全 文 ：第 3卷　第 2期 环境 工 程学 报 Vol.3 , No.2
2 0 0 9 年 2 月 ChineseJournalofEnvironmentalEngineering Feb.2 0 0 9
耐寒人工湿地植物石龙芮和酸模联用研究
时应征1, 2　王　晓 1, 2　栾晓丽 1, 2 　孙　伟3
(1.中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室 , 徐州 221008;
2.中国矿业大学环境与测绘学院 ,徐州 221008;3.中国农业大学农学与生物技术学院 , 北京 100094)
摘　要　为了提高人工湿地在寒冷季节的运行效率 ,对 2种非夏季植物作为湿地植物处理生活污水的可行性进行了
研究。结果表明 , 在本实验条件下 2种植物对 N、P元素都具有很好的去除效果 , 对 COD的去除也达到 45% ～ 50%。 通过
单一植物系统和复合植物系统的处理效果比较 ,发现石龙芮-酸模复合植物系统对污水中的 P元素和 COD的去除率更高。
研究表明 , 石龙芮和酸模作为人工湿地植物具有可行性 , 与常规植物互补使用能在一定程度上延长人工湿地的运行时间。
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　　文章编号　1673-9108(2009)02-0268-03
StudyoncooperationofPoisonousbutercup
andDockasconstructedwetlandplants
ShiYingzheng1, 2　WangXiao1, 2　LuanXiaoli1, 2　SunWei3
(1.JiangsuKeyLaboratoryofResourcesandEnvironmentalInformationEngineering, ChinaUniversityofMiningandTechnology, Xuzhou221008;
2.SchoolofEnvironmentScienceandSpatialInformatics, ChinaUniversityofMiningandTechnology, Xuzhou221008;
3.ColegeofAgronomyandBiotechnology, ChinaAgriculturalUniversity, Beijing100094)
Abstract　Inthispaper, thefeasibilityofdomesticsewagetreatmentbyPoisonousbutercupandDockin
soilessculturewasstudied.ResultsshowsthatboththetwoplantscanremoveTN, TPeficiently, whilethe
CODremovaleficiencycanreachto45% and50%.Comparedwithunitaryplantsystem, Poisonousbutercup-
DocksystemshowedhighremovaleficienciesofTPandCOD.Itisconcludedthattreatmentofdomesticsewage
byPoisonousbutercupandDockisefectiveandbothplantscanbeusedincoldareawetland.Theycanalsoex-
tendthewetland sworkperiod.
Keywords　constructedwetland;plants;Poisonousbutercup;Dock;coldresistance
基金项目:中国矿业大学科研基金项目(OP061059)
收稿日期:2008 -03-20;修订日期:2008-07 -06
作者简介:时应征(1985～ ), 男 ,硕士研究生 ,主要从事水污染控制
研究工作。 E-mail:love syz@163.com
　　迄今为止 ,较多应用于人工湿地的植物以芦苇 、
水葫芦 、香根草和美人蕉等为代表 [ 1] ,但生长期大
都集中在夏秋季节。合理选择植物种类用以适应冬
春季节的运转 ,对于延长人工湿地的运行时间具有
重要意义;尤其是满足北方地区冬春季节低温的限
制 ,为人工湿地的大范围推广应用奠定一定的基础 。
石龙芮和酸模是北方地区常见的 2种水生植物 ,在
江淮地区主要生长期在春季 ,都在 5月份枯死 ,具有
一定的耐寒性。本研究以这 2种常见水生植物为研
究对象 ,将其应用于人工湿地系统;由于石龙芮和酸
模能够适应一定的低温环境 ,故作为芦苇等水生植
物在冬春季节的有益补充将会提高人工湿地的使用
效率 ,延长使用时间并达到了湿地系统的全年运转 。
1　试验方法
1.1　材料及装置
试验所用石龙芮和酸模均取自徐州地区某河
边 。植物移至试验系统后先用污水培养 2周 ,以适
应新环境。进水取自中国矿业大学南湖污水站酸化
水解池 。自酸化池取水后静置 24 h, 除去大颗粒
SS。其平均水质为:TN45 mg/L, NH3 -N36 mg/L,
TP6 mg/L, COD125 mg/L, pH7.1。
试验验容器上口内径为 35 cm,下口内径为
28 cm,高 34.5 cm。每周期注污水量 7 L左右 。为
消除土壤吸附的影响 ,采用无土栽培技术 [ 2] 。以 7 d
为 1个周期 ,采集数据期间天气以晴天为主 ,偶尔为
多云 ,无降雨 ,平均气温范围为 15 ～ 25 ℃。
1.2　主要污染物测定方法
COD:重铬酸钾氧化法;TN:碱性过硫酸钾消
解 ,紫外分光光度法;NH3 -N:纳氏试剂比色法;TP:
过硫酸钾消解 ,钼锑抗比色法 [ 3] 。
第 2期 时应征等:耐寒人工湿地植物石龙芮和酸模联用研究
2　单一植物系统试验
2.1　停留时间的影响
取 2种植物的中等植株密度系统 ,考察污染物
去除率与停留时间的关系 ,如图 1所示。
图 1　石龙芮和酸模系统停留时间对去除率的影响
Fig.1　EfectoftreatmenttimeinPoisonousbutercup
systemandDocksystemonremovalrate
由图 1可知 ,在停留时间为 2 d条件下 , 2种植
物对 N、P均有较高的去除率 ,这也与其他文献的报
道一致 [ 1] 。两者在最初的 2 d对 COD的吸收较缓 ,
在 2 ～ 4 d时趋快 , 6 d以后才趋于平稳。这种现象
的合理解释是 ,早期有机污染物的去除应以微生物
的分解作用为主 ,但作用有限;在 2 d以后 ,微生物
分解的产物大量的被植物利用 ,在植物和微生物的
共同作用下 ,污染物的去除速度开始变快 。
2.2　植株密度的影响
考察植物在不同种植密度下的污染物去除率
(高 、中 、低密度分别为 6株 、4株和 2株),以植物生
长旺盛期(第 2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 。
由表 1可看出 ,植物-微生物系统比单纯的微生
物系统去污能力强 ,高密度条件下污染物去除率大
于低植株密度下污染物去除率 。人工湿地系统由多
种因素共同作用 ,主要为植物的吸收作用和微生物
的降解作用。生物降解产物可以成为植物的营养
物 ,而植物根系统所释放的氧气 、根的分泌物和表皮
脱落物可以改善微生物的生长环境 ,两者形成一种
互利关系[ 4] 。
表 1　石龙芮和酸模在不同植株密度下
对污染物的去除效果
Table1　Removalefficiencyatvariousplant
densitybyPoisonousbuttercupandDock (%)
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
2.3　植物生长期的影响
植物在不同的生长阶段 ,去污能力也不尽相同 。
Reddy等 [ 5]研究了凤眼莲等几种水生植物净化污水
的能力 ,发现在不同季节植物对氮和磷的去除差异
较大。研究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 。对种植
物在不同时期下对各污染指标的去除对比如表 2
所示。
表 2　石龙芮和酸模在不同生长期去除 TP和 COD对比
Table2　Comparisonofremovalefficiencies
indifferentgrowthperiods
石龙芮系统 酸模系统
N元素 无明显差异 无明显差异
P元素 成熟期略大于旺盛期 成熟期略大于旺盛期
COD 无明显差异 成熟期略小于旺盛期
3　复合植物系统试验
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[ 6] ,在应用中应避免这些问题 。
3.1　2种植物联用处理效果
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 2
所示。
图 2表明 ,对氮元素的去除 ,石龙芮 -酸模系统
和单一植物系统无明显差异。然而复合植物系统在
对 TP的去除上显示出明显的优势 ,在最初 2 d中得
到较高程度的去除。在对 COD的去除上 ,复合系统
也显示出了其强大优势 ,这种优势在停留时间为 2
～ 3 d后尤为明显 。
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环 境 工 程 学 报 第 3卷
图 2　复合植物系统和单一植物系统对污染物去除效果比较
Fig.2　Removaleficiencycomparisonbetweenunitaryplantsystemandmixtureplantsystem
3.2　建　议
在人工湿地这种半自然或人工的环境条件下 ,
大多数植物都以春夏季萌芽 、秋冬季枯死为一个生
长周期 ,由此导致人工湿地污水处理系统冬季的污
水净化效果下降 [ 7] 。成水平等[ 8]研究发现 ,香蒲人
工湿地和芦苇床系统也因在冬季植株地面部分枯
黄 ,对污水中氨氮的去除率明显地低于其他季节 。
因此 ,就耐寒性植物作为人工湿地植物的深入研究 ,
可以促进人工湿地在北方寒冷地区的应用和推广 ,
与常规湿地植物的轮替种植则可以明显延长人工湿
地的有效运行时间。
由上述所知 ,石龙芮-酸模复合植物系统在除磷
和去除有机物方面比 2种植物的单一植物系统更为
优越 , 2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价值。
4　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 , 2种植物对氮和磷的去除率均能达到 80%
以上 ,在停留时间 6 d时 ,石龙芮系统可去除 45%左
右的 COD,而酸模系统可达到 50%以上 。 2种植物
作为人工湿地植物处理生活污水皆有较高应用
价值。
(2)石龙芮-酸模复合植物系统对 TP和 COD的
去除率比单一植物系统高 ,可以与芦苇等常用植物
在时间上互补使用 ,延长人工湿地的有效运行时间 。
参 考 文 献
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