污染河水的人工濕地凈化特性及植物作用原理研究.pdf

1、為了有效的改善污染河水的水質(zhì)條件，恢復(fù)河流的生態(tài)功能，本課題在因地制宜和生態(tài)低耗的理念下，研究了人工濕地對污染河水的凈化特性。在綜合分析多元人工濕地和不同形式人工濕地對污染河水凈化特性的基礎(chǔ)上，以提高人工濕地的凈化效率為目的，研究了污染物在各種形式人工濕地內(nèi)的去除規(guī)律，提出了最適合低耗凈化污染河水的人工濕地形式；結(jié)合設(shè)計(jì)和運(yùn)行條件對人工濕地凈化效果的影響作用，通過討論懸浮態(tài)和溶解態(tài)污染物的去除途徑，揭示了人工濕地組成要素在污染物各去除途

2、徑中的作用機(jī)理；根據(jù)各種人工濕地類型內(nèi)植物的生長特性和作用，研究了人工濕地內(nèi)植物的作用原理，同時(shí)分析了物種競爭和植物收割對植物生長特性和作用的影響，優(yōu)化了人工濕地中植物的選擇思路和管理策略。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴人工濕地對污染河水的凈化特性表明，多元人工濕地能夠?qū)崿F(xiàn)對污染河水的有效凈化，隨著河水水質(zhì)的改善，其對SS、COD、BOD5、TP、TN和NH3-N的去除能夠達(dá)到95％、75%、90%、75%、70%和80%左右，其中

3、對SS、COD、BOD5和TP的單位去除量能近似線性的隨著進(jìn)水負(fù)荷的增加而增加。此外，多元人工濕地對SS和TP的去除基本不受四季溫度變化的影響，但是對TN、NH3-N和COD、BOD5的去除則分別受四季溫度變化和植物生長狀態(tài)的影響。⑵污染物在不同形式人工濕地里的去除特性表明，不同形式的人工濕地對SS、COD和 BOD5的去除不具有顯著性的差異（P>0.05），而溶解氧濃度是限制人工濕地脫氮效果的關(guān)鍵因素。表流-水平流人工濕地優(yōu)化了污染物

4、的去除途徑，在有效提高脫氮效率的同時(shí)防止了堵塞的發(fā)生。水平流和表流人工濕地作為復(fù)合人工濕地中的第一級濕地單元時(shí)，都能夠去除絕大部分的懸浮態(tài)污染物，但只有表流人工濕地能提高水中的溶解氧；兩種濕地類型作為二級濕地單元時(shí)都能夠強(qiáng)化對溶解性氮、磷的去除效果，但表流人工濕地卻很難提高對溶解性 COD的去除。⑶設(shè)計(jì)與運(yùn)行條件對人工濕地的影響作用表明，水平流人工濕地具有更好的COD和TP去除效果，而表流人工濕地具有更好的TN和NH3-N去除效果，濕地

5、類型的影響作用主要集中于對溶解性COD、TN和TP的去除（差異分別為13.2%、12.5%和55.6%）。爐渣濕地對污染河水的凈化效果優(yōu)于礫石濕地，基質(zhì)種類對溶解性污染物的去除影響更大。在表流-水平流人工濕地的水平流濕地中，植物對人工濕地的硝化、反硝化和除磷效果的提高作用依次增加，且主要集中于溶解態(tài)，植物對氮磷的直接吸收分別占植物作用的55.5%和51.8%。通過對植物和基質(zhì)級配的優(yōu)化配置，可以彌補(bǔ)人工濕地降解污染物的空間差異，使人工濕

6、地內(nèi)部的除污效果更為均衡。水平流人工濕地在較小的水力負(fù)荷下對污染物的去除效果更好，而污染負(fù)荷對表流人工濕地脫氮效果的影響作用大于水力負(fù)荷。⑷人工濕地中的植物作用原理研究表明，無論在哪種人工濕地類型下，植物生長密度的急速擴(kuò)張都是在人工濕地內(nèi)空間較大的第一年實(shí)現(xiàn)的（20倍左右），此后則更多的表現(xiàn)出物種間的競爭關(guān)系。而無論在哪種類型的人工濕地里，蘆葦都屬于植物競爭中的優(yōu)勢品種，并從實(shí)驗(yàn)的第二年開始侵蝕人工濕地內(nèi)的香蒲區(qū)域，這一現(xiàn)象在水平潛流人

7、工濕地內(nèi)發(fā)展的更快。表流人工濕地更適合植物的生長，其植物生物量（1.7 kg/m2-5 kg/m2）、對氮磷的吸收去除能力（52.5 g N/m2,5.5 g P/m2-190.6 g N/m2和18.8 g P/m2）及在表流人工濕地脫氮除磷中的作用都優(yōu)于水平潛流人工濕地，并且逐年提高。物種競爭對植物生長高度，生長密度和植物地上生物量的影響較小，但是對植物的生長區(qū)域影響較大，進(jìn)而影響了植物在人工濕地里的生存狀態(tài)和對氮磷的吸收，但是對人