季節(jié)性植物搭配強(qiáng)化人工濕地凈化污水效果及其作用機(jī)制研究.pdf

1、人工濕地污水處理系統(tǒng)具有基礎(chǔ)建設(shè)投資低、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單且具有生態(tài)景觀效應(yīng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在流域污染綜合整治中發(fā)揮著顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和寬廣的應(yīng)用前景。然而，人工濕地的水質(zhì)凈化效果受溫度影響較大，在冬季低溫條件下，其凈化效果大幅度降低，甚至因?yàn)榇蟛糠滞λ参锏目菸透癄€導(dǎo)致污染物濃度增加，這成為限制人工濕地應(yīng)用推廣一大難題。
　　本論文基于植物在人工濕地中的重要作用，研究寒熱適應(yīng)性不同的濕地植物，提出通過科學(xué)配置季節(jié)性植物，將耐寒沉水植物（菹

2、草）和喜溫挺水植物（蘆葦）在濕地中進(jìn)行搭配這一水質(zhì)凈化強(qiáng)化措施。考察了菹草的冬季去污能力，并分別研究了菹草和蘆葦對(duì)污水環(huán)境的脅迫耐受性能，探討了季節(jié)性植物搭配的可行性;進(jìn)而以連續(xù)流方式運(yùn)行一年，詳細(xì)研究了在四季輪回過程中，季節(jié)性植物搭配濕地中植物恢復(fù)演替、交替發(fā)揮優(yōu)勢(shì)凈化作用對(duì)水質(zhì)變化的影響，并深入探討了其微觀變化機(jī)理，為人工濕地常年穩(wěn)定運(yùn)行提供理論依據(jù)。取得的主要研究結(jié)論如下:
　　(1)在冬季低溫條件下，菹草由于耐寒特性，生長(zhǎng)

3、良好，菹草濕地系統(tǒng)DO較空白組DO提高52.13％，菹草濕地對(duì)COD、NH4+-N、TN、TP的去除效率分別為86.59％、87.32％、46.86％、76.27％，明顯高于無植物濕地以及蘆葦、苦草濕地系統(tǒng)。菹草濕地使得COD、NH4+-N、TP在周期（9天）內(nèi)能較快的降至地表三類水標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。這為菹草應(yīng)用于人工濕地冬季凈化污水提供了直接有力的證據(jù)。
　　(2)菹草對(duì)氨氮的耐受閾值為4mg/L。較高濃度的氨氮(≥4 mg/L)導(dǎo)致

4、菹草活性氧代謝失衡，膜質(zhì)過氧化水平不斷加強(qiáng)，但是僅在一定程度上影響膜通透性和光合作用，表觀上沒有改變，植物繼續(xù)生長(zhǎng)。本論文的季節(jié)性植物搭配人工濕地進(jìn)水為4～5mg/L，為模擬污水處理廠一級(jí)A出水，在菹草的適應(yīng)范圍內(nèi)，具有可行性。根據(jù)菹草植物特性，如若進(jìn)水氨氮濃度過高，也將根據(jù)實(shí)際情況采取措施，避免損傷菹草。
　　(3)沉水植物強(qiáng)烈光合作用能夠提升水體堿度，對(duì)蘆葦造成脅迫。隨著水體pH值從7.5升至10.5，蘆葦生長(zhǎng)速度下降，同化吸

5、收作用受限，導(dǎo)致TN的去除效率的降低。系統(tǒng)環(huán)境在pH值不大于8.5時(shí)，對(duì)污染物有較好的去除效果。因此，在工程應(yīng)用中，蘆葦濕地的進(jìn)水pH要控制在合理范圍內(nèi)。菹草與蘆葦搭配種植的方案具有可行性，僅當(dāng)夏季光合作用特別強(qiáng)烈時(shí)，應(yīng)做好pH預(yù)警，水體堿度過大時(shí)，要采取適當(dāng)措施予以調(diào)整。
　　(4)動(dòng)態(tài)流植物搭配人工濕地運(yùn)行效果表明，菹草和蘆葦交替發(fā)揮生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)作用，夏季，實(shí)驗(yàn)組一級(jí)濕地即菹草濕地貢獻(xiàn)率明顯下降，低于對(duì)照組一級(jí)濕地的貢獻(xiàn)率。冬季，

6、菹草濕地發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，污染物去除貢獻(xiàn)率達(dá)到全年最高水平，對(duì)照組貢獻(xiàn)率全年最低。這與植物的生長(zhǎng)發(fā)育歷期相一致，也與濕地基質(zhì)中微生物數(shù)量變化相一致。另外，在冬季，實(shí)驗(yàn)組兩級(jí)濕地對(duì)COD、NH4+-N和TP的總?cè)コЧ^好，去除率分別為42.08％、70.14％和67.95％，與對(duì)照組相比有明顯提高，菹草濕地在冬季的季節(jié)優(yōu)勢(shì)突出，能夠彌補(bǔ)蘆葦濕地冬季凈化效果差的缺點(diǎn)?？v觀一年四季兩組濕地出水中污染物濃度水平，可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組實(shí)現(xiàn)了對(duì)氨氮的長(zhǎng)期穩(wěn)定

7、去除，全年平均氨氮去除率為70.15％，高于對(duì)照組的61.40％，兩種植物搭配為污染物的穩(wěn)定去除提供保證，能夠?qū)崿F(xiàn)一年四季對(duì)污水的凈化。
　　(5)試驗(yàn)結(jié)果表明，菹草濕地即實(shí)驗(yàn)組一級(jí)濕地中全菌數(shù)量在冬季達(dá)到最大值，對(duì)照組一級(jí)濕地全菌數(shù)量夏季最高，與濕地污染物去除效果相一致，說明隨季節(jié)變化，植物生長(zhǎng)狀態(tài)改變影響了微生物的活動(dòng)，菹草在冬季通過氧傳質(zhì)作用以及根系分泌物等作用，提高了微生物的數(shù)量，進(jìn)而影響污染物去除。菹草的富氧作用顯著提高