薏苡潜流人工湿地处理公园厕所污水_李燕

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8cmd、水力停留时间1.5d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70cm×35cm,自下而上分别为25cm填料层(粒径为2～4cm的石子)和10cm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8cmd,水力停留时间为1.5d。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mgL(pH除外)ρ(COD)ρ(NH+4-N)ρ(TN)ρ(TP)pH37.1～167.821.0～81.614.0～110.61.6～4.77.8～8.42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43cm增加到110cm,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37.1～167.8mgL,薏苡人工湿地系统出水COD质量浓度在6.6～80.0mgL,平均去除率为56.4%,无植物空白系统出水COD质量浓度在21.6～87.8mgL,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45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21.0～81.6mgL,薏苡人工湿地系统出水氨氮质量浓度在6.4～49.3mgL,平均去除率为53.3%,无植物空白系统出水氨氮质量浓度在4.3～51.6mgL,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14.0～110.6mgL,薏苡人工湿地系统出水总氮质量浓度在12.4～61.1mgL,平均去除率为49.8%,无植物空白系统出水总氮质量浓度在2.9～69.2mgL,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1.6～4.7mgL,薏苡人工湿地系统出水总磷质量浓度在0～2.2