人工濕地對污水的凈化效果及系統中氮、磷的空間分布

時間：2008-06-12 來源：浙江大學 環境與資源學院 作者：曹杰 羅安程 呂庭君

資料來源：浙江大學 環境與資源學院

摘　　要：摘要：通過室內小型人工濕地裝置，研究了種植千屈菜和未種植植物的兩個人工濕地系統對氮、磷的去除效率及氮、磷的空間分布特征。結果表明，在整個運行過程中，種植千屈菜的人工濕地出水的TN、氨氮和TP 的平均濃度均低于無植物的人工濕地系統，千屈菜植物的存在在一定程度上提高了人工濕地對污染物的去除效果。在千屈菜人工濕地系統中，千屈菜的生物量及氮、磷積累量沿水流方向逐漸降低，表明可以通過合理的植物配置來提高人工濕地對氮磷的去除效率。

Abstract：

關 鍵 字：人工濕地;氮;磷;去除途徑

以上研究結果表明，人工濕地對氮磷有比較高的去除效率，人工濕地對氮磷的去除是植物、水、介質和微生物等因素共同作用的結果。本文根據上述研究結果，擬初步探討人工濕地中，氮、磷在水、植物、介質中的去向。

前人研究表明，人工濕地對氮的去除主要是氨的揮發、微生物的硝化/反硝化作用、植物吸收、介質對氮的沉淀吸附作用，其余的氮則隨排水而帶走（張政，2006）。在濕地系統pH大于8的條件下，氨揮發的現象才會發生。本試驗中進、出水pH都在7.0左右，因此氨的揮發可以忽略不計；進水中的氮以銨態氮為主，同時介質為沙子，對氨氮的吸附作用有限，因此，在本試驗中，除植物吸收和隨排水帶走的氮外，其它的氮可以認為是微生物的硝化/反硝化途徑去除的。磷不存在揮發、分解等途徑，只有介質、植物吸收、隨排水帶走三個途徑。

根據以上分析，由進、出水總氮和總磷濃度和進、出水流量計算出系統在整個運行期間的總氮投配總量(Nin) 和排放總量(Nout)，總磷的投配總量(Pin) 和排放總量(Pout) ；千屈菜吸收總氮量和總磷量分別用 Nplant 和Pplant 表示。同時根據人工濕地的氮、磷去除途徑可以計算出系統運行期間通過其它途徑而去除的氮量Na =Nin - Nplant - Nout以及通過沉淀和介質吸附去除的磷量Pb = Pin - Pplant - Pout 。各種途徑對氮磷的去除貢獻如圖4所示。千屈菜和無植物系統通過硝化/反硝化途徑去除的總氮量占氮總投配量的比例分別為36.06％和33.63％。這一結果表明，在人工濕地中，硝化/反硝化對氮的去除具有十分重要的意義。有植物與無植物二系統相差約為2.5%，說明千屈菜的種植可以對微生物的硝化/反硝化作用有一定的促進，但效果比較小。千屈菜吸收的氮量占總氮投配量的9.38％，植物的吸收具有明顯的效果，但仍不如硝化/反硝化作用明顯。

圖4  人工濕地去除氮、磷途徑分析 (%)

Fig.4  The removal pathway of total nitrogen and total phosphorus in the constructed wetland system (%)

由圖4可以看出，濕地植物千屈菜吸收的氮、磷量占TN、TP投配量的比例很小，分別為9.38％和12.77％。分析TN 的去除途徑可以發現，人工濕地無論種植植物與否，進水中的總氮大部分隨污水的排放而排出人工濕地，千屈菜和無植物系統氮輸出量占TN投配量的比例分別為54.56％和66.37％。千屈菜濕地系統通過其它途徑去除的總氮量占TN投配量的比例為36.06％，而無植物系統為33.63％，二者相差2.43％，差別很小。

通過對磷的分配計算表明，投配到人工濕地中的磷大部分通過介質的吸附沉淀作用而去除的。千屈菜和無植被系統通過吸附沉淀去除的總磷量占TP投配量的比例分別為85.66％和90.97％。植物吸收占磷總投配量的比例小于介質吸附沉淀，但這一結論不能否認植物存在對于人工濕地的重要性。事實上，植物的存在不僅可以通過植物吸收減少磷的排放，而且可以通過根際的作用，提高磷在介質中的沉淀效率和植物對磷的吸收效率。同時，植物的作用可以在低磷水平時，進一步降低排水中磷的濃度，大大改善排水水質，這一特性是很多水處理方法所不具備的。

3.結論

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