垂直流人工濕地污水處理甲烷減排研究.pdf

1、全球氣候正發(fā)生著以變暖為主的顯著變化，控制溫室氣體的排放已是全球各國(guó)所要面對(duì)的重要問(wèn)題和任務(wù)。甲烷作為大氣中重要的溫室氣體之一，已受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注。而在大氣甲烷的來(lái)源中，濕地是自然界最重要的甲烷氣體排放源。近年來(lái)，人工濕地系統(tǒng)由于具有能耗低、成本低、運(yùn)行費(fèi)用少和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多地被用于處理生活污水、工業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)污水。但是人工濕地的獨(dú)特環(huán)境特點(diǎn)使其在處理污水過(guò)程中必然會(huì)釋放甲烷到空氣中。本實(shí)驗(yàn)基于人工濕地微弱的供氧能力，研究

2、了添加天然錳礦石對(duì)濕地系統(tǒng)甲烷排放量的消減效果，構(gòu)建錳礦物驅(qū)動(dòng)的濕地甲烷消減體系，為濕地系統(tǒng)甲烷減排提供新的方法和理論指導(dǎo)。
　　本實(shí)驗(yàn)主要研究了天然錳礦人工濕地和普通礫石人工濕地的污染物去除效果及甲烷消減效果，通過(guò)對(duì)兩組濕地系統(tǒng)內(nèi)碳平衡的計(jì)算，分析濕地系統(tǒng)內(nèi)碳的流向問(wèn)題，并對(duì)兩組濕地內(nèi)產(chǎn)甲烷菌種群和細(xì)菌多樣性進(jìn)行了分析。
　　實(shí)驗(yàn)的主要結(jié)果和結(jié)論如下：
　?、偬烊诲i礦濕地系統(tǒng)對(duì)于污染物具有較好的去除效果。其中，COD

3、的去除效率很高，達(dá)到了92.60％；相同情況下，普通礫石濕地系統(tǒng)也有89.73%。兩組濕地系統(tǒng)對(duì)于氮的去除效果不理想，TN去除率隨運(yùn)行時(shí)間不斷下降，在實(shí)驗(yàn)?zāi)┢谔烊诲i礦和普通礫石濕地TN去除率只有25%和10%左右。錳礦濕地在磷去除方面相較礫石濕地效果明顯，兩組濕地系統(tǒng)TP去除率分別為95.55%和12.93%。總體來(lái)講，錳礦人工濕地對(duì)碳氮磷的去除效果要好于礫石人工濕地。
　　②以天然錳礦石為填料的濕地對(duì)甲烷排放具有明顯的消減效果。

4、錳礦物人工濕地的甲烷氣體排放量與礫石人工濕地相比減少了90%以上。普通礫石濕地系統(tǒng)平均甲烷排放通量為2558.9±536.7 mg·m-2·d-1，而天然錳礦濕地系統(tǒng)平均甲烷排放通量?jī)H為46.7±19.3 mg·m-2·d-1。相對(duì)于其他相關(guān)研究結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)所構(gòu)建的錳礦人工濕地系統(tǒng)對(duì)于甲烷排放的消減效果更明顯。
　　③通過(guò)碳平衡實(shí)驗(yàn)，兩組濕地系統(tǒng)相比較碳輸出差異性主要體現(xiàn)在濕地甲烷排放上，普通礫石濕地系統(tǒng)排放至氣相中CH4-C為1

5、64.4mg，占16.5%，天然錳礦濕地CH4-C只有2.6mg，占0.26%，被消減的這一部分甲烷的碳可能轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸?。同時(shí)由于基質(zhì)的蓄積作用，錳礦組基質(zhì)碳蓄積量也要大于普通礫石組。
　　④兩組人工濕地系統(tǒng)中均存在產(chǎn)甲烷菌，屬于甲烷八疊球菌屬。兩組濕地系統(tǒng)中的細(xì)菌具有明顯差異性，其中錳礦濕地系統(tǒng)中包含大量的金屬還原細(xì)菌：厭氧粘細(xì)菌（Anaeromyxobacter）和地桿菌屬（Geobacter），并存在一定豐度的與脫氮有關(guān)的