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人工湿地组合基质除磷效果试验研究

吴晓乾  
【摘要】:随着工农业生产的高速发展和人们生活水平的不断提高,含磷洗涤剂和农药、化肥的大量使用,导致水体日益严重的水体富营养化,不仅降低了水体使用功能,也使生态系统日趋退化。由于氮磷过量输入,云南洱海,江苏太湖都爆发了严重的水华事件,制约了流域经济和环境的可持续发展。浮游藻类的生长是水体富营养化的关键过程,合成1g藻类,大约需要消耗0.009g磷和0.0063g氮,根据利比希最小因子定律,P对影响水体生产力和富营养化更为重要。控制排入自然水体的磷对于控制水体富营养化十分必要。 当前的污水除磷方法主要有三类:生物除磷,化学除磷,湿地除磷。其中前两种工艺及运行管理复杂,在经济欠发达,专业素养人员匮乏的农村地区不太适用。人工湿地是一种高效低耗,具有环境功能价值的污水处理系统。目前广泛利用于控制面源污染,恢复和重建河流,净化河水、湖水和市政废水处理等领域。基质是湿地系统的核心部分,尤其对于磷的去处起着关键性的作用。 本课题通过本课题通过基质等温吸附解析实验,湿地模拟柱动态吸附实验以及基质磷形态分析,来研究人工湿地基质的筛选和空间布局对垂直湿地除磷效率和基质有效磷的影响,以期能获得构建长效除磷人工湿地的基质的构建方式,在优化湿地除磷能力的同时,延长湿地基质使用寿命,优化垂直流人工湿地设计参数。本论文主要结论如下 (1)四种供试基质相比,蛭石的磷素饱和吸附量最大,达到3473mg/kg,其次是砖块584mg/kg,再次是陶粒132mg/kg,草炭土的磷素饱和吸附量最小,为126mg/kg。而解吸率最大的是砖块,为4.16%,其次是陶粒2.60%和草炭土2.54%,最小的是蛭石只有2.27%。在适当的条件下,四种基质都不易造成二次污染。 (2)四组单一基质模拟柱对城镇污水处理厂排水二级水质有较高的去除率,均超过88%。砖块,蛭石和陶粒湿地模拟柱对一级B和一级A水质也有较好的去除率。单一草炭作为湿地基质来处理一级A水质时,效果较差。 (3)三种基质中活性磷(reduciblesolublephosphorus,RSP)含量,蛭石最多达到0.8mg/g,砖块和陶粒相差不大分别为0.62mg/g和0.49mg/g,但陶粒基质活性磷占总量的30%,是三者比例最大的。土壤中水溶性磷能达到0.2mg/kg,则可满足植物的生长需求。由此可知,蛭石,砖块和陶粒都适合植物的生长,而草炭土是取自湿地肯定适合植物生长。 (4)柱1.2:蛭石-砖块-陶粒-草炭土柱的运行效果最好,对于0.5mg/L的进水有着95%的平均去除率,平均出水浓度为0.022mg/L;柱3.2和4.2,草炭土-陶粒-砖块-蛭石和陶粒-草炭土-蛭石-砖块对各个浓度进水处理效果相接近相对较差。表明基质的分层组合对污水磷去除效果有显著影响。


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