模拟生态湿地处理氮磷废水的实验研究

摘 要：随着人们环保意识的增强，污水处理一直是人们关注的热点。本文以植物净化污水技术进行了研究，利用水葫芦、香蒲、美人蕉3种湿地植物进行氮磷废水处理实验，经过实验得出3种植物中属美人蕉在氮磷废水处理中去除率较为稳定。

关键词：模拟生态湿地；氮磷废水；美人蕉

中图分类号：X701 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161033008

近年来，随着人们生活水平的提高致使生活、工业废水等大量无节制的排放致使水体富营养化问题越来越严重，其中氮磷对水体富营养化的贡献尤为突出[1]。被污染的水发出恶臭，给人们的正常生活带来许多不便。目前人们对环境问题也越来越重视，污水处理问题也迫在眉睫。之前，已有研究者发现利用植物能够对污水起到一定的净化作用，为了更清楚的了解植物对污水的净化作用（对氮磷的处理能力），特开展了此次实验，模拟人工湿地并利用不同的水生植物组成一个小的生态系统，用来研究植物对污水的处理能力。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 模拟人工湿地系统

人工湿地的基质是植物生长的重要载体，是湿地内所有生物和非生物的储存库。它把发生在湿地内部的过滤、沉淀和吸附污染物等作用连成一个整体，通过文献查找比较分析选出两种模拟人工湿地的基质，分别为沸石和黄沙，其投放比例为沸石：黄沙=1：1。沸石的一般化学式为：AmBpO2p・nH2O，通常沸石可以作为水质处理剂。沸石由于内部有很多的孔径、均匀的管状孔道和内表面积很大的孔穴，因而具有独特的吸附、筛分、交换阴阳离子以及催化的性能。

1.1.2 植物的筛选

人造湿地由水生植物组成，是很重要的配置成分，可以吸收污水中的污染物，对污水的净化影响很大。由此可知，对于氮的去除，植物也起了十分大的作用。研究证实：湿地植物选用菖蒲、芦苇会对对总氮的去除率要好一些；选用臭蒲和香蒲对总氮的去除效果略低一点；总氮的去除成效最差的一个是大红草。水生植物能够通过汲取污水中的物质以备自需，并且通过分解转化后的物质能被微生物所使用。另外，氧的量会影响湿地的处理效果。水生植物能将90%的氧气运到根部，以加快微生物的硝化作用为目的，从水中除去氮。本次实验根据实际情况选定了3种人工湿地植物，分别为水葫芦、香蒲、美人蕉。

1.1.3 实验仪器及试剂

实验所使用仪器有日本岛泽紫外可见分光光度计（型号为Uvmimi1240）；德国耶拿总氮分析仪（型号为multi N/C ?2100）；自制垂直流湿地装置如图1所示，垂直流湿地模拟装置的构造为透明有机玻璃柱。首先，柱子统一用内径15cm，高为45cm的透明有机玻璃柱，在圆柱的下方有1个突出的小管，为出水口，出水口连接1根胶管。试剂有分析纯过硫酸钾、分析纯抗坏血酸、分析纯钼酸盐。

1.2 实验方法

1.2.1 采样

从实验装置的出水口采取样品，每个取50mL，供测试总氮、总磷、生化需氧量以及酸碱度。

1.2.2 污水的配制

污水配比：污水配比执行国家《生活污水排放标准》（GB 18918-2002）一级A标，N浓度15mg/L，P浓度0.5mg/L.

1.3 实验步骤

1.3.1 总磷的测定

样品溶解后进行分光光度测量，调节分光光度计（调零，调波长），在波长为700nm处，进行测试，并记录下读数。

1.3.2 总氮的测定

使用总氮分析仪根据测量总氮，按照 ISO/TR 11905-2，用氨基乙酸检查方法的氧化能力。

2 实验结果与分析

2.1 模拟人工湿地出水TN的分析

由图2可以明显看出总氮的变化，其中可以得知不同的植物对氮的去除效果不同，美人蕉>混合>香蒲>水葫芦>空白。通过参考其他研究者的结论发现，混合种植的总氮的处理效果要优于单一植物种植对总氮的处理，和本次实验结果有所偏差，考虑到可能是因为植株大小有所差异，混合的植物植株较小，另外实验用的透明的有机玻璃柱，横截面积不够大，水葫芦遮挡了部分阳光，阻挡了空气的进入，是其他植物生长受到了阻碍，对总氮的去除率没有达到原本的效果。水葫芦因为面积较大不能很好地进行物质交换，使得氮的去除率偏小。因为美人蕉的根系发达并且最早的适应了这个小的生态系统，才使得除氮的效果明显高于其他的植物。

2.2 模拟人工湿地出水TP的分析

由图3可知，总磷的去除效果从大到小排列分别是：美人蕉>混合>水葫芦>香蒲>空白。从图3中可以看出总磷的含量有所波动，有增有减，但最终趋于减少的状态，说明这3种植物不管是单一的种植还是组合的种植对总磷都有去除的效果，没有种植物的系统，总磷的含量也有所降低主要是沸石起到了一定的吸附作用，才使得总氮的含量也有少许减少。

3 结论

3种植物对氮的利用率，去除率都和时间呈负相关的关系。其中美人蕉>混合>香蒲>水葫芦>空白，且美人蕉的去除率较稳定。

参考文献

[1]韩苏娟，尤朝阳，万玉龙，等.6 种水生植物在人工湿地性的比较[J].安徽农业科学，2010，38（12）：6367-6368.