人工濕地在太湖富營養(yǎng)化入湖河水氮磷去除中的應(yīng)用及其機(jī)理研究.pdf

1、隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大量未經(jīng)處理的生活污水、工業(yè)廢水和面源污染經(jīng)由河流等最終進(jìn)入湖泊，造成嚴(yán)重的湖泊富營養(yǎng)化。應(yīng)用人工濕地就地凈化入湖河流中氮、磷等污染物對控制湖泊水體污染、緩解湖泊富營養(yǎng)化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本論文依托“十五”國家863重大科技專項(xiàng)“太湖水污染控制與水體修復(fù)技術(shù)及工程示范項(xiàng)目”第三子課題《重污染水體底泥環(huán)保疏浚與生態(tài)重建技術(shù)》開展研究，在無錫市五里湖湖濱區(qū)構(gòu)建了12類型的人工濕地池，對植物、基質(zhì)及根

2、際區(qū)微生物在人工濕地凈化富營養(yǎng)化入湖河水中的脫氮除磷效果和過程機(jī)理進(jìn)行了試驗(yàn)研究和分析。 人工濕地對河水中TN的去除率最高達(dá)到81％，但對河水中TP的去除率最高僅為15％。 植物(蘆葦和香蒲)同化利用的氮和磷量僅占人工濕地對氮和磷去除總量的7.4％～7.9％和5.23％～5.77％。基質(zhì)(礫石)吸附的氮量僅占人工濕地對氮的去除總量的3.9％。 人工濕地的根際區(qū)微生物豐富且根際區(qū)效應(yīng)明顯，其中根際區(qū)的異養(yǎng)細(xì)菌

3、總數(shù)達(dá)到106～10<'8>人/克(干土)，根際區(qū)根上硝酸細(xì)菌和亞硝酸細(xì)菌總數(shù)較基質(zhì)上的約高出1個(gè)數(shù)量級。不同的基質(zhì)材料其根際區(qū)微生物數(shù)量有一定差異，以爐渣和沸石為基質(zhì)的濕地池其根際區(qū)硝酸細(xì)菌和亞硝酸細(xì)菌總數(shù)是礫石為基質(zhì)的濕地池的1.5～3.0倍。 人工濕地池對氮的去除效果及其變化趨勢與根際區(qū)的硝酸細(xì)菌和亞硝酸細(xì)菌數(shù)量及其變化趨勢、濕地池的水溫和DO及其變化趨勢、植物根系的長短及其生物量之間呈良好的正相關(guān)性。這說明根際區(qū)中微生

4、物是濕地池的脫氮功能主體，但環(huán)境條件對根際區(qū)的微生物生態(tài)的結(jié)構(gòu)和功能有著重要影響。 在進(jìn)水碳源相對不足(BOD<,5>：TN的平均值僅為1.2：1～1.4：1左右)的條件下，人工濕地池仍然獲得了良好的脫氮效果。這說明人工濕地和常規(guī)的廢水A/O工藝存在著不同的脫氮過程機(jī)制。植物殘?bào)w的腐解產(chǎn)物以及植物根的分泌物可能為濕地池的微生物反硝化補(bǔ)充了部分碳源。此外，植物吸收和基質(zhì)吸附等脫氮過程不受進(jìn)水碳/氮的制約，也可能是其中的原因之一。

5、 基質(zhì)更新后，濕地池的TP去除率都有了較大幅度的提高且受季節(jié)變化的影響較小，這說明了基質(zhì)的吸附等是人工濕地除磷的主要作用機(jī)制。當(dāng)基質(zhì)的磷吸附能力達(dá)到飽和之后，整個(gè)人工濕地系統(tǒng)去除磷的能力將大大降低，只有通過更新基質(zhì)和收割植物地上部分才能實(shí)現(xiàn)人工濕地的持續(xù)除磷。 雖然植物和基質(zhì)的直接脫氮除磷貢獻(xiàn)相當(dāng)有限，但它們共同支撐和營造了一個(gè)高效脫氮除磷的根際區(qū)，植物和基質(zhì)對人工濕地脫氮除磷功能的間接影響顯著，其根際區(qū)微生物量及其