潛流人工濕地中的基質(zhì)作用及污染物去除機理研究.pdf

1、針對基質(zhì)在人工濕地凈化污水中的重要作用，基于因地制宜和生態(tài)低耗的理念，以爐渣和礫石為基質(zhì)開展了潛流人工濕地污染物去除的機理研究。通過批次實驗，分析了爐渣和礫石對磷的吸附機理及其影響因素；結(jié)合兩種基質(zhì)潛流人工濕地對污染河水的凈化效果，揭示了主要污染物在潛流人工濕地中的降解與去除規(guī)律；通過基質(zhì)對人工濕地植物與微生物群落的作用分析，判明了人工濕地中基質(zhì)-植物-微生物之間的生態(tài)效應(yīng)機制；通過兩種基質(zhì)潛流人工濕地中微生物群落的季節(jié)性變化特征與污染

2、物去除效果的相關(guān)性分析，明確了潛流人工濕地的污染物去除機理。本研究主要的結(jié)論如下：
　　(1)基質(zhì)的靜態(tài)吸附試驗結(jié)果表明，爐渣對磷的吸附符合Freundlich吸附等溫線的規(guī)律，礫石對磷的吸附符合Langmuir吸附等溫線的規(guī)律，爐渣和礫石的理論吸附量分別為3.15mg/g和0.81mg/g。準二級動力學方程可較好的描述兩種基質(zhì)的吸附動力學特性，且物理吸附、化學吸附和配位體交換是磷吸附去除的主要作用原理。爐渣的吸附性能基本不受初始

3、pH、有機物種類和濃度、氨氮濃度的影響，但礫石的吸附量隨著pH、氨氮濃度的增加而有所減少。
　　(2)爐渣和礫石為基質(zhì)的兩組潛流人工濕地，在四年的運行過程中，對SS、COD和BOD5均有較好的處理效果；運行前兩年，爐渣潛流濕地對SS、COD和BOD5的去除率可分別達到90％、72%和84%，均高于礫石潛流濕地的去除效率；后兩年，隨著濕地內(nèi)部環(huán)境逐漸趨同，兩組濕地對SS、COD和BOD5的去除效果也趨于一致。且在四年運行過程中，兩組

4、濕地SS、COD和BOD5的單位面積去除量均隨著進水負荷的增加而線性增加。
　　(3)濕地運行的前兩年，兩組濕地對TN和NH3-N的去除效果相近，隨著濕地運行時間延長，礫石潛流濕地對TN和NH3-N去除效果逐漸優(yōu)于爐渣潛流濕地。濕地運行的四年中，爐渣潛流濕地保持了對TP和PO4-P的較高去除率，高于礫石潛流濕地10%以上，且TP單位面積去除量有隨進水負荷增加而增大的趨勢。
　　(4)濕地運行的第一年不存在空間約束的條件下，兩

5、組濕地中植物均急速生長，與爐渣潛流濕地相比，礫石潛流濕地更有利于植物的持續(xù)生長，在第四年植物收割季，礫石潛流濕地的植物生物量和生長密度分別比爐渣潛流濕地高出25株/m2和0.3kg/m2。且在礫石潛流濕地中，植物對營養(yǎng)物去除的貢獻率更高。兩組濕地中，植物根系的微生物群落多樣性均高于基質(zhì)區(qū)，且根系的好氧環(huán)境激發(fā)了特征根系微生物Acinetobacter calcoaceticus的產(chǎn)生。
　　(5)兩組潛流人工濕地中，冬季的微生物多

6、樣性高于夏季；在冬季，進水區(qū)的微生物多樣性高于出水區(qū)，而在夏季，出水區(qū)的微生物多樣性反而較高。聚類分析結(jié)果表明，兩組濕地基質(zhì)樣品的相似度較高，進出水區(qū)域微生物群落的相似度為75.15-88.06%，說明爐渣和礫石潛流濕地內(nèi)部具有相近的氧環(huán)境，且在冬季也檢出了反硝化菌，說明潛流濕地具有較好的保溫效果。濕地冬季進水DO較高，而夏季進水DO較低，但存在沿程DO增加的趨勢，雙因素方差分析結(jié)果表明，DO濃度是影響濕地中微生物群落的主要因素。

7、>　　(6)潛流濕地對SS和TP的去除效果受季節(jié)影響不大，但COD和BOD5的去除效果在夏秋兩季較好，冬春兩季相對較差；TN和NH3-N的去除受季節(jié)影響最大。且TN的去除與微生物多樣性指數(shù)顯著相關(guān)。潛流人工濕地的脫氮效果與進水溶解氧含量密切相關(guān)，冬季進水DO為4.6±0.15mg/L，硝化條件較好，NH3-N轉(zhuǎn)化為NO3-N的效率較高，但反硝化作用不明顯；夏季進水DO濃度低于0.5mg/L，雖然沿水流可上升到2mg/L左右，但總體上硝化