全 文 ：第 33卷第 11期
2008年 11月
环境科学与管理
ENVIRONMENTALSCIENCEANDMANAGEMENT
Vol.33 No.11
Nov.2008
收稿日期:2008-07-17
基金项目:中国矿业大学科研基金项目(OP061059)
作者简介:时应征(1985-),男 ,安徽太和人 , 硕士研究生 ,研究方向
为水污染控制。
文章编号:1673-1212(2008)11-0062-03
石龙芮与酸模处理生活污水实验研究
时应征1, 2 ,王晓 1, 2 ,栾晓丽1, 2 ,孙伟 3
(1.中国矿业大学环境与测绘学院 ,江苏徐州 221008;2.江苏省资源环境信息工程重点实验室(中国矿业大学),江苏徐州 221008;
3.中国农业大学农学与生物技术学院 ,北京 100094)
摘　要:运用无土栽培技术 , 通过石龙芮和酸模对生活污水的降解实验 , 对两种植物作为湿地植物处理生活污
水的可行性进行了实验分析。实验表明两种植物对污水中的营养元素都具有较好的去除 , N、P元素的最终去
除率都能达到 80%,石龙芮对 COD的去除达到 45%左右 , 而酸模对 COD的去除可达 50%。相对于单一植物
系统来说 ,石龙芮 -酸模复合植物系统可对生活污水中的 P元素和 COD的去除更高。研究表明石龙芮和酸模
都可以作为人工湿地植物 ,用来处理生活污水 ,而两种植物都具有耐寒性 ,可以提高人工湿地在冬季的运行效
率。
关键词:人工湿地;植物;石龙芮;酸模;耐寒
中图分类号:X173 文献标识码:A
StudyonTreatmentofDomesticSewagebyPoisonousButercupandDock
ShiYingzheng1, 2 , WangXiao1, 2 , LuanXiaoli1, 2 , SunWei3
(1.SchoolofEnvironmentScienceandSpatialInformatics, ChinaUniversityofMiningandTechnology, Xuzhou221008, China;
2.JiangsuKeyLaboratoryofResourcesandEnvironmentalInformationEngineering, Xuzhou221008, China;
3.ColegeofAgronomyandBiotechnology, ChinaAgriculturalUniversity, Beijing100094, China)
Abstract:ThetreatmentofthedomesticsewagebyPoisonousbutercupandDockinsoilessculturewasstudiedinthispa-
per.Thefeasibilityofthetwoplantsasconstructedwetlandplantswasanalyzed.Thestudyresultsshowthatboththetwoplants
canremoveTN, TPeficiently, withtheremovalrateabout80%.Comparedwithunitaryplantsystem, Poisonousbutercup-
DocksystemshowedhighremovalrateofTPandCOD.ResultsshowthattreatmentfordomesticsewagewithPoisonousbutercup
andDockisefective.Becauseboththetwoplantsarecoldresistant, theycanenhancethewetlandseficiencyinwinter.
Keywords:constructedwetland;plants;poisonousbutercup;dock;coldresistance
前言
人工湿地处理污水具有投资低 、出水水质好 、抗
冲击力强 、增加绿地面积 、改善美化生态 、生活环境 、
操作简单 、维护和运行费用低廉等优点[ 1] ,适合广大
农村 、中小城市的污水处理 ,具有广阔的应用前景。
植物是湿地组成部分之一 ,用植物处理污水的研究
已有许多报道 ,但国内外研究较多的植物以芦苇 、水
葫芦 、香根草和美人蕉等为代表 [ 2] ,生长期大都集中
于夏秋 ,地理上大都集中于温暖地区 。针对北方地
区的耐寒性植物研究较少 ,对生长期在冬春两季的
植物在人工湿地中的应用研究也不多 ,客观上限制
了人工湿地在北方的应用。
本研究选取的石龙芮和酸模是北方地区常见的
两种水生植物 ,在江淮地区主要生长期在春季 ,都在
五月份枯死 ,具有一定的耐寒性 。若它们能应用于
人工湿地系统 ,与芦苇等其它人工湿地常见植物共
同使用 ,可大大延长人工湿地的有效运行时间 ,提高
处理污水效率 ,使人工湿地在中国北方地区得到更
广泛应用。
1　试验
1.1　试验装置
试验采用无土栽培 [ 3] ,消除土壤吸附的影响 ,以
便观测植物的去污效果。采用上口内径为 35 cm,
下口内径为 28cm,高 34.5cm的塑料桶作为试验容
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2008年 11月 时应征等·石龙芮与酸模处理生活污水实验研究
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器 。将生活污水注入塑料桶 ,每周期注污水量 6L～
7.2L。
1.2　试验水样
试验进水样取自中国矿业大学南湖污水站酸化
水解池 。水中含有一定量的微生物和较多的 SS,自
酸化池取水后静置 24小时 ,除去大颗粒 SS。经三
个周期的试验测得其平均水质为 , TN:45 mg/L, NH3
-N:36 mg/L, TP:6 mg/L, COD:125 mg/L, pH:7.1。
1.3　植物
试验所用石龙芮和酸模均取自徐州地区某河
边 。石龙芮和酸模高 、中 、低植株密度分别为 6株 、4
株 、2株;4月 23日所测石龙芮各植株密度总质量分
别为 1.95 g、1.02kg、0.56kg,酸模各植株密度总质
量分别为 2.52 kg、1.66kg、1.12kg。植物移至试验
系统后先用污水培养两周 ,以适应新环境。试验在
中国矿业大学南湖污水站进行 ,时间为 2007年 4 ～
5月份 ,以七天为一个周期 ,采集数据的三个周期
中 ,徐州地区以晴天为主 ,偶尔为多云 ,无降雨 ,平均
气温范围为 15℃ ～ 25℃。
1.4　主要污染物测定方法
COD采用重铬酸钾氧化法;TN采用碱性过硫
酸钾消解 ,紫外分光光度法;NH3 -N采用纳氏试剂
比色法;TP采用过硫酸钾消解 ,钼锑抗比色法[ 4] 。
2　结果与讨论
2.1　植株密度对去除率的影响
考察植物在不同种植密度下的污染物去除率 ,
以植物生长旺盛期(第二周期)、停留时间 2 d为例 ,
各植株密度下污染物的去除率如表 1所示 。
表 1　石龙芮和酸模在不同植株密度下去除污染物效果(%)
TN NH3 -N TP COD
无植物 22.6 25.9 28.0 3.2
石龙芮低密度 51.0 62.5 87.9 11.6
石龙芮中密度 66.4 66.0 88.7 17.4
石龙芮高密度 78.8 79.0 89.0 22.2
酸模低密度 64.6 75.0 80.3 36.5
酸模中密度 67.8 75.9 82.4 39.8
酸模高密度 69.2 73.1 84.7 46.9
　　由表 1知两种植物各植株密度下去除率均远大
于无植物下污染物去除率 ,表明植物 -微生物系统
比单纯的微生物系统去污能力要强得多。植株密度
不同时 ,高密度条件下污染物去除率要大于低植株
密度下污染物去除率 ,但去除率和植株密度并不呈
线性关系。
人工湿地系统是一个多种因素共同作用的一个
系统 ,主要为植物的吸收作用和微生物的作用 。微
生物量多可以促进人工湿地的净化效率 ,微生物的
降解产物可以成为植物的营养物 。而植物根的放氧
作用 、根的分泌物和表皮脱落物可以改善微生物生
长的生态环境 ,促进了根际 、根区微生物的生长。实
际形成了一种微生物和植物的互利关系[ 5] 。人工湿
地植物系统的多因素性决定了植株密度和去除率之
间非线性的复杂关系。
2.2　停留时间对去除率的影响
取中等植株密度的两种植物系统 ,考察它们对
各种污染物的去除随停留时间的变化 ,得到各系统
的污染物去除曲线 ,如图 1所示 。
由图 1可以看出 ,在停留时间为 2 d条件下 ,两
种植物对氮和磷均有较高的去除率 ,在 2 d后去除
率趋于稳定 ,此时水中营养元素剩余较少。可见两
种植物均具有较强的去除营养元素能力。
图 1　石龙芮和酸模系统停留时间对去除率的影响
系统在最初的 2d对 COD的吸收较缓 ,在 2d～ 4
d时趋快 , 6 d以后才趋于平稳。这种现象合理的解
释是 ,早期的 COD去除应以微生物的分解作用为主 ,
但作用有限;在 2 d以后 ,微生物分解的产物大量地
被植物利用 ,在植物的微生物的共同作用下 , COD的
去除速度开始变快。最终的 COD去除率 ,石龙芮系
统可达 45%左右 ,而酸模系统达到 50%多 。
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2.3　植物生长期对去除率的影响
植物在不同的生长阶段 ,去污能力也不尽相同。
K· R·REDDY等研究了凤眼莲等几种水生植物净
化污水的能力 ,结果发现在不同季节植物对氮和磷
的去除差异较大 。[ 6] 。
比较两种植物系统在生长旺盛期和成熟期去污
染物的去除效果 。在相同停留时间下 ,两种植物对 N
的去除率 ,在成熟期和生长旺盛期无明显差异;对 P
的去除率 ,在成熟期略大于生长旺盛期;对 COD的去
除 ,石龙芮系统在相同停留时间下去除率无明显差
别 ,但酸模系统在成熟期对 COD的降解反而趋小。
图 2为停留时间 1d时两种植物对 TP和 COD的平均
去除率。明确植物在不同生长期的去除率差异可以
更合理地进行复合人工湿地系统的植物搭配。
图 2　石龙芮和酸模在不同生长期去除 TP和 COD对比
2.4　两种植物联用与单一植物的处理效果比较
近年来多种植物联用的复合人工湿地研究越来
越受到重视 。一般来说 ,多物种的生态系统比单一
物种系统要稳定 ,但不同种类的植物之间也可能存
在颉抗作用 。如研究发现宽叶香蒲 、水葱 、苔草等植
物体腐烂产生的化学物质对芦苇生长 、繁殖具有抑
制作用 [ 7] 。
试验对石龙芮与酸模联用处理生活污水进行了尝
试性的研究。对总植株密度基本相同的复合植物系统
和单一植物系统处理效果进行对比 ,如图 3如示。
由图 3知 ,石龙芮 -酸模植物系统和单一植物
系统对 TN和 NH3 -N的去除率无明显差别 ,可见就
氮元素的去除来说 ,石龙芮 -酸模系统相对于单一
植物系统无明显差异 。复合植物系统在对 TP的去
除上显示出明显的优势来 ,在最初的两天中得到较
高的去除率 ,在实际应用中的意义是:系统主要应用
于除磷时可以缩短停留时间 ,减少人工湿地设计时
的总容积 。在对 COD的去除上 ,复合系统也显示出
其优势来 ,但这种优势在停留时间为 2 d～ 3 d时才
显现出来。
图 3　复合植物系统和单一植物系统对污染物去除效果比较 (下转第 75页)
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2008年 11月 杨彬彬等·交替式活性污泥法工艺研究与应用进展
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应的组合工艺进行污水处理被实践证明是很有效的
方法。组合工艺使得工艺具有各组合元素的共同优
点 。系统在自动控制下使各池处在好氧 、缺氧及厌
氧交替状态 ,以完成有机物 、氮和磷的去除 。因此 ,
在今后的一段时间里 ,处理系统组合一体化的研究
与开发将占有重要地位。
3.2　交替式活性污泥法系统的自动化与节能
提高工艺设备性能和监控技术 ,使系统实现高
度自动化 ,并且进一步节省能耗 。利用 DO, ORP,
pH的变化与磷的吸收 、释放以及氨氮硝化 、反硝化
之间的对应关系 ,相应地调整厌氧 /缺氧 /好氧反应
的时间 ,从而同时达到更高的除磷脱氮要求。提高
在线仪表 、表面曝气机等的性能 ,减少维修工作量。
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(上接第 64页)
　　由上述所知 ,石龙芮 -酸模复合植物系统在除
磷和去除 COD方面比两种植物的单一植物系统更
为优越 ,两种植物的主要生长期与芦苇等常用人工
湿地植物具有互补性 ,因此石龙芮 -酸模联用作为
人工湿地冬春季植物处理生活污水具有应用意义。
3　结论
(1)应用石龙芮系统和酸模系统处理生活污水 ,
均得到较高的污染物去除率。在停留时间为 2 d条
件下 ,两种植物对氮和磷的去除率均能达到 80%以
上 ,在停留时间 6d时 ,石龙芮系统可去除 45%左右
的 COD,而酸模系统可达到 50%多。两种植物作为
人工湿地植物处理生活污水皆有一定的应用意义。
(2)两种植物对污染物的去除率受到生长期的
影响 ,不同生长期不尽相同。两种植物对 P的去除
能力在成熟期比生长旺盛期略强 , 酸模成熟期对
COD的去除不如旺盛期 。
(3)石龙芮 -酸模复合植物系统对 TP和 COD
的去除比单一植物系统更优越 ,可以作为人工湿地
植物 ,与芦苇等常用植物互补使用 ,延长人工湿地的
有效运行时间。
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