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人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面,利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用,对污水、污泥进行处理的一种技术。人工湿地被广泛用于多种水体的净化过程。国内外人工湿地已经被大量应用于处理工业污水和生活污水,但在新疆高盐碱背景下高性能人工湿地污水资源化处理系统非常少见。2019年通过模拟人工湿地试验,研究了几种湿地植物对微咸水中TN、TP、Cd和Pb的去除效果,探究人工湿地植物栽培模式,为建立干旱区微咸水湖人工湿地污染物去除技术提供理论依据和技术支撑。
(1)采用模拟人工湿地种植水葱和香蒲,研究了水葱和香蒲对微咸水中TN、TP、Pb和Cd的去除效果。自4月1日开始统计去除率,以30天为一个周期。通过与进水浓度的比较(去除率1)可知,水葱湿地、香蒲湿地和无植物栽培的CK湿地对TN、TP、Pb和Cd均有较好的去除。以最高的去除率来看,水葱湿地在第2周期(30d~60d)对TN的去除率达95.3%,对TP的去除率达85.3%;香蒲湿地在第1周期(1d~30d)对Pb的去除率达97.7%,对Cd的去除率达52.7%。通过与无栽培植物的CK比较(去除率2)可知,水葱在第1周期(1d~30d)对TN的去除达66.7%,在第2周期(30d~60d)对TP的去除达60.7%;香蒲在第1周期(1d~30d)对Pb的去除达65.0%,对Cd的去除达52.7%。
(2)通过模拟人工湿地分析了芦苇、莎草和小花柳叶菜对微咸水中TN、TP、Pb和Cd的去除效果。自7月11日开始统计去除率,以20天为一个周期。通过与进水浓度的比较(去除率1)可知,3种植物湿地对TN、TP、Pb和Cd的去除均显著好于无植物栽培的CK湿地。芦苇湿地在试验的第1周期(1d~20d)对TN的去除率达91.4%,在第3周期(40d~60d)对TP的去除率达91.5%,对Pb的去除率达83.9%;小花柳叶菜湿地在第1周期(1d~20d)对Cd的去除率达76.6%。通过与无栽培植物的CK比较(去除率2)可知,莎草在第3周期(40d~60d)对TN的去除达67.4%;芦苇在第3周期(40d~60d)对TP的去除达78.3%,对Pb的去除达62.7%;小花柳叶菜第1周期(1d~20d)对Cd的去除达55.3%。
(3)通过L1645正交试验,分析了香蒲对微咸水中TN、TP、Pb和Cd的去除效果。自7月1日开始统计去除率,以20天为一个周期。香蒲对TN的去除率为58.2%-98.4%。对TN去除率影响最大的因素是矿化度,呈负相关;对TP的去除率为37.3%-93.1%,影响最大的因素是Cd,总体呈负相关;对Pb的去除率为59.2%~98.7%,影响最大的是因素TP,4个周期中TP对Pb线性关系均为正相关,而矿化度对Pb的去除率均呈负相关;对Cd的去除率为-8.4%~98.5%,在第3(40d~60d)和第4(60d~80d)周期,所有因素均与Cd的去除率呈负相关。对香蒲株高影响因素依次为:TN>TP>Pb>M(矿化度)>Cd。除了矿化度以外,各因素均与株高增量呈正相关;对香蒲株数影响因素依次为:M>TP>TN>Cd>Pb,当矿化度处于较低水平而TN和TP处于较高水平时利于香蒲的生长与分株。
(1)采用模拟人工湿地种植水葱和香蒲,研究了水葱和香蒲对微咸水中TN、TP、Pb和Cd的去除效果。自4月1日开始统计去除率,以30天为一个周期。通过与进水浓度的比较(去除率1)可知,水葱湿地、香蒲湿地和无植物栽培的CK湿地对TN、TP、Pb和Cd均有较好的去除。以最高的去除率来看,水葱湿地在第2周期(30d~60d)对TN的去除率达95.3%,对TP的去除率达85.3%;香蒲湿地在第1周期(1d~30d)对Pb的去除率达97.7%,对Cd的去除率达52.7%。通过与无栽培植物的CK比较(去除率2)可知,水葱在第1周期(1d~30d)对TN的去除达66.7%,在第2周期(30d~60d)对TP的去除达60.7%;香蒲在第1周期(1d~30d)对Pb的去除达65.0%,对Cd的去除达52.7%。
(2)通过模拟人工湿地分析了芦苇、莎草和小花柳叶菜对微咸水中TN、TP、Pb和Cd的去除效果。自7月11日开始统计去除率,以20天为一个周期。通过与进水浓度的比较(去除率1)可知,3种植物湿地对TN、TP、Pb和Cd的去除均显著好于无植物栽培的CK湿地。芦苇湿地在试验的第1周期(1d~20d)对TN的去除率达91.4%,在第3周期(40d~60d)对TP的去除率达91.5%,对Pb的去除率达83.9%;小花柳叶菜湿地在第1周期(1d~20d)对Cd的去除率达76.6%。通过与无栽培植物的CK比较(去除率2)可知,莎草在第3周期(40d~60d)对TN的去除达67.4%;芦苇在第3周期(40d~60d)对TP的去除达78.3%,对Pb的去除达62.7%;小花柳叶菜第1周期(1d~20d)对Cd的去除达55.3%。
(3)通过L1645正交试验,分析了香蒲对微咸水中TN、TP、Pb和Cd的去除效果。自7月1日开始统计去除率,以20天为一个周期。香蒲对TN的去除率为58.2%-98.4%。对TN去除率影响最大的因素是矿化度,呈负相关;对TP的去除率为37.3%-93.1%,影响最大的因素是Cd,总体呈负相关;对Pb的去除率为59.2%~98.7%,影响最大的是因素TP,4个周期中TP对Pb线性关系均为正相关,而矿化度对Pb的去除率均呈负相关;对Cd的去除率为-8.4%~98.5%,在第3(40d~60d)和第4(60d~80d)周期,所有因素均与Cd的去除率呈负相关。对香蒲株高影响因素依次为:TN>TP>Pb>M(矿化度)>Cd。除了矿化度以外,各因素均与株高增量呈正相关;对香蒲株数影响因素依次为:M>TP>TN>Cd>Pb,当矿化度处于较低水平而TN和TP处于较高水平时利于香蒲的生长与分株。