李氏禾人工湿地对模拟生活污水的净化修复

顾晨，李恺，王文萍，卢媛媛

（桂林理工大学环境科学与工程学院，广西桂林 541004）

李氏禾人工湿地对模拟生活污水的净化修复

顾晨，李恺，王文萍，卢媛媛

（桂林理工大学环境科学与工程学院，广西桂林 541004）

人工湿地具有投资少、效果好等优点，得到国内外广泛的关注。从利用李氏禾作为人工湿地植物，沸石和红壤作为人工湿地基质，对人工湿地中氨氮及总磷的去除效果进行研究。采用连续进水的方式，得到结论为人工湿地中氨氮和总磷的去除率在80%左右，采用李氏禾作为人工湿地的植物是可行的，为我国人工湿地治理污染物的研究及实际工程应用提供有价值的理论参考。

李氏禾；人工湿地；氨氮；总磷；基质

20世纪60年代末，Kiekuthl与Seidel合作于1972年提出了“根区理论”，该理论极大地促进了人工湿地的研究与应用，从此人工湿地作为一类独具特色的新型污水处理技术正式进入污水处理领域［1］。人工湿地具有投资少、效果好、运行维护方便、氮磷去除率高等优点，因此人工湿地的研究在国内外得到了迅速发展［2］。李氏禾，禾本科，多年生草本植物，是铬超富集植物［3］。

本文利用铬超富集植物李氏禾组建的人工湿地系统，采用人工模拟的生活污水，探讨其对生活污水的净化和修复，从而对其人工湿地净化污水的修复效率进行总结。

1 材料与方法

1.1 人工湿地的基质和植物

人工湿地的基质是植物生长的重要载体，是湿地内所有生物和非生物的储存库。它把发生在湿地内部的过滤、沉淀和吸附污染物等作用连接成一个整体［4］。

本试验基质采用沸石和红壤土作为人工湿地基质，其投放比例为沸石∶红壤土=1∶1。沸石采用人造沸石，红壤土取自桂林市南郊。植物采用铬超富集植物李氏禾。人工湿地运行之前，将在温室内预培养的李氏禾采用1/2 Hoagland营养液（成分见表1）进行水培，15d后选取大小均匀一致的禾苗移栽，移栽至密度10cm×10cm的基质上种植李氏禾50～60株。

表1 Hoagland完全营养液配方

1.2 人工湿地的启动

实验装置采用以PVC板材粘合而成的水平潜流人工湿地，面积为0.78m2（其中长×宽×高=1.3m×0.6m× 0.2m）。实验装置于2012年7月10日建成，7月15日完成填料敷设及植物栽种，进水采用60～100mm的砾石。7月16日向湿地内引入清水，水位控制在填料以上5～10mm。至8月8日湿地植物达到较高的成活率，开始正式启动。启动期间，采用连续进水的方式，水力负荷控制在0.04m3/（m2·d）。实验废水采用人工模拟生活污水［5］，其中氨氮控制在30mg/L，总磷控制在10mg/L。

1.3 测定方法和数据分析

试验期间，上午11点取样一次。氨氮采用钠氏试剂分光光度法，总磷采用钼酸铵分光光度法。数据分析采用Excel软件。

2 实验过程

2012年8月9日至2012年8月14日以3d为单位，逐渐增加水力负荷，将水力负荷由原来的0.04m3/（m2·d）逐渐过渡到0.10m3/（m2·d）。每日测定进出水氨氮及总磷的浓度。试验期间8月至10月30日，历时3个月，其氨氮及总磷浓度见图1、图2。

由图1和图2可以看出，人工湿地启动期间（8月），人工湿地对氨氮及总磷的去除率一直出现波动。氨氮和总磷的去除率都在50%左右。9月中旬开始，人工湿地的出水中总磷和氨氮的去除率呈明显上升稳定趋势。说明人工湿地去除效果进入稳定成熟阶段，前期人工湿地的启动完成，历时40d。

图1 人工湿地氨氮变化情况

图2 人工湿地总磷变化情况

10月份时，人工湿地中氨氮的去除率在98%左右，总磷的去除率在90%左右。说明人工湿地已经处于最佳生长状态。随着时间的推移，人工湿地中植物、基质和微生物的对污染物的去除效果降低。

3 讨论

人工湿地启动是指其由最初的进水直至达到所要求的运行负荷时的过程，是湿地内的微生物、微型动物及植物等逐步适应新的环境，伴随着参与水质净化的微生物的种群特征的变化，以及植物的生长、根系的发展而建立起新的生态系统的过程［6-7］。在实验期间，人工湿地从启动到稳定期，历时40d左右。氮和磷是植物生长所必需元素，生活污水中含有大量的氮和磷，本实验证明李氏禾对氨氮和总磷有明显的去除作用。

一般情况下，污水中大部分有机氮被微生物分解为氨氮，氨氮一部分挥发到空气中，一部分被微生物通过硝化和反硝化作用去除［8］。本文采用李氏禾作为人工湿地植物，其数据结果表明，李氏禾对于氨氮有明显的去除效果。有资料表明［9-10］，人工湿地对磷的去除主要是通过填料的过滤、离子交换、吸附、共沉淀等作用、微生物的分解作用及植物的吸收作用共同完成。李氏禾对总磷的去除效果并没有氨氮的去除效果高，但对于总磷的去除效果也很明显。

4 结语

李氏禾人工湿地处理人工模拟生活污水，采用引入原水自然启动的方式，渐渐增大水力负荷的方式来培养李氏禾、增强湿地微生物的适应能力及其生长速度。经过了40d的启动时间，湿地植物生长茂盛，并未发现毒死症状，湿地出水达到稳定。其中李氏禾人工湿地系统对氨氮的去除率在80%～90%，对总磷的去除率在80%左右。因此，李氏禾可以作为人工湿地处理生活污水的选用植物。

［1］刘衍君.人工湿地在污水处理中的应用及其展望［J］.云南环境科学，2003，22（4）:42-45.

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［3］陈俊.李氏禾对铬、铜、镍的富集特征及铬污染水体的修复潜力研究［D］.桂林理工大学，2007:13-14.

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［5］何蓉，周琪，张军.表面流人工湿地处理生活污水的研究［J］.生态环境，2004，13（2）:180-181.

［6］Hammer，D A.Constructed wetlands for wastewater treatment［M］.Michigan:Lewis Publishers Inc.，1989:5-20.

［7］王世和.人工湿地污水处理理论与技术［M］.北京:科学出版社，2007.95-96.

［8］赵佳瑜，杨永兴，杨长明.人工湿地处理系统脱氮机理研究进展［J］.四川环境，2005，24（5）:64-67.

［9］徐伟伟，章北平，肖波，等.植物在人工湿地净化污水过程中的作用［J］.安全与环境工程，2005，12（2）:41-44.

［10］夏宏生，汤兵.人工湿地除磷技术［J］.四川环境，2005，3（3）:210-215.

Studies on Purification and Repair on Artificial Analog Sewage of Constructed Wetland by Leersia Hexandra Swartz

GU Chen，LI Kai，WANG Wen-ping，LU Yuan-yuan
（School of Environmental Science and Engineering，Guilin University of Technology，Guilin 541004，China）

Constructed wetland has andvantages of less investment，good effect and so on，and so to get extensive attention at home and abroad.This paper mainly research from the use of Leersia Hexandra Swartz as artificial wetland plant，zeolite and red soil as artificial wetland matrix，studies on the artificial wetland of ammonia nitrogen and total phosphorus removal effects.Using the way of continuous，get the conclusion of the ammonia nitrogen and total phosphorus removal at approximately 80%，Leersia Hexandra Swartz as the artificial wetland plant is feasible，and that may provide certain of valuable theoretical support on research and application on the wetland for treating pollutions.

Leersia Hexandra Swartz；constructed wetland；ammonia nitrogen；total phosphorus；matrix

X529

A

1672-9900（2013）01-0027-03

2012-11-25

国家自然科学基金项目：草酸在超富集植物李氏禾铬耐性中的作用及其代谢调控（41063004）

顾晨（1987-），男（汉族），辽宁台安人，硕士，主要从事水污染控制工程研究，（Tel）15078347521。