錳礦物對人工濕地中三氯生及常規(guī)污染物強化去除的研究.pdf

1、近年來，由于三氯生(TCS)高效的抑菌特性，在各種領域中的應用越來越廣泛，但與此同時，TCS能夠抑制海洋藻類的生長，導致水生生態(tài)系統(tǒng)失衡，甚至會對水生生物、哺乳動物，乃至人類的健康造成嚴重的威脅。目前污水處理廠沒有專門針對TCS的去除工藝和設備，所以其出水中仍含有一定濃度的TCS，為了減輕出水中殘留TCS對環(huán)境的污染，尋求一種高效且環(huán)境友好污水再處理技術是有必要的。而人工濕地不僅具有投資少、運行費用低、管理方便等優(yōu)點，而且在去除有機污染

2、物方面也取得了較好的效果。但是，人工濕地在去除污染物方面仍存在兩大問題:(1)有機污染物的量太少(2)濕地中氧氣不足，導致對有些典型污染物、氨氮和COD等常規(guī)污染物去除效果差。高價錳氧化物具有氧化性和吸附性，能夠在耗能不高的情況下選擇性地氧化一系列有機化合物，可應用于人工濕地對有機污染物的去除，因此有必要研究高價錳濕地系統(tǒng)對TCS及常規(guī)污染物的去除效果及強化去除機制，為高價錳在人工濕地中的實際應用提供科學依據。
　　本研究通過預實

3、驗，篩選出最佳錳礦物類型并構建錳礦砂人工濕地系統(tǒng)以研究其對TCS及常規(guī)污染物的處理效果和微生物機制。在此基礎上，為進一步驗證高價錳的作用機理，又選用了純度較高的高價錳并構建人工濕地小試系統(tǒng)，以深入探究其對TCS及常規(guī)污染物的處理效果，并掌握其微生物機制。本研究得到的主要結論如下:
　　(1)最佳錳礦物的篩選實驗發(fā)現錳礦砂對TCS的去除率最高。不同錳礦物對TCS的去除率從高到低依次是錳礦砂、水鈉錳礦沙、MnO2、錳渣;錳礦砂和水鈉錳

4、礦沙對常規(guī)污染物均有較好的去除效果。結合經濟有效原則，本研究選用錳礦砂用于后續(xù)的人工濕地實驗。
　　(2)錳礦砂人工濕地系統(tǒng)對TCS和常規(guī)污染物的均有較好的去除效果。錳礦砂濕地系統(tǒng)對TCS的去除率高達93.3％，而對照系統(tǒng)僅為83.8％;其中錳礦砂濕地系統(tǒng)在錳礦砂填充區(qū)段對TCS的去除率最高，為29.96％，而且Mn2+濃度最高，對照系統(tǒng)在每區(qū)段對TCS的去除率差異不大，平均去除率為15.2％。
　　(3)錳礦砂濕地系統(tǒng)的微

5、生物豐度和多樣性都高于對照系統(tǒng)。錳礦砂濕地系統(tǒng)和對照系統(tǒng)樣品中豐度最高的菌門均是變形菌門;而且，兩種濕地系統(tǒng)中菌門種類豐度具有明顯的差異，在對照系統(tǒng)中變形菌門中豐度最高是beta-變形菌門(C-20:65.91％，C-50:37.66％)，明顯高于錳礦砂濕地系統(tǒng)(M-20:34.71％，M-50:18.59％)，而錳礦砂濕地系統(tǒng)中M-50樣品變形菌門中豐度最高是gamma-變形菌門(49.87％)，明顯高于C-50(21.90％)，而M

6、-20(19.67％)樣品中的gamma-變形菌門也比C-20(7.21％)高，所以我們推測錳礦砂濕地系統(tǒng)中的gamma-變形菌門具有錳氧化和錳還原能力，需要進一步驗證。
　　(4)高價錳人工濕地系統(tǒng)對TCS和常規(guī)污染物的處理達到了很好的效果。高價錳濕地系統(tǒng)和對照系統(tǒng)對TCS的最大去除率分別為91.8±2.1％，83.8±1.9％。而且，高價錳濕地系統(tǒng)在10-20 cm區(qū)段對TCS的去除率最高(32.48％)且Mn2+濃度最大(0

7、.395 mg/L)，說明此區(qū)段中高價錳與水中的有機物發(fā)生了發(fā)應。濕地系統(tǒng)中NO3--N，NH4+-N，TP，COD都有沿程持續(xù)遞減的趨勢，但是總體上高價錳濕地系統(tǒng)的減少幅度比對照系統(tǒng)大。
　　(5)高價錳人工濕地系統(tǒng)中微生物的豐度和多樣性均比對照系統(tǒng)高。進一步分析發(fā)現，高價錳濕地系統(tǒng)中變形菌門中的gamma-變形菌門比對照系統(tǒng)中高(B-20:31.08％，B-50:36.63％)，其中的Pseudomonas和Methyloco