23 高盐废水人工湿地处理中耐盐植物的筛选.docx

高盐废水人工湿地处理中耐盐植物的筛选天津塘沽地处华北平原东部，是我国制盐、制碱、造船和海洋石油开发的重要基地。但塘沽因土壤含盐量高，水资源不足，降水偏少，地下水矿化度高难以利用，而成为资源型缺水地区。水资源短缺与利用的矛盾，严重制约着本地经济、社会及农业的快速发展。因此，如何用低成本的方式，降低废水中的盐分，使废水资源化，成为亟待解决的问题。人工湿地具有氮磷污染物去除能力强、耐污染冲击负荷和运转维护管理方便等优势，已被应用于各种高含盐量废水的深度处理。前人研究结果表明，人工湿地对沿海高盐度地区（含盐量为4000-8000mgL-l）的微咸水中总氮和总磷的最高去除率分别可达50%和37%;对城市污水处理厂处理后含盐量较高（含盐量为50007000mgL-l）的再生水中有机污染物去除率约为30%;对含盐量较高的水产养殖废水中氮、磷也有很好的去除效果。人工湿地处理系统综合了物理、化学、生物3种作用，能够去除污水或废水中的有机物、氮、磷和重金属等，采用此方法实现污水的再生回用不仅适合国情，同时也适合塘沽区情。针对塘沽本地污水中含盐量较高的特点，人工湿地中耐盐植物的筛选显得尤为重要。本研究构建了高盐度进水条件下人工湿地的实验装置，比较了不同耐盐植物对氯离子的去除效果，并研究植物对盐分的去除率达到最大时的生态系统条件，筛选出耐盐范围较高的植物，为利用人工湿地处理高盐废水提供了科学依据。1材料与方法1.1 人工湿地实验耐盐植物的筛选所选植物是通过野外调查和室内实验相结合的办法筛选出的，最终选定为6种植物:芦苇、黄花莺尾、大米草、盐角草、盐地碱蓬和碱蒿。1.1.1 耐盐植物的耐盐性调查在天津滨海新区塘沽及周边地区，采取野外调查与资料查阅相结合的办法，对本区的株高在1m以下的野生耐盐植物的耐盐程度进行了调查，共调查盐碱植物23种、隶属17科。1.1.2 植物的耐盐性室内实验结合野外调查结果，初步选定塘沽本地耐盐较高的6种植物和人工湿地常用5种植物作为实验植物，按水生植物和陆生植物分类分别设计实验，测定其耐盐范围。水生植物包括芦苇、香蒲、水葱、水葫芦、黄花莺尾、美人蕉和大米草，经去土、洗净根后置于高为25cms直径为20cm的烧杯内进行培养。人工基材采用约2cm厚度的泡沫板，并在板上打孔，以固定植物。每个烧杯种植1棵植物，每种植物各重复3次。陆生植物包括盐角草、枸杞、盐地碱蓬、碱蒿，种在高为20cms直径为70cm的塑料大盆中，采用花园土作为栽培基质。植物上盆后，盆中盛有相同体积的逊，并要求水面高度接近盆弦，水量7L。同时设置未种植物的空白对照。每盆栽植植物的初始数量与其原生条件下单位面积内植物数量相同。实验室温度控制在2025P,进行20d的驯养，观察植物在盐度为0.4%、0.6%s0.8%s1.0%s1.2%情况下的生长变化情况。1.2 实验废水实验水样取自北排河，污水的水质如表1所示。表I北撑河水质SrLOTableIWalrrqUaIityinNorthPaiRiVrr（IM七）宿标*小值彳大值平均傥pH阮纲7.24g胫7.68氯化物435969045K292CODo1«0950443SBahI5j6O1046934氨氮23.7787.061.3 人工湿地实验装置实验装置长为800mm,宽为600mm,高为700mm,板厚为100mm,由聚乙烯板构建，容器外侧由角钢焊接加固。进水管设在宽度方向中心一侧，并设置1个，进水管距离池顶300mmo出水管设在宽度方向中心另一侧，并设置3个，其中最顶端的出水管距离底端400mm,3个出水管间距200mmo取样管设置在容器池底中心位置，垂直方向上布置3支取样管，3个取样管间距200mm,均匀分布在容器的中间位置。实验装置如图1所示。本实验所用材料主要包括植物、实验废水和基质。所需基质采用2种：沸石和鹅卵石，二者孔隙度分别为55.0%和50.4%,其粒径均分别为18mm和1-10cmo其中，沸石是沸石族矿物的总称，由硅氧和铝氧四面体组成，是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸盐矿物，沸石按矿物特征可分为片状、架状、纤维状及沫粉类4种方安孔道体系特征沸石分为一维、二维和三维体系。而鹅卵石的主要化学成分是二氧化硅，其次是少量氧化铁和微量的镒、铜、铝、镁等元素及化合物。1.4 人工湿地的运行与测试方法进水水源为采集的北排河水，每周采水1次，并采用连续运行方式向实验装置内进水，进水依靠重力作用缓缓流入，停留时间为7do每种植物的栽植数量与其原生条件下单位面积内植物数量相同，每种植物各重复3次，同时设置未种植物的空白对照。实验过程中，湿地水样取样频率为每日1次，氯离子测量方法采用硝酸银滴定法。具体联系污水宝或参见http:WWW更多相关技术文档。氯离子去除率=3次重复试验的去除率平均值-对照试验去除率。2结果与分析对天津塘沽及周边地区，共调查盐碱植物23种，隶属17科，结果如表2所示。平面图nni图1实验装！图FigHreILxprnmmlaldencr立体胞E表2本地耐盐楂粉种类及耐盐范SrTable2TKrlacJJUahIoIEMplant，PeriuandtKrirsalticJ<au*t三n赋叫名称科古林高仙n耐益范风勺生Jf黄聿芦苇(PhfagivuttiMtiirtdti)禾本44>100MYq好楠穗物杞Qyanbarbarw4茹科>1002j66K1与住抵植箱款角草可”d聿科KklOOZS-3JO聚社林雪注帜充GS&*4萼科圆TO233j6专性聚景肉质也物jH411<9mmo聿科A100L53jOC当住*玛质被物单叶蔓割呼叫4单科<20Qj6>专曲生情物大米草6pHjdw*re12身示M*30MYJO专隹浸技植物事0%e中xMmalbu聿科60-13)ai-2j专住遂弑楂物城僚公昊虬MerWgCj策科S-20069K专皿生楠粉凤尾兰CrMCVGltflMA1)百合科<20IJO左右专业生植物金叶女贞.iitruM,*MD木科外150(U百和现玄福福曼陀罗02R,RdwsnMtQ茄科<2Q3)j6耐抵性能强马蓬Qrii*,edPdb莺思科<3003M耐赴性能务大花口告览qe步也也能时4齿他科25OJO就植物/第Mn*天科20-50OJO兼住用益植物五叶堆馅<三joD两朝科>10Q3)4植物案花自希(W*f&喊MUlO豆科XM(O(BSJ6豪砌社摘相地.比eVMR<nk玄今科S-30(B9j6横榭一市红6山卬凶&2Knf-Catelitii盾影科<20030依耐领横粗海冠花心CiKlMNAA7ow4他科<20030轻笈及植物好苜花业R曲OfAezmJ*遍菊科S(M30030轻公H植物美演瞽W"心Ou4MAa2)钥群科100TSOOJONy曼米即星布牛iPhritiu3,ma)CVm)康花科<20030植物根据表2得出：最耐盐碱的是禾本科的芦苇、大米草，耐盐度达3%以上，其次是碱蒿、盐角草、盐地碱蓬、枸杞，耐盐度都在2%以上。可选芦苇、大米草、碱蒿、盐地碱蓬、盐角草、枸杞进行下一步室内实验。对选定的塘沽本地6种植物和人工湿地常用5种植物进行室内实验，测定其耐盐范围，实验结果如表3所示。表3不同却度对植株的影响TiHe3KFeri炉CmI喀ofciiffesrntMnih'福立名称-七度%08%L0%12%芦苇生长我好生长良好生长良好理有薪叶萌发存活7d黄花莺理生长良好生长良好叶片祜梦没为新叶第戮存活7d大米草生长虚好生长良好生长良好叶片取萧叶片焚，,崔部友X基角市生长良好生长决好叶片枯爹叶片枯黄好片夏黄,枳部发黑顺塞生长良好生长怠好生长良好无番叶萌发叶片变黄,履部发工软放帐三生长良好生长良好生长良好无蓄研毡发存话7d番需生长良好此片股落植株死亡水董生长点好叶片琉索植林死亡tA三生长良好叶片枯委叶片联落金栋死亡水蔚芦生长虑好叶片枯婺叶片IR藩植株死亡乾轲保构杞生长点好“片枯要叶片枯蓼叶片股菊由表3可知，芦苇、黄花莺尾、大米草、盐角草、盐地碱蓬和碱蒿这6种植物可归为重度耐盐植物;枸杞这1种植物可归为中度耐盐植物;香蒲、水葱、水葫芦、美人蕉这4种植物可归为轻度耐盐植物。选择芦苇、黄花莺尾、大米草、盐角草、盐地碱蓬、碱蒿这6种重度耐盐植物进行下一步的人工湿地模拟实验。测量植物耐盐范围的室内实验，经过20d的培养，盐度为0.4%时,12种植物正常生长，都具有良好的适应性，且株高、平均湿重都有所增加，其中芦苇、黄花莺尾有新芽萌出;盐度为0.6%时，芦苇、黄花莺尾、大米草、盐角草、盐地碱蓬、碱蒿生长良好，平均湿重都有所增加，但香蒲、水葫芦、水葱和美人蕉生长缓慢，枸杞继续生长伴有叶片枯萎;盐度为0.8%时，芦苇、大米草、盐地碱蓬、碱蒿生长良好，湿重和株高都在增加，盐角草、黄花莺尾仍可以继续生长，但长势略缓，枸杞叶片枯萎;盐度为1.0%时，芦苇、黄花莺尾、盐地碱蓬和碱蒿没有新叶萌发，叶片枯萎脱落，湿重减少;盐度达到1.2%时，碱蒿老叶枯萎，根部变黑。香蒲、水葱、美人蕉和黄花莺尾的耐盐范围研究结果与郭焕晓等研究相一致。相比之下，芦苇、盐地碱蓬、碱蒿、黄花莺尾、盐角草、大米草耐盐性较好，适于作为高盐度地区废水人工湿地的植物。由图2可以看出，芦苇、盐地碱蓬、碱蒿、黄花莺尾、盐角草和大米草6种植物对高盐废水中氯离子的去除，停留时间一般在第4d时可达到平衡，去除效果依次为：芦苇盐地碱篷碱蒿黄花莺尾盐角草大米草，芦苇、盐地碱篷、碱蒿这3种植物去除氯离子情况相一致，且其去除效果明显好于黄花莺尾、盐角草、大米草。人工湿地实验结果表明，6种植物对高含盐量CI-的去除率是先逐渐增强，到第4d时可达到平衡。鲁敏等研究发现：对芦苇、香蒲、美人蕉等植物进行人工湿地实验，停留时间Id各种植物对CODCr、TN、TP和浊度就有明显去除，并且出水已基本达到国家一级排放标准。本研究耐盐植物第4d时达到去除平衡，这是因为高盐量废水对植物具有离子毒害和渗透胁迫等作用，随着废水盐度的增加，植物的渗透胁迫升高，导致植物叶片面积和气孔度减少，蒸腾作用减弱等形态学和生理学特征的改变，从而影响废水中氯离子等其他物质的去除时间。导解时间MS2不同停留时间楂物对氯离子的去除率“CFigInr2RrnMnaIratrforPIanXtn11mcnt?ChlDndCn(Iigerm<dwelltDrOooooooooOn76543213结论Q)通过野外调查与资料查阅相结合的办法，调查塘沽及周边地区盐碱土绿化植物23种，隶属17科，其中最耐盐碱的是禾本科的芦苇、大米草等，耐盐度达3%以上，其次是碱蒿、盐角草、枸杞，耐盐度都在2%以上。(2)通过选用11种植物作为实验植物，