潜流湿地不同植物配置对污水净化效果研究

潜流湿地不同植物配置对污水净化效果研究尚佰晓张姝周莹杨雪霏（铁岭市环境保护科学研究院）

[摘要]以莲花湖潜流湿地为研究对象，研究潜流湿地不同植物配置在秋季对污水的净化效果。结果表明：各潜流湿地

单元中不同湿地植物配置对污染物的净化吸收效果有差异；在秋季，潜流湿地净化效果不明显。各湿地单元对COD、TP的平均去除率基本在30%以下，维持在10%左右。潜流湿地对TN的去除效果最差，各单元池的平均去除率均低于10%。下行流湿地在运行2年后，容易造成基质堵塞，影响了下行流湿地的净化功能。[关键词]潜流湿地植物配置秋季污水净化

人工湿地污水净化效果受多种因素的影响，包括人工湿地的类型、湿地植物和植物配置、气候条件、污染物类型及浓度等方面。在湿地植物对污水处理净化效果的影响研究中，由于不同植物种类在营养吸收能力、根系深度、氧气释放量、生物量和抗逆性等方面存在差异，所以它们在人工湿地中的净化作用并不相同。吴振斌等研究表明，芦苇-水葱、茭白-菖蒲、藨草-苔草等植物组合的垂直流人工湿地系统除磷效率及稳定性均高于无植物对照[1]。魏成等研究不同类型基质和植物组合人工湿地系统在相同条件下对污染物的去除效率，结果表明芦苇、美人蕉的TN去除率高，美人蕉的TP、BOD去除率高，但对COD的去除效果没有差别，植物配置净化效果好于单种[2]。Greenway对当地49种和外来11种植物的N、P含量进行了比较研究，为湿地植物种类的筛选提供了有益的参考[3]。Ennabili等对芦苇、香蒲等9种植物的生物量和N、P、K积累量进行了比较，结果表明芦苇、香蒲等具有较高的N、P吸收能力[4]。本试验通过对铁岭市莲花湖潜流湿地系统的不同湿地单元进行定期水质监测，研究莲花湖潜流不同植物配置在秋季对COD、TN、TP的净化效果，以期为东北地区构建人工湿地污水处理系统提供理论依据和技术支持。一、研究区概况试验在铁岭市莲花湖人工湿地进行，地处铁岭县凡河镇，属于中温带大陆性季风气候区,气候主要特点是冬季寒冷干燥，夏季温热多雨，雨热同季，日照丰富，干湿季节分明。年平均气温为8.3℃。1月份最冷，平均气温为-11.9℃，7月份最热，平均气温为24.5℃。年平均降水量为630.4毫米。年日照时间为2801小时，平均每天7.7小时，春、夏两季日照时间较长，秋季次之，冬季最短。二、试验方法1.人工湿地设计

莲花湖复合式人工湿地于2008年6月建成投入使用，每年5~10月投入运行。人工湿地净面积53.5公顷，其中潜流湿地7.07公顷，表流湿地46.43公顷，设计运行处理污水量约5万t/天。城市污水处理厂出水经管线送至湿地工程区前端，湿地进水用有压管输送至各单元前端，先后经下行流、上行流、水平流湿地，总停留时间为7.5天，其中潜流湿地停留时间为2天，表流湿地停留时间为5.5天。潜流湿地分为并联的3个单元，每个单元设4组并联池，共12组，每组均为下行流、上行流和水平流串联，集、配水均采用穿孔管。潜流湿地出水进入后续表流湿地系统。湿地各单元设置及净面积见表1。

表1湿地沿程各单元净面积统计表󰀁󰀂󰀃󰀄󰀅󰀁󰀂󰀆󰀇󰀈󰀉󰀊󰀋󰀅󰀌󰀍󰀉󰀎󰀏󰀋󰀅󰀐󰀑󰀉󰀎󰀏󰀋󰀅󰀒󰀓󰀔1󰀁󰀂󰀅4󰀅1.00󰀅󰀒󰀓󰀔2󰀁󰀂󰀅4󰀅0.78󰀅󰀒󰀓󰀔3󰀁󰀂󰀅4󰀅0.558󰀅2.344󰀅󰀕󰀓󰀔1󰀁󰀂󰀅4󰀅1.014󰀅󰀕󰀓󰀔2󰀁󰀂󰀅4󰀅0.796󰀅󰀖󰀗 󰀘󰀔 󰀙󰀚

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1602.人工湿地基质填料配置及植物配置下行流基质自上至下依次为碎石40厘米（4~8毫米）、砾石70厘米（8~16毫米）、砾石40厘米（16~32毫米）。上行流基质自上至下依次为碎石40厘米（4~8毫米）、钢渣60厘米（10~20毫米）、砾石40厘米（16~32毫米）。水平潜流湿地基质填料分为5段，由入水端至出水端依次为：碎石1.5米（8~10毫米）、沸石17米（20~40毫米）、钢渣10米（10~20毫米）、砾石20米（8~16毫米）、碎石1.5米（8~10厘米）。潜流湿地各单元池中植物配置见表2所示。表2湿地各单元中植物优势种及伴生种统计表3.分析方法试验期为2010年9月和10月，试验期间入潜流湿地污水量约5万吨/天。每周对潜流湿地各单元池的出水采集水样测试。水质CO天采用重铬酸钾法（GB11914-89）测定，TN采用碱性过硫酸钾氧化一紫外分光光度法（GB11894-89）测定，TP采用钼酸铵分光光度法（GB11893-89）测定。三、结果与分析1.下行流湿地单元净化效果对比分析表3为并列的3个下行流湿地单元池对CO天、TN、TP的去除效果。表3下行流湿地单元污水净化效果从表3中可以看出，在下行流湿地单元中，以水葱＋茭草为优势种的3单元池对污水中COD去除效果最为明显，其去除率为31.3%，而以菖蒲＋水蓼为优势种的1单元池和菖蒲＋鬼针草为优势种的2单元池对COD的去除效率分别为3.1%、6.3%，远低于3单元池。下行流湿地各单元对TN的净化效果较差，去除率极低，甚至为负值，出现进水中TN的浓度大于或接近进水浓度。根据试验观察及数据分析，其原因为下行流湿地为莲花湖人工湿地的第一级，基质中残留大量

的有机沉淀物，有机沉淀物经厌氧分解产生一部分氮素返回水体中。另外，试验期处于植物生长停滞期向枯萎期过渡，植物的吸收净化能力下降，从而造成水体中分解有机物产生的氮素大于植物的吸收净化能力，即下行流湿地此时已经失去污水处理氮素的功能。另外，从表3中还可以看出，在对TP的去除效果中以水葱＋茭草为优势种的3单元池效果最为明显，去除率为29.7%，说明水葱＋茭草的植物配置对TP的净化吸收能力较强；1单元池和3单元池对TP的去除率分别为10.8%、16.2%，其净化能力相对较好。总体看来，莲花湖人工湿地下行流湿地单元在净化污水中CO天是的首选植物为水葱＋茭草的配置，在净化污水中TN、TP是首选菖蒲＋鬼针草的植物配置。

2.上行流湿地单元净化效果对比分析

上行流湿地各单元池进出水中各水质指标的浓度及各单元池对污水净化效果如表4所示。表4上行流湿地单元污水净化效果

从表4中上行流湿地单元对污水的净化效果看，在并列的3个上行流单元池中，以茭草＋水葱为优势种配置的2单元池对污水的净化效果最为显著，对COD、TN、TP的去除率均高于以菖蒲＋茭草为优势种配置的1单元池和以茭草＋香蒲为优势种配置的3单元池；上行流2单元池对COD、TN、TP的去除率分别为13.3%、9.6%、7.7%。另外，对COD、TN的

去除效果中3单元池最低，分别为-21.4%和1.1%；1单元池对TP的去除效果最低，去除率为3.0%。从对上行流各湿地单元的净化效果分析来看，在对莲花湖人工湿地的上行流湿地单元进行选配植物时，首选的湿地植物应为茭草＋水葱为优势种的配置方式。3.水平流湿地单元净化效果对比分析

水平流湿地各单元池进出水中各水质指标的浓度及各单元池对污水净化效果如表5所示。水平流湿地各单元对CO天的净化效果从表5中可以看出，以芦苇＋水葱为优势种配置的2单元池净化效果较为显著，去除率高于以茭草＋水葱为优势种配置的1单元池及以茭草＋香蒲为优势种配置的3单元池，其去除率为15.4%。

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󰀇󰀈 16󰀁16.617󰀁0.37󰀁󰀉󰀈 15󰀁16.393󰀁0.26󰀁󰀊󰀋󰀌

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󰀁󰀁COD 󰀂󰀃󰀄·󰀅ÁÂ󰀆 TN 󰀂󰀃󰀄·󰀅ÁÂ󰀆 TP 󰀂󰀃󰀄·󰀅ÁÂ󰀆 󰀇󰀈 15.5 16.483 0.33 󰀉󰀈 15 15.934 0.32 󰀊󰀋󰀌

1󰀍󰀎 󰀏󰀐󰀑󰀂%󰀆 3.2 3.3 3.0

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2󰀍󰀎 󰀏󰀐󰀑󰀂%󰀆 13.3 9.6 7.7

󰀇󰀈 14 17.264 0.31 󰀉󰀈 17 17.075 0.30 󰀊󰀋󰀌

3󰀍󰀎 󰀏󰀐󰀑󰀂%󰀆 -21.4 1.1 3.2

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