理方便等优
点 ,现已广泛应用于生活污水 、猪场废水 、矿山废水 、
印染废水 、降雨径流的处理以及污染水体的修复
等 [ 1 ～ 7] 。
植物是人工湿地的重要组成部分 ,它可以吸收
污水中的营养元素 、吸附和富集重金属及有毒 、有害
物质;其根系可以为微生物提供巨大的物理表面 ,同
时向根区输送氧气 ,促进根区的氧化还原反应及好
氧微生物的新陈代谢 ,并形成好氧 、缺氧和厌氧区 ,
实现脱氮功能;植物的根系还可以在填料中形成许
多微小的气室或间隙 ,增强填料的疏松度 ,从而加强
填料的渗透性能;此外 ,植物还可以降低由于季节 、
昼夜的变化而导致的温差 ,在冬季可以有效防止结
冰[ 8 ～ 11] 。
选择合适的植物是构建人工湿地的关键 ,笔者
通过构建花叶芦竹潜流人工湿地 ,研究了花叶芦竹
净化生活污水的能力 ,以期为采用人工湿地净化生
活污水提供理论依据。
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第 25卷　第 5期
2009年 3月 　　　　　　　　　　　　
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CHINAWATER＆WASTEWATER　　　　　　　　　　　　　
Vol.25 No.5
Mar.2009
1　试验装置与方法
1.1　试验装置
试验装置由两个并列的潜流湿地床组成(见图
1),每个床体的长 、宽 、高均为 1.5、1.0、0.8 m,其中
进水区与出水区的长均为 0.15 m,设置多孔隔板以
防止出现表面流;人工湿地的进 、出水区均填充厚度
为 0.75 m的碎石;反应区的底部填充厚度为 0.35
m的煤渣 ,上部为 0.4 m厚的砂粒;床体的深度为
0.75 m,运行水位的高度为 0.7 m;在每个人工湿地
的反应区前部均设置两根穿孔管用以采集水样;人
工湿地 A种植花叶芦竹 ,人工湿地 B不种植物 。
图 1　试验装置
Fig.1　Schematicdiagramofexperimentalequipment
1.2　原水水质
原水为自配的模拟生活污水 ,水质参数见表 1。
表 1　原水水质
Tab.1　Characteristicsofrawwastewater
项目 pH TOC/(mg· L-1)
NH+4 -N/
(mg· L-1)
TN/
(mg· L-1)
TP/
(mg· L-1)
数值 6.66～
7.12
24.16 ～
42.15
6.75 ～
8.61
7.82 ～
9.28
0.55 ～
0.66
　　试验采用连续运行方式 ,流量为 25 L/d,理论
水力停留时间(HRT)为 5 d,运行时间为 2007年 7
月 — 11月 。
1.3　分析项目与方法
NH+4 -N:纳氏试剂分光光度法;TN:过硫酸钾
氧化—紫外分光光度法;TP:钼酸铵分光光度法;植
物全氮:H2SO4 —混合加速剂—蒸馏法;植物全磷:
钼锑抗比色法。
2　结果与讨论
2.1　对NH+4 -N的去除效果
试验结果表明 , A-1、A-2、A出水 、B-1、B-2
和 B出水处的 NH+4 -N平均去除率分别为 85%、
30%、93%、37%、23%和 86%,种植花叶芦竹的人
工湿地 A对 NH+4 -N的去除率明显高于未种植物
的湿地 B。这是因为 NH+4 -N的去除主要依靠微生
物的硝化作用 ,供氧不足会成为潜流湿地硝化作用
的限制性因素 。湿地 A中除了进水携带的氧气外 ,
还有植物对氧的运输释放和扩散作用 ,因此湿地 A
的含氧量明显高于湿地 B,硝化能力也相应较强。
此外 ,各湿地的砂粒层对 NH+4 -N的去除率高于煤
渣层 ,这是因为砂粒层位于煤渣层的上部 ,有利于大
气复氧 ,硝化能力较强 。值得注意的是 A-1处的
NH+4 -N去除率大大高于 B-1处的 , 这是因为
A-1采样点位于植物的根部 ,而根部附近的含氧量
最大 ,对 NH+4 -N的硝化作用强烈 ,且同化作用较
强。
2.2　对TN的去除效果
试验结果表明 , A-1、A-2、A出水 、B-1、B-2
和 B出水处的 TN平均去除率分别为 85%、32%、
88%、39%、26%和 66%,种植花叶芦竹的人工湿地
A对 TN的去除率明显高于未种植物的湿地 B。氮
的去除主要通过微生物的硝化和反硝化作用来实
现 ,湿地 A中植物根系周围的环境连续呈现好氧 、
缺氧及厌氧状态 ,相当于许多串联或并联的 A2 /O
单元 ,从而实现硝化 、反硝化 ,达到脱氮的效果。与
去除 NH+4 -N的情况类似 , A-1处出水的 TN去除
率大大高于 B-1处出水的 ,这与根部附近的硝化 、
反硝化作用以及植物的同化作用均较强有关 。
2.3　对TP的去除效果
人工湿地系统中的磷可以通过植物的吸收 、微
生物的固定 、填料的吸附以及和填料溶出离子生成
沉淀等作用去除。试验结果表明 , A-1、A-2、A出
水 、B-1、B-2和 B出水处的 TP平均去除率分别
为 97%、37%、98%、46%、28%和 93%,种植花叶芦
竹的湿地 A对 TP的去除率高于未种植物的湿地 B。
植物的作用是造成两个湿地对 TP去除效果不同的
主要原因 ,在吸收及同化作用下植物可以将污水中
的无机磷变成植物体的 ATP、DNA及 RNA等有机
成分 。有研究表明 ,植物的吸收作用去除的磷占 TP
去除量的 9%左右[ 12] 。通过对比发现湿地砂粒层
对 TP的去除率高于煤渣层 ,这是因为砂粒的粒径
小 、比表面积大 ,对 TP的吸附能力强。 A-1处的
TP去除率大大高于 B-1处的 ,这与 A-1采样点
位于植物的根部有关 。此外 ,两个湿地对 TP的去
除率均达到了 90%以上 ,这与进水浓度较低有关 ,
且湿地运行时间较短 ,对基质的吸附能力还没有达
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到饱和 。
2.4　花叶芦竹中氮 、磷的分布
在湿地 A的前部 、中部 、后部各取一株花叶芦
竹进行全氮 、全磷的分析 ,结果如图 2所示 。
图 2　花叶芦竹中全氮 、全磷的分布
Fig.2　Distributionoftotalnitrogen, totalphosphorusin
Arundodonaxvar.versicolor
植物全氮 、全磷的含量在湿地水流方向上的分
布为前部 >中部 >后部 ,与湿地内污染物质的分布
趋势相同;花叶芦竹不同器官的含氮量不同 ,其分布
为叶 >根 >茎 ,含磷量则为叶 >茎 >根。经计算 ,花
叶芦竹的吸收作用去除的氮 、磷分别占氮 、磷总去除
量的 5%和 10%。
3　结论
①　花叶芦竹潜流人工湿地对生活污水有较好
的净化效果 ,在 HRT=5 d时 ,对 NH+4 -N、TN和 TP
的平均去除率分别为 93%、88%和 98%,空白湿地
对 NH+4 -N、TN和 TP的去除率则分别为 86%、
66%和 93%。
②　花叶芦竹不同器官的含氮量不同 ,其分布
为叶 >根 >茎 ,含磷量则为叶 >茎 >根 ,植物的吸收
作用去除的氮 、磷分别占氮 、磷总去除量的 5%和
10%。
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电话:13913872971
E-mail:cyxlong@hhu.edu.cn
收稿日期:2008-10-06
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