盐碱土壤基质人工湿地对低浓度氮磷废水的净化效果_张虎成

生态环境2005,14(2):182-184http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentE-mail:editor@jeesci.com基金项目：中国科学院东北地理与农业生态研究所学科前沿项目(KZCX3-SW-NA-13)作者简介：张虎成（1974－），男，博士研究生，主要从事环境污染防治及环境影响评价研究。E-mail:zhanghucheng@mail.neigae.ac.cn收稿日期：2004-09-06盐碱土壤基质人工湿地对低浓度氮磷废水的净化效果张虎成1,2，田卫1，俞穆清1，于健3，付友宝3，王晓冬41.中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林长春130012；2.中国科学院研究生院，北京100049；3.洮南市环境保护局，吉林洮南137100；4.长春市环境监测中心站，吉林长春130012摘要：采用实验室模拟研究了以盐碱土壤为基质的不同湿地植物人工湿地系统以及对水中低质量浓度氮和磷的去除效率。实验表明，芦苇系统、香蒲系统、车钱草系统和无植物系统均对水中低质量浓度的N具有净化效果。3种植物系统相比，香蒲系统的净化效果较其他二者较佳，芦苇系统与车钱草的净化效果相当；同时实验也表明4种湿地系统对低质量浓度的P不具有净化效果，随着水力停留时间的增加，系统中的P质量浓度反而会有所增加。关键词：盐碱土壤基质；人工湿地；氮；磷中图分类号：X52文献标识码：A文章编号：1672-2175（2005）02-0182-03人工湿地作为一种价廉、快速、有效、可广泛应用的污水处理新技术近年来得到了长足的发展。目前它被广泛应用于生活污水[1]、工业废水[2]，采油废水[3~5]，农业非点源污染的治理与控制[6]，显示出了人工湿地对水质净化方面的优势和潜力。近年来，各国学者对人工湿地净化高质量浓度氮磷废水效果的研究较多，而对净化低质量浓度氮磷废水效果的研究较少。而对后者的研究有助于明确人工湿地系统对污水中氮磷元素的处理极限，因此在实际工程应用中具有重要的指导意义。1材料与方法1.1实验设计本实验在实验室内模拟完成。实验室采用的有机玻璃箱规格为：长×宽×高=40cm×40cm×80cm。箱内分层填充60cm吉林西部地区典型的盐碱土壤，箱内移植耐盐碱的西部典型植物芦苇、香蒲和车钱草。待植物成活后，分别加入稀释后的城市污水。1.2样品采集与分析方法生活污水采自洮南市城市污水总泵站出口，经适量稀释后加入实验箱，自加入日期开始，每天定时采样进行测定，采样方法按文献[7]进行。同时测定稀释后的污水氮磷的质量浓度，测定值见表1。总磷的测定先对水样进行消解，然后用荷兰SKALAR公司生产的SAN++型连续流动化学分析仪进行测定。NH3-N、NO2-N和NO4-N直接用SAN++型连续流动化学分析仪测定。数据分析和曲线拟合应用Origin7软件。2结果与讨论2.1水力停留时间与氮磷质量浓度变化的关系图1至图4分别为总磷（TP）质量浓度变化、硝态氮（NO3-N）质量浓度变化、氨氮（NH4-N）质量浓度变化和亚硝态氮（NO2-N）质量浓度变化与水力停留时间HRT（HydrologicalRetentionTime）的关系曲线图。从图1可以看出，盐碱土壤基质的人工湿地对低质量浓度磷没有净化效果。随着HRT的增加，水中TP的质量浓度在逐渐升高，4个系统均表现出相同的变化趋势，这主要是由于土壤中的磷元素向污水中释放，其中无植物系统的增长速度较快，这也说明植物在人工湿地系统中起到了吸收部分磷的作用。图2、图3和图4表明，盐碱土壤基质的人工湿地对低质量浓度NO3-N、NH4-N和NO2-N均具有一定的净化效果。随着HRT的增加，水中NO3-N、NH4-N和NO2-N的质量浓度在逐渐降低，4个系统均表现出相同的变化趋势。从图中可以看出当水力停留时间大于4d时氮质量浓度变化趋缓，说明系统最佳水力停留时间为4d。2.2水力停留时间与氮磷净化效果的关系图5至图8为水力停留时间与氮磷净化效果的关系曲线图。由图可知，4个系统对低质量浓度磷均不具有净化效果，相反会增加系统的磷负荷，主要原因是土壤磷输入系统造成的。表2为4个系统对氮磷的平均去除效率。表1稀释后污水氮和磷的质量浓度Table1Dilutedsewage’sconcentrationofnitrogenandphosphorusmg⋅L-1系统TPNO3-NNH4-NNO2-N芦苇植物系统0.20340.60241.4230.2564无植物系统0.22180.54320.39560.0621香蒲系统0.1120.45361.18840.2986车钱草系统0.07150.98621.63250.1342DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2005.02.007张