潜流型人工湿地污水处理系统中芦苇的生长特性及净化能力_张甲耀

①潜流型人工湿地污水处理系统中芦苇的生长特性及净化能力张甲耀夏盛林崔克辉何之常(武汉大学环境科学系,武汉430072)(武汉大学生命科学院,武汉430072)摘要芦苇具有较强的耐污能力,在潜流型人工湿地污水处理系统中生长良好,其光合作用能力高于对照组,原因是对光合作用有正效应的乙醇酸氧化酶、硝酸还原酶、超氧化物歧化酶、叶绿素含量增加,积累较多具有解毒作用的游离脯氨酸。芦苇人工湿地去除负荷分别为35.09kgBOD/d·hm2、57.18kgCOD/d·hm2、2.16kgTN/d·hm2和0.22kgTP/d·hm2。关键词:潜流型人工湿地,芦苇生长特性,净化能力。人工湿地污水处理系统因具有投入少、能耗低、效率高和能全年运转的特点,而成为一种实用和有推广前途的污水处理工艺,特别适于处理小型工、矿企业的污水和小城镇的混合污水。芦苇具有生长快,根系发达,耐污能力强,又有经济价值等特点,因此是构成人工湿地污水处理系统中的最常用湿地植物[1-3]。我们以芦苇组成人工湿地处理系统,进行长时间的污水处理,对芦苇的生长状况和去污能力进行研究,为芦苇人工湿地处理污水系统污水处理的设计提供依据。图1芦苇潜流型人工湿地处理系统示意图1实验设计与方法1.1芦苇人工湿地的构成芦苇潜流型人工湿地处理系统如图1。处理区长140cm,宽47cm,高50cm,坡度为2%,水面线下部填充粒径3～5mm碎石,上面再铺厚8cm的细砂,其上栽种芦苇。按水面线计处理区总体积为314L,总间隙水体积约为97L。长宽比接近3∶1,使污水流态接近推流式。芦苇平均株距为第24卷第6期1998年12月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.24No.6Dec.,1998①收稿日期:1997-10-29国家自然科学基金资助项目DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.1998.06.01320cm×12cm,每株6根茎蘖,成为生长良好的群体,连续进水,研究其在动态条件下的净化能力。测定光合作用和取材作其它生理指标的测定,对照组用自来水灌溉。维持正常的营养供应。1.2运行条件添加葡萄糖、尿素、KH2PO4及其它少量、微量元素到天然水体中,配成近似于城市混合污水的人工污水,pH中性,COD约210mg/L,BOD约120mg/L,TN约12mg/L,TP约2mg/L,进水量25L/d。按间隙水体积计水力停留时间约4d,按总体积计停留时间约12.5d,气温在15℃～32℃之间。按处理区实际面积计算,BOD、COD、TN、TP的面积负荷分别为40.93kgBOD/d·hm2、74.88kgCOD/d·hm2、4.38kgTN/d·hm2、0.76kgTP/d·hm2。负荷水平中等。1.3水样采集和指标测定取进水区和出水区水样,按规范方法测定BOD、COD、TN、TP[4]。1.4实验方法芦苇生长的测定按常规方法。净光合速率(Pn)、叶内细胞间CO2浓度(Ci)采用美国产Li-CoR-6200Portablephoto-synthemsystem测定,气孔限制值(Ls)按Berry方法[5]计算。乙醇酸氧化酶(GO)提取和活性测定按文献[6、7]方法测定,以每小时每mg蛋白质的OD340值为一个酶活单位。游离脯氨酸提取和含量测定按张殿忠等人方法[8]进行。硝酸还原酶(NR)的提取和活性测定参照张志良所述方法[9]进行,以每小时每克鲜重产生1μg的NO-2为一个酶活单位。叶绿素提取和含量测定参照何之常等人所述方法[10]进行。超氧化物歧化酶(SOD)参照王爱国等方法[11]进行,80W荧光灯照,用每mg蛋白质抑制NBT光还原的50%为一个酶活单位。2结果和讨论2.1芦苇在人工湿地污水处理系统中的生物特征近二年的运行表明芦苇在高浓度污水条件下仍然能良好生长。在一个生长季节内可长高到2.5m左右,增加的生物量可达83.6t/hm2(湿重)。在这系统中芦苇根一般长5～10cm,长的达20cm以上,根上部须根成簇生长、浓密、分布在6～8根节上,表土下15～20cm处,但深部主根光滑、较粗壮、须根很少,这说明在处理污水条件下,其根下部处于厌氧状态,对根的生长有明显影响;而上部由于通气条件较好,因此须根生长良好。芦苇地面茎收割以后,地下根仍然生长,与自然条件相比,芦苇在处理污水湿地中分蘖明显减少。2.2芦苇在人工湿地处理系统中的光合能力表1污水处理条件下芦苇的净光合速率、胞内CO2浓度和气孔限制值春季夏季秋季PnCiLsPnCiLsPnCiLs处理11.40325.80.2717.38174.40.477.88239.70.33对照10.89360.30.2210.39176.50.398.34144.30.58Pn:净光合速率μmol/m2·s;Ci:叶