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人工湿地对微污染水中污染物去除特征研究

曾永刚  
【摘要】: 目前,我国许多河流都存在微污染,微污染水体涉及范围广,发生机制非常复杂,常用的水环境物理化学修复技术后续问题多、价格昂贵,至今还没有经济有效的治理技术。人工湿地由于具有良好的处理效果、显著的生态效益、较低的投资和运行费用等优点,在微污染水体修复中将发挥越来越重要的作用。 本文主要针对人工湿地中对常规污染物在启动和稳定阶段去除率进行研究,探讨其填料静态和动态吸附污染物特性,分析不同植物湿地的去除率差异及其植物的根系活性,测定湿地中湿地中根际土壤酶的活性。结论如下: 人工湿地对COD、TN、TP月平均去除率范围分别是11.7%~25.2%、5.3%~38.2%、33.3%~61.6%;对进水污染物负荷与其进水浓度的相关性分析发现,进水中COD、TN、TP负荷均和进水浓度之间呈正相关,其中COD负荷与各湿地出水浓度相关性较显著,TN、TP负荷和出水浓度之间相关性不显著。对耗氧率和污染物去除率相关性分析发现,对于微污染水来说,溶氧并不是人工湿地污染物去除率的限制性因素。氯离子浓度对湿地运行效能影响比较显著,但是当氯离子恢复正常后湿地运行效能逐渐恢复。 从填料对湿地去除率影响看,建筑垃圾湿地对污染物的去除率相对较高;从启动阶段和稳定阶段去除率分析,填料为建筑垃圾湿地启动阶段和稳定阶段差异性很显著。填料的静态吸附试验和动态吸附试验发现,对静态吸附:在不同的温度下,温度升高,废砖、卵石、碎石三种填料对氮磷的吸附增大,但是氮磷吸附增加量却不同,卵石和碎石的增加量基本相差不大,废砖的增加量略小于前两者。通过对25℃试验数据进行拟合,发现Langmuir方程比Freundlich方程能更好的拟合填料吸附氨氮的数据,而对于填料吸附磷的数据,刚好相反,填料对氮和磷的理论饱和吸附量均为废砖最大,碎石次之,卵石最小。动态吸附试验发现,在一个浓度下达到吸附平衡,浓度增大,前一个吸附平衡会打破,直至重新平衡。停留时间对氮磷的吸附影响较大。 从植物对湿地污染物去除特征分析发现,芦竹湿地对污染物去除率相比美人蕉和灯芯草湿地高;启动阶段和稳定阶段进水负荷和出水浓度相关性发现,在一定进水负荷下,启动阶段COD和TN去除率大于稳定阶段。对植物的根系活性测定发现,暖季植物根系活性比寒季强,美人蕉根系活性较芦竹和灯芯草根系根系活性强。暖季植物根系活性对污染物去除率有一定影响,根系活性越强,湿地运行效率越高,但是寒季植物根系对污染物去除率影响较暖季减弱。 对人工湿地中根际土壤酶活性研究发现:人工湿地中根际土壤酶活性随季节变化而变化,5月脱氢酶活性最高,随后逐渐降低;过氧化氢酶7月、8月和12月酶活性相对较低;脲酶每月波动幅度较大,通过T检验发现种植不同植物,土壤中脱氢酶有显著差异,而过氧化氢酶和脲酶都不存在显著差异;湿地土壤酶活性沿程逐渐降低。通过土壤酶活性和污染物去除率相关性分析发现土壤酶活性都与污染物去除率成正相关,但是各个湿地相关性显著程度不同。


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