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(duì)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(duì)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(duì)人工濕地凈化效果的影響作用，通過(guò)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(zhǎng)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(jìng)爭(zhēng)和植物收割對(duì)植物生長(zhǎng)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(duì)污染河水的凈化特性表明，多元人工濕地能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)污染河水的有效凈化，隨著河水水質(zhì)的改善，其對(duì)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(duì)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(duì)SS和TP的去除基本不受四季溫度變化的影響，但是對(duì)TN、NH3-N和COD、BOD5的去除則分別受四季溫度變化和植物生長(zhǎng)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(duì)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(jí)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(jí)濕地單元時(shí)都能夠強(qiáng)化對(duì)溶解性氮、磷的去除效果，但表流人工濕地卻很難提高對(duì)溶解性 COD的去除。⑶設(shè)計(jì)與運(yùn)行條件對(duì)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(duì)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(duì)污染河水的凈化效果優(yōu)于礫石濕地，基質(zhì)種類對(duì)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(duì)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(duì)氮磷的直接吸收分別占植物作用的55.5%和51.8%。通過(guò)對(duì)植物和基質(zhì)級(jí)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(duì)污染物的去除效果更好，而污染負(fù)荷對(duì)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(wú)論在哪種人工濕地類型下，植物生長(zhǎng)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(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。而無(wú)論在哪種類型的人工濕地里，蘆葦都屬于植物競(jìng)爭(zhēng)中的優(yōu)勢(shì)品種，并從實(shí)驗(yàn)的第二年開(kāi)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(zhǎng)，其植物生物量（1.7 kg/m2-5 kg/m2）、對(duì)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)植物生長(zhǎng)高度，生長(zhǎng)密度和植物地上生物量的影響較小，但是對(duì)植物的生長(zhǎng)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(duì)氮磷的吸收，但是對(duì)人