潜流型人工湿地除磷效果研究
水平潜流人工湿地脱氮除磷研究进展
Ｋ ｙｗ ｒｓ ｏｉ ｎ ｕ —ｕ ａｅｆ ｗ ｃｎｔ ｃ ｄｗ ｔ ｄ（ Ｆ Ｃ ） ｉｏｅ ｄ ｐｏｐ ｏ ｓｒｍ ｖ ；ｉ ｕ ｎｅ ｅ ｏｄ ：ｈｒ ｏｔ ｓｂｓｒ ｃ ｏ ｏｓ ｔ ｅａ ｚ ａ ｌ ｆ ｌ ｕ ｒ ｅ ｌ ｎ Ｈ Ｗｓ ；ｎｔ ｇｎａ ｈｓｈｒ ｏａ ｎ ｅｃ ｒ ｎ ｕ ｅ ｌ ｌ ｆ
人工湿地 的运行 数量 最 多 ， 已超 过 ５ ００座 ， ００ 奥地 利
前， 已在德 国 、 捷克 、 比利 时 、 萄牙 、 大利 亚 、 国 葡 澳 法 等 国得 到 了广 泛 的应 用 。过 去 二 三 十年 来 ， 工 湿 人
地 用 于营养物 去除 的研究 也逐 渐兴起 。
表 面流人 工湿地 和潜 流人 工 湿地 是最 常见 的 ２
ｅ ｃｅ ｃ ｆｎｔｏ ｅ ｎ ｈ ｓ ｈ ｒ ｓ ｗｅｅ ａｓ ｅｅｍ ｉｅ ｒｍ ｉ ｅｅ ｔａ ｐ ｃｓ Ｔ ｅ ａ ｐ ｉａｉｎ ｌ ｔｔｏ ｘｓｉ ｇ ｉ ｉ ｆ ｉｎ ｙ ｏ ｉ ｇ ｎ ａ ｄ ｐ ｏ ｐ ｏ ｒ ｏ ｄ ｔｒ ｎ ｄ ｆｏ ｄｆ ｒ ｎ ｓ ｅ ｔ ． ｈ ｐ ｌｃ ｔ ｉ ａｉｎ ｅ ｉｔ ｎ ｒ ｕ ｌ ｏ ｍｉ ｎ ｔｅ ｒ ｎ ｉｇ ｏ ｈ ｈ ｎ ｎ ｆｔｅ ＨＦ ＣＷ ｓｉ ｉｃ ｓ ｅ ｎ ｄ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎａ ｅ ｄ ｎ ｙ ｉ ｒｄ ｃｅ ｕ ｓｄ ｓｕ ｓ ｄ，ａ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｔｎ ｅ ｃ ｓ ｐ ｅ ｉｔｄ． ｌ
水 平 潜流 人工 湿 地脱 氮 除磷研 究 进 展
周艳丽 ， 余宗莲 ， 孙文杰
（ 洋环 境 与 生 态 教 育 部 重 点 实 验 室 中 国海 洋 大 学 环 境 科 学 与 工 程 学 院 ， 海 山东 青 岛 ２６０ ） ６ １０
人工湿地对污水中氮磷的去除机制研究进展
人工湿地对污水中氮磷的去除机制研究进展人工湿地对污水中氮磷的去除机制研究进展摘要：随着城市化进程的加快和人口数量的增加，废水排放量不断增加，其中包含大量的氮和磷。
而氮和磷作为废水中的主要污染物，对水体环境造成严重影响，因此人工湿地作为一种有效的废水处理技术备受研究关注。
本文综述了人工湿地对污水中氮和磷的去除机制的研究进展。
1. 引言人工湿地是利用湿地的吸附、沉淀、微生物代谢等自然过程来净化水体的一种现代化废水处理技术。
在人工湿地中，氮和磷的去除机制主要包括物理吸附、沉降、植物吸收和微生物代谢等。
本文将从这些方面对人工湿地去除氮和磷的机制进行探讨。
2. 氮的去除机制2.1 物理吸附物理吸附是指氮通过与湿地介质中的颗粒接触，以静电作用、作用力等方式将废水中的氮物质吸附到固体表面。
颗粒的大小、比表面积以及载体孔隙结构等因素会影响物理吸附的效果。
通过物理吸附，人工湿地可以有效去除废水中的氨氮、硝态氮等有机氮物质。
2.2 沉降沉降是指氮以颗粒物质的形式沉降到湿地底部，在此过程中将废水中的氮物质随颗粒物质一同去除。
沉降过程主要受颗粒物质的沉降速度、废水流速以及水体中悬浮颗粒的浓度等因素的影响。
适当的湿地设计和流速控制可以提高沉降效果，进而实现氮的有效去除。
2.3 植物吸收植物吸收是指湿地植物通过根系吸收废水中的氮物质。
植物的吸收主要包括根系吸收和叶片吸收两个过程。
根系吸收主要通过与底泥中的微生物共生作用来转化氮物质为植物可吸收的形式。
叶片吸收则通过植物的叶片表面特殊结构吸附废水中的氮物质。
湿地植物种类和密度、湿地水质以及水分状况等因素会影响植物吸收氮的效果。
2.4 微生物代谢微生物代谢是指湿地中的微生物通过代谢作用将废水中的氮物质转化为无害物质的过程。
在湿地中，一些特定的微生物通过硝化反应将废水中的氨氮转化为氮酸根，并通过反硝化反应将氮酸根还原为氮气释放到大气中。
微生物的种类和数量、湿地温度、氧气状况等因素会影响微生物代谢的效果。
人工湿地脱氮除磷机理及其影响因素研究综述
人工湿地脱氮除磷机理及其影响因素研究综述人工湿地脱氮除磷机理及其影响因素研究综述摘要：人工湿地是一种采用湿地生态系统特性来处理废水的方法。
其广泛应用于城市排水、农村污水、工业废水的处理中，脱氮除磷是其重要的水质净化机制之一。
本文综述了人工湿地脱氮除磷的机理，并对影响脱氮除磷效果的因素进行了总结和分析，并指出了未来研究的方向。
一、人工湿地的脱氮机理人工湿地脱氮主要通过植物、微生物和土壤反应三个层面来实现。
1. 植物层面：湿地植物具有喜氮性，通过吸收底部废水中的氮素，将其转化为植物体内所需的氮营养物质，并促进植物生长。
同时，根系分泌的氧气也提供了氧化亚氮的基质，进一步促进脱氮反应的进行。
2. 微生物层面：湿地土壤中的微生物是脱氮过程中的关键环节。
硝化细菌将底部废水中的氨态氮转化为亚硝酸盐，放氧兼硝化细菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。
反硝化细菌则将硝酸盐还原为氮气，从而实现氮素的去除。
微生物的作用不仅包括氮素的转化，还涉及到生物吸附、颗粒沉降等过程。
3. 土壤反应层面：湿地土壤本身具有一定的吸附能力，能够吸附底部废水中的氮素。
同时，土壤中的氧化还原作用也可以促进氧化亚氮氧化成硝酸盐或还原为氮气。
人工湿地通过这些机制协同作用，实现了废水中氮素的去除。
二、人工湿地的除磷机理人工湿地脱除废水中的磷主要通过吸附、沉降和磷铁共沉淀机制实现。
1. 吸附机制：湿地土壤具有较大的比表面积，能够吸附底部废水中的磷。
湿地植物的根系也具有一定的吸附能力。
2. 沉降机制：底部废水中悬浮的磷颗粒会与湿地土壤中的颗粒结合，逐渐沉积到湿地底部。
湿地植物的根系也能够减缓流速，促进磷的沉降。
3. 磷铁共沉淀机制：湿地土壤中的氧化铁具有较强的磷吸附能力。
废水中的磷与氧化铁结合形成磷铁沉淀物，从而实现磷的去除。
三、人工湿地脱氮除磷的影响因素人工湿地脱氮除磷效果受到多种因素的影响，如植被、环境条件、水质特性等。
1. 植被：湿地植物的种类、生物量和生长状态对脱氮除磷效果有重要影响。
铁矿石和生物炭添加对潜流人工湿地污水处理效果和温室气体排放及微生物群落的影响
铁矿石和生物炭添加对潜流人工湿地污水处理效果和温室气体排放及微生物群落的影响铁矿石和生物炭添加对潜流人工湿地污水处理效果和温室气体排放及微生物群落的影响潜流人工湿地是一种常见的污水处理技术，可有效去除污水中的有机物、氮和磷等污染物。
为了进一步提高潜流人工湿地的处理效果，并减少温室气体排放，研究人员进行了一系列的实验，考察了铁矿石和生物炭添加对潜流人工湿地的影响。
实验设置了三个处理组：一个是仅添加了铁矿石的组，一个是仅添加了生物炭的组，另一个是只有基础填料的对照组。
所有组别的湿地处理同样的污水。
实验持续了数月，并进行了一系列的监测和分析。
首先，研究人员对潜流人工湿地的处理效果进行了评估。
结果显示，添加了铁矿石和生物炭的处理组的去除率明显高于对照组。
尤其是对于氮和磷的去除效果更为显著。
这是因为铁矿石具有良好的吸附性能，可以去除污水中的磷。
生物炭则可以提供更大的比表面积，增强菌群附着和微生物活性，提高湿地的降解能力。
其次，研究人员还考察了添加铁矿石和生物炭对温室气体排放的影响。
他们测定了湿地中甲烷和二氧化碳的排放量。
研究结果显示，添加了铁矿石和生物炭的处理组的温室气体排放量明显降低。
这是因为铁矿石和生物炭能够吸附和包裹有机物，减少有机物的降解产物，从而减少温室气体的生成和排放。
最后，研究人员还对不同处理组的微生物群落进行了分析。
结果显示，添加了铁矿石和生物炭的处理组的微生物多样性较高，且种群丰富度也较高。
这是因为铁矿石和生物炭提供了额外的底物和营养物质，为微生物的生长和繁殖提供了良好的条件。
同时，这些添加物也对微生物的代谢产物有一定的影响，从而影响微生物群落的结构和功能。
综上所述，铁矿石和生物炭的添加可以显著提高潜流人工湿地的污水处理效果，并减少温室气体的排放。
这主要是通过提供附着面积、吸附性能和促进微生物活性来实现的。
此外，添加铁矿石和生物炭还对微生物群落的结构和功能有一定的影响。
这些研究结果对于改善潜流人工湿地的设计和运行有着重要的意义，并为进一步探讨其他添加物的应用提供了一定的参考价值综上所述，研究表明添加铁矿石和生物炭可以显著提高潜流人工湿地的污水处理效果。
人工湿地脱氮除磷机理及其研究进展
人工湿地脱氮除磷机理及其研究进展所属行业: 水处理关键词：人工湿地脱氮除磷污水处理人工湿地作为一种投资少、能耗低的水处理系统,被广泛应用于各种水处理之中,与传统的处理工艺相比有较好的稳定性和生态效果。
在人工湿地系统中,基质、水生植物和微生物对污染物的去除有着重要的影响。
综述了人工湿地脱氮除磷的机理,讨论了基质、水生植物、微生物及进水条件对系统处理效果的影响,提出了当前人工湿地研究中存在的问题和提高人工湿地脱氮除磷能力的措施。
人工湿地是20世纪70年代新兴的一种污水处理方式，其利用基质、水生植物和微生物之间的相互作用，通过过滤、吸附、共沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等方式来实现对废水中有害物质的去除，同时通过营养物质和水分的循环，实现对水的净化。
近年来，人工湿地以其投资费用低，建设、运行成本低，处理过程能耗低，处理效果稳定，景观效应良好等优点多被用于改善景观水体水质之中。
人工湿地还具有强大的生态功能，包括生物多样性保护、水源净化及保护与供给、气候调节、野生资源开发以及生态环境科学研究等诸多方面。
1人工湿地脱氮的机理及其主要影响因素1.1脱氮机理人工湿地中的氮通过微生物的氨化、硝化与反硝化作用，植物的吸收，基质的吸附、过滤、沉淀等途径去除。
其中氨化、硝化与反硝化作用是去除氮的主要途径，其基本条件是湿地中存在大量的氨化菌、硝化菌、反硝化菌和适当的湿地土壤环境条件。
氨氮可被植物直接摄取，合成植物蛋白质与有机氮后，再通过植物的收割从湿地系统中除去。
湿地植物根毛的输氧及传递特性，使根系周围连续呈现好氧、缺氧及厌氧状态，相当于许多串联或并联的处理单元，使硝化和反硝化作用可以在湿地系统中同时进行。
基质是人工湿地不可缺少的组成部分，它为人工湿地中微生物的生长提供稳定的依附表面，为水生植物提供生长载体和营养物质，同时，基质本身对污水净化也有重要的作用。
1.2影响脱氮的主要因素1.2.1基质不同基质类型对脱氮效果的影响不同。
潜流型人工湿地对氮污染物的去除效果研究
潜流型人工湿地对氮污染物的去除效果研究一、概览在随着社会和城市化快速发展，氮污染物排放问题日益受到关注。
人工湿地作为一种生态友好、经济有效的污水处理技术，在全球范围内得到广泛应用。
传统的人工湿地对氮污染物去除效果有限，无法满足日益严格的环保要求。
深人研究潜流型人工湿地对氮污染物的去除效果显得至关重要。
本文从潜流型人工湿地的基本原理出发，概述了其处理氮污染物的优势与挑战，并通过系统综述相关研究文献，旨在深入了解潜流型人工湿地在氮污染物去除方面的效果及影响因素，为实际工程应用提供理论指导。
1. 人工湿地的概念及作用人工湿地是指模拟自然湿地生态系统而建立的人工生态环境系统。
它主要由人工介质、植物和微生物等组成，并通过物理、化学和生物等多种途径实现对污染物流的净化作用。
通过植物吸收、富集和降解水体中的含氮污染物，减少水体中的氮含量；通过微生物的硝化反硝化作用，实现氮的生物转化，将氧化态氮转化为还原态氮通过介质的吸附和过滤作用，阻止泥沙和其他悬浮物对水质的恶化作用；通过植物的根系分泌物质对水体中氮的吸收，促进营养物质的循环利用。
人工湿地作为一种高效的净水技术，不仅投资成本低，而且运行费用低，尤其适用于一些干旱、缺水地区和城市河道的水环境治理。
2. 氮污染物的来源与危害农业化肥：农业活动中的化肥使用是水中氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐等氮污染物的重要来源。
过量施用以及不合理的施肥方式会导致氮肥的流失，对水体造成污染。
生活污水：生活污水中含有一定量的氮、磷等营养物质，这些物质在微生物的作用下，会转化为氮污染物并流入水体，导致水质恶化。
工业污水：某些工业生产过程会产生含有较高氮污染物的废水，如合成氨生产、石油化工等。
如果未经处理或处理不充分，这些废水排放到河流、湖泊中会对水质造成严重影响。
水体富营养化：当水体中氮、磷等营养物质含量过高时，会导致藻类和水生植物过度生长，形成富营养化现象。
这不仅影响水生生态系统的稳定，还可能引起水体溶解氧下降，威胁鱼类和其他水生生物的生存。
四种植物潜流人工湿地脱氮除磷的研究
四种植物潜流人工湿地脱氮除磷的研究王全金;李丽;李忠卫【期刊名称】《环境污染与防治》【年(卷),期】2008(030)002【摘要】分别以薏苡、风车草、茭白和美人蕉为植被构建潜流人工湿地(植物床),研究其对生活污水氮磷的净化功能及其去除率与水力停留时间(HRT)的变化规律.研究结果表明,各种植物床对TN、TP的去除率随HRT的延长而增加,不同植物床的脱氮除磷效果是不同的.美人蕉植物床对TN的去除效果最好,HRT为3 d时,TN去除率为56%;HRT为6 d时,TN去除率达76%.茭白植物床对TP的去除效果最好,HRT为3 d时,TP去除率达76%;HRT为6 d时,TP去除率达93%.其他植物床也有较好的脱氮除磷效果.各种植物床处理后出水TN、TP均较低, HRT为2 d时,出水TN均低于<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918-2002)一级标准A 标准;HRT为5 d时,出水TP均低于二级标准,其中茭白、美人蕉植物床处理后出水TP低于一级标准B标准.4种植物构建的潜流人工湿地对TN、TP的去除均满足一级反应动力学方程,且相关性显著.【总页数】4页(P33-36)【作者】王全金;李丽;李忠卫【作者单位】华东交通大学土木建筑工程学院,江西,南昌,330013;华东交通大学土木建筑工程学院,江西,南昌,330013;华东交通大学土木建筑工程学院,江西,南昌,330013【正文语种】中文【中图分类】X7【相关文献】1.水力停留时间对水平潜流人工湿地脱氮除磷的影响研究 [J], 乌兰托娅2.水平潜流人工湿地脱氮除磷研究进展 [J], 周艳丽;佘宗莲;孙文杰3.潜流人工湿地经济植物根际微环境相关指标的研究 [J], 邓风;童宁4.模拟垂直潜流人工湿地中植物种类和植物多样性对脱氮效果的影响 [J], 胡智锋;陈爱民;裘知;葛滢;常杰;王睿;孔令为;葛伟华;张平5.复合垂直流与潜流人工湿地沿程脱氮除磷对比研究 [J], 栾晓丽;王晓;赵钰;强艳艳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
不同负荷下潜流人工湿地对氮磷的去除效果
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大 于 ８ ％ ， １ ６ １８ ｇ Ｈ 一 ／ ｍ ３ ． ～ ． Ｎ ４Ｎ （ ３ ５
ｄ ）负荷率 范围内，随着 负荷 率的 增 加 ，Ｎ ４Ｎ处 理 Ｈ一 效率减小 。水位 的 升 高 对 Ｎ Ｎ 的 Ｈ一 去 除 也 造 成 了一 定
的影 响 。 ２２２ 湿 地 中 ．． 的总 氮 去 除 图 ４ 为 ２ ０ ０６ 年 ５月 至 ｌ Ｏ月 湿
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不同负荷下潜流人工湿地对氮磷 的去除效果
（、 １ 吉林 建 筑 工程 学院 市政 与 环境 工程 学院 ， 吉林 长春 １０ ２ ２ 中科 院沈 阳应 用 生 态 所 ， 宁 沈 阳 １０ １ ） ３０ １ 、 辽 １０ ６
作用增强。
关键 词：人工湿地 ：脱氮；除磷
人 工湿 地 可通 过 沉 淀 、吸 附 、阻 隔 、微 生 物同化分解 、硝化 、反硝化以及植物吸收等途 径 去 除 废 水 中 的悬 浮 物 、有 机 物 、Ｎ、Ｐ和 重 金属 等 ＿ Ｉ 】 。人工湿地 脱氮主要 有 以下几种 途 径 ：微生物反硝化为氮气排除；植物吸收 ；介 质吸附和氨氮挥发 。 本试验研究在不同负荷下潜流人工湿地的 运行状况 ，以更充分的说 明硝化和反硝化的效 果以及外界条件对人工湿地脱氮除磷的作用。 １试 验 装 置 与 方 法 试 验装 置如图 １所示 。高位 水箱尺 寸为 ： （０ ５ ￣ ０ ｃ ３ ５ ￣ ０ ５ ） ｍ ，有 效 容 积 为 １５ ２ Ｌ，用 以 贮 存试验用原水 。湿地为垂直潜流人工湿地 ，原 水从湿地表面下行 ，经底部进入排水管 ，排水 高度在 ００ ０３ ．～ ．ｍ之间。处理 区 １ ４ ｍ￣ ．２ ￣ ． ５ ０９ ｍ ２ Ｏ２ ． ｍ， 其 中 超 高 ０１ｍ。 填 料 区 总 容 积 ５ ．７ ０ ０ ｍ ，孔 隙体 积 ００ ５ ３ ．３ ４ ．７ ｍ ，空 隙 率 １．％。 ８６ 床体 底部为 ０１ ．ｍ厚石灰石 ，粒径 ２ ７ ｍ；上 －ｃ 层 为 Ｏ２ ｍ厚 细 砂 ，粒 径 ０１Ｏ３ ｍ。 在 上 层 ．５ ．～ ． ｃ 细砂 中均匀种植芦苇 ，种植深度 ０１ ．ｍ。
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潜流型人工湿地除磷效果研究雒维国,王世和,钱卫一,黄 娟,刘 洋(东南大学市政工程系,江苏南京210096)摘 要:潜流型人工湿地对污水中磷有较好的去除效果,但除磷效率受到季节、植物种类、pH值、溶氧(DO)及水力条件等诸多因素影响。
通过构建的湿地系统研究上述因素和除磷效率的关系,发现湿地除磷效率随季节变化较大,而且其与植物的生长旺盛程度密切相关,高的pH值可以促进磷的去除,填料中DO对磷形态分布和去除影响较大;当水力负荷为0.5～15c m d时,湿地出水的T P去除率可达到73%,试验结果一定程度上显示了潜流型湿地的除磷规律。
关键词:潜流;人工湿地;除磷;影响因素中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:167121556(2004)0420021205a 人工湿地被普遍认为是一种前景光明的新兴污水处理技术,由于其开发和维持费用少、低能耗、高稳定性以及能提供良好的二次或三次处理等优点,目前已被许多国家采用。
但湿地对磷的去除效果受到多种因素影响,季节变化和填料吸附饱和等导致人工湿地除磷效率下降的问题仍未得到有效解决[1,2],导致湿地对高含磷污水的处理受到限制。
目前认为湿地除磷机理主要为植物根部吸收,根区微生物分解利用和介质吸附沉降[3]。
本研究结合试验研究湿地除磷机理,在此基础上提出湿地高效除磷的适用技术,对于推广湿地在处理富营养化污水方面的应用有着重要意义。
潜流型人工湿地的特点是污水在处理过程中被表层土覆盖,更利于污水中磷的吸附沉降,而且因蒸发和流动造成的能量损失最小,因而相对于其他湿地形式,对季节变化造成的除磷效率波动有较好的适应能力。
1 试验装置与方法1.1 人工湿地的基本结构试验在南京锁金村污水处理厂进行。
采用潜流型人工湿地系统,包括七个推流式人工湿地和一个垂直流人工湿地模型,推流人工湿地构型如图1所示。
其中七个人工湿地均为3m×1m×0.8m,另一个人工湿地为13m×3m×0.8m。
推流型湿地底坡坡度为1%,垂直流湿地的底坡坡度为2%,湿地内面以混凝土和防渗材料处理。
处理区填料由表层土与三层砾石层组成。
在处理区前端的15c m处设置多孔隔板,以防出现表面流和布水均匀。
在集水区的0.25m、0.45m和0.65m三个高度处设出水管,以调节湿地系统的水深。
湿地分别栽种芦苇(L)、富贵竹(F)、美人蕉(M)等,其中一个湿地未栽种植物,作为空白对比试验。
芦苇湿地采用推流和垂直流,其他湿地均为推流。
图1 推流人工湿地构造F ig.1 T he con structi on of ho rizon tal flow w etland1.2 湿地运行试验时间为2003年10月～2004年9月。
其间经历春、夏、秋、冬四季,各种植物从茂盛生长进入休眠,再进入早春复苏期和旺盛生长期,大气温度为-10～38℃,水温0～26℃,除了垂直流和对比试验采用间歇和连续运行方式外,其他湿地均采用连续式第11卷 第4期2004年 12月 安全与环境工程Safety and Environm en tal EngineeringV o l.11 N o.4D ec. 2004进水,水力负荷控制在0.5～25c m d,HR T为1～15d。
1.3 进水水质试验污水为锁金村污水处理厂初池沉出水,水质条件见表1。
表1 人工湿地进水水质Table1 The w ater quality of constructed w etland inlet flowpHCODm g・L-1TNm g・L-1IPm g・L-1FT Pm g・L-1T Pm g・L-16～8150～26045～801.0～3.51.2～5.02.5～8.01.4 分析测试在湿地集水区末端和沿湿地长度方向均匀预设取样点采样,测定水温和pH值。
体积法测流量, DO、COD、N和P(无机磷IP、过滤性总磷FT P、总磷T P)的测定采用《水和废水监测分析方法》(第4版)中的标准方法。
2 结果与讨论影响湿地除磷的因素主要包括季节、植物种类、湿地填料、pH值和DO等,另外控制湿地水力条件可以改善湿地除磷效果。
2.1 湿地除磷影响因素(1)季节和温度变化在冬季对湿地采取保温防冻措施,由湿地系统的热平衡关系可知:$湿地损失热量=G地面传导热量+(U进入污水热量-U流出污水热量)当进、出水热量差一定时,控制湿地向外界的传热,可有效提高系统温度。
试验中为了防止出现低温下湿地冰冻,预防富贵竹等植物冻伤,在湿地植物上采用多层PV C透气薄膜进行保温。
由图2明显看出湿地除磷效果受季节和气温(现场月平均温度)影响较大。
各种形态磷的去除率变化趋势与气温的变化趋势是一致的,两者在冬季同时降到最低点,在春夏季节则有较大幅度上升,1月份气温达到最小值5.5℃,7月份高达28.3℃,同时对应的T P去除率为18.2%和48.5%。
试验发现IP、FT P和T P去除率随气温的变化趋势也是一致的,其中IP的去除率最大,T P次之,FT P最小,这可以解释为:富贵竹湿地中由填料和植物须根系环境组成的吸附拦截介质是除磷的主要因素,IP主要靠吸附沉淀作用去除,此作用是除磷主要机理,而植物和微生物对有机磷的降解吸收作用有限,对T P 的去除贡献较小,湿地介质空隙较大,对FT P的拦截吸收较难,所以IP和T P去除率高于FT P;当季节温度升高(2～5月)时,富贵竹须根系活动活跃,附近微生物代谢功能加强,而根系和微生物组成的复杂介质环境整体上又使得填料吸附拦截作用增强,从而提高除磷效率,所以季节温度的周期变化则会对介质的除磷能力产生影响,使得IP、T P和FT P 的去除率发生周期性的波动。
例外的是6～8月高温气候,富贵竹受高温气候影响处于“半休眠”状态,介质环境拦截吸附功能下降,导致磷去除率有所下降。
值得注意的是在3～5月期间,FT P的去除率高于IP和T P,因为此时正值富贵竹旺盛生长期,满足植物代谢所需求磷量增加,富贵竹须根系进一步分化生长,促使介质对FT P吸附拦截功能增强,所以其去除率大幅度增加。
图2 富贵竹湿地试验期间P去除率和气温变化F ig.2 T he changes of P removal efficiency of D racaenaSanderiana w etland and air temperatu re in exper2i m en t peri od(2)植物种类图3中植物湿地T P去除率明显高于空白湿地,在6月份美人蕉生长茂盛期和1月份生长休眠期,湿地的T P去除率分别高于空白湿地近50%和25%,充分说明植物在湿地除磷中的作用,虽然T P 的去除靠填料的吸附沉降,而植物根系及附近微生物的降解吸收作用大大增强了湿地介质的拦截吸收功能,整体上改善了T P的去除效果。
三种植物的T P去除率高低顺序为:美人蕉>富贵竹>芦苇推流,这与植物根系发达程度和生长对磷的需求量有关,试验测得美人蕉7月份株高182c m,叶片面积巨大,根系粗壮发达,须根深入填料中45c m,富贵竹和芦苇须根深入则为32c m和65c m,虽然芦苇须根较深,但叶片面积较小,整体上的T P代谢也小。
记录22 安全与环境工程 第11卷芦苇的株高变化,一定程度上反映了其生长旺盛程度,发现芦苇株高与T P 的去除率变化趋势一致,在1月份和6月份株高分别为15c m (芦苇收割)和170c m ,对应T P 去除率则为11.8%和40.6%,3～5月株高变化为35～120c m ,芦苇根系深入变化为28～55c m ,是芦苇快速生长期,大大增强芦苇介质对磷的拦截吸收功能,其T P 去除率此阶段高于富贵竹。
图3 各种植物湿地P 去除率和芦苇株高变化F ig .3 T he changes of P removal efficiency of differen tw etland p lan ts and reed stalk h ighness(3)pH 值现有研究认为磷在湿地的去除主要靠介质物理化学作用和植物吸收实现,磷的去除与介质的酸碱环境有关,碱性环境有利于脱磷[4]。
如图4所示,注意到富贵竹湿地的pH 值范围低于空白湿地,植物生长状态最好,但富贵竹(65c m 水深)T P 的去除率仅高于空白湿地10%,说明植物对于磷的吸收作用存在,但非脱磷主要因素。
长度13m 的芦苇湿地pH 值变化范围较小,除磷效果最好,最高可达到88%,T P 去除率高于3m 长芦苇湿地(水平流)和其他植物湿地,说明介质对磷的物理化学作用是脱磷的主要因素,植物对磷的吸收有限。
同时发现美人蕉湿地的pH 值范围大于富贵竹,虽然富贵竹生长比美人蕉旺盛,但其T P 去除率低于美人蕉,说明介质碱性越强,越有利于脱磷,3m 长度湿地中富贵竹对T P 的去除率低于芦苇,也是该缘故所致;对于富贵竹湿地水位变化而言,65c m 水深的T P 去除率高于45c m 水深的T P 去除率,因为高水位最接近表层土壤介质和植物根系,有利于磷的吸附和与磷吸收有关的物理化学作用的发生。
图4 试验期间湿地T P 去除率和pH 值变化范围F ig .4 T he variati on range of the T P removal efficiencyand pH of w etland in the experi m en t peri od(4)DO湿地进水DO 范围:0.45～1.8m g L 。
图5为试验期间几种主要植物湿地的DO 和T P 去除率的变化范围。
试验结果表明,通过改变水力条件也可使湿地DO 增加,进而增加T P 去除率。
试验发现富贵竹湿地在间歇进水时T P 去除率高于连续进水方式,由于间歇进水时湿地介质处于半饱和干湿交替状态,促进了填料孔隙中的气体和外界气体交换速度,增加了植物根系附近介质中的DO ,有效地增强了根系微生物代谢,使嗜磷菌的呼吸代谢活动加强,对T P 的降解吸收起到了促进作用。
图5 试验期间湿地DO 和T P 去除率变化范围F ig .5 T he variati on range of DO and pho spho ru s re 2moval efficiency of w etland in the experi m en t pe 2ri od由图5可见,湿地出水的DO 范围以富贵竹湿地最高,空白湿地最低。
各系统出水的DO 范围均低于进水,说明湿地系统净化中消耗了部分溶解氧。
栽种植物湿地的出水DO 和T P 去除范围均高于空白湿地,说明栽种植物因光合作用与根系泌氧有效地提高了湿地系统的DO 水平,这与王庆安关于植物向水体供氧的研究结果一致[5],说明植物光合作用强度可以间接地影响湿地T P 去除效果。