全 文 ：薏苡潜流人工湿地处理公园厕所污水＊
李　燕1　张　建1　李伟江1　张成禄1 　吴　娟1 , 2
(1.山东大学环境科学与工程学院 , 山东 济南 250100;2.青岛农业大学资源与环境学院 ,山东 青岛 266109)
摘要　选取薏苡作为湿地植物构建潜流人工湿地系统 , 研究该系统对公园厕所污水的处理效果。结果表明 ,人工湿地
系统中薏苡长势良好 ,在水力负荷8 cm d 、水力停留时间1.5 d情况下 , 该系统对 COD、氨氮 、总氮和总磷的平均去除效
率分别为 56.4%、53.3%、49.8%和 73.0%;无植物空白对照系统对 COD、氨氮 、总氮和总磷的平均去除效率分别为
46.0%、50.1%、49.1%和 68.1%。薏苡应用于湿地污水处理系统 , 不仅可行 ,还能产生较高的经济效益 ,具有广阔的应
用前景。
关键词　薏苡　人工湿地　厕所污水
　　　　　　　　＊国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAC10B03)。
0　引言
植物是人工湿地系统中最重要的组成之一 ,在人
工湿地系统净化污水的过程中起着非常重要的作用 ,
不但可以直接吸收污水中可利用态的营养物质 ,还能
输送氧气到根区 ,提供微生物生长 、繁殖和降解过程
中对氧的需求[ 1] 。
薏苡俗名药玉米 ,属禾本科薏苡属 ,为耐湿性药
食兼用植物 ,具有较高的营养价值和药用价值[ 2] 。开
发薏苡作为湿地植物 ,不但能够净化水质 ,还可以增
加经济效益。选取薏苡作为湿地植物 ,构建潜流人工
湿地系统 ,研究该系统对公园厕所污水的处理效果 。
1　试验
1.1　试验装置
薏苡潜流人工湿地小试系统建设于济南市百花
公园内 ,尺寸为70 cm×35 cm ,自下而上分别为25 cm
填料层(粒径为 2 ～ 4 cm的石子)和10 cm厚的土壤层
(田园土掺 5%的草炭土),土壤层中栽种薏苡 ,并设
置无植物的空白对照系统 。
1.2　运行工况及监测项目
薏苡于 6月 13日移栽 ,种植密度为 40 株 m2 ,经
2周适应期 ,于 6月 26日开始通污水。厕所污水来自
百花公园化粪池 ,经蓄水池沉淀后进入小试系统。系
统的进水水质如表 1所示 ,水力负荷为8 cm d ,水力
停留时间为1.5 d 。试验于 7月 9 日开始 , 8月 10日
结束。试验过程中进行植物生长分析和水质分析。
植物高度测定及污水取样均在上午 8:00—9:00。
表 1　系统进水水质 mg L(pH除外)
ρ(COD) ρ(NH+4 -N) ρ(TN) ρ(TP) pH
37.1～ 167.8 21.0～ 81.6 14.0 ～ 110.6 1.6～ 4.7 7.8 ～ 8.4
2　结果与讨论
2.1　薏苡的生长情况
整个试验过程中薏苡长势良好 。生长过程中植
株高度和气温的变化如图 1所示 。由图 1可以看出 ,
试验期间气温在 22 ～ 32 ℃;薏苡在 7月 9 —29日生
长旺盛 ,植株高度由43 cm增加到110 cm ,进入 8月份
薏苡进入生长缓慢阶段 ,植株高度变化不明显 。
图 1　薏苡植株高度和气温的变化
2.2　对COD的去除效果
薏苡潜流人工湿地小试系统及无植物空白系统
对COD的去除效果如图 2所示 。由图 2 可以看出 ,
系统进水水质波动较大 ,进水 COD质量浓度37.1 ～
167.8 mg L ,薏苡人工湿地系统出水 COD质量浓度在
6.6 ～ 80.0 mg L ,平均去除率为 56.4%,无植物空白
系统出水 COD质量浓度在 21.6 ～ 87.8 mg L ,平均去
除率为 46.0%。薏苡人工湿地对COD的去除效果优
于无植物空白系统 ,植物对 COD去除有一定的促进
作用 。这是因为植物不但能够直接吸收一部分营养
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环　境　工　程
2008年 12月第 26卷第 6期
DOI :10.13205/j.hjgc.2008.06.014
物质 ,还能够通过茎根将氧传输到基质中 ,有利于有
机物的降解。
图 2　系统对 COD的去除效果
2.3　对氨氮的去除效果
薏苡潜流人工湿地小试系统及无植物空白系统
对氨氮的去除效果如图 3所示。由图 3可以看出 ,进
水氨氮质量浓度较高 ,为 21.0 ～ 81.6 mg L ,薏苡人工
湿地系统出水氨氮质量浓度在 6.4 ～ 49.3 mg L ,平均
去除率为 53.3%,无植物空白系统出水氨氮质量浓
度在 4.3 ～ 51.6 mg L ,平均去除率为 50.1%。在人工
湿地系统中由于植物对氧的传输 ,在根际周围形成一
个好氧环境 ,有利于硝化细菌的生长和氨氮的去
除[ 3] ,因此有植物的系统对氨氮的去除效果好于无植
物空白系统。
图 3　系统对氨氮的去除效果
　
2.4　对总氮的去除效果
图4为薏苡人工湿地系统及空白系统对总氮的
去除效果 。由图 4 可以看出 ,进水总氮质量浓度在
14.0 ～ 110.6 mg L ,薏苡人工湿地系统出水总氮质量
浓度在12.4 ～ 61.1 mg L ,平均去除率为 49.8%,无植
物空白系统出水总氮质量浓度在 2.9 ～ 69.2 mg L ,平
均去除率为49.1%。人工湿地主要通过硝化反硝化
作用进行脱氮[ 4] 。传输到根部的氧气经扩散 ,在根区
周围的微环境中依次出现好氧区 、兼氧区和厌氧区 ,
有利于硝化反硝化的进行 。
2.5　对总磷的去除效果
图5为薏苡人工湿地系统及空白系统对总磷的
去除效果 。由图 5 可以看出 ,进水总磷质量浓度在
1.6 ～ 4.7 mg L ,薏苡人工湿地系统出水总磷质量浓
度在 0 ～ 2.2 mg L ,平均去除率为 73.0%,无植物空白
1—进水;2—空白出水;3—薏苡出水。
图 4　系统对总氮的去除效果
　
系统出水总磷质量浓度在 0.3 ～ 2.4 mg L ,平均去除
率为 68.1%。有植物系统对磷的去除效率高于无植
物系统。这是因为人工湿地对磷的去除主要是通过
基质的化学吸附沉淀作用 ,此外 ,植物的吸收也能起
到部分作用[ 5] 。但是部分情况下 ,有植物系统对磷的
去除能力低于无植物空白系统 ,可能是由于在磷的沉
积过程中 ,植物释放的磷酸酶能抑制这一过程[ 6] 。
1—进水;2—空白出水;3—薏苡出水。
图 5　系统对总磷的去除效果
2.6　薏苡经济效益分析
秋季薏苡果实八成熟时即可收割 ,打下种子去
壳。若按产量 3 000 kg hm2 , 出米率 60%[ 7] , 价格
10元 kg计算 ,产值可达1.8万元 hm2 ,其经济效益较
高。薏苡仁营养丰富 ,且较为全面 ,在禾本科植物中
位居首位 ,有着“世界禾本科植物之王”的美誉。此
外 ,还具有健脾补肺 、渗湿排脓 、清热利尿 、消痔 、抗癌
等功效 ,其药用量逐年增加。近年来 ,以薏苡仁为原
料开发的食品 、保健品 、美容品和浴用剂也应运而生。
因此种植薏苡具有广阔的发展前景 。薏苡原为水生
植物 ,具有较强的抗涝特性[ 2] ,将其应用于湿地不仅
是可行的 ,还能产生较高的经济效益 。
3　结论
(1)薏苡在潜流人工湿地中长势良好 ,前期生长
旺盛 ,植株高度增加明显 ,后期生长缓慢 ,植株高度无
明显变化。
(2)水力负荷8 cm d ,水力停留时间1.5 d ,薏苡潜
流人工湿地小试系统对 COD 、氨氮 、总氮和总磷的平均
去除效率分别为 56.4%、53.3%、49.8%、和 73.0%;
　　 (下转第 49页)
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环　境　工　程
2008年 12月第 26卷第 6期
图 3　不同同波折板流道内部流速云图(z=0.04 m)
　　由图 3可知 ,折板夹角较小的 90°折板通道内的
流体速度最大 ,其次依次是100°折板 、110°折板 、90°波
形折板 、120°折板;过大的速度梯度则会破坏已经生
成的絮体[ 5] ,因而选择速度适中的 90°波形折板。对
同波折板的前 3个曲折单元进行网格加密计算得到
速度矢量图可知 , 90°波形折板由于在波峰和波谷处
加了竖板的缓冲作用使得产生的回流漩涡最微弱 ,能
够有效地防止絮体的破坏 。
5　结论
工程实际中常用 90°异波和 90°同波折板的组合 ,
而通过 FLUENT 软件对折板絮凝池进行模拟表明:
90°异波折板和 90°同波波形折板形成的组合更能提
高絮凝效果。
模拟结果中 ,第四廊道上部水体由于从渐放段小
角度转入 ,因而有较大的剪切速度 ,会破坏较大絮体
的形成 ,如适当缩短各通道最末档板上端的长度 ,扩
大转角角度 ,减小转角速度 ,防止絮体破坏;中间廊道
下部的死水区增加导流板 ,减小死水区容积 ,能够进
一步提高絮凝效果。
参考文献
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[ 5 ] 　叶峰 ,张林生.水处理絮凝反应动力学优化模型.净水技术 ,
2002 , 21(4):20-23
作者通信处　张秉斌　610039　四川省成都市　西华大学能源与环
境学院
E-mail　52705270@163.com
2008-05-06 收稿
(上接第 46页)
无植物空白对照系统对 COD 、氨氮 、总氮和总磷的平
均去除效率分别为 46.0%、50.1%、49.1%和 68.1%。
(3)薏苡经济效益较高 ,产值可达1.8万元 hm2 。
将其应用于人工湿地 ,不仅能产生较高的经济效益 ,
还具有广阔的发展前景。
参考文献
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作者通信处　张建　250100　济南市山大南路 27 号　山东大学环境
科学与工程学院
电话　(0531)88363015
E-mail　zhangjian00@sdu.edu.cn
2008-04-01 收稿
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环　境　工　程
2008年 12月第 26卷第 6期
moved through sand infiltration test but no microbial influence.Adsorption of particle COD in constructed soil infiltration is completed by rapid
contact adsorption , and above 80% focuses on the surface layer within the depth of 20 cm.To seek the reason of clogging in the system , some ex-
periments prove that clogging mostly results from the adsorption especially in surface layer , nevertheless microbial increment makes up 3.7%～
5.3% in total porosity.And so a beneficial exploration is carried out on system restoration after clogging.Which makes sure that a suitable wet-
dry cycle is a good way to solve the problem.
Keywords　soil infiltration　particle COD　wastewater treatment　adsorption　clogging
INFLUENCE OF AERATING GAS-WATER RATIO ON TREATING EFFECT OF CONSTRUCTED
WETLAND Zhong Qiushuang　Wang Shihe　Sun Xiaowen et al(42)……………………………………………………
Abstract　The influence of different aerating gas-water ratio on treating effect of constructed wetland was discussed from dissolved oxygen.
Seven kinds of gas-water ratios , 0 , 2 , 4 , 6 , 8 , 10 and 12 , were selected for test operation condition.The result showed that aeration could make the
level of DO and treating effect improve obviously , especially the removal rate of TN.Treating effect of wetlands was best when gas-water ratio was
6 , and removal rate of COD , TP , TN and NH3-N was respectively up to 85.6%, 70.9%, 83.1% and 84.2%, the concentration of NO-3 -N of the
effluent was the lowest(6.32 mg L).
Keywords　constructed wetland　aeration　gas-water ratio　DO　treating effect
TREATMENT OF TOILETWASTEWATER FROM PARKS BY COIX CONSTRUCTED WETLAND
Li Yan　Zhang Jian　Li Weijiang et al(45)…………………………………………………………………………………
Abstract　Subsurface constructed wetland planted with Coix was used for the treatment of toilet wastewater from parks.The results showed
that Coix grew well in constructed wetland.With a hydraulic loading rate of 8 cm d and a hydraulic retention time of 1.5 d , the average removal
efficiencies of COD , NH4-N+ , TN and TP for constructed wetland were 56.4%, 53.3%, 49.8% and 73.0%, respectively.While for the sys-
tem without Coix , the average removal efficiencies of COD, NH4-N+ , TN and TP were 46.0%, 50.1%, 49.1% and 68.1%, respectively.
Coix can be applied to constructed wetland due to its possibility of pollutants removal as well as its higher economic benefit.
Keywords　Coix　constructed wetland　toilet wastewater
NUMERICAL SIMULATION AND COAGULATION OF FLOW FIELD FOR FOLDED PLATE FLOC-
CULATOR Zhang Bingbin　YangKaiming 　Yang Xiaolin et al(47)………………………………………………………
Abstract　FLUENT analytic software was used to numerically simulate the flow field of different angles for a folded plate flocculator.Then it
was compared the flow state of fluids in different folded plate flocculators , whose coagulation effects were analyzed according to the design condi-
tions.Finally some measures were proposed for improving and enhancing the efficiency of the flocculator , which could guide the practical engi-
neering design.
Keywords　FLUENT　folded plate flocculator　numerical simulation
PREPARATION OF Fe-Mg-Al COMPOSITE FLOCCULANT FOR PRETREATMENT OF LANDFILL
LEACHATE Sang Yimin　Gu Qingbao　Sun Tichang et al(50)……………………………………………………………
Abstract　In order to get optimal preparation conditions of Fe-Mg-Al composite flocculant(PFMAS)for pretreatment of landfill leachate ,
COD removals of landfill leachate were optimaized by jar test from concentration of raw FeSO4 ,MgSO4 and Al2(SO4)3 , mole ratio of three salts ,
aging temperature , aging time and dosage.The experimental results of a landfill leachate indicated that the optimal preparation conditions of PF-
MAS were as below:nFe(Ⅲ)∶nMg(Ⅱ)∶nAl(Ⅲ)=5∶0.35∶0.5 , aging temperature=50 ℃ and aging time=0.5 h.After pretreatment by
PFMAS , COD removal could reach over 60%.PFMAS is a kind of inorganic macromolecular copolymer of Fe(Ⅲ), Mg(Ⅱ)and Al(Ⅲ), with
long macromolecular chains and macrocosmic crystal structure.
Keywords　landfill leachate　inorganic polymer flocculant　copolymer of Fe(Ⅲ)　Mg(Ⅱ)and Al(Ⅲ)　COD removal rate　preparation
optimization
THE STUDY ON THE INOCULA FOR BOD5 DETERMINATION
Cui Jiansheng　Wang Fang　Wei Fusheng(54)
………………………………………………
……………………………………………………………………………
Abstract　Three strains screened from the municipal wastewater were used to make the BOD5 inocula for BOD5 test.The best conditions for
making the freeze dry power(BOD5 inocula)were studied.The characteristics of the BOD5 inoculawere compared by test on soil leaching solution
and commercial Polyseed of GGA s and the actual wastewater s BOD5 determinition.The standard deviation of inocula , soil leaching solution and
polyseed was 3.60 , 8.34 and 2.87 mg L respectively in GGA s experiment , and 8.5 , 33.2 and 6.0 mg L in the test of actual wasterwater.
Keywords　Biochemical Oxygen Demand　BOD5　inocula　repeatability
EVALUATION AND IMPROVING ON THE METHODS OF MONITORING COD IN SEDIMENT-
LADEN RIVER He Zhijuan　Xiao Xiangqun　Mao Yuxia et al(57)………………………………………………………
Abstract　Based on the analy sis of the characteristics of sediments in the Yellow River and the impacts of sediments on the water environ-
ments , this paper analyzed the primary problem which exists in monitoring COD in Yellow Riverwith the prevenient and current monitoring meth-
ods.According to which , an improved method of monitoring COD was put forward.In this method , the concept of non-attenuation COD value of
sediment was introduced and the computing formula of the value in lower reaches of the Yellow River was got by experimentation.The experiments
4
ENVIRONMENTAL ENGINEERING
Vol.26 , No.6 ,December ,2008