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所要面對的重要問題和任務。甲烷作為大氣中重要的溫室氣體之一，已受到科學界的廣泛關注。而在大氣甲烷的來源中，濕地是自然界最重要的甲烷氣體排放源。近年來，人工濕地系統(tǒng)由于具有能耗低、成本低、運行費用少和操作簡便等優(yōu)勢，越來越多地被用于處理生活污水、工業(yè)廢水和農業(yè)污水。但是人工濕地的獨特環(huán)境特點使其在處理污水過程中必然會釋放甲烷到空氣中。本實驗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濕地系統(tǒng)甲烷排放量的消減效果，構建錳礦物驅動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。
　　本實驗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，通過對兩組濕地系統(tǒng)內碳平衡的計算，分析濕地系統(tǒng)內碳的流向問題，并對兩組濕地內產甲烷菌種群和細菌多樣性進行了分析。
　　實驗的主要結果和結論如下：
　　①天然錳礦濕地系統(tǒng)對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)對于氮的去除效果不理想，TN去除率隨運行時間不斷下降，在實驗末期天然錳礦和普通礫石濕地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%?？傮w來講，錳礦人工濕地對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)平均甲烷排放通量僅為46.7±19.3 mg·m-2·d-1。相對于其他相關研究結果，本實驗所構建的錳礦人工濕地系統(tǒng)對于甲烷排放的消減效果更明顯。
　?、弁ㄟ^碳平衡實驗，兩組濕地系統(tǒng)相比較碳輸出差異性主要體現在濕地甲烷排放上，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變?yōu)槎趸?。同時由于基質的蓄積作用，錳礦組基質碳蓄積量也要大于普通礫石組。
　?、軆山M人工濕地系統(tǒng)中均存在產甲烷菌，屬于甲烷八疊球菌屬。兩組濕地系統(tǒng)中的細菌具有明顯差異性，其中錳礦濕地系統(tǒng)中包含大量的金屬還原細菌：厭氧粘細菌（Anaeromyxobacter）和地桿菌屬（Geobacter），并存在一定豐度的與脫氮有關的