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琢磨:生存污水植物净化体例
时间:2020-03-16 10:41 来源:太阳城真人,太阳城真人app 点击:

  太阳城真人app近年来,国内外研究水生植物对改变河流、湖泊及生活污水水质贡献的学者越来越多,通过利用植物修复水体逐渐成为治理污染水体的一个研究热点。选择具有较高净化效果和经济价值的植物,可以有效去除水体中的污染物,改善区域水体环境,帮助恢复退化的水生生态体系。目前,很多学者对一些花卉植物如吊兰、美人蕉等都做了大量的研究,有了较为完善的研究成果和体系,但是对于一些不易引人注意的野生植物研究则较少。

  本实验选用2 种绵阳本地野生植物北水苦荬( Veronica anagallis-aquatica L. ) 和巴天酸模( Rumexpatientia Linn. )进行生活污水净化研究,这2 种植物来源丰富、对气候适应性强,目前在该领域相关研究较少,采用本地野生植物处理污水对于环境保护也具有重要价值。本实验系统即模拟小型人工湿地系统,研究北水苦荬和巴天酸模2 种野生植物用于人工湿地的可行性及对污水的净化能力,实验在植物选择上具有一定的创新性,对今后人工湿地污水处理中新型植物的开发具有一定的实用意义。

  北水苦荬,又名仙桃草,多年生草本挺水野生植物,广泛分布于长江以北以及西南部丘陵区域。

  巴天酸模,又名牛舌头棵,多年生草本挺水野生植物,喜湿润的环境,广泛分布于我国四川、云南及西藏等大西南区域[13-14] ;实验所用北水苦荬取自涪江绵阳段(北纬N31°30′58. 30″,东经E104°43′12. 43″),巴天酸模取自绵阳青义任家沟(北纬N31°34′14. 16″,东经E104°40′3. 57″)。

  实验装置于2015 年8 月建成,地点位于某大学污水处理厂一大棚内,实验期间气温约为(25 ± 5)℃ ,湿度为65% ~ 85% 。实验根据平行对照原则,共设计2 组平行实验,每组包含3 个砾石基质净化系统,分别为北水苦荬组(BS)、巴天酸模组(BT)和空白对照组(DZ)。实验系统采用塑料无土栽培箱制成,每个栽培箱长、宽、高分别为0. 75 m × 0. 54 m ×0. 42 m,采用8 ~ 20 mm 的砾石基质进行填充,并在上面栽种植物,作为污水处理的主要构筑物。其中,BS1 和BS2 上栽种北水苦荬,BT1 和BT2 上栽种巴天酸模,DZ1 和DZ2 为对照组,不栽种植物。系统顶端设有集中配水箱,用于初虑污水和向各湿地单元中进水。污水由系统侧壁下端进水口连续流入,从系统另一侧壁上端出水口连续流出。实验装置如图1所示。

  选取驯化好的北水苦荬和巴天酸模各16 株,分别移栽至BT1 、BT2 和BS1 、BS2 中,每组系统各栽种8株,对照组DZ1 、DZ2 不栽种植物。为保证种植植株的适应和存活,同时结合前期实验研究和相关计算结果,在植物栽种后,选择该系统在水力负荷为0. 216 m3 ˙(m2 ˙d) - 1 的条件下连续运行1 周进行植株适应性驯化,待系统中植物成活并生长稳定后,再连续运行30 d,期间每间隔2 d 采样一次,分析各组系统污水中COD、NH3 -N、TN 和TP 的去除效果。实验过程中水的蒸发作用损失水量通过补充蒸馏水以保持体积不变,将大棚两侧塑料膜卷起以保证光照充足和整个大棚的空气流通,尽量避免实验环境与外界环境差异过大。

  由图2 可以看出,在整个实验周期内,系统进水COD 浓度均值为234. 2 mg˙L - 1 ,空白对照组、北水苦荬组和巴天酸模组出水COD 浓度均值分别为112. 4、103. 9、102. 1 mg˙L - 1 ,平均去除率分别为52. 1% 、55. 8% 、56. 6% 。3 组实验系统COD 去除率整体趋势均是前期较为平稳,中期上升,后期下降,且COD 去除率均在实验中后期达到了最大值,最终北水苦荬组和巴天酸模组COD 平均去除率优于空白组5%左右。

  在一般湿地系统中,COD 的去除主要依靠基质填料的吸附、滤料表面微生物的降解、有机污染物自身沉降以及植物吸收降解作用等。实验前期植物生长缓慢,系统对COD 的去除主要依靠砾石基质的吸附、拦截作用;实验中期由于植物快速生长,植物根系和砾石周围形成大量生物膜使得COD 的去除率明显提高;实验后期由于植物生长变慢,基质逐渐饱和等,COD 去除率逐渐下降。

  实验系统稳定运行后,各组系统对污水中NH3 -N 的去除效果如图3 所示。

  由图3 可以看出,实验系统进水NH3 -N浓度均值为32. 8 mg˙L - 1 ,空白对照组、北水苦荬组和巴天酸模组出水NH3 -N 浓度均值分别为20. 3、18. 6、18. 1 mg˙L - 1 。北水苦荬组前期、中期、后期对NH3 -N 去除率平均值分别为36. 3% 、46. 3% 、48. 1% ;巴天酸模组前期、中期、后期NH3 -N去除率平均值分别为37. 6% 、46. 9% 、50. 5% ;空白组前期、中期、后期NH3 -N去除率平均值分别为35. 0% 、39. 1% 、40. 6% 。由此可以看出,巴天酸模组对NH3 -N去除效果最好,且最高能够达到55% 左右,北水苦荬组略差于巴天酸模组,空白对照组去除效果最差,但变化相对平稳。实验证明有植物的实验组系统对NH3 -N的净化效果明显优于无植物的空白组系统。

  湿地中NH3 -N 的来源主要是游离的NH 4+ 和含氮有机物的氨化分解。实验中北水苦荬和巴天酸模2 实验组植物生长需要吸收分解一部分NH3 -N,同时植物根系传输氧为好氧微生物提供条件从而促进了硝化和反硝化作用,所以NH3 -N 的去除效果较理想。空白对照组由于缺少好氧微生物的作用,对NH3 -N的去除效果较差。12

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