哈尔滨市人工湿地植物净污能力研究
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摘要
目前由于工农业的迅速发展使东北地区各流域水体受到了不同程度的污染，而作为哈尔滨市主要生活用水来源的松花江在近几年污染严重。传统的污水处理方法问题较多、效果较差，而人工湿地污水处理系统是集经济价值、污水处理和景观价值于一体的绿色处理技术，其中湿地植物在人工湿地污水处理系统中发挥着重要的作用。本文以哈尔滨市白渔泡国家湿地公园为研究区域，以区域内具有代表性的9种湿地植物：泽泻（Alisma orinentale）、菖蒲（Acorus calamus）、小叶章（Deyeuxia angustifolia）、香蒲（Typha orientalis）、水葱（Scirpus validus）、慈姑（Sagittaria trifolia）、芦苇（Phragmites australis）、小白花地榆（Sangusisorbatenuifolia）、水莎草（Juncellus serotinus）为研究对象，应用模拟的小型人工湿地系统，对不同水力停留时间和不同污水浓度下单种湿地植物以及不同湿地植物配置对生活污水的净化效果进行了研究，为哈尔滨市人工湿地系统筛选净化效果好的植物以及湿地生态系统的恢复提供理论依据和基础数据。研究结果表明：
（1）9种湿地植物对生活污水均有一定的净化能力，其中香蒲、慈姑净化效果较好。
（2）综合分析确定5天为最佳水力停留时间（HRT）；HRT=5d时，香蒲对生活污水中COD、TN、NH_4~+-N、TP的去除率均达到最高，其次是慈姑、小叶章、水葱和菖蒲，芦苇和地榆净污能力相对较差。
（3）在中、低浓度污水中，香蒲的净化效果最好；在高浓度污水中，植物对污水净化效果均较差，且不同植物间净化效果差异不显著。植物对COD、TN、NH_4~+-N、TP的去除率随着污水浓度的升高而下降，且低浓度＞中浓度＞高浓度，不同植物对低、中、高浓度污水的净化能力存在显著性差异（P<0.05），大部分植物去除率显著高于对照（P<0.05）。
（4）在中浓度污水中，不同植物配置对COD、TN、NH_4~+-N、TP的净化效果均存在显著性差异（P<0.05），两种植物配置对污水的净化能力要高于三种植物配置。在高浓度污水中，三种植物配置对COD、TP的净化效果要好于两种植物配置；不同植物配置对NH_4~+-N的净化效果存在显著性差异（P<0.05），对TP的净化效果无显著性差异（P>0.05）；水葱+慈姑+香蒲的植物配置净污能力最高。
综上所述，单种湿地植物中香蒲对生活污水的综合净化效果最好，慈姑、菖蒲和水葱也有较好的净化能力，植物配置净污效果要高于单种植物。
Nowadays, with the rapid development of agriculture and industry, the basin innortheast of China had been polluted by the different levels. In recent years, theSonghua River which was the main source of water in Harbin had been pollutedseriously. The traditional sewage treatment technique had a lot of problems, while theartificial wetland sewage treatment system which is an excellent technology ownedeconomic value, sewage processing and landscape value. The wetland plant played animportant role in artificial wetland system. We selected nine representative wetlandplants （Alisma orinentale、Acorus calamus、Deyeuxia angustifolia、Typha orientalis、Scirpus validus、Sagittaria trifolia、Phragmites australis、Sangusisorba tenuifolia、Juncellus serotinus）in the research area of Baiyupao National Wetland Park. By usingsmall artificial wetland system, we researched the sewage purification effects of singlewetland plant species and different plant dispositions in different Hydraulic ResidenceTime（HRT）and concentration of wastewater. The research will provide a theoreticalbasis and the data for selecting excellent wetland plants and restoring the wetlandecosystem in Harbin city. The research showed that
（1）Nine wetland plants had the ability to purify the sewage and Typha orientalisand Sagittaria trifolia had the better purification effect.
（2）The five days was optimal hydraulic retention time. When HRT was five days,the removal efficiency of COD, TN, NH_4~+-N and TP in the sewage was the highest forTypha orientalis, followed by the Sagittaria trifolia, Deyeuxia angustifolia, Scirpusvalidus and Acorus calamus. The worst was Phragmites australis and Sangusisorbatenuifolia
（3）The purification effects of Typha orientalis was the best in the medium and lowconcentrations of sewage. The purification effects of plants were the worse and not thesignificant difference in high concentrations of sewage. The removal efficiency of COD,TN, NH_4~+-N and TP of different plants was decreased with increasing the concentrationof sewage. There were purification significant differences of different plants in the low, medium and high concentrations of sewage（P<0.05）, the removal rate of the majorityof plant were significantly higher than that of the contrast（P<0.05）.
（4）The purification effects of COD, TN, NH_4~+-N and TP of different plantdispositions were significant differences in the medium concentration sewage（P<0.05）,and the purification ability in the two plant dispositions were higher than the three plantdisposition. In high concentrations in sewage, the purification effects of COD and TP ofthe three plant dispositions were better than the two plant dispositions. There weresignificant differences for the purification effects of NH_4~+-N（P<0.05）and notsignificant differences among different plant dispositions of TP. The purificationability was the highest for Scirpus validus+Sagittaria trifolia+Typha orientalis plantdisposition.
In summary, the comprehensive purification effect of Typha orientalis was the bestamong a single species of wetland plants. Sagittaria trifolia, Acorus calamus andScirpus validus owned the better purification ability. The purification effect of the plantdisposition was significantly higher than the single-species.
（1）9种湿地植物对生活污水均有一定的净化能力，其中香蒲、慈姑净化效果较好。
（2）综合分析确定5天为最佳水力停留时间（HRT）；HRT=5d时，香蒲对生活污水中COD、TN、NH_4~+-N、TP的去除率均达到最高，其次是慈姑、小叶章、水葱和菖蒲，芦苇和地榆净污能力相对较差。
（3）在中、低浓度污水中，香蒲的净化效果最好；在高浓度污水中，植物对污水净化效果均较差，且不同植物间净化效果差异不显著。植物对COD、TN、NH_4~+-N、TP的去除率随着污水浓度的升高而下降，且低浓度＞中浓度＞高浓度，不同植物对低、中、高浓度污水的净化能力存在显著性差异（P<0.05），大部分植物去除率显著高于对照（P<0.05）。
（4）在中浓度污水中，不同植物配置对COD、TN、NH_4~+-N、TP的净化效果均存在显著性差异（P<0.05），两种植物配置对污水的净化能力要高于三种植物配置。在高浓度污水中，三种植物配置对COD、TP的净化效果要好于两种植物配置；不同植物配置对NH_4~+-N的净化效果存在显著性差异（P<0.05），对TP的净化效果无显著性差异（P>0.05）；水葱+慈姑+香蒲的植物配置净污能力最高。
综上所述，单种湿地植物中香蒲对生活污水的综合净化效果最好，慈姑、菖蒲和水葱也有较好的净化能力，植物配置净污效果要高于单种植物。
Nowadays, with the rapid development of agriculture and industry, the basin innortheast of China had been polluted by the different levels. In recent years, theSonghua River which was the main source of water in Harbin had been pollutedseriously. The traditional sewage treatment technique had a lot of problems, while theartificial wetland sewage treatment system which is an excellent technology ownedeconomic value, sewage processing and landscape value. The wetland plant played animportant role in artificial wetland system. We selected nine representative wetlandplants （Alisma orinentale、Acorus calamus、Deyeuxia angustifolia、Typha orientalis、Scirpus validus、Sagittaria trifolia、Phragmites australis、Sangusisorba tenuifolia、Juncellus serotinus）in the research area of Baiyupao National Wetland Park. By usingsmall artificial wetland system, we researched the sewage purification effects of singlewetland plant species and different plant dispositions in different Hydraulic ResidenceTime（HRT）and concentration of wastewater. The research will provide a theoreticalbasis and the data for selecting excellent wetland plants and restoring the wetlandecosystem in Harbin city. The research showed that
（1）Nine wetland plants had the ability to purify the sewage and Typha orientalisand Sagittaria trifolia had the better purification effect.
（2）The five days was optimal hydraulic retention time. When HRT was five days,the removal efficiency of COD, TN, NH_4~+-N and TP in the sewage was the highest forTypha orientalis, followed by the Sagittaria trifolia, Deyeuxia angustifolia, Scirpusvalidus and Acorus calamus. The worst was Phragmites australis and Sangusisorbatenuifolia
（3）The purification effects of Typha orientalis was the best in the medium and lowconcentrations of sewage. The purification effects of plants were the worse and not thesignificant difference in high concentrations of sewage. The removal efficiency of COD,TN, NH_4~+-N and TP of different plants was decreased with increasing the concentrationof sewage. There were purification significant differences of different plants in the low, medium and high concentrations of sewage（P<0.05）, the removal rate of the majorityof plant were significantly higher than that of the contrast（P<0.05）.
（4）The purification effects of COD, TN, NH_4~+-N and TP of different plantdispositions were significant differences in the medium concentration sewage（P<0.05）,and the purification ability in the two plant dispositions were higher than the three plantdisposition. In high concentrations in sewage, the purification effects of COD and TP ofthe three plant dispositions were better than the two plant dispositions. There weresignificant differences for the purification effects of NH_4~+-N（P<0.05）and notsignificant differences among different plant dispositions of TP. The purificationability was the highest for Scirpus validus+Sagittaria trifolia+Typha orientalis plantdisposition.
In summary, the comprehensive purification effect of Typha orientalis was the bestamong a single species of wetland plants. Sagittaria trifolia, Acorus calamus andScirpus validus owned the better purification ability. The purification effect of the plantdisposition was significantly higher than the single-species.
引文
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