表面流人工濕地不同植物及其組合凈化污水處理廠尾水研究

吳 丹，繆愛軍，李 麗，甘 琳，王愛麗，楊柳燕

(1.南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇南京 210023；2.污染控制與資源化研究國家重點實驗室,江蘇南京 210023)

表面流人工濕地不同植物及其組合凈化污水處理廠尾水研究

吳 丹1，2，繆愛軍1，2，李 麗1，2，甘 琳1，2，王愛麗1，2，楊柳燕1，2

(1.南京大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇南京 210023；2.污染控制與資源化研究國家重點實驗室,江蘇南京 210023)

為提高表面流人工濕地對低污染水的生態(tài)凈化效率,對人工濕地中濕生植物的組成進(jìn)行比選研究,設(shè)置8個由不同濕生植物(包括挺水、沉水和浮葉植物)組成的表面流人工濕地,比較其凈化尾水氮磷效果。結(jié)果表明：挺水植物圓幣草(Hydrocotyle verticillata)和大聚藻(Myriophyllum aquaticum)組合的表面流人工濕地凈化尾水氮磷效果最好,其人工濕地對TN、NO-3-N和NH3-N的平均去除率分別為68.6%、62.6%和78.2%,對TP和溶解性無機(jī)磷(DIP)的平均去除率分別為64.5%和80%。浮葉植物睡蓮(Nymphaea L.)人工濕地去除氮磷能力次之,TN、NO-3-N、NH3-N、TP和DIP平均去除率分別為55%、55.2%、63.3%、56.1%和64.7%,體現(xiàn)一定的污染物去除潛力。沉水植物苦草[Vallisneria natans(Lour.)Hara]在與圓幣草等共存凈化尾水過程中逐漸失去優(yōu)勢種地位。而由黃菖蒲(Iris pseudacorus L.)和再力花(Thalia dealbata)等挺水植物構(gòu)建的表面流人工濕地,雖然生物量高,但其氮磷去除效果較差,尤其是再力花人工濕地對TN、NO-3-N和NH3-N平均去除率僅在18%～36.2%之間,對TP和DIP平均去除率也分別只有41.5%和38.7%。因此,采用圓幣草和大聚藻組合構(gòu)建的表面流人工濕地能更有效凈化污水處理廠尾水中氮磷,對TN的去除尤為高效,能有效提升尾水水質(zhì)。

表面流人工濕地；污水處理廠尾水；濕生植物；氮磷去除率

為了有效控制水體富營養(yǎng)化,遏制太湖藍(lán)藻水華大規(guī)模暴發(fā),太湖流域城鎮(zhèn)污水處理廠尾水排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中I級A標(biāo)準(zhǔn),有效削減太湖氮磷輸入負(fù)荷,但是,達(dá)標(biāo)尾水中氮磷污染物濃度仍遠(yuǎn)高于GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。因此,對污水處理廠尾水進(jìn)行深度凈化,對于改善太湖水環(huán)境質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義[1-2]。

人工濕地因其投資運行費用低、二次污染少、操作簡單、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點被越來越多地用于污水處理廠尾水的深度處理[3]。表面流人工濕地是一種應(yīng)用最早的人工濕地,其經(jīng)濟(jì)性使之在中小型城鎮(zhèn)污水治理方面具有明顯優(yōu)勢,并在太湖流域尾水處理中得到廣泛應(yīng)用。植物作為人工濕地的主要組成部分之一,在其脫氮除磷過程中起到了重要作用[4],因此,比較不同濕生植物及其組合表面流人工濕地凈化效果對于人工濕地構(gòu)建非常必要。可用于構(gòu)建表面流人工濕地的濕生植物有挺水植物(如鳶尾(Iris tectorum Maxim.)、菖蒲、蘆葦、圓幣草和大聚藻)、沉水植物(如苦草(Vallisneria natans (Lour.)Hara)、菹草)、浮葉植物(如睡蓮(Nymphaea L.))和漂浮植物(鳳眼蓮、浮萍)[5]。吳建強(qiáng)等[6]選取4種不同挺水植物構(gòu)建表面流人工濕地系統(tǒng)來凈化劣Ⅴ類河水,以CODMn和NH3-N為評價指標(biāo),結(jié)果表明香蒲和美人蕉人工濕地凈化能力強(qiáng)于千屈菜和水蔥人工濕地。Park等[7]對比了分別種植菖蒲和香蒲的表面流濕地處理污水處理廠出水的效果,結(jié)果發(fā)現(xiàn)提高水力停留時間后香蒲人工濕地比黃菖蒲人工濕地對污染物去除率更高。陳進(jìn)軍等[8]的批量盆栽試驗表明水葫蘆表面流人工濕地對CODCr和TN具有很高的去除效率。李躍勛等[9]將廢棄魚塘改造成表面流濕地,以削減滇池湖濱區(qū)面源污染中COD、NH4+-N、TN和TP,有效凈化低污染水。綜合研究發(fā)現(xiàn),以往或單一側(cè)重挺水植物表面流人工濕地研究,較少涉及各類濕生植物組合表面流人工濕地比較研究,尤其是關(guān)于圓幣草、大聚藻等挺水植物的表面流人工濕地研究相對缺乏。同時表面流人工濕地處理對象往往為河流污水、農(nóng)田排水等,對污水處理廠尾水處理研究較少,或僅選取了NH4

+-N、TN作為氮污染物研究指標(biāo),缺乏針對污水處理廠尾水中高濃度的NO-3-N作為凈化對象的研究[10]；此外,很多研究以小試和中試為主,缺乏工程化大規(guī)模的研究,因此,筆者選取了不同濕生植物及其組合在污水處理廠內(nèi)構(gòu)建表面流人工濕地以深度凈化尾水,濕生植物遍及挺水、沉水、漂浮和浮葉植物,選取TN、NO-3-N、NH3-N和TP、DIP(溶解性無機(jī)磷)為污染物去除指標(biāo),并且結(jié)合對濕生植物生物量的調(diào)查,探究濕生植物及其組合的表面流人工濕地凈化污水處理廠尾水潛力,從而為尾水生態(tài)凈化的表面流人工濕地構(gòu)建提供設(shè)計依據(jù)。

1 研究方法

1.1 表面流人工濕地構(gòu)建

表面流人工濕地位于無錫某污水處理廠內(nèi),該廠采用“SBR+混凝沉淀+過濾”處理工藝,出水執(zhí)行GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》Ⅰ級A標(biāo)準(zhǔn)。尾水生態(tài)凈化實際總處理規(guī)模約為0.8萬m3/d,濕地總面積為9 600m2,設(shè)計水深為0.4m,均分8格并聯(lián)運行,即每格人工濕地面積為60m×20m,水力停留時間均為12 h。進(jìn)水水質(zhì)TN、NH3-N、TP和COD質(zhì)量濃度分別在7.6～14.5mg/L、1.7～4.7mg/L、0.4～0.48mg/L和31.1～46.7mg/L之間。

2014年4月,表面流人工濕地開始種植不同濕生植物,包括浮葉植物睡蓮(Nymphaea L.),沉水植物苦草(Vallisneria natans(Lour.)Hara)以及挺水植物圓幣草(Hydrocotyle verticillata)、大聚藻(Myriophyllum aquaticum),鳶尾(Iris tectorum Maxim.)、黃菖蒲(Iris pseudacorus L.)、香蒲(Typha orientalis Presl.)、再力花(Thalia dealbata)和花葉蘆竹[Arundo donax L.var.versicolor]。其中圓幣草、大聚草依附浮框移栽入濕地,種植密度為20牙/m2,苦草種子于實驗室4℃取出室溫發(fā)芽后粘附于黏土塊上,再灑在表面流人工濕地中。黃菖蒲、香蒲、再力花、花葉蘆竹、鳶尾移栽株高約40 cm,種植密度分別為4叢/m2,每叢5～10株,種植時切除上部1/3葉片。睡蓮種植方式為盆栽,種植密度為0.25盆/m2。

表面流濕地濕生植物配制見圖1,其中1號人工濕地種植挺水植物組合(圓幣草大聚藻),2號濕地種植浮葉植物(睡蓮),3、4號濕地混合種植沉水和挺水植物組合(分別為苦草大聚藻圓幣草、鳶尾-圓幣草),5、6、7號濕地種植不同挺水植物(分別為黃菖蒲、香蒲、再力花),8號濕地混合種植不同挺水植物組合(花葉蘆竹-香蒲-圓幣草),通過對不同濕生植物單一或組合種植,比較不同濕生植物表面流人工濕地對尾水氮磷的去除效果。

圖1 表面流濕地濕生植物配置

1.2 數(shù)據(jù)分析

2014年4—6月為試運行階段,2014年7月進(jìn)入運行階段,監(jiān)測配置不同植物的表面流人工濕地進(jìn)出口水質(zhì),監(jiān)測頻率為每月2次,監(jiān)測至2015年2月。監(jiān)測指標(biāo)包括TN、NH3-N、NO-3-N、TP和DIP,按照國標(biāo)法分別進(jìn)行測定[11]。2014年10月對濕生植物種類進(jìn)行調(diào)查,估算不同人工濕地中濕生植物的蓋度,采集部分植物樣品于實驗室洗凈后稱量,于50℃烘干至恒重,計算其生物量干質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0軟件對不同濕生植物的人工濕地污染物去除效果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差”表示；采用單因素方差(ANOVA)分析不同植物組氮磷去除差異性,顯著性水平為0.05；采用Excel 2010軟件分析不同人工濕地濕生植物生物量與污染物去除率之間的相關(guān)性。

2 研究結(jié)果

2.1 不同表面流人工濕地脫氮除磷效果

運行階段各表面流人工濕地對污水處理廠尾水中氮磷去除率見圖2和圖3,結(jié)果表明不同濕生植物表面流人工濕地對尾水中氮磷具有不同的凈化效果。2.1.1 對TN和NH3-N的凈化效果

圖2 不同表面流人工濕地對尾水中TN、和NH3-N的平均去除率

圖3 不同表面流人工濕地對尾水中TP和DIP的平均去除率

圓幣草大聚藻、苦草圓幣草大聚藻和睡蓮這3個表面流人工濕地去除污水處理廠尾水中TN效率最高,去除率分別為68.6%、60%和55%,明顯高于黃菖蒲和再力花表面流人工濕地(P＜0.05),后者對TN去除率分別只有17.9%和30.7%。香蒲和花葉蘆竹-香蒲-圓幣草人工濕地對TN去除能力居中,分別為47.1%和44.7%,顯著高于再力花人工濕地(P＜0.05)(圖2(a))。污水處理廠尾水中TN以為主(約67%),黃菖蒲表面流人工濕地對去除率較低(21%),圓幣草大聚藻表面流人工濕地對去除率為62.6%,顯著高于前者(P＜0.05),其他各組無顯著差異(P＞0.05)(圖2 (b))。不同表面流人工濕地對NH3-N的去除率與TN去除率相近(圖2(c))。NH3-N去除率最高為圓幣草大聚藻表面流人工濕地(78.2%),再力花表面流人工濕地對NH3-N去除率最低(36.2%),兩者存在顯著差異(P＜0.05)。由此可見,圓幣草、大聚藻和睡蓮表面流人工濕地對尾水中氮素污染物去除能力較強(qiáng),香蒲、花葉蘆竹表面流人工濕地脫氮能力居中,而再力花和黃菖蒲等挺水植物表面流人工濕地對氮素去除能力較弱,不宜用于表面流人工濕地來凈化污水處理廠尾水。

2.1.2 對TP和DIP的凈化效果

相對于氮素去除效果,不同植物表面流人工濕地對磷的去除率差異性相對較小(圖3)?？嗖輬A幣草大聚藻人工濕地對TP和DIP去除率最高,分別為64.5%和80%,其次為花葉蘆竹-香蒲-圓幣草人工濕地,分別為60.2%和70.9%,去除率最低的為再力花人工濕地,僅為41.5%和38.7%。除對尾水TP去除能力較差的再力花表面流人工濕地外,其他表面流人工濕地對TP去除能力無顯著差異(P＞0.05)。對尾水中DIP去除率最低的為再力花(38.7%),表面流人工濕地,去除率最高為苦草大聚藻圓幣草表面流人工濕地(80%)(P＜0.05),從除磷效果看黃菖蒲和再力花不適合作為表面流人工濕地的濕生植物來凈化尾水。值得注意的是,與氮素去除略有不同的是,去除磷效率高的表面流人工濕地除了種植苦草圓幣草大聚藻外,還有種植花葉蘆竹-香蒲-圓幣草的人工濕地。

2.2 表面流人工濕地濕生植物種類和生物量

2014年10月份8個表面流人工濕地中主要濕生植物種類和生物量進(jìn)行了調(diào)查(表1)。

表1 表面流人工濕地中優(yōu)勢種植物名稱和生物量

由表1可知,每個濕地中的植物優(yōu)勢種與人工配置種植植物類型基本相符,同時又伴隨有一些自然或種植帶入的物種。8個表面流人工濕地的優(yōu)勢濕生植物種類總數(shù)約8種,其中挺水植物6種,以再力花和香蒲為主,沉水植物、浮葉植物優(yōu)勢種類較少,各有1種。此外,1號濕地伴生少量浮萍、香蒲、美人蕉、蘆葦和李氏禾,它們的總覆蓋度為8.47%；2號濕地伴生少量香蒲、蘆葦、大聚藻、苦草和水花生,它們的總覆蓋度為1.66%；3號濕地伴生少量美人蕉、李氏禾、香蒲和苦草,它們的總覆蓋度為0.90%；4號濕地伴生少量西伯利亞鳶尾、蘆葦、香蒲、澤瀉、水花生和大茨藻,它們的總覆蓋度為5.85%；5號濕地伴生少量圓幣草、李氏禾、蘆葦、水花生、香蒲和浮萍,它們的總覆蓋度為1.96%；6號濕地伴生少量水花生、蘆葦、圓幣草和浮萍,它們的總覆蓋度為4.22%；7號濕地伴生少量水花生,其覆蓋度為0.09%；8號濕地伴生少量浮萍、李氏禾、千屈菜、大聚藻和蘆葦,它們總覆蓋度為16.49%。因此,不同表面流人工濕地濕生植物優(yōu)勢種明顯,除了種植沉水植物苦草不能成為優(yōu)勢種外,其他種植的挺水植物和浮葉植物保持為優(yōu)勢種,表明在污染物濃度相對較高的尾水中,不利于沉水植物生長。同時,由于表面流人工濕地中優(yōu)勢種明顯,覆蓋度高,可以進(jìn)行不同濕生植物及其組合對氮磷凈化效率的比較。

2.3 濕生植物生物量與污染物去除率相關(guān)性分析

相關(guān)性分析結(jié)果表明,不同表面流人工濕地中濕生植物的生物量大小與污染物去除率之間無顯著相關(guān)(圖4)。香蒲和再力花表面流人工濕地中生物量最高,分別達(dá)到2849 kg和1593 kg,但其TN、TP去除率并非最高,TN、TP 去除率最高的為圓幣草大聚藻人工濕地和苦草大聚藻圓幣草人工濕地,濕生植物生物量分別只有272 kg和214 kg,明顯低于香蒲人工濕地和再力花人工濕地的生物量。

圖4 人工濕地植物生物量與污染物去除率之間的相關(guān)性

3 討 論

在人工濕地中植物能夠吸收、同化尾水中氮磷等營養(yǎng)物質(zhì),植物根莖葉也能夠攔截、吸附懸浮物,并吸收、富集尾水中重金屬等有毒物質(zhì)；植物根系可作為微生物附著生長的基質(zhì),同時,具有泌氧作用,從而改善水體氧化還原生境[12]。但是由于濕生植物種類的差異會對人工濕地削減氮磷產(chǎn)生不同的影響。

人工濕地去除尾水中TN的主要途徑包括植物吸收、基質(zhì)吸附和微生物硝化反硝化脫氮等[13],圓幣草和大聚藻生長茂盛,葉片肥美,盤根錯節(jié),根系發(fā)達(dá),對氮去除率最高(圖2)。圓幣草和大聚藻根系巨大并懸浮于水體,為微生物的生長繁殖提供了載體,形成了豐厚的生物膜,有利于尾水微生物脫氮,因此,圓幣草和大聚藻人工濕地中微生物的硝化和反硝化作用是去除TN的主要途徑[14]。此外, Koottatep等[15]的研究表明,植物根系越發(fā)達(dá)越有利于人工濕地對污染物的去除,圓幣草和大聚藻根系旺盛,污染物吸收能力強(qiáng)。

相對于圓幣草和大聚藻表面流人工濕地,浮葉植物睡蓮盡管生長分布相對稀疏,蓋度低(約10.7%),但是也有較好的氮磷去除效果。睡蓮常用作景觀植物,有關(guān)其單獨水質(zhì)凈化研究不多,彭婉婷等[20]研究了7種濕生植物組合對污水中氮和磷的去除效果,結(jié)果發(fā)現(xiàn),凡是去除效果優(yōu)的濕生植物組合中都存在睡蓮,由此可見睡蓮具有較高的污染物去除潛力。此外,幾乎所有濕地中都存在漂浮植物浮萍,浮萍主要用于氧化塘污水處理系統(tǒng)和生物質(zhì)資源化方面[21],也能有效去除尾水中氮磷污染物。沉水植物苦草葉片寬大,能吸收尾水中營養(yǎng)鹽物質(zhì),但是,由于表面流人工濕地中生長大量挺水植物圓幣草、大聚藻和漂浮植物浮萍,阻止太陽光進(jìn)入水體,導(dǎo)致苦草不能成為優(yōu)勢種。

在分別種植挺水植物香蒲、花葉蘆竹、黃菖蒲、西伯利亞鳶尾和再力花表面流人工濕地中,黃菖蒲和再力花表面流人工濕地對氮素去除效果最差,香蒲表面流人工濕地對氮素去除效果較好。陳國元等[22]在研究黃菖蒲和香蒲根系對氮素吸收動力學(xué)時指出,香蒲比黃菖蒲對污水中吸收能力強(qiáng),更適用于對污染水體中硝酸鹽的去除,結(jié)果與本研究一致。陳進(jìn)軍等[8]指出挺水植物人工濕地對氮去除效果不如浮葉植物人工濕地,原因之一在于前者扎根在土壤中,根系微生物不能直接凈化水體中污染物,而后者根系生長于污水中,有利于對污水凈化,但是,本研究中選用的挺水植物圓幣草和大聚藻根系生長于水中,因此,對氮磷削減能力強(qiáng)。

表面流人工濕地濕生植物生物量與污染物去除率之間相關(guān)性分析結(jié)果表明,生物量與污染物去除率之間無顯著相關(guān)(圖4),由此可見,濕生植物對氮磷吸收作用并非人工濕地去除氮素的最主要途徑[23],因此,人工濕地中濕生植物生物量不是影響氮去除的主導(dǎo)因素。圓幣草和大聚藻比再立花、香蒲更加適合用于構(gòu)建表面流人工濕地凈化污水處理廠尾水。

人工濕地對磷去除途徑主要有沉淀、基質(zhì)吸附、微生物吸磷及植物吸收作用等[24],有植物的人工濕地對磷去除能力明顯高于無植物的濕地[25]。本研究各人工濕地種植濕生植物后對磷去除效果較種植前平均提高10%～20%。研究結(jié)果還表明,表面流人工濕地對磷去除能力與濕生植物生物量無必然聯(lián)系,但是人工濕地中植物種類越多對磷去除能力越強(qiáng)。夏漢平[26]研究指出當(dāng)濕地中種植多種植物時較單一種植物對磷凈化效率更高、更穩(wěn)定,與本文研究結(jié)果一致。因此,表面流人工濕地主要通過基質(zhì)吸附去除尾水中磷,濕生植物的存在增強(qiáng)了基質(zhì)對磷的吸附。

4 結(jié) 論

挺水植物圓幣草和大聚藻構(gòu)建的表面流人工濕地對氮磷污染物凈化效果好,尤其具有很高的TN和去除效率,適合于尾水的處理,浮葉植物睡蓮對尾水凈化能力也較強(qiáng),而再力花和菖蒲等挺水植物盡管生長旺盛,生物量大,但其構(gòu)建的表面流人工濕地對污染物去除能力較低。不同濕生植物及其組合的表面流人工濕地對TP和DIP去除能力差異較小,優(yōu)勢種較多且生物量較大的表面流人工濕地相對除磷效果較好,其中苦草大聚藻圓幣草和花葉蘆竹香蒲圓幣草人工濕地對尾水中磷去除效果最好,而黃菖蒲和再力花人工濕地對磷去除效果最差。

[1]周遺品,雷澤湘,李迪武,等.河源城南污水處理廠尾水深度處理效果的研究[J].環(huán)境工程,2012,30(3):28-30.(ZHOU Yipin,LEI Zexiang,LI Diwu.Study on the removal efficiencies of advaneed treatment for tail water from the South of Heyuan City Sewage Treatment Plant [J].Environmental Engineering,2012,30(3):28-30.(in Chinese))

[2]邊博,朱偉,李冰,等.太湖流域西部地區(qū)面源污染特征及其控制技術(shù)[J].水資源保護(hù),2015,31(1):48-55. (BIAN Bo,ZHU Wei,LI Bing,et al.Characteristics and control techniques of non-point pollution in the western region of Taihu Basin[J].Water Resources Protection, 2015,31(1):48-55.(in Chinese))

[3]楊立君.垂直流人工濕地用于城市污水處理廠尾水深度處理[J].中國給水排水,2009,25(18):41-43. (YANG Lijun.Application of vertical flow constructed wetland to advanced treatment of tailwater from municipal wastewater treatment plant[J].China Water& Wastewater,2009,25(18):41-43.(in Chinese))

[4]GRASA F,KOCH M S,MADDEN C J.Phosphorus uptake kinetics of a dominant tropical seagrass Thalassia testudinum[J].Aquatic Botany,2003,76(4):299-315.

[5]吳建強(qiáng),黃沈發(fā),丁玲.水生植物水體修復(fù)機(jī)理及其影響因素[J].水資源保護(hù),2007,23(4):18-22.(WU Jianqiang,HUANG Shenfa,DING Ling.Mechanisms of water restoration by aquatic plants and its influencing factors[J].Water Resources Protection,2007,23(4):18-22.(in Chinese)).

[6]吳建強(qiáng),丁玲.不同植物的表面流人工濕地系統(tǒng)對污染物的去除效果[J].環(huán)境污染與防治,2006,28(6):432-434.(WU Jianqiang,DING Ling.Study on treatment of polluted river water using pilot-scale surface flow constructed wetlands system[J].Environmental Pollution &Control,2006,28(6):432-434.(in Chinese))

[7]PARK N,KIM JH,CHO J.Organic matter,anion,and metal wastewater treatment in Damyang surface-flow constructed wetlands in Korea[J].Ecological Engineering,2009,32:68-71.

[8]陳進(jìn)軍,鄭翀,鄭少奎.表面流人工濕地中水生植被的凈化效應(yīng)與組合系統(tǒng)凈化效果[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2008,28(10):2029-2035.(CHEN Jinjun,ZHENG Chong,ZHENG Shaokui.Pollutant purification performance of a surface flow constructed wetland planted with different aquatic macrophytes and their combination [J].Acta Scientiae Circumstantiae,2008,28(10):2029-2035.(in Chinese))

[9]李躍勛,徐曉梅,洪昌海,等.表面流人工濕地在滇池湖濱區(qū)面源污染控制中的應(yīng)用研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2009,28(10):2155-2160.(LIYuexun,XU Xiaomei, HONG Changhai,et al.The application on surface constructed wetlands for non-point source pollution control at Dianchi lakeshore region[J].Journal of Agro-Environment Science,2009,28(10):2155-2160.in Chinese))

[10]CAO H Q,GEY,LIU D.affect Ryegrass (Lolium perenne L.)growth and N accumulation in a hydroponic system[J].Journal of Plant Nutrition,2011, 34:1-11.

[11]國家環(huán)境保護(hù)總局水和廢水監(jiān)測分析方法編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2002.

[12]吳建強(qiáng),阮曉紅,王雪,等.人工濕地中水生植物的作用和選擇[J].水資源保護(hù),2005,21(1):1-6.(WU Jianqiang,RUAN Xiaohong,WANG Xue.Selection andfunction of aquatic plants in constructed wetlands[J]. Water Resources Protection,2005,21(1):1-6.(in Chinese))

[13]陳浩,崔康平,許為義,等.污水廠尾水的人工濕地處理工藝及植物篩選[J].凈水技術(shù),2014(1):50-53. (CHEN Hao,CUI Kangping,XU Weiyi.Screening of plants and technological process of tailwater treatment in constructed wetland for sewage plant effluent[J].Water Purification Technology,2014(1):50-53.(in Chinese))

[14]王驥,張?zhí)m英,盧少勇,等.再力花/菖蒲生物濕地床去除河水中氮磷的試驗[J].吉林大學(xué)學(xué)報:地球科學(xué)版, 2012,42(增刊1):408-414.(WANG Ji,ZHANG Lanying,LU Shaoyong,et al.Removal of N and P from river water treated by the bio-rack wetland planted with Thalia dealbata and Acorus calamus Linn[J].Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2012,42(Sup. 1):408-414.(in Chinese))

[15]KOOTTATEPT,POLPRASERTC.Role of plantuptake on nitrogen removal in constructed wetlands located in the tropics[J].Water Science and Technology,1997,36 (12):1-8.

[16]盧少勇,金相燦,余剛.人工濕地的氮去除機(jī)理[J].生態(tài)學(xué)報,2006,26(8):2670-2677.(LU Shaoyong,JIN Xiangcan,YU Gang.Nitrogen removal mechanism of constructed wetland[J].Acta Ecologica Sinica,2006,26 (8):2670-2677.(in Chinese))

[17]SAEED T,SUN G Z.A review on nitrogen and organics removal mechanisms in subsurface flow constructed wetlands:Dependency on environmental parameters, operating conditions and supporting media[J].Journal of Environmental Management,2012,112:429-448.

[18]HE Y L,TAOW D,WANG Z Y,et al.Effects of pH and seasonal temperature variation on simultaneous partial nitrification and anammox in free-water surface wetlands [J].Journal of Environmental Management,2012,110: 103-109.

[19]DUANN J R,LIN S,HU W,et al.Denitrification in constructed free-water surface wetlands:I.Very high nitrate removal rates in amacrocosm study[J].Ecological Engineering,1999,14(99):9-15(7).

[20]彭婉婷,鄒琳,段維波,等.多種濕地植物組合對污水中氮和磷的去除效果[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2012,32(3): 612-617.(PENGWanting,ZOU Lin,DUANWeibo,et al. Efficiency of nitrogen and phosphorus removal from sewage by various combinations of wetland plants[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2012,32(3):612-617.(in Chinese))

[21]種云霄,胡洪營,崔理華,等.浮萍植物在污水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2006,7 (3):14-17.(CHONG Yunxiao,HU Hongying,CUI Lihua,et al.Application of duckweeds in wastewater treatment[J].Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control,2006,7(3):14-17.(in Chinese))

[22]陳國元,李國新,唐凱.黃菖蒲和狹葉香蒲根系對氮磷的吸收動力學(xué)[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2013,12(7):4638-4642.(CHEN Guoyuan,LIGuoxin,TANG Kai.Kinetics of nitrogen and phosphorus uptake by root system of Iris pseudacorus L.and Typha angustifolia L[J].Chinese Journal of Environmental Engineering,2013,12(7): 4638-4642.(in Chinese))

[23]張榮社,周琪,張建,等.潛流構(gòu)造濕地去除農(nóng)田排水中氮的研究[J].環(huán)境科學(xué),2003(1):113-116.(ZHANG Rongshe,ZHOU Qi,ZHANG Jian,et al.Study on nitrogen removal treating agriculture waste water in subsurface constructed wetland[J].Environmental Science,2003 (1):113-116.(in Chinese))

[24]張?zhí)?陳韋麗.人工濕地生態(tài)系統(tǒng)提高氮磷去除率的研究進(jìn)展[J].生態(tài)環(huán)境,2005,14(4):580-584. (ZHANG Taiping,CHEN Weili.Advances in removal efficiency of nitrogen and phosphorus in constructed wetland ecosystem[J].Ecology and Environment,2005,14 (4):580-584.(in Chinese))

[25]陳潤,陳中祥,莫李娟.不同基質(zhì)和植物人工濕地凈化效果試驗[J].水資源保護(hù),2010,26(4):62-66. (CHEN Run,CHEN Zhongxiang,MO Lijuan. Experimental study on purification effect of constructed wetland with different substrates and p lants[J].Water Resources Protection,2010,26(4):62-66.(in Chinese))

[26]夏漢平.人工濕地處理污水的機(jī)理與效率[J].生態(tài)學(xué)雜志,2002,21(4):51-59.(XIA Hanping.Mechanisms and efficiencies on wastewater treatment with constructed wetlands:A review[J].Chinese Journal of Ecology,2002, 21(4):51-59.(in Chinese))

Research on different Plants in surface flow constructed wetlands and their combination effects on purification of tail water from sewage treatment p lant
WU Dan1,2,M IAO Aijun1,2,LI Li1,2,GAN Lin1,2,WANG Aili1,2,YANG Liuyan1,2

(1.School of the Environment,Nanjing University,Nanjing 210023,China；

2.State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse,Nanjing University,Nanjing 210023,China)Abstract:To optimize the efficiency of surface flow constructed wetlands purifying the polluted water,eight differentwetland plants(including emergent,submerged and floating leaf plants)were selected to construct eight wetlands to monitor and compare their removal rates of nitrogen and phosphorus pollutants.The results showed that wetlands with emergent plants Hydrocotyle verticillata and Myriophyllum aquaticum are the most applicable to further treat tailwater as they grew densely.The average removal rates of TN,NO-3-N and NH3-N were 68.6%, 62.6%and 78.2%respectively and the average removal rates of TP and DIPwere 64.5%and 80%respectively. Wetlands with floating leaf plants Nymphaea L.also showed a certain potential for nitrogen and phosphorus removal and the average removal rates of TN,NO-3-N,NH3-N,TP and DIPwere 55%,55.2%,63.3%,56.1%and 64. 7%respectively.Submerged plants Vallisneria natans(Lour.)Hara lost its dominant position gradually when competing with Hydrocotyle verticillata to purify the tail water.Even though emergent plants Iris pseudair L.andThalia dealbata had large amount of biomass,the wetlands with these plants exhibited low pollutants removal ability.The pollutants removal rates of Thalia dealbata wetlands were especially low,with nitrogen removal rates only between 18%and 36.2%and TP and DIP removal rates only about41.5%and 38.7%,respectively.So it would be better to choose emergent plants such as Hydrocotyle verticillata and Myriophyllum aquaticum rather than other emergent plantswhen using surface flow constructed wetlands to remove nitrogenous and phosphorus pollutants in tailwater from sewage treatment plant.

surface flow constructed wetland；tail water from sewage treatment plant；wetland plants；removal rates of nitrogen and phosphorus

X703.1

：A

：1004 6933(2015)06 0115 07

10.3880/j.issn.1004 6933.2015.06.019

2015 07 07 編輯:徐 娟)

國家水體污染控制與治理重大專項(2012ZX07101006)

吳丹(1990—),女,碩士研究生,研究方向為污染水體的生態(tài)治理。E-mail:yiyuanwanderlost@126.com通信作者:楊柳燕,教授。E-mail:yangly@nju.edu.cn