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湿地的底质环境对污水水质净化的影响研究

季宁宁  
【摘要】:目前,由于污水的大量排放和面源污染,使我国绝大多数河流、湖泊等地表水体都存在着中度或重度富营养化状态和有机物的污染问题,传统的活性污泥法不适合地表水体富营养化的治理,采用物理化学修复技术价格昂贵,不是经济有效地治理技术。基于可持续发展的理念,人们开始认识到生态治理的重要性。人工湿地处理技术备受关注,由于其具有低的投资运行费用,良好的处理效果和显著的生态效益,成为水体修复,脱氮除磷的重要技术。近年来利用湿地进行污水处理,因不合理的运行条件得不到好的处理效果,反而加重了湿地水质污染,达不到湿地有效利用的效果。探讨科学合理的运行条件和影响因素,并充分利用自然条件,优化湿地水质处理过程,发挥湿地的生态功能至关重要。对水生态环境的保护和对污水净化作用的永续利用具有重要的实际意义。 影响湿地净化功能的因素有排入湿地的外源污水浓度,底质及其氧化还原环境等。湿地底质为植物和微生物提供必要的栖息环境,其氧化还原环境对微生物活性及群落分布、系统硝化与反硝化作用都有着重要影响,同时也决定了有机污染物和营养物质的净化过程与效率。不同湿地的底质环境显示了不同的净化特征,同时又受排入扎龙湿地的外源污水水质浓度和Eh的影响,直接影响扎龙湿地的生态净化功能。 以此为研究背景,本实验以扎龙湿地底泥做为介质,通过三次重复的随机组实验设计,采用正交实验研究了不同底质在有无植物系统,不同的进水浓度和不同氧化还原环境下对污染物的净化效率。通过对各个指标去除率均值,变异系数和方差的综合分析探讨表面流湿地净化机理,讨论底质因素(粘土、亚砂土、粉砂土)、Eh因素(Eh=-200mV、0mV、200mV)和浓度因素(高、中、低)对污染物指标去除率及其稳定性的影响,为扎龙湿地生态净化功能调控提供理论依据,为改善湿地环境,提高净化效率提供理论指导。实验结果表明: (1)研究不同的底质在芦苇湿地系统和无植物系统时对N、P、COD净化效率及其稳定性影响.结果表明:底质因素对N、P、COD的去除都有显著影响。粘土对NO_3~--N、TN、TP、P0_4~(3-)-P去除效果最好,粘土有无植物对NO_3~--N、TN去除效果没有显著差别,但对TP,P0_4~(3-)P的去除效果,芦苇湿地系统明显比无植物系统去除效果好。粉砂土对NH_4~+-N、COD去除效果最好,且植物的影响作用不大。 (2)研究了不同底质及其环境要素Eh对N、P、COD净化效率及其稳定性的影响。表明在本实验设计的三种Eh梯度下,Eh=-200mV有利于TN、NO_3~--N的去除, Eh=200mV有利于NH_4~+-N、P和COD的去除;粘土对TN、NO_3~--N和P去除效果最好,粉砂土对NH_4~+-N、COD去除效果最好。此外,随着Eh的不同,底质因素的影响也发生相应的变化。即粘土的去除率受Eh变化影响小,亚砂土和粉砂土的去除效果受Eh变化影响大。 (3)研究了不同底质和进水浓度对N、P、COD净化效率及其稳定性的影响。表明在本实验设计的高、中、低三种浓度梯度下,高、中浓度进水时,湿地的三种底质净化效果更好。粘土对TN、NO_3~--N去除效果最好,粉砂土对NH_4~+-N、COD去除效果较好。三种底质对磷的去除效果没有显著差异。此外,随着进水浓度的不同,底质因素的影响也发生相应的变化。即粘土和粉砂土的去除率受进水浓度影响大,亚砂土的去除效果相对稳定。 实验结果客观反映了扎龙湿地不同底质地段的净化污水功能,外源污水不同浓度和底质氧化还原环境对污染物去除的影响,为优化表面流湿地净化效果及影响因素(浓度、底质、Eh)的合理调控提供理论依据。


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