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生态塘水生植物对受污染河水中氮磷的净化效果

发布时间:2021-1-13 15:19:49  中国污水处理工程网

  水生植物是水生态系统的重要组成部分,对水生态系统的物质循环和能量传递起到重要作用。水生植物可以通过自身的吸收、吸附和与微生物的协同作用,有效降低水体中氮、磷含量和有机污染物水平,净化水质。采用水生植物净化污水,具有处理效果好、投资少、管理成本低、景观美化等功能。本试验挑选狐尾藻、水白菜两种水生植物,应用到生态塘1—水平潜流人工湿地—生态塘2复合系统中的生态塘中,研究水生植物对受污染河水中氮磷的净化效果

  一、材料与方法

  1.1 试验装置

  该复合系统由生态塘1、水平潜流人工湿地、生态塘2三个独立的系统串联而成,各级系统形成一定的高度差,用于保持系统处理的进出水在重力作用下顺畅流动,形成一个无能耗污水处理系统。该复合系统的基质填料为碎石和沙子,其中生态塘1和生态塘2从底部往上分别铺设5cm的大碎石(Φ=2~4cm)和沙子,水平潜流人工湿地从底部往上分别铺设大碎石20cm,小碎石(Φ=1~2cm)50cm,沙子10cm。各级系统分别种上植物(如图1、表1)。

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  1.2 生态塘植物

  狐尾藻(MyriopHyllumverticillatum):被子植物门、双子叶植物纲、小二仙草科中的狐尾藻属,水生草本,均为沉水植物。中国狐尾藻属植物常见有4~5种,如小狐尾藻、穗花狐尾藻、轮叶狐尾藻、三裂叶狐尾藻等。狐尾藻可作水生态修复植物、观赏植物,全草为草鱼和猪的饲料。

  水白菜:学名大薸(Pistiastratiotes),天南星科大薸属,多年生浮水生植物本。水白菜雌雄同株,繁殖迅速,原产巴西,20世纪50年代被作为猪饲料在我国推广栽培。水白菜有发达的根系,可直接从污水中吸收有害物质和过剩营养物质,净化水体。

  1.3 运行方案

  河水→高位水箱→生态塘1→水平潜流人工湿地→生态塘2→出水。

  系统24h连续进水,按HRT=3d、2d、1d的顺序交替运行,每个HRT条件下复合系统运行5~7d,3个HRT时间连续运行一次为一个周期。每运行一个周期后,系统停止运行5d,用于系统的恢复,系统停止运行期间,把人工湿地里的水排干,生态塘在下一运行周期进水前分别把上一周期的水排干。系统运行时段为8—12月份。

  1.4 进水水质

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  1.5 分析与计算方法

  1.5.1 水质分析方法

  TP:过硫酸钾氧化—钼蓝比色法(国家环境保护局编,2002);

  TN:过硫酸钾消解—紫外分光光度法(国家环境保护局编,2002)。

  1.5.2 植物样品分析方法

  根据植物的生长情况定期移除,对植物的全氮和全磷进行测定。

  全氮:H2SO4-H2O2消煮法;

  全磷:钒钼黄吸光光度法。

  二、结果与分析

  通过选取生态塘1和生态塘2系统5个运行周期收割的水生植物,分别统计出各个生态塘各种水生植物的干重,测定不同水生植物的TN、TP的质量分数以及不同HRT条件下生态塘对处理进水中的TN、TP的总去除量,可以知道收割的生态塘水生植物量对TN、TP的去除量与生态塘系统对TN、TP总去除量的关系。

  2.1 水生植物P、N的质量分数

  由表3可知,两生态塘中狐尾藻和水白菜的总收割干重差别不大,分别为751.41g和678.98g。生态塘1中的狐尾藻生长态势要好于生态塘2,生态塘1中狐尾藻的收割干重为404.40g,远远大于生态塘2的220.94g;而生态塘2中水白菜生长态势则要好于生态塘1,水白菜的收割干重分别为458.04g和347.01g。

  除生态塘1中狐尾藻的TN的质量分数比生态塘2的略低外,生态塘1中水白菜的TP、TN质量分数和生态塘1中狐尾藻的TP质量分数均要比生态塘2的高。原因是生态塘1的处理进水为原水,N、P等污染物浓度比生态塘2的要高出许多,水生植物在高富营养化的环境中吸收的N、P也相应增多。

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  2.2 水生植物对污水中TN、TP的净化效果

  由表4可知,生态塘1和生态塘2中水生植物对TN的去除量分别为30.80g和26.99g,对TP的去除量分别为2.06g和1.78g。不同生态塘水生植物对TN、TP的去除量均较为接近,去除效果稳定。

  不同生态塘水生植物对TN、TP的去除量占相应系统总去除量的比例差异较大,其中生态塘1和生态塘2水生植物对TN的去除量分别占系统总去除量的4.98%和8.88%,生态塘1和生态塘2水生植物对TP的去除量分别占系统总去除量的2.70%和7.40%,主要是因为生态塘1进水的TN、TP浓度大大高于生态塘2,其相应的TN、TP系统去除总量也远远大于生态塘2。

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  三、结论

  狐尾藻在高浓度污水中的生长量要远远高于低浓度污水,水白菜在高浓度污水中的生长量则要低于低浓度污水。生态塘中狐尾藻与水白菜样本中N、P的质量分数总体上随着污水浓度的降低而降低。

  生态塘水生植物对受污染河水中TN、TP的去除效果稳定,受污水浓度及负荷变化的影响小。水生植物在污水浓度较低的污水末端处理环节中,发挥的作用尤为明显。因此,针对低浓度污水的处理,可通过选种水生植物的方式,不但可进一步强化污水中TN、TP的净化效果,还可创造良好的景观生态功能。(来源:.广东石油化工学院后勤服务与管理处;华南农业大学环境科学与工程系)

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