蘆葦根際微環(huán)境對潛流人工濕地氮與cod去除性能的影響

1、第29卷第12期2008年12月環(huán)境科學ENVIR0NMENTALSCIENCEVo129No12Dec2oo8蘆葦根際微環(huán)境對潛流人工濕地氮與COD去除性能的影響戴媛媛，楊新萍，周立祥(南京農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院環(huán)境工程系，南京210095)摘要：構建了3個小型潛流人工濕地，一個不種植物作為對照；另2個栽種蘆葦，其中一個濕地在蘆葦根部埋設300目尼綸網(wǎng)制成的根袋，以區(qū)分根際與非根際環(huán)境采用人工配水，研究了穩(wěn)定運行期的人工濕地對CO

2、D、N的去除性能結果表明，3個濕地對COD、N的去除場所主要位于濕地前端，且COD與N的去除具有沿程同步性在進水C／N=5時，對照濕地、蘆葦濕地和根袋濕地對NH一N和TN的去除效率分別為662％、942％、822％和672％、907％、761％，具有同步硝化反硝化現(xiàn)象；對COD的去除效率分別為562％、809％、727％試驗中，3個濕地沿程水樣的C／N值均大于5，表明碳源供應較充足通過在濕地中預埋鉑電極和土壤溶液采樣器的方法，測定了根際

3、土壤與非根際土體土壤ORP以及土壤溶液中的有機物含量(以TOC表征)結果表明，濕地前端根際土壤ORP明顯高于空白濕地和濕地土體土壤，差值分別為11～311mV、62～261mV根系分泌物顯著增加了植物濕地中有機碳的供應，根際土壤與非根際土體土壤中TOC含量分別為213～546mgLI1和665～120mgL～正是濕地植物根際環(huán)境中較高的氧化還原電位以及充足的碳源供應，使得植物濕地的脫氮效果好于對照濕地關鍵詞：人工濕地；根際；氮；COD；

4、氧化還原電位；去除效率中圖分類號：X522文獻標識碼：A文章編號：02503301(2008)12—3387—06EffectofReedRhizosphereonNitrogenandCODRemovalEficiencyinSubsurfaceFlowConstructedWetlandsDAIYuan—yuan，YANGXin—ping，ZHOULixiang(DepartmentofEnvironmentalEngineerin

5、g，CollegeofResourceandEnvironmentalSciences，NanjingAgriculturalUniversity，Nanjing210095，China)Abstract：Nitrogenremovaleficiencywasinvestigatedinthreesubsurfaceflowconstructedwetlands(CWs)withandwithoutreedRootbagmadeofny

6、lonsievewith300meshwasusedtoenwrapthereedrootinoneofreedCWstodistinguishreedrhizospherefromnon—rhizosphereTheCWswithrootbagenwrappedreedroot(hereinaftercalledasmeshCWs)andotherCWswerefedwithartificialammoniumrichwastewat

7、erTheresultsindicatedthattheCODandNremovaloccurredmainlyinthefrontofCWsandCandnitrogenremovaloccurredconcurrentlyalongthestreamwayWhenC／Nratioofinfluentwas5，theremovaleficienciesofNHNincontrolCWs，reedCWsandmeshCWswere662

8、％，942％and822％，respectivelyTNremovalemciencieswere672％，907％and761％respectivelySimultaneousnitrifieationanddenitrificationphenomenonin山isstudywasalsoobservedTheremovaleficiencyoforganiccarbonwasdiferentfromnitrogenremovale

9、fficiency，meshCWsshowedthehighestCODremovalefficiencywith809％，whilecontrolCWsandreedCWswere722％and562％，respectivelyC／Nratioofwastewaterthroughoutthebedwasmorethan5inthreeCWs。whichindicatedcarbonsourcesupplywasenoughforde

10、nitrificationTheoxidation—reductionposition(ORP)andconcentrationoftotalorganiccarboninrhizosphereandnon—rhizosphereweredetectedTheORPinthefrontofmeshCWs’srhizospherewasmuchhigherthanthatincontrolCWsandnonrhizosphereinmes

11、hCWswhichwere11—311mVand62—261mV，respectivelyRootexudatesalsoshowedthediffereneebetweenrhizosphereandnon—rhizosphereinmeshCWs，theTOCofthemwere213546mgL～and665—120mgL‘。DuetothehigherORPandconcentrationofr0Cthenitrogenremo

12、valeficiencyinplantCWswasmuchhigherthanthatincontrolCWsKeywords：constructedwetlands；rhizosphere；nitrogen；COD；ORP；removaleficiency人工濕地是一種利用基質(zhì)、植物、微生物相互作用去除水中污染物的生態(tài)處理系統(tǒng)，具有投資少、能耗低、環(huán)境效益顯著、維護方便等優(yōu)點J人工濕地能夠很好地去除水中的有機物、懸浮物、病原微生物等然

13、而，人工濕地雖有著大家熟知的脫氮潛能，但實際運行的人工濕地總氮去除率低且不穩(wěn)定，已成為普遍公認的人工濕地主要問題之一l2J因此，人工濕地脫氮機制的研究倍受重視，國內(nèi)外學者對濕地中氨揮發(fā)、植物吸收、微生物硝化／反硝化等氮去除途徑及采取強化方法除氮方面做了大量研究，但人工濕地脫氮因涉及微生物、基收稿日期：2008O1—19；修訂日期：20080407基金項目：國家自然科學基金項目(40571073)；南京農(nóng)業(yè)大學青年科技創(chuàng)新基金項目(KJ0

14、7005)作者簡介：戴嬡媛(1982～)，女，碩士研究生，主要研究方向為水污染控制，Email：daiyuanyuanl4@yahooCOBen通訊聯(lián)系人，E，mail：lxzhou@nial1educa12期戴媛嬡等：蘆葦根際微環(huán)境對潛流人工濕地氮與COD去除性能的影響L左右，濕地水位控制在35cm深，平均HRT約為5d表1潛流濕地進水水質(zhì)指標Table1PropertiesoftheinfluentofCWs分別從進水區(qū)、處理區(qū)和出

15、水區(qū)采集水樣濕地處理區(qū)預先埋設了3個砂濾頭制成的采樣器，采樣器位于池寬中心線，距離濕地底板20cm，沿池長距離進水區(qū)穿孔板為5、31和57cm潛流濕地水樣采集點布設如圖1利用真空泵采集水樣，頻率為每周1次水樣采集后立即測定COD、TP、NilN、N一N、TN、pH和水溫測定方法參照文獻[20]同時測定土體土壤和根際土壤ORP，原位采集根袋內(nèi)外的土壤溶液，島津TOC5000A測定土壤溶液的TOC含量2結果與討論21潛流濕地對污染物的沿程去

16、除性能一般認為，微生物硝化／反硝化作用是濕地脫氮的主要途徑，其中硝化作用被認為是人工濕地(特別是潛流濕地)脫氮的限制步驟進水COD／TN(C／N)高時，降解有機物的異養(yǎng)菌對O，的競爭大于化能自養(yǎng)的硝化菌，硝化作用不完全；當進水C／N低時，碳源過少，反硝化過程中缺乏足夠的有機物，同樣導致N的去除不理想根據(jù)前期試驗，當濕地進水C／N為5左右，脫氮效率較高，試驗針對進水C／N=5時細致研究了各濕地對NH4N、NO；N、TN、COD的沿程去除變

17、化，結果見圖2由圖2可知，N一N和TN在3個濕地前端迅速降低，去除率分別占NN和TN總?cè)コ实?0％以上，NO；一N的濃度在3個濕地前端呈沿程降低趨勢，根袋濕地與蘆葦濕地至濕地中部降至最低，而空白濕地則在前端就降至最低隨后空白濕地與蘆葦濕地中的N一N和TN濃度繼續(xù)下降，但趨勢明顯變緩，根袋濕地中的NH4N和TN濃度則緩慢增加；3個濕地中的NO；一N的濃度則在降低后沿程上升然后再降低，出水端NO；一N濃度為根袋濕地蘆葦濕地空白濕地以上趨勢

18、說明空白濕地、蘆葦濕地和根袋濕地對N的去除主要存在于濕地的前端，且表現(xiàn)為沿程同步硝化反硝化，濕地對TN的脫除效果為空白濕地根袋濕地蘆葦濕地從圖2還可看出，蘆葦濕地與空白濕地對COD去除效果最好的場所為濕地前端，而根袋濕地對COD的最好去除效果出現(xiàn)在濕地中部總體上看，濕地對COD、N一N和TN的去除具有沿程同步性濕地對COD的去除效果為蘆葦濕地空白濕地根袋濕地圖3是3個濕地沿程C／N變化進水C／N均圖2潛流濕地中不同處理的污染物濃度的沿程