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生態(tài)塘水生植物對(duì)受污染河水中氮磷的凈化效果

  水生植物是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量傳遞起到重要作用。水生植物可以通過(guò)自身的吸收、吸附和與微生物的協(xié)同作用,有效降低水體中氮、磷含量和有機(jī)污染物水平,凈化水質(zhì)。采用水生植物凈化污水,具有處理效果好、投資少、管理成本低、景觀美化等功能。本試驗(yàn)挑選狐尾藻、水白菜兩種水生植物,應(yīng)用到生態(tài)塘1—水平潛流人工濕地—生態(tài)塘2復(fù)合系統(tǒng)中的生態(tài)塘中,研究水生植物對(duì)受污染河水中氮磷的凈化效果

  一、材料與方法

  1.1 試驗(yàn)裝置

  該復(fù)合系統(tǒng)由生態(tài)塘1、水平潛流人工濕地、生態(tài)塘2三個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)串聯(lián)而成,各級(jí)系統(tǒng)形成一定的高度差,用于保持系統(tǒng)處理的進(jìn)出水在重力作用下順暢流動(dòng),形成一個(gè)無(wú)能耗污水處理系統(tǒng)。該復(fù)合系統(tǒng)的基質(zhì)填料為碎石和沙子,其中生態(tài)塘1和生態(tài)塘2從底部往上分別鋪設(shè)5cm的大碎石(Φ=2~4cm)和沙子,水平潛流人工濕地從底部往上分別鋪設(shè)大碎石20cm,小碎石(Φ=1~2cm)50cm,沙子10cm。各級(jí)系統(tǒng)分別種上植物(如圖1、表1)。

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  1.2 生態(tài)塘植物

  狐尾藻(MyriopHyllumverticillatum):被子植物門(mén)、雙子葉植物綱、小二仙草科中的狐尾藻屬,水生草本,均為沉水植物。中國(guó)狐尾藻屬植物常見(jiàn)有4~5種,如小狐尾藻、穗花狐尾藻、輪葉狐尾藻、三裂葉狐尾藻等。狐尾藻可作水生態(tài)修復(fù)植物、觀賞植物,全草為草魚(yú)和豬的飼料。

  水白菜:學(xué)名大薸(Pistiastratiotes),天南星科大薸屬,多年生浮水生植物本。水白菜雌雄同株,繁殖迅速,原產(chǎn)巴西,20世紀(jì)50年代被作為豬飼料在我國(guó)推廣栽培。水白菜有發(fā)達(dá)的根系,可直接從污水中吸收有害物質(zhì)和過(guò)剩營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),凈化水體。

  1.3 運(yùn)行方案

  河水→高位水箱→生態(tài)塘1→水平潛流人工濕地→生態(tài)塘2→出水。

  系統(tǒng)24h連續(xù)進(jìn)水,按HRT=3d、2d、1d的順序交替運(yùn)行,每個(gè)HRT條件下復(fù)合系統(tǒng)運(yùn)行5~7d,3個(gè)HRT時(shí)間連續(xù)運(yùn)行一次為一個(gè)周期。每運(yùn)行一個(gè)周期后,系統(tǒng)停止運(yùn)行5d,用于系統(tǒng)的恢復(fù),系統(tǒng)停止運(yùn)行期間,把人工濕地里的水排干,生態(tài)塘在下一運(yùn)行周期進(jìn)水前分別把上一周期的水排干。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)段為8—12月份。

  1.4 進(jìn)水水質(zhì)

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  1.5 分析與計(jì)算方法

  1.5.1 水質(zhì)分析方法

  TP:過(guò)硫酸鉀氧化—鉬藍(lán)比色法(國(guó)家環(huán)境保護(hù)局編,2002);

  TN:過(guò)硫酸鉀消解—紫外分光光度法(國(guó)家環(huán)境保護(hù)局編,2002)。

  1.5.2 植物樣品分析方法

  根據(jù)植物的生長(zhǎng)情況定期移除,對(duì)植物的全氮和全磷進(jìn)行測(cè)定。

  全氮:H2SO4-H2O2消煮法;

  全磷:釩鉬黃吸光光度法。

  二、結(jié)果與分析

  通過(guò)選取生態(tài)塘1和生態(tài)塘2系統(tǒng)5個(gè)運(yùn)行周期收割的水生植物,分別統(tǒng)計(jì)出各個(gè)生態(tài)塘各種水生植物的干重,測(cè)定不同水生植物的TN、TP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及不同HRT條件下生態(tài)塘對(duì)處理進(jìn)水中的TN、TP的總?cè)コ?,可以知道收割的生態(tài)塘水生植物量對(duì)TN、TP的去除量與生態(tài)塘系統(tǒng)對(duì)TN、TP總?cè)コ康年P(guān)系。

  2.1 水生植物P、N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

  由表3可知,兩生態(tài)塘中狐尾藻和水白菜的總收割干重差別不大,分別為751.41g和678.98g。生態(tài)塘1中的狐尾藻生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)要好于生態(tài)塘2,生態(tài)塘1中狐尾藻的收割干重為404.40g,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生態(tài)塘2的220.94g;而生態(tài)塘2中水白菜生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)則要好于生態(tài)塘1,水白菜的收割干重分別為458.04g和347.01g。

  除生態(tài)塘1中狐尾藻的TN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比生態(tài)塘2的略低外,生態(tài)塘1中水白菜的TP、TN質(zhì)量分?jǐn)?shù)和生態(tài)塘1中狐尾藻的TP質(zhì)量分?jǐn)?shù)均要比生態(tài)塘2的高。原因是生態(tài)塘1的處理進(jìn)水為原水,N、P等污染物濃度比生態(tài)塘2的要高出許多,水生植物在高富營(yíng)養(yǎng)化的環(huán)境中吸收的N、P也相應(yīng)增多。

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  2.2 水生植物對(duì)污水中TN、TP的凈化效果

  由表4可知,生態(tài)塘1和生態(tài)塘2中水生植物對(duì)TN的去除量分別為30.80g和26.99g,對(duì)TP的去除量分別為2.06g和1.78g。不同生態(tài)塘水生植物對(duì)TN、TP的去除量均較為接近,去除效果穩(wěn)定。

  不同生態(tài)塘水生植物對(duì)TN、TP的去除量占相應(yīng)系統(tǒng)總?cè)コ康谋壤町愝^大,其中生態(tài)塘1和生態(tài)塘2水生植物對(duì)TN的去除量分別占系統(tǒng)總?cè)コ康?.98%和8.88%,生態(tài)塘1和生態(tài)塘2水生植物對(duì)TP的去除量分別占系統(tǒng)總?cè)コ康?.70%和7.40%,主要是因?yàn)樯鷳B(tài)塘1進(jìn)水的TN、TP濃度大大高于生態(tài)塘2,其相應(yīng)的TN、TP系統(tǒng)去除總量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生態(tài)塘2。

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  三、結(jié)論

  狐尾藻在高濃度污水中的生長(zhǎng)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低濃度污水,水白菜在高濃度污水中的生長(zhǎng)量則要低于低濃度污水。生態(tài)塘中狐尾藻與水白菜樣本中N、P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體上隨著污水濃度的降低而降低。

  生態(tài)塘水生植物對(duì)受污染河水中TN、TP的去除效果穩(wěn)定,受污水濃度及負(fù)荷變化的影響小。水生植物在污水濃度較低的污水末端處理環(huán)節(jié)中,發(fā)揮的作用尤為明顯。因此,針對(duì)低濃度污水的處理,可通過(guò)選種水生植物的方式,不但可進(jìn)一步強(qiáng)化污水中TN、TP的凈化效果,還可創(chuàng)造良好的景觀生態(tài)功能。( >

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