不同水生植物影响污水处理效果的主要参数比较

不同水生植物影响污水处理 效果的主要参数比较 彭江燕 　刘忠翰 (云南省环境科学研究所 　昆明 　650034) 摘 　要 　本文对影响污水人工湿地处理效果的几个主要的水生植物参数作了比较分析。 研究的结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 , 不同水生植物的蒸散量、生物量、根密度和根长存在较大的差异 , 这些差 异对水生植物的泌氧性能、碎石床人工湿地的水力负荷率、氮磷去除效果和有机污染物的降 解有重要的影响。实验选择的 5 种水生植物都能适应污水人工湿地的工艺条件 , 但须根据人 工湿地水流类型 , 对实验的水生植物选择不同的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 关键词 　水生植物 　人工湿地 　污水处理 1 　前言 天然湿地和人工湿地已广泛应用于城市 污水或工业废水处理的实践中。其中水生植 物、特别是挺水植物已成为污水湿地处理系 统中的一个重要组成部分 , 选择得恰当与 否 , 将直接关系到人工湿地的处理效果。 在已有的研究报道中[1 ] , 人工湿地的 水生植物通常选用香蒲属 ( Typha spp) 、普 通芦苇 ( Phragmites Communis) 、灯芯草 (J uncus Spp . ) 、　草属 ( Scirpus spp . ) 和 苔草属 (Carex spp . ) 的有关品种 , 已建成 的污水人工湿地处理系统中也常见香蒲、水 葱和芦苇。在云南推广污水人工湿地处理技 术 , 选用何种水生植物对改善水体水质更有 积极作用 , 却还少有文献和相关研究报道。 本文旨在考虑云南的水生植物资源分布实际 和种苗移植的技术要求 , 寻找适应于人工湿 地条件下有较好的废水处理效果的地方品 种 , 以满足在不同 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 条件和出水要求对水 生植物的选择。 2 　材料与方法 211 　盆栽实验 实验 盆 有 二 种 规 格。多 数 直 径 为 2616cm , 高 度 3010cm , 少 数 直 径 为 2712cm , 高 4010cm , 实验盆内外上釉、无 排水 孔。盆 内 填 装 砂、碎 石 层 厚 度 为 2210cm 或 3010cm、碎石粒径一般在 1～ 3cm。为保证实验盆按不同停留时间排出处 理的再生水 , 维持系统正常运行 , 在盆中埋 设 PVC 塑料采样管。采样管下端 5cm 处制 作成带有 3 - 5mm 孔径的花管 , 外裹 100 目 的尼龙网 , 用真空泵进行负压法排水。盆栽 试验共设置 5 种植物 , 即芦苇 ( Phragmites Australis) 、水葱 ( Scripus Validus) 、黄昌蒲 (Pseudacorus L. ) 、美人蕉 ( Canna Chinenesis W. ) 和水葵 (学名风车草、Cyperus Alterni2 folius l. ) 。每种植物采用三次重复 , 并设置对 照处理、即无水生植物的砂石层试验盆。 212 　主要参数测定方法 试验中测定的影响污水处理效果的主要 参数有 : 蒸散量、植物生物量、植物根系数 量和根系泌氧性能。 蒸散量采用直接观察法 : 每天或隔天测 定水生植物水面水位变化情况。 植物生物量采用称重法 : 每年秋季末或 初冬收获植物地上部分 , 风干后称重。 —74— 不同水生植物影响污水处理效果的主要参数比较 　　彭江燕 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 植物根系数量采用称重法 : 第二年生长 期后 , 收获植物地下部分 (含地下茎) 的根 系 , 称鲜重和风干重。 根系泌氧性能采用叠氮化纳修正法测定 根系溶液溶解氧含量。 3 　结果与讨论 311 　蒸散量及其对水力负荷率的影响 蒸散量是指在单位面积上 , 从基质表面 蒸发以及由于植物传输、构成自身组织和呼 吸作用损失水量之和。蒸散量是湿地处理水 量平衡计量中不可忽略的因素 , 也是大气条 件和植物生理特征差异的一种反映。 如果基质中的水分有足够的提供量 , 潜 在的蒸散速度主要由太阳幅射、气温、相对 湿度、风速和植物系统提供水的能力等因素 确定。在同一地区 , 蒸散量大小常取决于植 物种类 , 因为经植物传输的水分主要由植物 体表面蒸腾到大气中 , 自身新陈代谢量很 少 , 仅占蒸腾量的 1 %[2 ] 。 不同水生植物的蒸散量有明显的差异 , 5 种植物经 1 年的试验测定 , 其蒸散曲线如 图所示。从图中可明显地看出 : 水葵、芦苇 和美人蕉有较高的作物蒸散量 ( ET) , 年蒸 散 量 是 : 水 葵 ( 3631mm ) > 芦 苇 (2452mm) > 美人蕉 (2344mm) > 黄昌蒲 (2070mm) 、水葱 (2038mm) 。各种植物蒸 散量与无参照植物的蒸发量的比值称为植物 蒸腾系数。蒸散量大作物蒸腾系数也大。水 葵、芦苇、美人蕉、黄昌蒲和水葱的蒸腾系 数 分 别 为 2180、1189、1180、1159 和 1157。这种差异显然和单位面积内的植物叶 比表面积大小有关。 对挺水植物来说 , 除非光合作用停止 , 否则 , 随温度和光强的加大 , 气孔失水可达 到很高的水平。因此 , 在枯水季节期间 , 由 于太阳幅射强、气温高 , 相对湿度小、风速 大 , 造成植物蒸散量也较高 , 其峰值常出现 在 4 - 6 月期间。雨季虽对植物蒸散作用有 削减作用 , 但最低值常出现在 11 月至翌年 1 月 , 在此期间 , 植物枯死进入休眠期 , 加 之气温低、蒸发量小、风速小 , 植物蒸散量 实际接近蒸发量 , 黄昌蒲、美人蕉、水葱和 芦苇的低谷值出现在 12 月。水葵蒸散量变 化曲线在 7 月前有些混乱 , 其主要原因是水 葵在 1996 年 4 月才开始移栽 , 至 5 - 6 月份 新发的枝条数量和植株高度都低于正常情 况 , 第二年 , 这种偏低现象得以消除。水葵 的蒸散量即使在最低值也保持在一个较高水 平上 , 这和它没有休眠枯萎期有关 , 其常绿 特征有利于提高人工湿地冬季处理污水的效 果。5 种植物在 7 月份还表现出一个小低谷 现象 , 这与当月降水量偏高有关 ; 而 11 月 ～1 月份的低谷现象则与收获枯侏有关。 不同水生植物蒸散量月变化曲线 不同植物的蒸散变化特征为人工湿地设 计的植物选择提供了依据。虽然蒸散量在人 工湿地的水力负荷率设计中不占重要的地位 (这是因为碎石床人工湿地水力负荷量高达 50m/ a 以上) , 但植物的蒸散量高水份蒸腾 量也高 , 这对高水力负荷的碎石床人工湿地 来说总是有帮助的 , 是优选的水生植物。 312 　植物生物量及其对氮磷去除的影响 污水处理系统中的植物被认为是一个营 养贮存库 , 所吸收的营养在生长过程中基本 被保留在植株中 , 只有枯死后才会被微生物 分解。由此可见 , 植物的生物量多少决定了 植物吸收去除污水氮磷等营养物质的数量水 —84— 云南环境科学 　　第 17 卷 　　第 2 期 　　1998 年 6 月 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 平 , 这是计算氮磷等物质平衡时必须考虑的 一个参数。 各种水生植物的生产量即生物量是不同 的 , 这取决于植物自身的生理特性、可利用 的营养环境和其对环境的适应性 , 当然还取 决于种植密度。盆栽实验 5 种植物的生长量 如表 1 所示 , 结果证明美人蕉、水葵和芦苇 有较高的生物产量。生物产量高的两个最重 要因素是植株数量和单株重量 , 水葵和芦苇 有适中的单株重量和高密度的植株数量 , 而 美人蕉的单株重量特别高。必然产生高生物 产量。 当年移栽后植物地下部分生长发育受到 一定的限制 , 只有在生长的第 2 - 3 年后 , 水生植物的根状茎和根才在基质层中广泛分 布 , 并促使地上茎的大量生长。盆栽实验植 物第二年与第一年的生物量相比 , 芦苇是 2127 倍、水葵是 3111 倍、美人蕉是 2138 倍、水葱是 5106 倍、黄昌蒲是 3144 倍。生 物量增加的主要原因是植株数目和单株重量 增加。 表 1 　1996 年度不同水生植物的生物产量 项　　目 芦苇 水葵 美人蕉 水葱 黄昌蒲 株　高　　 (cm) 11717 4618 4316 8016 5711 每盆植株数 (株) 3718 7110 810 1710 1413 每盆植株总重 (g) 53122 116134 33198 12185 9162 单株重量 (g/ 株) 1141 1164 4125 0176 0167 植物从污水中吸收的氮磷量与生物量有 密切关系 , 并因植物不同而异。表 2 的结果 表明 , 水葵从污水吸收的氮量最多 , 达 017248 克 ; 就植物自身的含氮量而言 , 美 人蕉和黄昌蒲是芦苇和水葱的 2 倍 ; 水葱吸 收氮能力最差 , 主要是植株含氮量低 , 生物 产量也低的缘故。含磷量则水葵最高 , 黄昌 蒲和美人蕉次之 , 水葱稍高于芦苇。 表 2 　不同水生植物从污水中吸收的总氮磷量 项　　目 黄昌蒲 美人蕉 水葱 芦苇 水葵 N P N P N P N P N P 植株浓度 ( %) 01859 010574 01893 010478 01360 010319 01317 010267 01623 010696 吸收总量 (g) 010826 010055 013034 010162 010463 010041 011687 010142 017248 010810 　　植物从污水中吸收氮磷不是污水人工湿 地处理的主要去除机理 , 当用表 2 结果占投 配污水的氮磷总量的百分率进行比较时 , 氮 吸收比例顺序为水葵 (17163 %) > 美人蕉 (10160 %) > 芦苇 ( 5131 %) > 黄昌薄 (2193 %) > 水葱 (1165 %) ; 磷吸收比例顺 序为水葵 ( 24154 %) > 美人蕉 ( 6189 %) > 芦苇 (5146 %) > 黄昌薄 (2139 %) > 水 葱 (1178 %) ; 仅水葵有较高的氮磷去除能 力 , 若现计入根系固定污水的氮磷数量 , 植 物总吸收氮磷量也许可高达 30 % - 40 %。 但水生植物间氮磷吸收存在巨大的差异 , 必 须选择或搭配好人工湿地的水生植物品种 , 才能大大提高污水人工湿地的脱氮除磷效 果。 313 　植物根系生长差异及其对泌氧性能的 影响水生植物的根有 4 个主要功能 , (1) 把植物固定在土壤或其它基质中 ; (2) 吸收和迁移水分和养分 ; (3) 合成植物激素和其它有机化合物 ; (4) 向根际分泌氧气以维持根系的正常呼吸作用。前三种功能[3 ]是非水生植物也具有的 , 后一种功能是水生植物所特有的。用以测定根系的参数如根重、根长、根表面积和根密度中 , 较重要的是根密度和根长 , 此外 , 根尖数也是重要的[3 ] 。所调查的二年生水生植物根系情况 (如表 3 所示)中 , 芦苇、水葵有较好的根密度、根长度和须根鲜重 , 须根鲜重大、意味着根尖数目也多 ; 黄昌蒲的根系性状也较为理想 , 尤其是须根数量较高 ; 美人蕉的根系重量在实验水 —94— 不同水生植物影响污水处理效果的主要参数比较 　　彭江燕 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 生植物中最高 , 但 6112 %的重量属地下块 茎类物质构成 , 且根 (主要指须根) 长较 短 , 仅 3615cm ; 水葱的根密度、根长和须 根重量均最低 , 与文献报道的相比 , 根长短 了一半还多 , 其原因还有待深入研究。不管 植物的根系性状如何变化 , 其地下部分的重 量均远高于地上部分。 表 3 　二年生水生植物地下部分的性状实测结果 植物 根系密度 (g/ cm3) 根长度 (cm) 根系鲜重 (kg) 须根鲜重 (g) 根系风干重 (g) 茎叶风干重 (g) 芦　苇 01104 12010 1145 106818 36816 12017 水　葵 01140 10010 1170 69319 32514 36210 美人蕉 01153 3615 1188 73012 42314 8019 水　葱 01066 3410 0180 45519 19711 6511 黄昌蒲 01085 5410 1105 70213 29010 3311 注 : 表中根系包含有根状茎和地下块茎。 　　为了实际测定不同水生植物根系泌氧性 能 , 对实验盆中基质层内的水中溶解氧作了 测定。在每次测定基质层底层出水溶解氧 前 , 均加入含溶解氧 010mg/ l 的污水 , 将盆 表层积水的溶解氧降至很低的水平 , 并迅速 采取盆内基质底层的出水进行 DO 测定。此 法看起来简单粗放 , 但却能较好地反映根际 区的溶解氧变化情况 , 测定的结果如表 4 所 示。 表 4 结果证明 , 水生植物对改善根际区 溶液的溶解氧是有益的。在根际层停留时间 短溶液中溶解氧含量反而较高 , 这种现象反 映出 , 由水生植物传输至根际区的溶解氮 , 供给好氧微生物用以降解或氧化有机物和氧 的转化。根区水 DO 浓度常保持在 1153～ 1195mg/ l 之间。 表 4 　不同水生植物盆栽条件下对溶解氧的影响 停留时间 (天) 黄昌蒲 美人蕉 水葱 芦苇 水葵 无植被 < 1 7120 3165 14123 9100 7193 6110 1 4139 3115 4171 4135 1169 2182 2 1146 1155 2102 1143 1121 0189 3 1166 3128 1177 2118 0182 1164 5 0156 0188 0129 0148 0117 0124 615 1121 1120 0108 0190 1147 - 0112 平均 2175 ±2155 2129 ±1121 3185 ±5135 3106 ±3122 2122 ±2185 1193 ±2130 　　据 Lawson 报导 , 天然芦苇湿地地下根 生物量为 011～316kg/ m2 , 在云南盆栽条件 下实测的芦苇根生物量约为 110kg/ m2 。由 N H3 - N 去除量计算出的平均输氧速度率为 0121 - 0148 克 O2/ kg1hr , 不同水生植物的 输氧速率则各不相同 , 芦苇 ( 11159gO2/ m 21d) 、水葵 ( 11157gO2/ m21d ) > 水葱 ( 10145gO2/ m21d ) 、黄 昌 蒲 ( 9163gO2/ m 21d) > 美人蕉 (5107gO2/ m21d) 。由此可 进一步证实 , 水生植物输入的 O2 主要用于 污染物分解 , 对出水中溶解氧提高影响并不 显著 , 每天增加量仅在 814 - 3518mg 之间 变化 , 因而可忽略不计。 4 　讨论 尽管盆栽实验会形成一些特殊环境如根 际区根密度过大、投配污水水深较浅、植物 对氮磷的反复吸收等 , 使污水处理效果较人 工湿地碎石床好 , 但通过实验获得的数据 , 特别是水量平衡和各种污染物分配平衡数据 是可靠的。实验的 5 种水生植物均表现出对 污水有较好的去除效果 , 并适应污水人工湿 地处理的工艺条件。此外 , 水葵是一种常绿 型水生植物 , 与其它水生植物的混播 , 有益 于增强冬季对污染物去除的能力。 根据盆栽实验和试验工程实际运行结 果 , 人工湿地选择水生植物时有以下一此推 —05— 云南环境科学 　　第 17 卷 　　第 2 期 　　1998 年 6 月 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 荐意见 : 渗滤型人工湿地推荐选用芦苇 ; 潜流与渗滤共存型人工湿地推荐芦苇、 水葱、水葵、黄昌蒲 , 选用一种或几种混合 种植 , 视具体情况而定 ; 潜流型人工湿地推荐水葵、美人蕉、芦 苇 , 选用一种或几种混合种植 , 视具体情况 而定。 参考文献 〔1〕　S. C. Reed , Natural System for Waste Management & Treatment , Mc Graw - Hill Book Company , 1988. 〔2〕　高拯民等 , 城市污水土地处理利用设计手册 , 北 京 : 中国 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 出版社 , 1991。 〔3〕　K·蒙格尔 〔德〕等 , 植物营养原理 , 北京 : 农业 出版社 , 1987 (1998 - 01 - 20 　收稿) Comparison of Major Parameters of the Influence of Various Aqua - plants on Waste Water Treatment Peng Jianyan 　Liu Zhoughan ( Yunnan Environmental Science Institute , Kunming 650034) Abstract : In this article , comparisons are made among some major parameters of the influence of various aqua - plants on wastewater t reatment . The result indicates that great differences , which have significant influence on the aqua - plants , exist in the evapotranspire , the bio - mass , the root density and the root length. Five aqua - plants chosen for the experiment are adapt to the technical condition of the waste water artificail wet land. Different programs should be selected according to various types of the current on the artificial wet land. Key words : 　aquq - plants 　arfificial wet land 　waste water t reatment (上接第 62 页) Plan to Prevent the White Pollution Fan Liangming 　Luo Zhongtai ( Yunnan Environmental Science Institute , Kunming 650034) Abstract : This article makes a brief introduction to the development of the plastic industry home and abroad as well as the pollution problem brought about by the plastic production. The authors make propose on the prevention of white pollution and suggest that the produce of disposable quick - food dinnerware could adopt the sugarcane sediment . The research on the production of bio - degradation plastic by using the bio - resource in the organic deserts. Key words : plastic 　White pollution 　regeneration —15— 不同水生植物影响污水处理效果的主要参数比较 　　彭江燕 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.