潜流型构造湿地不同C/N对污染质去除效率的影响

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近年来,有关构造湿地的研究很多,主要集中在其对氮、磷、化学需氧量、生化需氧量、重金属离子的去除效果,以及构造湿地系统的设计参数,如水流速度、污水停留时间、水力负荷等方面。然而,作为构造湿地的主要部分-湿地植物,在不同C/N的环境中生长表现不同,养分的相对可利用性能够影响其生产力、物种动态,种群间的交互作用以及去污效果。因此,不同富营养化水平及养分相对可利用性对构造湿地植物生长以及对湿地处理系统去污能力的影响值得深入研究。当前国内外对不同富营养化水平对构造湿地去污效率的影响研究已经较多,然而对养分相对可利用性方面的研究相对较少。同时,微生物作为构造湿地净化废水的主要“执行者”,它们把有机质作为丰富的能源,将其转化为营养物质和能量。微生物主要去除污水中的有机质和氮,某些难降解的有机物质和有毒物质需要运用微生物的诱发变异特性,培育驯化适宜吸收和消化这些有机物质和有毒物质的优势细菌进行降解。另外,水力停留时间影响湿地对总氮和总磷等的去除效果。在一定范围内,随着停留时间延长,氮、磷去除效果会成随之提高。因此,水力停留时间对于湿地设计也非常重要。为了探讨不同C/N、微生物和水力停留时间对湿地去污效率的影响,我们设计了这三个因素作用下的潜流构造湿地的去污实验,旨在为合理建造与运营构造湿地提供科学依据。   试验结果表明:   (1)本研究中有植被的构造湿地,不仅基质有过滤作用,湿地植物对CODCr和TN也有去除作用,菖蒲湿地能分别提高CODCr和TN去除率为10.53%、6.73%;千屈菜湿地能提高CODCr和TN去除率分别为6.55%、17.16%,本试验中菖蒲湿地对TP的去除率作用不大,而千屈菜对TP的去除率作用明显,增加了45.92%的去除率。   (2)一定的营养元素浓度范围内,植物的生物量随着C/N比值的增加而呈现相应增长的趋势,菖蒲和千屈菜湿地都在C/N比值为6时,生物量增加量最大;在增加的生物量中,地上生物量的增加量高于根系生物量的增加量,这有利于通过收割作用去除湿地系统中的N、P污染。   (3)进水水质不同以及植物生长阶段不同直接影响微生物量的多少。总体而言,水体营养水平较高时,微生物量也处于较高水平。同时,相比植物生长初期和末期而言,当植物处于生长盛期时,微生物量也相对处于较高水平。   (4)随着水力停留时间由1d增加到5d,菖蒲湿地对CODCr去除率由35.47%增加到72.00%,对TN去除率由13.34%增加到44.88%,对TP平均去除率由7.10%增加到11.87%;千屈菜湿地对CODCr平均去除率由38.44%增加到63.96%,对TN去除率由16.41%增加到54.96%,对TP去除率由21.22%增加到58.36%。从实验结果可以看出,除了菖蒲TP去除率变化不大外,其他各项指标的去除率都随水力停留时间增加而出现显著增加的趋势。   综上所述,湿地植被能增加其对污染质的去处效率,随着C/N比值的增加,植物的生物量也相应增加,并在C/N比值为6时达到最大值;然而,不同C/N对微生物量的影响较小,不如营养水平对其产生的影响大,当水体营养水平较高时,微生物量也较大;同时,各项污染指标的去除率都随水力停留时间增加而出现显著增加的趋势。
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