蘆葦根際微環(huán)境對(duì)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(xué)ENVIR0NMENTALSCIENCEVo129No12Dec2oo8蘆葦根際微環(huán)境對(duì)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(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院環(huán)境工程系，南京210095)摘要：構(gòu)建了3個(gè)小型潛流人工濕地，一個(gè)不種植物作為對(duì)照；另2個(gè)栽種蘆葦，其中一個(gè)濕地在蘆葦根部埋設(shè)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(yùn)行期的人工濕地對(duì)CO

2、D、N的去除性能結(jié)果表明，3個(gè)濕地對(duì)COD、N的去除場(chǎng)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(jìn)水C／N=5時(shí)，對(duì)照濕地、蘆葦濕地和根袋濕地對(duì)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(duì)COD的去除效率分別為562％、809％、727％試驗(yàn)中，3個(gè)濕地沿程水樣的C／N值均大于5，表明碳源供應(yīng)較充足通過在濕地中預(yù)埋鉑電極和土壤溶液采樣器的方法，測(cè)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(jī)物含量(以TOC表征)結(jié)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(jī)碳的供應(yīng)，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(yīng)，使得植物濕地的脫氮效果好于對(duì)照濕地關(guān)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(hào)：X522文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)J人工濕地能夠很好地去除水中的有機(jī)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(shí)際運(yùn)行的人工濕地總氮去除率低且不穩(wěn)定，已成為普遍公認(rèn)的人工濕地主要問題之一l2J因此，人工濕地脫氮機(jī)制的研究倍受重視，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)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(qiáng)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(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40571073)；南京農(nóng)業(yè)大學(xué)青年科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目(KJ0

14、7005)作者簡(jiǎn)介：戴嬡媛(1982～)，女，碩士研究生，主要研究方向?yàn)樗廴究刂疲珽mail：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(duì)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(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)Table1PropertiesoftheinfluentofCWs分別從進(jìn)水區(qū)、處理區(qū)和出

15、水區(qū)采集水樣濕地處理區(qū)預(yù)先埋設(shè)了3個(gè)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(zhǎng)距離進(jìn)水區(qū)穿孔板為5、31和57cm潛流濕地水樣采集點(diǎn)布設(shè)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(cè)定COD、TP、NilN、N一N、TN、pH和水溫測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[20]同時(shí)測(cè)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(cè)定土壤溶液的TOC含量2結(jié)果與討論21潛流濕地對(duì)污染物的沿程去

16、除性能一般認(rèn)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(rèn)為是人工濕地(特別是潛流濕地)脫氮的限制步驟進(jìn)水COD／TN(C／N)高時(shí)，降解有機(jī)物的異養(yǎng)菌對(duì)O，的競(jìng)爭(zhēng)大于化能自養(yǎng)的硝化菌，硝化作用不完全；當(dāng)進(jìn)水C／N低時(shí)，碳源過少，反硝化過程中缺乏足夠的有機(jī)物，同樣導(dǎo)致N的去除不理想根據(jù)前期試驗(yàn)，當(dāng)濕地進(jìn)水C／N為5左右，脫氮效率較高，試驗(yàn)針對(duì)進(jìn)水C／N=5時(shí)細(xì)致研究了各濕地對(duì)NH4N、NO；N、TN、COD的沿程去除變

17、化，結(jié)果見圖2由圖2可知，N一N和TN在3個(gè)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(gè)濕地前端呈沿程降低趨勢(shì)，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(shì)明顯變緩，根袋濕地中的NH4N和TN濃度則緩慢增加；3個(gè)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(shì)

18、說明空白濕地、蘆葦濕地和根袋濕地對(duì)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(duì)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(duì)COD去除效果最好的場(chǎng)所為濕地前端，而根袋濕地對(duì)COD的最好去除效果出現(xiàn)在濕地中部總體上看，濕地對(duì)COD、N一N和TN的去除具有沿程同步性濕地對(duì)COD的去除效果為蘆葦濕地空白濕地根袋濕地圖3是3個(gè)濕地沿程C／N變化進(jìn)水C／N均圖2潛流濕地中不同處理的污染物濃度的沿程