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人工湿地修复技术
发布时间:2019-01-08  发布人:管理员  浏览次数:91次

  随着我国人口的急剧增加和经济的飞速发展,为了解决农业用地的扩张,对湿地的不合理开发利用导致我国天然湿地日益减少,功能和效益下降,恢复被破坏的水生生态系统的恢复工作迫在眉睫。下面就人工湿地的生态修复技术:

  1、有机物的去除机制

  人工湿地对有机物具有较强的净化能力,土壤有巨大的比表面积,在土壤颗粒表面形成一层生物膜,污水流经颗粒表面时,大量的SS被填料和植物根系阻挡截留,不溶性的有机物通过在湿地基质中的沉淀、过滤、吸附作用,很快被截留,然后被微小生物利用;可溶性有机物通过植物根系生物膜的吸附、吸收及微生物的代谢过程而被分解去除。在土壤好氧区,有机物被好氧菌分解为二氧化碳和水;在厌氧区有机物被厌氧菌通过发酵作用分解为二氧化碳和甲烷。污水中的大部分有机物最终被异养微生物转化为微生物体、二氧化碳、甲烷和水、无机氮、无机磷。

  人工湿地对COD、BOD有较高的去除率,大多数处理系统的去除率为80%-90%。国内对人工湿地净化城市污水的研究表明,在进水浓度较低的情况下人工湿地对BOD5的去除率可达85%-95%,对COD的去除率达80%,处理出水BOD5的浓度在10mg/L左右,SS小于20mg/L。COD和BOD的去除率与各种微生物数量有明显的相关性,说明有机物的去除主要是微生物的作用。

  2、氮的去除机制

  大量研究表明:人工湿地中的氮主要是通过微生物的硝化和反硝化作用、植物的吸收、氨的挥发以及基质的吸附和过滤等过程而去除。氮在污水中主要以有机氮和无机氮两种形念存在,无机氮可以被人工湿地中的植物吸收,合成植物蛋白质,最后通过收割植物从湿地系统中去除。但这一部分氮仅占总氮量的8%-16%。人工湿地系统的有机氮在微生物的作用下比较容易转化为NH3-N,易引起地表水体富营养化,是需要有效去除的重要污染指标。研究发现,湿地土壤的脲酶活性与N的去除率有较明显的正相关性,认为可把根区土壤中脲酶活性作为人工湿地去除污水含氮污染物效果的评价指标。

  人工湿地对N的去除率并不是很高,一般在50%左右。但有研究发现,人为提高湿地中BOD:NO3-N之比(如添加秸秆或甲醇),氮的去除率将大大提高,能从30%左右上升至80%-90%,原因是BOD:NO3-N比值太低时不利于反硝化作用的进行,当比值上升到2。3时,反硝化率达到最大值。Baker研究表明,处理含有机碳低、硝酸盐氦高的废水可直接用C:N比来表示NO3-N的去除率,当C:N>5:I时,反硝化速度最大。

  3、磷的去除机制

  大量研究表明,人工湿地对磷的去除是通过植物的吸收、微生物的积累同化和基质的吸附沉淀等共同作用完成的。首先污水中的无机磷在植物的吸收和同化作用下,被合成ATP、DNA和RNA等有机成分,最后通过对植物的收割而将磷从系统中去除;其次磷为微生物证常代谢所需要,有机磷和溶解性较差的磷被磷细菌转化为溶解性无机磷,有利于植物的吸收;再次被介质(土壤或填料)通过吸附或离子交换作用而去除,土壤中所含铁、铝、钙化合物的含量影响介质的吸附容量,最后聚磷菌的过量聚磷对磷的去除也有一定的作用。由于人工湿地特殊的好氧、厌氧状态,聚磷菌可在好氧状念下吸附过量的磷;在厌氧状态下,又把过量的磷释放出来,一部分会随水流输移扩散,另一部分被介质吸附,由于磷的释放,在局部磷的浓度较高有利于介质对磷的吸附[30]。

  人工湿地系统对磷的去除途径最主要是基质对磷的吸附沉淀作用,植物吸收对有机磷的去除效率影响不大,但无机磷以植物的吸收作用为主,这与芦苇等大型植物长期生长对无机磷的需求密切相关。一般认为:磷浓度较低时植物吸收是主要的,在浓度较高时植物的吸收作用显得微不足道,但介质的吸附是有限度的,达到饱和以后效果就会减弱。

  4、重金属的去除机制

  人工湿地系统对重会属的去除效果主要是通过化学沉淀、离子交换和植物吸收等途径。有专家通过研究认为,在停留时间为22-34h的表面流湿地罩,锌的去除率可以达到90%-96%,对铁、铬和镁的去除率也很高。广东韶关市铅锌矿废水治理在人工湿地中种植香蒲的研究表明,利用香蒲净化含铅、锌工业废水的效果非常好,COD、固体悬浮物、Pb、Zn、Cu和Cd的去除率分别为92.19%、99.62%、93.98%、97.02%、96.87%和96.39%,水质得到明显改善,主要污染物TSS、Pb、Zn、Cu和Cd等均达到工业标准。通过对广东韶关宽叶香蒲人工湿地系统中重会属的研究结果表明,重金属更大比例地积累和富集于地下部分,因此用收割法去除重会属的策略在实践中的效果有限。

  有研究者认为湿地对重会属的去除是通过植物对重余属的吸收而起作用的。植物的吸收只占进入系统中重会属含量的1%2%/31。植物对污水中重会属的去除还表现在植物的好氧作用,使根区含氧量增加,增加了污水中重会属的氧化和沉降。

  5、其他物质的去除

  其它物质的去除一般也是通过物理、化学和生物因素的综合作用下被有效去除的。如藻类的去除主要是通过机械过滤作用;而藻毒素是在微生物降解、基质吸附、植物根区生物膜絮凝等作用下共同作用的结果。

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