芦苇人工湿地对农村生活污水磷素的去除及途径_徐和胜

生态环境2007,16(5):1372-1375http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentE-mail:editor@jeesci.com基金项目：国家“十五”重大科技专项（2002AA601023）作者简介：徐和胜（1974－），男，在读研究生，研究方向为水处理技术。*通讯作者，E-mail:rongermmfu@163.com收稿日期：2007-04-13芦苇人工湿地对农村生活污水磷素的去除及途径徐和胜1，付融冰2*，褚衍洋31.同济大学环境科学与工程学院，上海200092；2.上海市环境科学研究院，上海200233；3.青岛科技大学环境与安全工程学院，山东青岛266042摘要：构建了芦苇（Phragmitesaustralis）水平潜流人工湿地处理农村生活污水中的磷素，考察了湿地除磷效果以及地上植物吸磷量。结果表明，人工湿地对磷素的去除随水力停留时间的延长而增加，停留时间大于5.3d时，芦苇湿地除磷效率可以高于88%。湿地进水TP负荷与磷去除速率之间有较好的线性关系（R2>0.91）。湿地植物在11月份收割时，地上生物量为1.65kg·m-2，芦苇地上部分吸收磷量为3.68g·m-2·a-1。分析了湿地除磷途径，在试验条件下，湿地填料的吸附和沉淀等作用是水平潜流人工湿地除磷的主要途径，植物吸收仅占湿地总磷去除量的9.1%，但是湿地水生植物是人工湿地重要组成部分，可以通过影响湿地的其他条件间接影响湿地除磷效果。试验证明，人工湿地是适用于农村地区的优良的污水处理技术。关键词：水平潜流湿地；农村生活污水；除磷；植物吸收；去除途径中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1672-2175（2007）05-1372-04农村生活污水是广大村镇地区面源污染的重要来源。农村地区的生活污水量少、分散、远离排污管网，污水一般不经任何处理直接排入河流湖泊。由于农村地区水环境容量小，生活污水中氮磷含量高，加剧了水环境的污染，引起了严重的水体富营养化现象。农村生活污水的处理已经成为控制面源污染急待解决的问题。目前，降低污水中磷素含量是控制水体富营养化的重要手段。人工湿地对磷的去除效果较好，而且投资小，并具有显著的生态环境效益[1,2]，尤其适合于农村面源污染控制的特点，适合我国国情和广大农村地区水环境污染状况。本试验通过构建潜流水平芦苇人工湿地，考察了人工湿地对农村生活污水中磷素的去除效果，评价了植物对污水磷素的吸收情况，分析了湿地除磷的途径，为农村生活污水提供了一种有效实用的处理技术。1材料和方法1.1人工湿地构建及运行在上海地区的自然环境中，构建了潜流水平人工湿地，试验装置由PVC材料做成。湿地长2.0m，宽0.5m，深1.0m，床体填充高度0.6m的砂土，有效运行水面为0.5m。湿地植物为芦苇(Phragmitesaustralis)。第一年的11月份建成试验系统，培植芦苇根茎，间歇投配污水培育系统，第二年3月份植物开始生长，连续进水至5月份，开始进行试验。采用连续流的进水方式，农村生活污水在经过初沉池预处理后经恒流泵注入湿地进水区。分别考察不同运行工况下，湿地对污水磷的去除情况。试验周期为一年。试验用水取自农村生活污水，经过预处理后进水的PO43--P质量浓度为2.13~5.72mg·L-1，TP质量浓度为3.09~7.26mg·L-1。1.2水质指标分析TP的测定采用过硫酸钾消解－钼酸铵分光光度法，PO43--P的测定采用钼酸铵分光光度法。1.3地上生物量测定在11月底芦苇已有部分枯黄时进行齐地收割。将收割后的芦苇用去离子水冲洗，风干，剪成20~30cm小段，在80℃下烘干至衡质量，称量地上植物生物量。下文中提到植物质量时均指干质量。1.4植物全磷量的测定将烘干后的植物再剪成碎块，用植物粉碎机粉碎，过100目筛。在称样测定之前，将植物粉末再次烘干，准确称量0.5000g置于100mL的凯氏烧瓶中，加入浓硫酸10mL，混匀放置过夜，瓶口加一小漏斗，在恒温器上慢慢加热至开始冒白烟，逐滴加入H2O212滴，继续加热微沸几分钟，放冷，滴加H2O2数滴，以此反复多次，直至消煮液完全清亮为止，最后一次应微沸20min，以除尽剩余H2O2，冷却后加入去离子水l0mL，移入50mL容量瓶中，定容，取消解液调节pH至中性然后用钼酸盐法测定磷。2结果与分析2.1水力停留时间与磷去除率关系人工湿地在不同的季节对磷的去除效果不同，DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2007.05.020徐和胜等：芦苇人工湿地对农村生活污水磷素的去除及途径1373一般以冬春季节最差。试验考察了不同季节中不同停留时间时湿地对磷的去除情况，将每个季节同一停留时间的进出水磷质量浓度和去除率作为一个样本，统计分析，